專利名稱：一種遠(yuǎn)距離昆蟲圖像檢測系統(tǒng)及其檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種遠(yuǎn)距離昆蟲圖像檢測系統(tǒng)及其檢測方法。
背景技術(shù)：
近年來，生物入侵造成的危害已引起了國家的重視。根據(jù)國家環(huán)?？偩止嫉馁Y 料，每年我國由于生物入侵造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)574億元，這還不包括由此造成的生 態(tài)環(huán)境損失。在我國已經(jīng)入侵的生物中，害蟲引發(fā)的經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)嚴(yán)重。據(jù)保守估計(jì)，濕地松粉 蚧、松突圓蚧、美國白蛾、松干蚧等森林入侵害蟲的危害已非常嚴(yán)重，在我國每年危害的面 積已達(dá)150萬公頃以上。椰心葉甲染蟲區(qū)面積有662萬畝，稻水象甲為害水稻面積已達(dá)33 萬公頃。在我國，美洲斑潛蠅每年造成經(jīng)濟(jì)損失估計(jì)達(dá)4. 5億元，馬鈴薯甲蟲每年造成的 經(jīng)濟(jì)損失約為1. 3億元，我國僅對美洲斑潛蠅一項(xiàng)的防治費(fèi)用，就需4. 5億元，可見害蟲給 帶來了巨大的經(jīng)營損失?？诎稒z疫是防止害蟲入侵的重要一環(huán)，傳統(tǒng)的檢疫方法主要采用肉眼觀察來查找 害蟲，這種方法受到環(huán)境條件、注意力范圍、視覺疲勞、人體活動范圍、查驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)等因素影 響，經(jīng)常漏檢而造成害蟲傳入。從統(tǒng)計(jì)資料看，目前現(xiàn)場害蟲檢出批次占所有檢疫批次的比例并不高，而從上述 害蟲侵害的數(shù)據(jù)來看，實(shí)際的貨物帶蟲率應(yīng)該遠(yuǎn)大于這些截獲數(shù)據(jù)。上述害蟲大舉入侵為 害的事實(shí)已證明漏檢的確存在，而且造成的后果很嚴(yán)重。因而現(xiàn)有害蟲檢測技術(shù)還有待改進(jìn)和提高。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種遠(yuǎn)距離昆蟲圖像檢測 系統(tǒng)及其檢測方法，能提高害蟲的檢出率。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案一種遠(yuǎn)距離昆蟲圖像檢測系統(tǒng)，其中，包括至少一用于采集視頻圖像的探測頭；用于傳輸所述視頻圖像的視頻傳輸系統(tǒng)；及用于將所述視頻圖像進(jìn)行處理、分析，并根據(jù)分析結(jié)果在所述視頻圖像中標(biāo)記出 昆蟲、昆蟲蹤跡、及疑似物的圖像處理裝置；所述探測頭、視頻傳輸系統(tǒng)和所述圖像處理裝置依次連接。所述的遠(yuǎn)距離昆蟲圖像檢測系統(tǒng)，其中，所述探測頭為可變焦距探測頭。所述的遠(yuǎn)距離昆蟲圖像檢測系統(tǒng)，其中，所述圖像處理裝置內(nèi)設(shè)置有用于控制所 述探測頭變焦，調(diào)節(jié)探測頭的焦距或者調(diào)節(jié)探測頭的仰俯角度和方向的控制模塊。
所述的遠(yuǎn)距離昆蟲圖像檢測系統(tǒng)，其中，所述視頻傳輸系統(tǒng)為支持TCP/IP協(xié)議的 視頻傳輸系統(tǒng)。所述的遠(yuǎn)距離昆蟲圖像檢測系統(tǒng)，其中，所述探測頭為球形或者半球形探測頭。一種采用權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)距離昆蟲圖像檢測系統(tǒng)的檢測方法，其中，包括以 下步驟A、由探測頭采集探測區(qū)域的視頻圖像，并通過視頻傳輸系統(tǒng)將所述視頻圖像傳輸 給圖像處理裝置；B、由所述圖像處理裝置將所述視頻圖像進(jìn)行處理、分析，并根據(jù)分析結(jié)果在所述 視頻圖像中標(biāo)記出昆蟲、昆蟲蹤跡、及疑似物的區(qū)域。所述的檢測方法，其中，所述的步驟A還包括由圖像處理裝置控制探測頭變焦， 調(diào)節(jié)探測頭的焦距或者調(diào)節(jié)探測頭的仰俯角度和方向，得到清晰的視頻圖像。所述的檢測方法，其中，所述步驟B具體包括Bi、計(jì)算所述視頻圖像中每個像素點(diǎn)的梯度矩陣和對應(yīng)該梯度矩陣的特征值；B2、根據(jù)所述特征值，獲得最小特征值矩陣；B3、對所述最小特征值矩陣進(jìn)行非極大值抑制，并判斷所述像素點(diǎn)的最小特征值 在20X20的鄰域中是否最大；如果是，則保留該像素點(diǎn)；否則，將該最小特征值置0。所述的檢測方法，其中，所述像素點(diǎn)的梯度矩陣為M= sum^p)(dI/dx)2 sums(p)(dl/dx*dl/dy)
sums{p)(dl/dx*dl/dy) sums(p)(dl/dy)2其中，dl/dx為像素點(diǎn)χ方向的梯度，dl/dy為像素點(diǎn)y方向的梯度，S(ρ)為像素 點(diǎn)的一個3X3的領(lǐng)域。所述的方法，其中，所述步驟Β2具體包括Β21、設(shè)所有特征值的最大值為Pmax ；Β22、將小于0. 05XPfflax的特征值置0，獲得最小特征值矩陣。本發(fā)明提供的一種遠(yuǎn)距離昆蟲圖像檢測系統(tǒng)及其檢測方法，由于采用了采集視頻 圖像的探測頭，傳輸視頻圖像的視頻傳輸系統(tǒng)和對視頻圖像進(jìn)行處理、分析，并根據(jù)分析結(jié) 果得出昆蟲圖像的圖像處理裝置，并根據(jù)分析結(jié)果將視野中所有疑似昆蟲、昆蟲蹤跡(如 蟲孔、蟲糞等)的圖像進(jìn)行實(shí)時標(biāo)記，降低了檢驗(yàn)人員的勞動強(qiáng)度，并且提高了昆蟲的檢出 率，降低了害蟲的傳入風(fēng)險。


圖1為本發(fā)明遠(yuǎn)距離昆蟲圖像檢測系統(tǒng)的原理圖；圖2為本發(fā)明遠(yuǎn)距離昆蟲圖像檢測的方法流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種遠(yuǎn)距離昆蟲圖像檢測系統(tǒng)及其檢測方法，該遠(yuǎn)距離昆蟲圖像檢測 系統(tǒng)用于對遠(yuǎn)處無法分辨的昆蟲、昆蟲蹤跡(如蟲孔、蟲糞等)圖像進(jìn)行判別，還可以控制 探測頭的焦距，使探測頭內(nèi)的攝像機(jī)拉近目標(biāo)圖像進(jìn)行判斷，并將昆蟲、昆蟲蹤跡(如蟲 孔、蟲糞等)及疑似物圖像進(jìn)行標(biāo)記，便于查驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn)昆蟲。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限 定本發(fā)明。本發(fā)明的遠(yuǎn)距離昆蟲圖像檢測系統(tǒng)可以檢測出較遠(yuǎn)范圍內(nèi)是否有昆蟲或昆蟲蹤 跡存在，譬如該范圍為50米之內(nèi)。請參閱圖1，所述的遠(yuǎn)距離昆蟲圖像檢測系統(tǒng)包括依次 連接探測頭110、視頻傳輸系統(tǒng)120和圖像處理裝置130。所述探測頭110內(nèi)設(shè)置有攝像機(jī)111，所述探測頭110為球形或者半球形探測頭， 該探測頭可以固定在探測區(qū)域的墻壁或支柱上，用于采集遠(yuǎn)距離探測區(qū)域的視頻圖像。本實(shí)施例中，所述探測頭110也可以直接用攝像機(jī)代替，并且探測頭的數(shù)量可以 為多個，并且所述攝像機(jī)111上裝設(shè)有光學(xué)鏡頭(圖中未標(biāo)出)和(XD(Charge Coupled Device,電荷耦合元件)。所述探測頭為可變焦距的探測頭，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)探測頭的焦距 或者聚焦，從而得到清晰的視頻圖像。所述視頻傳輸系統(tǒng)120以有線或無線的方式與所述探測頭110和圖像處理裝置 130連接，用于將所述探測頭采集的視頻圖像傳輸給圖像處理裝置。該視頻傳輸系統(tǒng)120為 支持TCP/IP協(xié)議的視頻傳輸系統(tǒng)，譬如交換機(jī)、路由器等，當(dāng)該系統(tǒng)中接入的探測頭110 和圖像處理裝置130的數(shù)量較多時，交換機(jī)或者路由器的數(shù)量也可以相應(yīng)增加，使每一個 探測頭都能與其相應(yīng)的圖像處理裝置連接。所述的圖像處理裝置130為一通用計(jì)算機(jī)，其內(nèi)設(shè)置有圖像處理模塊，用于對所 述視頻圖像進(jìn)行處理、分析，并根據(jù)分析的結(jié)果在所述視頻圖像中標(biāo)記出昆蟲、昆蟲蹤跡、 及疑似物的區(qū)域。其中，該昆蟲蹤跡包括蟲孔、蟲糞等。本實(shí)施例中，所述圖像處理裝置130為多個，可根據(jù)不同探測頭或者同一探測 頭實(shí)時采集的視頻圖像進(jìn)行處理和分析，使查驗(yàn)人員及時找出昆蟲或者根據(jù)害蟲的蹤跡 (如，蟲孔、蟲糞等)找到昆蟲。所述圖像處理裝置130內(nèi)設(shè)置有一控制模塊，該控制模塊用于控制所述探測頭 110變焦、調(diào)節(jié)探測頭的焦距或者調(diào)節(jié)探測頭的仰俯角度，還可將探測頭云臺進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié) 探測頭的方向，從而使探測頭110能采集到清晰的視頻圖像，進(jìn)一步提高昆蟲的檢出率。當(dāng)圖像處理裝置標(biāo)記出的視頻圖像為疑似昆蟲的視頻圖像時，可通過控制模塊調(diào) 節(jié)探測頭的焦距，將圖像的距離拉近，從而判斷是否為昆蟲的視頻圖像。本發(fā)明的遠(yuǎn)距離昆蟲圖像檢測系統(tǒng)主要用于遠(yuǎn)距離昆蟲圖像的檢測，基于上述的 系統(tǒng)，本發(fā)明實(shí)施例還對應(yīng)提供一種遠(yuǎn)距離昆蟲圖像檢測的方法。由于探測頭在采集圖像時離目標(biāo)(即昆蟲或其蹤跡)的距離較遠(yuǎn)，則該目標(biāo)在圖 像中所占的比例較小。由于此時昆蟲或其蹤跡在視頻圖像中只占幾個像素點(diǎn)或幾十個像素 點(diǎn)，所以本實(shí)施例通過昆蟲或其蹤跡和背景的灰度值的不同來檢測疑似昆蟲。請參閱圖2， 所述的檢測方法包括以下步驟S310、由探測頭采集探測區(qū)域的視頻圖像，并通過視頻傳輸系統(tǒng)將所述視頻圖像 傳輸給圖像處理裝置；在本實(shí)施方式中，圖像處理裝置為臺式計(jì)算機(jī)或者筆記本計(jì)算機(jī)，由探測頭采集 遠(yuǎn)距離探測區(qū)域的視頻圖像，當(dāng)計(jì)算機(jī)顯示屏上的視頻圖像不清晰時，通過圖像處理裝置 內(nèi)的控制模塊控制探測頭變焦、微調(diào)探測頭的焦距和聚焦或者調(diào)節(jié)探測頭的仰俯角度和方 向，從而得到清晰的視頻圖像。
S320、由所述圖像處理裝置將所述視頻圖像進(jìn)行處理、分析，并根據(jù)分析結(jié)果在所 述視頻圖像中標(biāo)記出昆蟲、昆蟲蹤跡及疑似物的區(qū)域。首先，需要計(jì)算所述視頻圖像中每個像素點(diǎn)的梯度矩陣和對應(yīng)該梯度矩陣的特征 值；其中，所述像素點(diǎn)的梯度矩陣為M= sum咖(dI/dx)2 sums(p)(dl/dx*dl/dy)
sums(p)(dl/dx*dl/dy) sums(p)(dl/dy)2其中，dl/dx為像素點(diǎn)χ方向的梯度，dl/dy為像素點(diǎn)y方向的梯度，S(ρ)為像素 點(diǎn)的一個3X3的領(lǐng)域。本實(shí)施例中，S(p)表示的像素點(diǎn)的領(lǐng)域范圍還可以設(shè)為其它值，譬 如，它還可以表示像素點(diǎn)的一個6X6的領(lǐng)域。對每個像素點(diǎn)I (i，j)的梯度矩陣M(i，j)，求出其對應(yīng)的特征值λ (i，j)。由于 根據(jù)梯度矩陣求特征值的方法為現(xiàn)有技術(shù)，此處，不再一一贅述。其次，根據(jù)所述特征值，獲得最小特征值矩陣；設(shè)所有特征值的最大值為Pmax，對于每個特征值λ (i，j)，如果其值小于0.05 X Pmax 則將該特征值置0，即令λ (i，j) = 0，由此獲得的特征值矩陣為最小特征值矩陣。當(dāng) 然，在其它實(shí)施中，將特征值置0時條件還可以根據(jù)需要適當(dāng)改變。譬如，當(dāng)特征值小于 0. 08 X Pmax時，將該特征值置0。最后，對所述最小特征值矩陣進(jìn)行非極大值抑制，并判斷所述像素點(diǎn)的最小特征 值在20X20的鄰域中是否最大；如果是，則保留該像素點(diǎn)；否則，將像素點(diǎn)置0。此時最小特征值為非0的像素點(diǎn)被認(rèn)為是昆蟲，在本實(shí)施方式中，每一像素點(diǎn)的 最小特征值的鄰域范圍可根據(jù)需要設(shè)置，并且只保留在該鄰域范圍內(nèi)最小特征值最大的像素。應(yīng)當(dāng)說明的是，上述方法還可以檢測疑似昆蟲和疑似昆蟲蹤跡(如蟲孔、蟲糞 等)，或者其它領(lǐng)域的圖像檢測。綜上所述，一種遠(yuǎn)距離昆蟲圖像檢測系統(tǒng)及其檢測方法采用將探測頭采集的視頻 圖像通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析運(yùn)算，并根據(jù)分析結(jié)果，將視野中所有疑似昆蟲、疑似昆蟲蹤跡 (如蟲孔、蟲糞等)及確定為昆蟲、昆蟲蹤跡的視頻圖像進(jìn)行實(shí)時標(biāo)記，協(xié)助檢驗(yàn)人員快速 發(fā)現(xiàn)昆蟲及昆蟲蹤跡，提高了昆蟲的檢出率，降低了害蟲的傳入風(fēng)險?？梢岳斫獾氖牵瑢Ρ绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā) 明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保 護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種遠(yuǎn)距離昆蟲圖像檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一用于采集視頻圖像的探測頭；用于傳輸所述視頻圖像的視頻傳輸系統(tǒng)；及用于將所述視頻圖像進(jìn)行處理、分析，并根據(jù)分析結(jié)果在所述視頻圖像中標(biāo)記出昆蟲、 昆蟲蹤跡及疑似物的圖像處理裝置；所述探測頭、視頻傳輸系統(tǒng)和所述圖像處理裝置依次連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)距離昆蟲圖像檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述探測頭為可變 焦距探測頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的遠(yuǎn)距離昆蟲圖像檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像處理裝置 內(nèi)設(shè)置有用于控制所述探測頭變焦，調(diào)節(jié)探測頭的焦距或者調(diào)節(jié)探測頭的仰俯角度和方向 的控制模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)距離昆蟲圖像檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述視頻傳輸系統(tǒng) 為支持TCP/IP協(xié)議的視頻傳輸系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)距離昆蟲圖像檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述探測頭為球形 或者半球形探測頭。
6.一種采用權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)距離昆蟲圖像檢測系統(tǒng)的檢測方法，其特征在于，包 括以下步驟A、由探測頭采集探測區(qū)域的視頻圖像，并通過視頻傳輸系統(tǒng)將所述視頻圖像傳輸給圖 像處理裝置；B、由所述圖像處理裝置將所述視頻圖像進(jìn)行處理、分析，并根據(jù)分析結(jié)果在所述視頻 圖像中標(biāo)記出昆蟲、昆蟲蹤跡及疑似物的區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的檢測方法，其特征在于，所述的步驟A還包括由圖像處理裝 置控制探測頭變焦，調(diào)節(jié)探測頭的焦距或者調(diào)節(jié)探測頭的仰俯角度和方向，得到清晰的視 頻圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的檢測方法，其特征在于，所述步驟B具體包括Bi、計(jì)算所述視頻圖像中每個像素點(diǎn)的梯度矩陣和對應(yīng)該梯度矩陣的特征值；B2、根據(jù)所述特征值，獲得最小特征值矩陣；B3、對所述最小特征值矩陣進(jìn)行非極大值抑制，并判斷所述像素點(diǎn)的最小特征值在 20X20的鄰域中是否最大；如果是，則保留該像素點(diǎn)；否則，將該最小特征值置0。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的檢測方法，其特征在于，所述像素點(diǎn)的梯度矩陣為M= sums(p)(dl/dx)2 sums(p)(dl/dx*dl/dy)sums(p)(dl/dx*dl/dy) sums(p)(dl/dy)2其中，dl/dx為像素點(diǎn)χ方向的梯度，dl/dy為像素點(diǎn)y方向的梯度，S(ρ)為像素點(diǎn)的 一個3X3的領(lǐng)域。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述步驟Β2具體包括Β21、設(shè)所有特征值的最大值為Pmax ；Β22、將小于0. 05XPfflax的特征值置0，獲得最小特征值矩陣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種遠(yuǎn)距離昆蟲圖像檢測系統(tǒng)及其檢測方法，其遠(yuǎn)距離昆蟲圖像檢測系統(tǒng)包括用于采集探測區(qū)域視頻圖像的探測頭；用于傳輸所述視頻圖像的視頻傳輸系統(tǒng)；及用于將所述視頻圖像進(jìn)行處理、分析，并根據(jù)分析結(jié)果標(biāo)記出昆蟲、昆蟲蹤跡及疑似物的視頻圖像的圖像處理裝置；所述探測頭、視頻傳輸系統(tǒng)和所述圖像處理裝置依次連接。本發(fā)明提供的一種遠(yuǎn)距離昆蟲圖像檢測系統(tǒng)及其檢測方法，通過圖像處理裝置對探測頭獲取的視頻圖像進(jìn)行處理、分析，并根據(jù)分析結(jié)果標(biāo)記出昆蟲、昆蟲蹤跡(如蟲孔、蟲糞等)及疑似物的視頻圖像，降低了檢驗(yàn)人員的勞動強(qiáng)度，并且提高了昆蟲的檢出率，降低了害蟲的傳入風(fēng)險。
文檔編號G06K9/00GK102082895SQ20101052238
公開日2011年6月1日 申請日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者葉汶華, 周磊, 婁定風(fēng), 鄧?yán)? 陳志粦, 陳枝楠 申請人:婁定風(fēng), 鄧?yán)?br>