本發(fā)明涉及計算機(jī)視覺、圖像處理，更具體的說是涉及一種可自動調(diào)節(jié)觀測角度的遙感傳感器觀測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、昆蟲觀測、預(yù)防以及農(nóng)作物蟲害信息的采集成為了當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)。我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是各種產(chǎn)出的基礎(chǔ)。提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量成為了當(dāng)前重要的任務(wù)。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和技術(shù)的不斷成熟，人們對與綠色農(nóng)產(chǎn)品有著迫切的需求。如何減少農(nóng)藥對農(nóng)作物的侵害成為了當(dāng)前研究的熱點問題。而昆蟲觀測成為實現(xiàn)這一研究的必要環(huán)節(jié)。

2、傳統(tǒng)昆蟲觀測通常采用機(jī)械捕捉然后將昆蟲帶入實驗室觀測。或是在實驗室通過培養(yǎng)昆蟲幼蟲的方案來觀察。這些方案勞動強(qiáng)度大、安裝不方便、不能在戶外田間對昆蟲進(jìn)行時時的觀測、往往不易觀測活體下的昆蟲圖像，而且不能大量獲取昆蟲的圖像和視頻資料。如果獲取昆蟲的多媒體信息，上述方法非常困難。針對上述問題，設(shè)計一種可以時時觀測昆蟲并且能夠通過無線技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)、又能夠長時間工作在田間戶外，減輕勞動強(qiáng)度方便連接的無線昆蟲觀測系統(tǒng)是非常必要的。

3、因此，如何對昆蟲進(jìn)行實時觀測是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種可自動調(diào)節(jié)觀測角度的遙感傳感器觀測系統(tǒng)，通過觸摸屏選擇模板圖像，僅需要進(jìn)行一次昆蟲目標(biāo)的手動調(diào)整，便能夠?qū)崿F(xiàn)自動化的昆蟲追蹤，實時進(jìn)行昆蟲觀測。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種可自動調(diào)節(jié)觀測角度的遙感傳感器觀測系統(tǒng)，包括：圖像獲取模塊、目標(biāo)識別模塊、目標(biāo)定位模塊、plc控制模塊、運(yùn)動模塊、觸摸屏、數(shù)據(jù)庫，所述運(yùn)動模塊與所述圖像獲取模塊連接；所述觸摸屏調(diào)取數(shù)據(jù)庫中預(yù)存儲的模板圖像，并通過所述plc控制模塊運(yùn)動模塊，控制所述運(yùn)動模塊運(yùn)動，直至所述圖像獲取模塊按照固定時間間隔獲取攜帶目標(biāo)的目標(biāo)圖像；所述目標(biāo)識別模塊通過所述plc控制模塊接收所述模板圖像與所述目標(biāo)圖像，分割所述目標(biāo)圖像，設(shè)置核心觀測區(qū)域與常規(guī)觀測區(qū)域，識別所述核心觀測區(qū)域中的目標(biāo)數(shù)據(jù)，當(dāng)所述固定時間間隔后未在核心觀測區(qū)域識別到所述目標(biāo)數(shù)據(jù)，對所述常規(guī)觀測區(qū)域進(jìn)行目標(biāo)數(shù)據(jù)的識別，同時生成調(diào)整信號，將所述目標(biāo)數(shù)據(jù)通過plc控制模塊傳輸至所述目標(biāo)定位模塊，所述目標(biāo)定位模塊將初始的所述目標(biāo)數(shù)據(jù)作為原點，建立圖像坐標(biāo)系，當(dāng)所述固定時間間隔后識別到所述目標(biāo)數(shù)據(jù)，獲取所述目標(biāo)數(shù)據(jù)的柵格坐標(biāo)，發(fā)送至所述plc控制模塊；所述plc控制模塊根據(jù)所述柵格坐標(biāo)、調(diào)整信號與預(yù)設(shè)的規(guī)則匹配控制所述運(yùn)動模塊運(yùn)動，直至目標(biāo)處于所述核心觀測區(qū)域。

4、優(yōu)選的，所述目標(biāo)識別模塊具體包括：

5、區(qū)域分割模塊，所述區(qū)域分割模塊將所述目標(biāo)圖像進(jìn)行區(qū)域分割，設(shè)置核心觀測區(qū)域與常規(guī)觀測區(qū)域；

6、模板特征點提取模塊，對所述模板圖像進(jìn)行特征點提取，劃分為一級特征點和二級特征點；

7、目標(biāo)特征點提取模塊，獲取目標(biāo)的所述目標(biāo)圖像，分別提取所述目標(biāo)圖像核心觀測區(qū)域的特征點；如未在核心觀測區(qū)域提取到所述特征點，則提取常規(guī)觀測區(qū)域中目標(biāo)的特征點，同時生成調(diào)整信號，發(fā)送至plc；

8、特征點匹配模塊，根據(jù)所述模板圖像的一級特征點和二級特征點，與所述目標(biāo)圖像的特征點的相似度，確定所述模板圖像與目標(biāo)圖像的加權(quán)匹配度，當(dāng)所述加權(quán)匹配度大于預(yù)設(shè)匹配度，將目標(biāo)數(shù)據(jù)通過plc控制模塊傳輸至所述目標(biāo)定位模塊。

9、優(yōu)選的，所述模板特征點提取模塊具體包括：

10、像素收集模塊，根據(jù)所述模板圖像，確定表示目標(biāo)輪廓的像素集；

11、區(qū)域劃分模塊，計算像素集中每個像素點的曲率，判斷所述曲率是否大于設(shè)定閾值，以所述曲率大于設(shè)定閾值所對應(yīng)的像素點為中心，將中心的四周劃定為待加權(quán)區(qū)域；

12、等級設(shè)定模塊，判斷特征點是否在待加權(quán)區(qū)域，若不在則設(shè)定為二級特征點；若在則設(shè)定為一級特征點。

13、優(yōu)選的，所述目標(biāo)定位模塊具體包括：

14、像素坐標(biāo)獲取模塊，獲取攜帶有所述目標(biāo)數(shù)據(jù)的目標(biāo)圖像，確定所述目標(biāo)數(shù)據(jù)在所述目標(biāo)圖像中的位置，獲取所述位置在所述目標(biāo)圖像中的像素坐標(biāo)；

15、方程獲取模塊，利用所述像素坐標(biāo)和預(yù)設(shè)的搜索參數(shù)，從預(yù)先生成的柵格中提取目標(biāo)柵格，獲取所述目標(biāo)柵格的柵格坐標(biāo)，利用所述柵格坐標(biāo)，確定所述目標(biāo)數(shù)據(jù)所在位置的方程集合，其中，所述柵格坐標(biāo)是在所述圖像獲取模塊的圖像坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；

16、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊，利用所述方程集合，將所述目標(biāo)數(shù)據(jù)在像素坐標(biāo)系下的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成在所述圖像坐標(biāo)系下的柵格坐標(biāo)，其中，所述像素坐標(biāo)系以所述目標(biāo)圖像的預(yù)設(shè)位置為坐標(biāo)原點。

17、優(yōu)選的，所述特征點匹配模塊中確定所述模板圖像與目標(biāo)圖像的加權(quán)匹配度具體包括：

18、p＝p′+p″；

19、

20、其中，p表示模板圖像與目標(biāo)圖像的加權(quán)匹配度；p′表示模板圖像與目標(biāo)圖像的一級匹配度；p″表示模板圖像與目標(biāo)圖像的二級匹配度；wi表示模板圖像的第i個特征點的權(quán)重系數(shù)；表示模板圖像的第i個特征點與目標(biāo)圖像的第j個特征點的相似度；n″表示模板圖像中二級特征點的個數(shù)；n′表示模板圖像中一級特征點的個數(shù)；其中，一級特征點的權(quán)重系數(shù)比二級特征點的權(quán)重系數(shù)大。

21、優(yōu)選的，還包括優(yōu)化模塊，所述優(yōu)化模塊優(yōu)化更新模板圖像與所述目標(biāo)圖像的加權(quán)匹配度。

22、優(yōu)選的，所述運(yùn)動模塊包括：兩根支架、步進(jìn)電機(jī)、線性運(yùn)動單元、傾角儀，兩根所述支架上設(shè)置有步進(jìn)電機(jī)，通過plc控制模塊控制步進(jìn)電機(jī)使所述支架同步上下運(yùn)動；兩根所述支架架設(shè)有線性運(yùn)動單元，所述線性運(yùn)動單元包括線性電機(jī)與弧形導(dǎo)軌，plc控制模塊控制所述線性電機(jī)在所述弧形導(dǎo)軌上進(jìn)行運(yùn)動，所述傾角儀設(shè)置于所述線性電機(jī)上通過所述plc控制模塊進(jìn)行控制。

23、優(yōu)選的，還包括通信模塊，所述通信模塊與plc控制模塊連接，將所述圖像獲取模塊所收集的目標(biāo)圖像發(fā)送至用戶端。

24、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開提供了一種可自動調(diào)節(jié)觀測角度的遙感傳感器觀測系統(tǒng)，通過多模塊協(xié)作實現(xiàn)對目標(biāo)的準(zhǔn)確識別和定位，從而提高遙感傳感器觀測系統(tǒng)的效率和精度，相比于市面上的頻繁進(jìn)行計算才能夠進(jìn)行目標(biāo)追蹤的裝置而言，僅通過設(shè)置核心觀測區(qū)域與常規(guī)觀測區(qū)域，使昆蟲處于核心觀測區(qū)域，基于核心觀測區(qū)域進(jìn)行目標(biāo)的調(diào)整，便能夠?qū)崿F(xiàn)對于昆蟲的實時跟蹤觀測，數(shù)據(jù)計算量更低，跟蹤效果更好。

技術(shù)特征：

1.一種可自動調(diào)節(jié)觀測角度的遙感傳感器觀測系統(tǒng)，其特征在于，包括：圖像獲取模塊、目標(biāo)識別模塊、目標(biāo)定位模塊、plc控制模塊、運(yùn)動模塊、觸摸屏、數(shù)據(jù)庫，所述運(yùn)動模塊與所述圖像獲取模塊連接；所述觸摸屏調(diào)取數(shù)據(jù)庫中預(yù)存儲的模板圖像，并通過所述plc控制模塊運(yùn)動模塊，控制所述運(yùn)動模塊運(yùn)動，直至所述圖像獲取模塊按照固定時間間隔獲取攜帶目標(biāo)的目標(biāo)圖像；所述目標(biāo)識別模塊通過所述plc控制模塊接收所述模板圖像與所述目標(biāo)圖像，分割所述目標(biāo)圖像，設(shè)置核心觀測區(qū)域與常規(guī)觀測區(qū)域，識別所述核心觀測區(qū)域中的目標(biāo)數(shù)據(jù)，當(dāng)所述固定時間間隔后未在核心觀測區(qū)域識別到所述目標(biāo)數(shù)據(jù)，對所述常規(guī)觀測區(qū)域進(jìn)行目標(biāo)數(shù)據(jù)的識別，同時生成調(diào)整信號，將所述目標(biāo)數(shù)據(jù)通過plc控制模塊傳輸至所述目標(biāo)定位模塊，所述目標(biāo)定位模塊將初始的所述目標(biāo)數(shù)據(jù)作為原點，建立圖像坐標(biāo)系，當(dāng)所述固定時間間隔后識別到所述目標(biāo)數(shù)據(jù)，獲取所述目標(biāo)數(shù)據(jù)的柵格坐標(biāo)，發(fā)送至所述plc控制模塊；所述plc控制模塊根據(jù)所述柵格坐標(biāo)、調(diào)整信號與預(yù)設(shè)的規(guī)則匹配控制所述運(yùn)動模塊運(yùn)動，直至目標(biāo)處于所述核心觀測區(qū)域。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動調(diào)節(jié)觀測角度的遙感傳感器觀測系統(tǒng)，其特征在于，所述目標(biāo)識別模塊具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可自動調(diào)節(jié)觀測角度的遙感傳感器觀測系統(tǒng)，其特征在于，所述模板特征點提取模塊具體包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動調(diào)節(jié)觀測角度的遙感傳感器觀測系統(tǒng)，其特征在于，所述目標(biāo)定位模塊具體包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可自動調(diào)節(jié)觀測角度的遙感傳感器觀測系統(tǒng)，其特征在于，所述特征點匹配模塊中確定所述模板圖像與目標(biāo)圖像的加權(quán)匹配度具體包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種可自動調(diào)節(jié)觀測角度的遙感傳感器觀測系統(tǒng)，其特征在于，還包括優(yōu)化模塊，所述優(yōu)化模塊優(yōu)化更新模板圖像與所述目標(biāo)圖像的加權(quán)匹配度。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動調(diào)節(jié)觀測角度的遙感傳感器觀測系統(tǒng)，其特征在于，所述運(yùn)動模塊包括：兩根支架、步進(jìn)電機(jī)、線性運(yùn)動單元、傾角儀，兩根所述支架上設(shè)置有步進(jìn)電機(jī)，通過plc控制模塊控制步進(jìn)電機(jī)使所述支架同步上下運(yùn)動；兩根所述支架架設(shè)有線性運(yùn)動單元，所述線性運(yùn)動單元包括線性電機(jī)與弧形導(dǎo)軌，plc控制模塊控制所述線性電機(jī)在所述弧形導(dǎo)軌上進(jìn)行運(yùn)動，所述傾角儀設(shè)置于所述線性電機(jī)上通過所述plc控制模塊進(jìn)行控制。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動調(diào)節(jié)觀測角度的遙感傳感器觀測系統(tǒng)，其特征在于，還包括通信模塊，所述通信模塊與plc控制模塊連接，將所述圖像獲取模塊所收集的目標(biāo)圖像發(fā)送至用戶端。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種可自動調(diào)節(jié)觀測角度的遙感傳感器觀測系統(tǒng)，涉及計算機(jī)視覺、圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，包括運(yùn)動模塊與圖像獲取模塊連接；觸摸屏調(diào)取數(shù)據(jù)庫中預(yù)存儲的模板圖像，并通過PLC控制模塊運(yùn)動模塊，直至圖像獲取模塊獲取目標(biāo)圖像；目標(biāo)識別模塊接收模板圖像與目標(biāo)圖像，識別核心觀測區(qū)域目標(biāo)數(shù)據(jù)，若未在核心觀測區(qū)域識別到目標(biāo)數(shù)據(jù)，對常規(guī)觀測區(qū)域進(jìn)行目標(biāo)數(shù)據(jù)的識別，并生成調(diào)整信號，根據(jù)目標(biāo)數(shù)據(jù)建立圖像坐標(biāo)系，PLC控制模塊根據(jù)坐標(biāo)系、調(diào)整信號與規(guī)則匹配控制運(yùn)動模塊使目標(biāo)處于核心觀測區(qū)域。本發(fā)明通過觸摸屏選擇模板圖像，僅需要進(jìn)行一次昆蟲目標(biāo)的手動調(diào)整，便能夠?qū)崿F(xiàn)自動化的昆蟲追蹤，實時進(jìn)行昆蟲觀測。

技術(shù)研發(fā)人員：黃妙芬,邢旭峰,林恒竹,任曉龍,梁丹,胡雅妮,梁旭
受保護(hù)的技術(shù)使用者：智星匯海（廣東）數(shù)字科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/23