一種智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于智能農(nóng)業(yè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)及方法。本發(fā)明的系統(tǒng)包括監(jiān)控相機智能識別系統(tǒng)、高分辨率相機智能識別系統(tǒng)和信號發(fā)射裝置：監(jiān)控相機智能識別系統(tǒng)拍攝農(nóng)田圖像，并提取出可疑目標；高分辨率相機智能識別系統(tǒng)獲取高分辨率可疑目標圖像，并將可疑目標圖像與災(zāi)害數(shù)據(jù)庫進行匹配識別，根據(jù)匹配識別結(jié)果輸出預(yù)警信息；信號發(fā)射裝置將預(yù)警信息實時發(fā)送至相關(guān)工作人員。本發(fā)明的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)及方法解決了現(xiàn)有技術(shù)難以實現(xiàn)全天候現(xiàn)場監(jiān)視和災(zāi)害智能預(yù)警的技術(shù)問題，具有監(jiān)視視野廣、監(jiān)視機動性強、成像分辨率高、智能程度高的有益效果。
【專利說明】一種智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于智能農(nóng)業(yè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)主要采用人工方式，對信息技術(shù)手段應(yīng)用較少，存在人員工作量大、工作效率低、監(jiān)視預(yù)警信息時效性差等問題。
[0003]而現(xiàn)有的常規(guī)視頻監(jiān)視系統(tǒng)很難同時滿足智能農(nóng)業(yè)技術(shù)所要求的監(jiān)視視野廣、監(jiān)視機動性強、成像分辨率高、智能程度高等特點，難以實現(xiàn)全天候現(xiàn)場監(jiān)視和災(zāi)害智能預(yù)警，不能有效地為災(zāi)害發(fā)生初期采取相應(yīng)措施提供技術(shù)支撐。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題為:現(xiàn)有農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)不能同時滿足監(jiān)視視野廣、監(jiān)視機動性強、成像分辨率高、智能程度高的特點，難以實現(xiàn)全天候現(xiàn)場監(jiān)視和災(zāi)害智能預(yù)警。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下所述:
[0006]一種智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，包括用于獲取農(nóng)田圖像的監(jiān)控相機，所述監(jiān)控相機設(shè)置于監(jiān)控相機智能識別系統(tǒng)中，此外，智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)還包括高分辨率相機智能識別系統(tǒng)和信號發(fā)射裝置:其中，所述監(jiān)控相機智能識別系統(tǒng)拍攝農(nóng)田圖像，并對圖像進行實時處理，提取可疑目標；所述高分辨率相機智能識別系統(tǒng)獲取可疑目標高分辨率圖像，并將可疑目標高分辨率圖像與災(zāi)害數(shù)據(jù)庫進行匹配識別，根據(jù)匹配識別結(jié)果輸出預(yù)警信息；所述信號發(fā)射裝置將預(yù)警信息實時發(fā)送至相關(guān)工作人員。
[0007]作為優(yōu)選方案:智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)設(shè)有二維轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)，所述高分辨率相機智能識別系統(tǒng)設(shè)有高分辨率相機；監(jiān)控相機和高分辨率相機以二者視軸相平行的方向連接在二維轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)上，能夠隨二維轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)進行方位、俯仰兩個方向的旋轉(zhuǎn)。
[0008]作為優(yōu)選方案:所述二維轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)臺和PID控制器，PID控制器控制轉(zhuǎn)臺進行方位、俯仰兩個方向的旋轉(zhuǎn)；所述轉(zhuǎn)臺包括俯仰調(diào)節(jié)組件和方位調(diào)節(jié)組件，監(jiān)控相機和高分辨率相機通過俯仰調(diào)節(jié)組件支撐于方位調(diào)節(jié)組件上方。
[0009]作為優(yōu)選方案:
[0010]所述監(jiān)控相機智能識別系統(tǒng)，包括監(jiān)控相機和第一智能處理模塊，所述第一智能處理模塊采用FPGA+DSP嵌入式系統(tǒng)，能夠從監(jiān)控相機獲取的農(nóng)田圖像中提取可疑目標；
[0011]所述高分辨率相機智能識別系統(tǒng)，包括高分辨率相機和第二智能處理模塊，所述第二智能處理模塊采用FPGA+DSP嵌入式系統(tǒng)，能夠?qū)⒏叻直媛氏鄼C獲取的可疑目標圖像與害數(shù)據(jù)庫進行智能匹配識別；
[0012]所述信號發(fā)射裝置采用GPRS信號發(fā)射器。
[0013]作為優(yōu)選方案:所述監(jiān)控相機采用視場角為60°、幀頻為30fps的CXD逐行掃描傳感器；所述高分辨率相機采用視場角為2°、分辨率為2048*2048的CMOS傳感器；所述轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)的方位角范圍為O?360°，俯仰角范圍為-20?50°。
[0014]一種基于所述智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警方法，包括以下步驟:
[0015]步驟S1.開啟監(jiān)控相機智能識別系統(tǒng)的監(jiān)控相機；
[0016]步驟S2.監(jiān)控相機進入常規(guī)監(jiān)控模式，即監(jiān)控相機通過二維轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)沿方位、俯仰兩個方向按照一定速度對需監(jiān)控的空間進行掃描式監(jiān)視；
[0017]步驟S3.監(jiān)控相機智能識別系統(tǒng)的第一智能處理模塊對監(jiān)控相機實時拍攝到的圖像進行智能處理，發(fā)現(xiàn)可疑目標時對可疑目標進行定位；
[0018]步驟S4.確定可疑目標方位后，二維轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)進入定位模式，即將轉(zhuǎn)臺上監(jiān)視相機和高分辨率相機的視軸對準可疑目標；
[0019]步驟S5.啟動高分辨率相機智能系統(tǒng)的高分辨率相機拍攝高分辨率可疑目標圖像，通過二維轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)方位參數(shù)計算可疑目標的具體位置；
[0020]步驟S6.高分辨率相機智能系統(tǒng)的第二智能處理模塊結(jié)合災(zāi)害圖形庫，對高分辨率可疑目標進行匹配識別，得到匹配相似度；
[0021]步驟S7.若匹配相似度大于初始設(shè)置的閾值上限，則確認病蟲害發(fā)生，信號發(fā)射裝置將預(yù)警信息發(fā)送至相關(guān)工作人員，系統(tǒng)通知并觸發(fā)警報；若匹配相似度小于初始設(shè)置的閾值下限，則確認無病蟲害發(fā)生，關(guān)閉高分辨率相機，返回步驟S2 ;若匹配相似度位于初始設(shè)置的閾值上限和下限之間，則系統(tǒng)將此事件定為可疑事件，將可疑目標信息加入可疑目標庫并通知相關(guān)工作人員進行相應(yīng)檢查確認，同時關(guān)閉高分辨率相機，返回步驟S2。
[0022]本發(fā)明的有益效果為:
[0023](I)本發(fā)明的一種智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)及方法，通過監(jiān)控相機和高分辨率相機結(jié)合的工作方式，能夠正確、及時有效的對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進行實時監(jiān)控，滿足監(jiān)視視野廣、監(jiān)視機動性強、成像分辨率高的特點，實現(xiàn)了全天候現(xiàn)場監(jiān)視，顯著提高監(jiān)控效果，有效遏制了災(zāi)害的進一步惡化；
[0024](2)本發(fā)明的一種智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)及方法，采用智能處理模塊，通過圖像識另IJ、圖像匹配、閾值比較，實現(xiàn)大范圍內(nèi)農(nóng)作物病蟲害或長勢智能感知和及時預(yù)警。
[0025](3)本發(fā)明的一種智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)及方法，僅在定位可疑目標情況下啟動高分辨率相機，顯著提高了高分辨相機使用壽命、大幅降低了監(jiān)控預(yù)警成本；
[0026](4)本發(fā)明的一種智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)及方法，監(jiān)控相機和高分辨率相機安裝時需以視軸互相平行的方向安裝在具有方位、俯仰兩個方向旋轉(zhuǎn)自由度的二維轉(zhuǎn)臺上，實現(xiàn)實時精準的目標指定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0028]圖2為本發(fā)明的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)安裝示意圖；
[0029]圖3為本發(fā)明的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警方法流程圖。
[0030]圖中，1-監(jiān)控相機，2-高分辨率相機，3-轉(zhuǎn)臺，4-信號發(fā)射裝置。

【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的一種智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)及方法進行詳細說明。
[0032]實施例1
[0033]如圖1所示，本實施例的一種智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，包括:監(jiān)控相機智能識別系統(tǒng)、高分辨率相機智能識別系統(tǒng)和信號發(fā)射裝置4。其中，所述監(jiān)控相機智能識別系統(tǒng)拍攝農(nóng)田圖像，并對圖像進行實時處理，提取出可疑目標；所述高分辨率相機智能識別系統(tǒng)更加清晰地獲取可疑目標圖像，并將可疑目標圖像與內(nèi)置的災(zāi)害數(shù)據(jù)庫進行匹配識別，根據(jù)匹配識別結(jié)果輸出預(yù)警信息；所述信號發(fā)射裝置4將預(yù)警信息實時發(fā)送至相關(guān)工作人員。
[0034]所述監(jiān)控相機智能識別系統(tǒng)，包括監(jiān)控相機I和第一智能處理模塊。本實例中，所述監(jiān)控相機I采用視場角為60°、幀頻為30fps的C⑶逐行掃描傳感器，滿足監(jiān)視視野廣、監(jiān)視機動性強、全天候監(jiān)控的技術(shù)要求；所述第一智能處理模塊采用FPGA+DSP嵌入式系統(tǒng)，能夠從拍攝的農(nóng)田圖像中根據(jù)形態(tài)、色彩等特征實時提取可疑目標。
[0035]所述高分辨率相機智能識別系統(tǒng)，包括高分辨率相機2和第二智能處理模塊。本實施例中，所述高分辨率相機2采用視場角為2。、分辨率為2048*2048的CMOS傳感器，其對于一公里處的目標其像元分辨率可達17cm ;所述第二智能處理模塊采用FPGA+DSP嵌入式系統(tǒng)，能夠?qū)⒖梢赡繕藞D像與高分辨率相機智能識別系統(tǒng)內(nèi)置的災(zāi)害數(shù)據(jù)庫(如病蟲害圖像庫)進行智能匹配識別。
[0036]所述信號發(fā)射裝置4可以采用GPRS信號發(fā)射器，其能夠?qū)㈩A(yù)警信息實時發(fā)送至相關(guān)工作人員。
[0037]實施例2
[0038]如圖2所示，本實施例的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，與實施例1的區(qū)別在于:還設(shè)有二維轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)。監(jiān)控相機I和高分辨率相機2以二者視軸相平行的方向連接在二維轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)上，能夠隨二維轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)進行方位、俯仰兩個方向的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對農(nóng)田的掃描監(jiān)控和對可疑目標的清晰獲取。
[0039]所述二維轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)臺3和PID控制器，PID控制器控制轉(zhuǎn)臺3進行方位、俯仰兩個方向的旋轉(zhuǎn)。本實施例中，轉(zhuǎn)臺3方位角范圍為O?360°，俯仰角范圍為-20?
50。。
[0040]實施例3
[0041]如圖2所示本實施例與實施例2的區(qū)別在于:所述二維轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)的轉(zhuǎn)臺3包括俯仰調(diào)節(jié)組件和方位調(diào)節(jié)組件，監(jiān)控相機I和高分辨率相機2通過俯仰調(diào)節(jié)組件支撐于方位調(diào)節(jié)組件上方。
[0042]實施例4
[0043]如圖3所示，本實施例的一種智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警方法包括以下步驟:
[0044]步驟S1.開啟監(jiān)控相機智能識別系統(tǒng)的監(jiān)控相機I。
[0045]步驟S2.監(jiān)控相機I進入常規(guī)監(jiān)控模式，即監(jiān)控相機I通過二維轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)沿方位、俯仰兩個方向按照一定速度對需監(jiān)控的空間進行掃描式監(jiān)視。
[0046]步驟S3.監(jiān)控相機智能識別系統(tǒng)的第一智能處理模塊對監(jiān)控相機I實時拍攝到的圖像進行智能處理，通過形態(tài)、色彩等方式對圖像進行判斷，如發(fā)現(xiàn)可疑目標，則對可疑目標的方位進行定位。
[0047]步驟S4.通過圖像定位確定可疑目標方位后，二維轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)進入定位模式，即將轉(zhuǎn)臺3上監(jiān)視相機和高分辨率相機2的視軸對準可疑目標。
[0048]步驟S5.啟動高分辨率相機2智能系統(tǒng)的高分辨率相機2拍攝高分辨率可疑目標圖像，通過二維轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)方位參數(shù)計算可疑目標的具體位置。
[0049]步驟S6.高分辨率相機2智能系統(tǒng)的第二智能處理模塊結(jié)合存儲的災(zāi)害圖形庫，對高分辨率可疑目標進行匹配識別，得到匹配相似度。
[0050]步驟S7.若匹配相似度大于初始設(shè)置的閾值上限，則確認病蟲害發(fā)生，信號發(fā)射裝置4將預(yù)警信息發(fā)送至相關(guān)工作人員，系統(tǒng)通知并觸發(fā)警報；若匹配相似度小于初始設(shè)置的閾值下限，則確認無病蟲害發(fā)生，關(guān)閉高分辨率相機2，返回步驟S2 ;若匹配相似度位于初始設(shè)置的閾值上限和下限之間，則系統(tǒng)將此事件定為可疑事件，將可疑目標信息加入可疑目標庫并通知相關(guān)工作人員進行相應(yīng)檢查確認，同時關(guān)閉高分辨率相機2，返回步驟
S2。所述閾值上限、閾值下限根據(jù)不同災(zāi)難具體設(shè)置，此為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識。
【權(quán)利要求】
1.一種智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，包括用于獲取農(nóng)田圖像的監(jiān)控相機(1)，其特征在于:所述監(jiān)控相機(I)設(shè)置于監(jiān)控相機智能識別系統(tǒng)中，此外，智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)還包括高分辨率相機智能識別系統(tǒng)和信號發(fā)射裝置⑷:其中，所述監(jiān)控相機智能識別系統(tǒng)拍攝農(nóng)田圖像，并對圖像進行實時處理，提取可疑目標；所述高分辨率相機智能識別系統(tǒng)獲取可疑目標高分辨率圖像，并將可疑目標高分辨率圖像與災(zāi)害數(shù)據(jù)庫進行匹配識別，根據(jù)匹配識別結(jié)果輸出預(yù)警信息；所述信號發(fā)射裝置(4)將預(yù)警信息實時發(fā)送至相關(guān)工作人員。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)設(shè)有二維轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)，所述高分辨率相機智能識別系統(tǒng)設(shè)有高分辨率相機(2);監(jiān)控相機(I)和高分辨率相機(2)以二者視軸相平行的方向連接在二維轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)上，能夠隨二維轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)進行方位、俯仰兩個方向的旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:所述二維轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)臺(3)和PID控制器，PID控制器控制轉(zhuǎn)臺(3)進行方位、俯仰兩個方向的旋轉(zhuǎn)；所述轉(zhuǎn)臺(3)包括俯仰調(diào)節(jié)組件和方位調(diào)節(jié)組件，監(jiān)控相機(I)和高分辨率相機(2)通過俯仰調(diào)節(jié)組件支撐于方位調(diào)節(jié)組件上方。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于: 所述監(jiān)控相機智能識別系統(tǒng)，包括監(jiān)控相機(I)和第一智能處理模塊，所述第一智能處理模塊采用FPGA+DSP嵌入式系統(tǒng)，能夠從監(jiān)控相機(I)獲取的農(nóng)田圖像中提取可疑目標； 所述高分辨率相機智能識別系統(tǒng)，包括高分辨率相機(2)和第二智能處理模塊，所述第二智能處理模塊采用FPGA+DSP嵌入式系統(tǒng)，能夠?qū)⒏叻直媛氏鄼C(2)獲取的可疑目標圖像與害數(shù)據(jù)庫進行智能匹配識別； 所述信號發(fā)射裝置(4)采用GPRS信號發(fā)射器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:所述監(jiān)控相機(I)采用視場角為60°、幀頻為30fps的CCD逐行掃描傳感器；所述高分辨率相機(2)采用視場角為2°、分辨率為2048*2048的CMOS傳感器；所述轉(zhuǎn)臺(3)旋轉(zhuǎn)的方位角范圍為O?360°，俯仰角范圍為-20?50°。
6.一種基于權(quán)利要求4所述智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控預(yù)警方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟S1.開啟監(jiān)控相機智能識別系統(tǒng)的監(jiān)控相機(I)； 步驟S2.監(jiān)控相機(I)進入常規(guī)監(jiān)控模式，即監(jiān)控相機(I)通過二維轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)沿方位、俯仰兩個方向按照一定速度對需監(jiān)控的空間進行掃描式監(jiān)視； 步驟S3.監(jiān)控相機智能識別系統(tǒng)的第一智能處理模塊對監(jiān)控相機(I)實時拍攝到的圖像進行智能處理，發(fā)現(xiàn)可疑目標時對可疑目標進行定位； 步驟S4.確定可疑目標方位后，二維轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)進入定位模式，即將轉(zhuǎn)臺(3)上監(jiān)視相機和高分辨率相機(2)的視軸對準可疑目標； 步驟S5.啟動高分辨率相機(2)智能系統(tǒng)的高分辨率相機(2)拍攝高分辨率可疑目標圖像，通過二維轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)方位參數(shù)計算可疑目標的具體位置； 步驟S6.高分辨率相機(2)智能系統(tǒng)的第二智能處理模塊結(jié)合災(zāi)害圖形庫，對高分辨率可疑目標進行匹配識別，得到匹配相似度；步驟S7.若匹配相似度大于初始設(shè)置的閾值上限，則確認病蟲害發(fā)生，信號發(fā)射裝置(4)將預(yù)警信息發(fā)送至相關(guān)工作人員，系統(tǒng)通知并觸發(fā)警報；若匹配相似度小于初始設(shè)置的閾值下限，則確認無病蟲害發(fā)生，關(guān)閉高分辨率相機(2)，返回步驟S2 ;若匹配相似度位于初始設(shè)置的閾值上限和下限之間，則系統(tǒng)將此事件定為可疑事件，將可疑目標信息加入可疑目標庫并通知相關(guān)工作人員進行相應(yīng)檢查確認，同時關(guān)閉高分辨率相機(2)，返回步驟S2。
【文檔編號】H04L29/06GK104199425SQ201410468347
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】許世衛(wèi), 李哲敏, 李干瓊, 莊家煜, 董曉霞, 張玉梅, 于海鵬, 王東杰, 張超 申請人:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所