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一种用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备

阅读:755发布:2020-05-08

专利汇可以提供一种用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种用于 农作物 虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备,包括 扫描仪 壳体、扫描仪主机和扫描面板;所述扫描仪主机嵌入所述扫描仪壳体内部,并且所述扫描仪主机顶部与所述扫描仪壳体顶部平齐;所述扫描面板平铺于所述扫描仪壳体与所述扫描仪主机正上方,并且所述扫描面板为平面结构;所述扫描仪主机与所述扫描仪壳体之间设置有保温层,所述保温层与所述扫描仪主机、所述扫描面板之间均设置有密封层。本发明通过对传统平板扫描仪的系列改进,使其能在室外田间正常工作,实现农作物虫情监测系统能够运用扫描仪方式采集昆虫图像,提高 害虫 自动识别的效果。,下面是一种用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备专利的具体信息内容。

1.一种用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备,其特征在于,包括扫描仪壳体(1)、扫描仪主机(2)和扫描面板(3);
所述扫描仪主机(2)嵌入所述扫描仪壳体(1)内部,并且所述扫描仪主机(2)顶部与所述扫描仪壳体(1)顶部平齐;所述扫描面板(3)平铺于所述扫描仪壳体(1)与所述扫描仪主机(2)正上方,并且所述扫描面板(3)为平面结构;
所述扫描仪主机(2)与所述扫描仪壳体(1)之间设置有保温层(4),所述保温层(4)与所述扫描仪主机(2)、所述扫描面板(3)之间均设置有密封层(5)。
2.根据权利要求1所述的一种用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备,其特征在于,所述扫描仪壳体(1)底部设置有垂直振动装置(6)。
3.根据权利要求2所述的一种用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备,其特征在于,所述垂直振动装置(6)包括偏心轴电机(61)和若干弹簧(62),所述偏心轴电机(61)位于所述扫描仪壳体(1)底部中心位置,所述弹簧(62)均匀分布于所述扫描仪壳体(1)底部的顶位置。
4.根据权利要求2或3所述的一种用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备,其特征在于,所述垂直振动装置(6)的振动频率为50-150Hz。
5.根据权利要求1所述的一种用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备,其特征在于,所述扫描面板(3)为透明有机玻璃材质。
6.根据权利要求1所述的一种用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备,其特征在于,所述扫描面板(3)的长度大于所述扫描仪主机(2)的长度,所述扫描面板(3)的宽度大于所述扫描仪主机(2)的宽度。
7.根据权利要求1所述的一种用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备,其特征在于,所述密封层(5)为防材料。
8.根据权利要求1所述的一种用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备,其特征在于,所述扫描仪主机(2)的电源线和数据线分别独立工作。
9.根据权利要求1所述的一种用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备,其特征在于,所述扫描仪主机(2)采用Android或Linux系统驱动。

说明书全文

一种用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备

技术领域

[0001] 本发明涉及农业昆虫及害虫防治技术领域,更具体的说是涉及一种用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备。

背景技术

[0002] 传统农作物虫害监测系统依靠人工数虫,不仅工作强度大,准确率低,还无法实时上报,已经远远落后于现代科技的发展平。近几年出现的农作物害虫图像自动识别技术,虽然已经可以实现农作物害虫的自动识别上报工作,但准确率仍然不高,关键问题在昆虫取像上。
[0003] 目前在农作物虫情监测系统中对昆虫取像均采用高清摄像头拍摄方法。由于昆虫体积普遍偏小,即便是高清摄像头,在距离昆虫一定高度拍摄的环境下,也很难体现昆虫的细节特征,因此对昆虫图像自动识别的准确度造成较大影响,以水稻为例,褐飞虱体长在2.5-4毫米,但是摄像头拍摄高度至少在150毫米以上,飞虱的细节均会被淡化
[0004] 扫描仪取像可以解决上述由于拍摄镜头与昆虫有一定物距对于小虫取像不理想的问题。采用扫描仪取像时,由于摄像头与昆虫非常接近,可以体现出昆虫的细节特征,大大提高昆虫图像自动识别的准确度。但是,现有的扫描仪均是针对室内常规环境下设计制造的,无法在室外田间高温潮湿环境下正常工作,不适合室外田间作业。
[0005] 因此,如何提供一种准确率高、成像效果好的用于野外农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

[0006] 有鉴于此,本发明提供了一种用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备,本发明通过对传统平板扫描仪的系列改进,使其能在室外田间正常工作,实现农作物虫情监测系统能够运用扫描仪方式采集昆虫图像,提高害虫自动识别的效果。
[0007] 为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0008] 一种用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备,包括扫描仪壳体、扫描仪主机和扫描面板;
[0009] 所述扫描仪主机嵌入所述扫描仪壳体内部,并且所述扫描仪主机顶部与所述扫描仪壳体顶部平齐;所述扫描面板平铺于所述扫描仪壳体与所述扫描仪主机正上方,并且所述扫描面板为平面结构;
[0010] 所述扫描仪主机与所述扫描仪壳体之间设置有保温层,所述保温层与所述扫描仪主机、所述扫描面板之间均设置有密封层。
[0011] 优选的,在上述一种用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备中,所述扫描仪壳体底部设置有垂直振动装置。
[0012] 上述技术方案的有益效果是:采用垂直振动装置带动扫描设备上下振动将重叠昆虫振散,可以有效减少昆虫在扫描面板上的重叠现象,保证图像识别过程中图像分割的准确性。
[0013] 优选的,在上述一种用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备中,所述振动装置包括偏心轴电机和若干弹簧,所述偏心轴电机位于所述扫描仪壳体底部中心位置,所述弹簧均匀分布于所述扫描仪壳体底部的顶位置。
[0014] 优选的,在上述一种用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备中,所述振动装置的振动频率为50-150Hz。
[0015] 优选的,在上述一种用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备中,所述扫描面板为透明有机玻璃材质。
[0016] 上述技术方案的有益效果是:普通扫描仪面板玻璃的导热系数在20℃环境下约为0.75W/(m·k),而有机玻璃的导热系数在20℃环境下为0.20W/(m·k),可以有效实现扫描设备的保温。
[0017] 优选的,在上述一种用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备中,所述扫描面板的长度大于所述扫描仪主机的长度,所述扫描面板的宽度大于所述扫描仪主机的宽度。
[0018] 上述技术方案的有益效果是:本发明为满足农作物虫情自动监测系统取虫的需要,将传统平板扫描仪的盖板和围边除去,并将扫描面板设置为大于扫描仪主机的尺寸,可以有效保证扫描前落虫和扫描后清虫没有障碍。
[0019] 优选的,在上述一种用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备中,所述保温层为保温材料。
[0020] 上述技术方案的有益效果是:本发明的用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备需要在室外田地工作,扫描仪正常工作的国家标准要求温度在10-35℃,而室外所处的实际工作环境温度一般在0-70℃之间。在扫描仪主机周围添加保温层,可以将扫描仪内部温度维持在正常工作范围之内。
[0021] 优选的,在上述一种用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备中,所述密封层为防水材料。
[0022] 上述技术方案的有益效果是:普通扫描仪是室内设备,要求的工作相对湿度为20-80%RH,而农作物虫情自动监测系统是在室外田地里工作,最高湿度可能会达到95%RH,因而在湿度偏高时会影响扫描仪正常工作。本发明用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备,对机体添加了密封层,始终保持扫描仪内部环境干燥。
[0023] 优选的,在上述一种用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备中,所述扫描仪主机的电源线和数据线分别独立工作。
[0024] 上述技术方案的有益效果是:鉴于普通平板扫描仪多数为数据和电源同线的USB接口,而且要求电流在500mA。当前自动化控制常用的嵌入式设备开发板(例如树莓派)输出的电流普遍偏低,不能保证持续的500mA电流输送,因而经常出现扫描仪运行但不拍摄的虚拍现象,为防止产生虚拍现象,本发明在USB接口中将电源线与数据线分离出来摆脱嵌入式开发板,实行单独供电,以保证扫描设备的稳定工作。
[0025] 优选的,在上述一种用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备中,所述扫描仪主机采用Android或Linux系统驱动,进一步地,当采用Linux系统驱动时,具体采用VueScan for Linux驱动或使用SAN应用程序接口。
[0026] 上述技术方案的有益效果是:本发明摒弃传统扫描仪采用Windouws驱动的方式,而是采用Android或Linux系统驱动,保证扫描设备可以适合当前自动化控制常用的嵌入式设备开发板对扫描仪的调用。
[0027] 经由上述的技术方案可知,与现有技术相比,本发明公开提供了一种用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备,具有以下优点:
[0028] (1)本发明对扫描面板进行改进,去除传统平板扫描仪的盖板和围边,并且将扫描面板设计为大于扫描仪主机,可以保证扫描前落虫和扫描后清虫没有障碍;并且扫描取像技术使得昆虫的清晰度大大提升,保证了微小昆虫细节的体现,使昆虫图像自动识别的准确度明显提高;
[0029] (2)本发明采用垂直振动方法,成功地减少了昆虫重叠数量,使昆虫图像自动识别在切割工序中精准度得到显著提高,进而提高了自动识别的准确性;
[0030] (3)传统平板扫描仪作为室内设备要求的工作环境相对湿度为20-80%RH,而农作物虫情自动监测系统在室外田地的工作环境最大湿度可达到95%RH,本发明增加密封层使机体密封,有效保证了扫描仪设备内部环境的干燥,使得扫描仪能够在室外田间正常工作;
[0031] (4)传统平板扫描仪作为室内设备要求的工作环境相对温度为10-35℃,而农作物虫情自动监测系统在室外田地工作的国家标准要求为0-70℃,本发明通过增加保温层以及将扫描面板设置为导热系数较低的有机玻璃材质,有效保持了扫描设备内部的工作温度保持稳定,在野外正常工作;
[0032] (5)本发明采用的供电与数控分离措施,保证了扫描设备有充足的电流供应,确保扫描设备稳定工作,避免因供电不足而出现的虚拍现象;
[0033] (6)本发明采用Linux和Android系统作为驱动程序,可以保证扫描仪适合当前自动化控制常用的嵌入式设备开发板对扫描仪的调用。附图说明
[0034] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0035] 图1附图为本发明的整体结构示意图;
[0036] 图2附图为本发明整体结构的剖面图;
[0037] 图3附图为本发明扫描设备改造及接线示意图;
[0038] 图4附图为本发明扫描仪改进前(左)后(右)的拍摄情况;
[0039] 图5附图为1200万像素摄像头(左)与600DPI扫描仪(右)对水稻害虫稻飞虱的取像效果对比图。
[0040] 在图中:
[0041] 1为扫描仪壳体、2为扫描仪主机、3为扫描面板、4为保温层、5为密封层、6为垂直振动装置、61为偏心轴电机、62为弹簧。

具体实施方式

[0042] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0043] 一种用于农作物虫害自动监测系统昆虫取像的扫描设备,包括扫描仪壳体1、扫描仪主机2和扫描面板3;
[0044] 扫描仪主机2嵌入扫描仪壳体1内部,并且扫描仪主机2顶部与扫描仪壳体1顶部平齐;扫描面板3平铺于扫描仪壳体1与扫描仪主机2正上方,并且扫描面板3为平面结构;
[0045] 扫描仪主机2与扫描仪壳体1之间设置有保温层4,保温层4与扫描仪主机2、扫描面板3之间均设置有密封层5,具体的,将扫描设备上的所有按钮,所有机体结合部涂上绝缘漆实现密封效果。
[0046] 为了进一步优化上述技术方案,扫描仪壳体1底部设置有垂直振动装置6。
[0047] 为了进一步优化上述技术方案,垂直振动装置6包括偏心轴电机61和若干弹簧62,偏心轴电机61位于扫描仪壳体1底部中心位置,弹簧62均匀分布于扫描仪壳体1底部的顶角位置。
[0048] 为了进一步优化上述技术方案,垂直振动装置6的振动频率为50-150Hz。
[0049] 为了进一步优化上述技术方案,扫描面板3为透明有机玻璃材质。
[0050] 为了进一步优化上述技术方案,扫描面板3的长度大于扫描仪主机2的长度,扫描面板3的宽度大于扫描仪主机2的宽度。
[0051] 为了进一步优化上述技术方案,扫描仪主机2的电源线和数据线分别独立工作。
[0052] 为了进一步优化上述技术方案,扫描仪主机2采用Android或Linux系统驱动。
[0053] 1、实验观察发现水平振动时,会使得小虫或轻虫发生滑动或滚动,并在触及大虫或重虫时停下,因而不仅散虫效果不佳,在多虫情况下反而会出现集虫现象。具体的,采用垂直振动实验发现,昆虫轻微重叠会使上层昆虫与扫描面板形成一定的夹角,在垂直振动情况下,重叠昆虫间的接触面会短暂分离,而使得上层昆虫沿其与扫描面板间的夹角滑落,实现散虫效果。
[0054] 并且大虫振动要求振幅大频率小,小虫振动要求振幅小频率大。进一步实验发现,小于50Hz昆虫基本不动,达不到散虫功能,大于150Hz小虫会产生滚动,有重新集虫的可能,因而一般情况下50-150Hz之间的振动频率效果比较理想。
[0055] 2、实验表明,在周围70℃的环境下,没有进行保温处理的扫描仪2小时后内部温度接近70℃;更换了透明有机玻璃,并包裹50毫米的海绵可以保持扫描仪机体内部在22.3℃左右。但是如果扫描仪玻璃受到阳光直射,温度将大幅升高,所以必须避光。
[0056] 3、参见图3-4,在数据端与电源端不分离的情况下,运用自动化控制常用的嵌入式设备开发板——树莓派对扫描仪进行数据传输和供电,连续50次扫描实验,结果出现6次虚拍现象。
[0057] 数据端与电源端分离后,树莓派只进行数据传输(Vcc(红)、GND(黑)接电源端,D-(蓝)、D+(绿)接数控端),扫描仪外加电源单独供电,经500次连续扫描实验,再没有发生过虚拍现象。
[0058] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
[0059] 对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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