本申請為申請?zhí)枺?01510535356x，申請日：2015年08月28日，發(fā)明名稱：固定式智能化蚊蟲捕殺系統(tǒng)的分案申請。

本發(fā)明涉及智能檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種固定式智能化蚊蟲捕殺系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，滅蚊裝置一般采用電網(wǎng)殺蟲或噴霧劑殺蟲，然而噴霧劑殺蟲容易給環(huán)境帶來危害，給人體帶來不適，電網(wǎng)殺蟲相對而言較為安全，應(yīng)用也較為廣泛。

電網(wǎng)殺蟲的實現(xiàn)原理如下:通過兩層以上的電網(wǎng)錯開放置，造成一個一個蚊蟲難以通過、必須接觸的狹窄空間，相鄰電網(wǎng)之間的電壓是正負(fù)相反的，這樣，當(dāng)蚊蟲碰觸電網(wǎng)時，很容易導(dǎo)致電流通過蚊蟲，形成瞬時高壓，對蚊蟲進行傷害甚至殺滅。電網(wǎng)殺蟲裝置從實現(xiàn)形式上分為立式固定殺蟲裝置和手動移動式殺蟲裝置。

但是，現(xiàn)有技術(shù)中的立式固定殺蟲裝置對蚊蟲的發(fā)現(xiàn)和捕殺完全憑借守株待兔的方式等待蚊蟲目標(biāo)的前往，一方面，缺乏有效的引誘機制；另一方面，缺乏主動的識別捕殺設(shè)備。

為此，本發(fā)明提出了一種固定式智能化蚊蟲捕殺系統(tǒng)，在每一個蚊蟲易出沒的房間角落，能夠自動引誘蚊蟲、發(fā)現(xiàn)蚊蟲、跟蹤蚊蟲，并自動驅(qū)動裝置趕赴蚊蟲當(dāng)前位置進行捕殺。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種固定式智能化蚊蟲捕殺系統(tǒng)，通過預(yù)設(shè)波長的光源引誘蚊蟲前往，通過聲音檢測設(shè)備檢測蚊蟲位置，采用有效的圖像分割機制，并根據(jù)所述目標(biāo)蚊蟲圖像的尺寸與所述基準(zhǔn)蚊蟲尺寸的比較結(jié)果確定當(dāng)前蚊蟲距離所述滅蚊設(shè)備的距離，基于所述目標(biāo)蚊蟲圖像在所述灰度化圖像的相對位置確定當(dāng)前蚊蟲距離所述滅蚊設(shè)備的相對位置，從而驅(qū)動電網(wǎng)快速捕殺蚊蟲。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種固定式智能化蚊蟲捕殺系統(tǒng)，放置在房間角落位置，所述捕殺系統(tǒng)包括固定機構(gòu)、誘餌光源、滅蚊設(shè)備、定位設(shè)備和at89c51單片機，所述固定機構(gòu)將所述捕殺系統(tǒng)固定在房間角落位置，所述誘餌光源用于引誘蚊子，所述滅蚊設(shè)備用于捕殺蚊蟲，所述定位設(shè)備采用圖像采集和圖像處理的方式確定蚊蟲距離所述滅蚊設(shè)備的參考位置，所述at89c51單片機與所述滅蚊設(shè)備和所述定位設(shè)備分別連接，基于所述參考位置控制所述滅蚊設(shè)備的捕殺蚊蟲操作。

更具體地，在所述固定式智能化蚊蟲捕殺系統(tǒng)中，還包括:市電連接接口，設(shè)置在所述固定機構(gòu)上，與市電連接，為所述捕殺系統(tǒng)供電；所述誘餌光源設(shè)置在所述固定機構(gòu)上，發(fā)射預(yù)設(shè)波長的光線，所述光線的預(yù)設(shè)波長為對蚊蟲最有吸引力的波長；聲音檢測設(shè)備，設(shè)置在所述固定機構(gòu)上，用于檢測捕殺系統(tǒng)周圍的聲音以輸出檢測音頻信號；移動硬盤，設(shè)置在所述固定機構(gòu)上，用于預(yù)先存儲蚊蟲灰度閾值范圍、基準(zhǔn)蚊蟲尺寸和基準(zhǔn)蚊蟲音頻信號，所述基準(zhǔn)蚊蟲音頻信號為對蚊蟲預(yù)先錄入的音頻信號；所述滅蚊設(shè)備被固定在所述固定機構(gòu)上，包括高壓電網(wǎng)、連接彈簧和驅(qū)動單元，所述連接彈簧與所述高壓電網(wǎng)和所述固定機構(gòu)分別連接，用于彈性支撐所述高壓電網(wǎng)，所述驅(qū)動單元根據(jù)驅(qū)動信號驅(qū)動所述高壓電網(wǎng)前往所述參考位置；所述定位設(shè)備被設(shè)置在所述固定機構(gòu)上，包括ccd圖像傳感器、圖像預(yù)處理設(shè)備和蚊蟲信息提取設(shè)備；所述ccd圖像傳感器用于對捕殺系統(tǒng)的前方進行圖像采集以獲得前方圖像；所述圖像預(yù)處理設(shè)備與所述ccd圖像傳感器連接，用于對所述前方圖像依次執(zhí)行對比度增強、維納濾波、中值濾波、均值濾波、圖像膨脹、圖像腐蝕和灰度化處理，以輸出灰度化圖像；所述蚊蟲信息提取設(shè)備包括闌值選擇子設(shè)備和目標(biāo)分割子設(shè)備，所述閾值選擇子設(shè)備與所述移動硬盤和所述圖像預(yù)處理設(shè)備分別連接，用于依次從所述蚊蟲灰度閾值范圍中選擇一個值作為預(yù)選灰度閾值，采用預(yù)選灰度閾值將灰度化圖像劃分為預(yù)選背景區(qū)域和預(yù)選目標(biāo)區(qū)域，計算預(yù)選背景區(qū)域占據(jù)灰度化圖像的面積比例作為背景面積比，計算預(yù)選背景區(qū)域的像素平均灰度值作為背景平均灰度值，計算預(yù)選目標(biāo)區(qū)域占據(jù)灰度化圖像的面積比例作為目標(biāo)面積比，計算預(yù)選目標(biāo)區(qū)域的像素平均灰度值作為目標(biāo)平均灰度值，將背景平均灰度值減去目標(biāo)平均灰度值，獲得的差的平方乘以背景面積比和目標(biāo)面積比，獲得的乘積作為閾值乘積，選擇閾值乘積最大的預(yù)選灰度閾值作為目標(biāo)灰度閾值；所述目標(biāo)分割子設(shè)備與所述閾值選擇子設(shè)備連接，用于采用目標(biāo)灰度閾值將灰度化圖像劃分為背景圖像和目標(biāo)蚊蟲圖像；所述at89c51單片機被設(shè)置在所述固定機構(gòu)上，與所述聲音檢測設(shè)備、所述移動硬盤、所述滅蚊設(shè)備和所述定位設(shè)備分別連接，用于在接收到的檢測音頻信號與基準(zhǔn)蚊蟲音頻信號匹配時，進入捕殺模式；其中，所述at89c51單片機在所述捕殺模式中:所述at89c51單片機根據(jù)所述目標(biāo)蚊蟲圖像的尺寸與所述基準(zhǔn)蚊蟲尺寸的比較結(jié)果確定當(dāng)前蚊蟲距離所述滅蚊設(shè)備的距離，并基于所述目標(biāo)蚊蟲圖像在所述灰度化圖像的相對位置確定當(dāng)前蚊蟲距離所述滅蚊設(shè)備的相對位置，將當(dāng)前蚊蟲距離所述滅蚊設(shè)備的距離和當(dāng)前蚊蟲距離所述滅蚊設(shè)備的相對位置作為所述參考位置，根據(jù)所述參考位置確定所述驅(qū)動信號，并將所述驅(qū)動信號發(fā)送給所述滅蚊設(shè)備的驅(qū)動單元，以控制所述驅(qū)動單元根據(jù)所述驅(qū)動信號驅(qū)動所述高壓電網(wǎng)前往所述參考位置；所述圖像預(yù)處理設(shè)備包括對比度增強子設(shè)備、維納濾波子設(shè)備、中值濾波子設(shè)備、均值濾波子設(shè)備、圖像膨脹子設(shè)備、圖像腐蝕子設(shè)備和灰度化處理子設(shè)備，以分別執(zhí)行對比度增強、維納濾波、中值濾波、均值濾波、圖像膨脹、圖像腐蝕和灰度化處理；所述對比度增強子設(shè)備、所述維納濾波子設(shè)備、所述中值濾波子設(shè)備、所述均值濾波子設(shè)備、所述圖像膨脹子設(shè)備、所述圖像腐蝕子設(shè)備和所述灰度化處理子設(shè)備分別采用不同型號的fpga芯片來實現(xiàn)。

更具體地，在所述固定式智能化蚊蟲捕殺系統(tǒng)中，所述捕殺系統(tǒng)還包括:輸入鍵盤，用于在用戶的操作下，輸入所述蚊蟲灰度閾值范圍。

更具體地，在所述固定式智能化蚊蟲捕殺系統(tǒng)中，所述捕殺系統(tǒng)還包括:無線通信接口，與所述at89c51單片機連接，用于接收并無線發(fā)送所述目標(biāo)蚊蟲圖像。

更具體地，在所述固定式智能化蚊蟲捕殺系統(tǒng)中:所述無線通信接口為3g移動通信接口或4g移動通信接口中的一種。

更具體地，在所述固定式智能化蚊蟲捕殺系統(tǒng)中:替換地，所述對比度增強子設(shè)備、所述維納濾波子設(shè)備、所述中值濾波子設(shè)備、所述均值濾波子設(shè)備、所述圖像膨脹子設(shè)備、所述圖像腐蝕子設(shè)備和所述灰度化處理子設(shè)備被集成在同一塊fpga芯片中。

附圖說明

以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方案進行描述，其中:

圖1為根據(jù)本發(fā)明實施方案示出的固定式智能化蚊蟲捕殺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖。

附圖標(biāo)記:1固定機構(gòu)；2誘餌光源；3滅蚊設(shè)備；4定位設(shè)備；5at89c51單片機

具體實施方式

下面將參照附圖對本發(fā)明的固定式智能化蚊蟲捕殺系統(tǒng)的實施方案進行詳細(xì)說明。

蚊蟲對人身健康影響很大，特別是夏季潮濕的房間內(nèi)?，F(xiàn)有技術(shù)中基于電網(wǎng)捕殺原理的固定式滅蚊裝置需滅蚊方式過于被動，缺乏有效誘餌和有效的蚊蟲尋找、定位、跟蹤機制，導(dǎo)致滅蚊過程過于冗長。

為了克服上述不足，本發(fā)明搭建了一種固定式智能化蚊蟲捕殺系統(tǒng)，以視覺機器為蚊蟲跟蹤的主體，采用主動引誘、自動定位和智能化捕殺的主動捕殺方式，縮短滅蚊過程，提高滅蚊效果。

圖1為根據(jù)本發(fā)明實施方案示出的固定式智能化蚊蟲捕殺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖，所述捕殺系統(tǒng)放置在房間角落位置，包括固定機構(gòu)、誘餌光源、滅蚊設(shè)備、定位設(shè)備和at89c51單片機，所述固定機構(gòu)將所述捕殺系統(tǒng)固定在房間角落位置，所述誘餌光源用于引誘蚊子，所述滅蚊設(shè)備用于捕殺蚊蟲，所述定位設(shè)備采用圖像采集和圖像處理的方式確定蚊蟲距離所述滅蚊設(shè)備的參考位置，所述at89c51單片機與所述滅蚊設(shè)備和所述定位設(shè)備分別連接，基于所述參考位置控制所述滅蚊設(shè)備的捕殺蚊蟲操作。

接著，繼續(xù)對本發(fā)明的固定式智能化蚊蟲捕殺系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)進行進一步的說明。

所述捕殺系統(tǒng)還包括:市電連接接口，設(shè)置在所述固定機構(gòu)上，與市電連接，為所述捕殺系統(tǒng)供電。

所述誘餌光源設(shè)置在所述固定機構(gòu)上，發(fā)射預(yù)設(shè)波長的光線，所述光線的預(yù)設(shè)波長為對蚊蟲最有吸引力的波長。

所述捕殺系統(tǒng)還包括:聲音檢測設(shè)備，設(shè)置在所述固定機構(gòu)上，用于檢測捕殺系統(tǒng)周圍的聲音以輸出檢測音頻信號。

所述捕殺系統(tǒng)還包括:移動硬盤，設(shè)置在所述固定機構(gòu)上，用于預(yù)先存儲蚊蟲灰度閾值范圍、基準(zhǔn)蚊蟲尺寸和基準(zhǔn)蚊蟲音頻信號，所述基準(zhǔn)蚊蟲音頻信號為對蚊蟲預(yù)先錄入的音頻信號。

所述滅蚊設(shè)備被固定在所述固定機構(gòu)上，包括高壓電網(wǎng)、連接彈簧和驅(qū)動單元，所述連接彈簧與所述高壓電網(wǎng)和所述固定機構(gòu)分別連接，用于彈性支撐所述高壓電網(wǎng)，所述驅(qū)動單元根據(jù)驅(qū)動信號驅(qū)動所述高壓電網(wǎng)前往所述參考位置。

所述定位設(shè)備被設(shè)置在所述固定機構(gòu)上，包括ccd圖像傳感器、圖像預(yù)處理設(shè)備和蚊蟲信息提取設(shè)備；所述ccd圖像傳感器用于對捕殺系統(tǒng)的前方進行圖像采集以獲得前方圖像。

所述圖像預(yù)處理設(shè)備與所述ccd圖像傳感器連接，用于對所述前方圖像依次執(zhí)行對比度增強、維納濾波、中值濾波、均值濾波、圖像膨脹、圖像腐蝕和灰度化處理，以輸出灰度化圖像。

所述蚊蟲信息提取設(shè)備包括閾值選擇子設(shè)備和目標(biāo)分割子設(shè)備，所述闌值選擇子設(shè)備與所述移動硬盤和所述圖像預(yù)處理設(shè)備分別連接，用于依次從所述蚊蟲灰度閾值范圍中選擇一個值作為預(yù)選灰度閾值，采用預(yù)選灰度閾值將灰度化圖像劃分為預(yù)選背景區(qū)域和預(yù)選目標(biāo)區(qū)域，計算預(yù)選背景區(qū)域占據(jù)灰度化圖像的面積比例作為背景面積比，計算預(yù)選背景區(qū)域的像素平均灰度值作為背景平均灰度值，計算預(yù)選目標(biāo)區(qū)域占據(jù)灰度化圖像的面積比例作為目標(biāo)面積比，計算預(yù)選目標(biāo)區(qū)域的像素平均灰度值作為目標(biāo)平均灰度值，將背景平均灰度值減去目標(biāo)平均灰度值，獲得的差的平方乘以背景面積比和目標(biāo)面積比，獲得的乘積作為閾值乘積，選擇閾值乘積最大的預(yù)選灰度閾值作為目標(biāo)灰度閾值。

所述目標(biāo)分割子設(shè)備與所述閾值選擇子設(shè)備連接，用于采用目標(biāo)灰度閾值將灰度化圖像劃分為背景圖像和目標(biāo)蚊蟲圖像。

所述at89c51單片機被設(shè)置在所述固定機構(gòu)上，與所述聲音檢測設(shè)備、所述移動硬盤、所述滅蚊設(shè)備和所述定位設(shè)備分別連接，用于在接收到的檢測音頻信號與基準(zhǔn)蚊蟲音頻信號匹配時，進入捕殺模式。

其中，所述at89c51單片機在所述捕殺模式中:所述at89c51單片機根據(jù)所述目標(biāo)蚊蟲圖像的尺寸與所述基準(zhǔn)蚊蟲尺寸的比較結(jié)果確定當(dāng)前蚊蟲距離所述滅蚊設(shè)備的距離，并基于所述目標(biāo)蚊蟲圖像在所述灰度化圖像的相對位置確定當(dāng)前蚊蟲距離所述滅蚊設(shè)備的相對位置，將當(dāng)前蚊蟲距離所述滅蚊設(shè)備的距離和當(dāng)前蚊蟲距離所述滅蚊設(shè)備的相對位置作為所述參考位置，根據(jù)所述參考位置確定所述驅(qū)動信號，并將所述驅(qū)動信號發(fā)送給所述滅蚊設(shè)備的驅(qū)動單元，以控制所述驅(qū)動單元根據(jù)所述驅(qū)動信號驅(qū)動所述高壓電網(wǎng)前往所述參考位置。

其中，所述圖像預(yù)處理設(shè)備包括對比度增強子設(shè)備、維納濾波子設(shè)備、中值濾波子設(shè)備、均值濾波子設(shè)備、圖像膨脹子設(shè)備、圖像腐蝕子設(shè)備和灰度化處理子設(shè)備，以分別執(zhí)行對比度增強、維納濾波、中值濾波、均值濾波、圖像膨脹、圖像腐蝕和灰度化處理；所述對比度增強子設(shè)備、所述維納濾波子設(shè)備、所述中值濾波子設(shè)備、所述均值濾波子設(shè)備、所述圖像膨脹子設(shè)備、所述圖像腐蝕子設(shè)備和所述灰度化處理子設(shè)備分別采用不同型號的fpga芯片來實現(xiàn)。

可選地，在所述捕殺系統(tǒng)中:所述捕殺系統(tǒng)還包括:輸入鍵盤，用于在用戶的操作下，輸入所述蚊蟲灰度閾值范圍；所述捕殺系統(tǒng)還包括:無線通信接口，與所述at89c51單片機連接，用于接收并無線發(fā)送所述目標(biāo)蚊蟲圖像；所述無線通信接口為3g移動通信接口或4g移動通信接口中的一種；以及，可替換地，所述對比度增強子設(shè)備、所述維納濾波子設(shè)備、所述中值濾波子設(shè)備、所述均值濾波子設(shè)備、所述圖像膨脹子設(shè)備、所述圖像腐蝕子設(shè)備和所述灰度化處理子設(shè)備被集成在同一塊fpga芯片中。

另外，fpga(field一programmablegatearray)，即現(xiàn)場可編程門陣列，他是在pal、gal、cpld等可編程器件的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展的產(chǎn)物。他是作為專用集成電路(asic)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。

以硬件描述語言(verilog或vhdl)所完成的電路設(shè)計，可以經(jīng)過簡單的綜合與布局，快速的燒錄至fpga上進行測試，是現(xiàn)代ic設(shè)計驗證的技術(shù)主流。這些可編輯元件可以被用來實現(xiàn)一些基本的邏輯門電路(比如and、or、xor、not)或者更復(fù)雜一些的組合功能比如解碼器或數(shù)學(xué)方程式。在大多數(shù)的fpga里面，這些可編輯的元件里也包含記憶元件例如觸發(fā)器(flip一f1op)或者其他更加完整的記憶塊。系統(tǒng)設(shè)計師可以根據(jù)需要通過可編輯的連接把fpga內(nèi)部的邏輯塊連接起來，就好像一個電路試驗板被放在了一個芯片里。一個出廠后的成品fpga的邏輯塊和連接可以按照設(shè)計者而改變，所以fpga可以完成所需要的邏輯功能。

fpga一般來說比asic(專用集成電路)的速度要慢，實現(xiàn)同樣的功能比asic電路面積要大。但是他們也有很多的優(yōu)點比如可以快速成品，可以被修改來改正程序中的錯誤和更便宜的造價。廠商也可能會提供便宜的但是編輯能力差的fpga。因為這些芯片有比較差的可編輯能力，所以這些設(shè)計的開發(fā)是在普通的fpga上完成的，然后將設(shè)計轉(zhuǎn)移到一個類似于asic的芯片上。另外一種方法是用cpld(complexprogrammnablelogicdevice，復(fù)雜可編程邏輯器件)。fpga的開發(fā)相對于傳統(tǒng)pc、單片機的開發(fā)有很大不同。fpga以并行運算為主，以硬件描述語言來實現(xiàn)；相比于pc或單片機(無論是馮諾依曼結(jié)構(gòu)還是哈佛結(jié)構(gòu))的順序操作有很大區(qū)別。

早在1980年代中期，fpga已經(jīng)在pld設(shè)備中扎根。cpld和fpga包括了一些相對大數(shù)量的可編輯邏輯單元。cpld邏輯門的密度在幾千到幾萬個邏輯單元之間，而fpga通常是在幾萬到幾百萬。cpld和fpga的主要區(qū)別是他們的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。cpld是一個有點限制性的結(jié)構(gòu)。這個結(jié)構(gòu)由一個或者多個可編輯的結(jié)果之和的邏輯組列和一些相對少量的鎖定的寄存器組成。這樣的結(jié)果是缺乏編輯靈活性，但是卻有可以預(yù)計的延遲時間和邏輯單元對連接單元高比率的優(yōu)點。而fpga卻是有很多的連接單元，這樣雖然讓他可以更加靈活的編輯，但是結(jié)構(gòu)卻復(fù)雜的多。

采用本發(fā)明的固定式智能化蚊蟲捕殺系統(tǒng)，針對現(xiàn)有技術(shù)中固定式滅蚊裝置滅蚊過于被動的技術(shù)問題，引入容易引誘蚊蟲的特定波長的引誘光源，引入適合蚊蟲結(jié)構(gòu)和聲學(xué)特征的傳感器和圖像處理設(shè)備實現(xiàn)對蚊蟲的電子捕殺，從而變被動為主動，提高了滅蚊的效率。

可以理解的是，雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例并非用以限定本發(fā)明。對于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。