农作物叶子虫害检测装置及其检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及农业科技技术领域，特别是涉及一种农作物叶子虫害检测装置及其检测方法。
【背景技术】
[0002]农作物的整个生长期内，受到多种有害生物危害，直接影响到农作物的产量和质量，给农业生产造成严重的破坏。在我国，每年由于病虫害所引起的损失都相当惊人。因此，农作物的病虫害防治在农作物生产和国民经济发展中占有极其重要的地位。对叶子害虫种群数量进行抽样调查，是进行预测预报工作的一项基本任务。只有获取正确的抽样调查数据，才能对害虫的数量动态、种群密度以及害虫的危害程度进行准确的预测，进而才能对农作物进行精确喷药，并保证害虫防治工作的正确执行。
[0003]目前，病虫害发生程度在生产上仍多数采用人工肉眼观察分析，缺少有效的自动化虫害检测装置。人工肉眼观察方式劳动量大，效率极低，统计数据往往由于操作人员个体的差异而出现较大误差，使得各个调查者之间的调查结果可比性差。再者，当有害生物发生量大时，应用肉眼观察将是一项繁重的工作，有些甚至不可能完成，例如有些会飞的害虫喜欢聚集在叶片背面，当翻动叶片要进行观察时，多数都已飞走。
【发明内容】
[0004]基于此，有必要针对效率低、计数误差大问题，提供一种农作物叶子虫害检测方法和装置。
[0005]一种农作物叶子虫害检测装置，包括:图像采集装置、连接杆、显示装置以及工作主机，所述工作主机包括外壳和图像处理装置；
[0006]所述图像采集装置连接在所述连接杆的一端，所述连接杆的另一端连接到所述工作主机的外壳，所述显示装置设于工作主机上；
[0007]所述图像采集装置获取叶子虫害图像，并将获取到的叶子虫害图像传输到所述工作主机；
[0008]所述图像处理装置对接收到的叶子虫害图像进行图像处理，并将图像处理后的图像发送到显示装置上进行显示。
[0009]上述农作物叶子虫害检测装置，通过连接杆连接的图像采集装置对虫害图像进行图像提取，不会触碰到农作物叶子，能够获取到较为完好的虫害图像，提高了检测的精确性，图像处理装置能够对获取的图像进行相应处理后发送至显示装置进行显示，便于用户分析农作物叶子的虫害情况。
[0010]一种农作物叶子虫害检测方法，包括以下步骤:
[0011]将图像采集装置放置在农作物叶子虫害部位附近；
[0012]控制图像采集装置来获取农作物叶子虫害图像，并传送至图像处理装置；
[0013]通过图像处理装置对接收到的虫害图像进行图像处理，并将图像处理后的图像发送到显示装置上进行显示，以便用户判断农作物叶子受到的虫害情况；
[0014]其中，所述图像处理的方法包括:
[0015]对虫害图像进行色彩预处理，得到灰度图像；
[0016]对所述灰度图像进行边缘提取，获取虫害边缘轮廓线所围成的区域的虫害轮廓图像；
[0017]将虫害轮廓图像转换为二值化图像；
[0018]根据所述二值化图像中虫害区域的面积大小来确定农作物受虫害程度。
[0019]上述农作物叶子虫害检测方法，基于机器视觉技术和计算机图像分析方法对虫害图像进行处理分析，能够大幅度提高虫害叶片的检测效率和准确性。
【附图说明】
[0020]图1为本发明的农作物叶子虫害检测装置的结构示意图。
[0021]图2为本发明的工作主机的结构示意图。
[0022]图3为本发明的连接杆及其控制模块的结构示意图。
[0023]图4为本发明的图像采集装置及其控制模块的结构示意图。
[0024]图5为本发明的设有操作手柄的农作物叶子虫害检测装置的结构示意图。
[0025]图6为本发明的农作物叶子虫害检测方法流程图。
[0026]图7为本发明的改进的分水岭算法的流程图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本发明的农作物叶子虫害检测方法和装置的【具体实施方式】作详细描述。
[0028]参考图1所示，图1为本发明的农作物叶子虫害检测装置100的结构示意图。该农作物叶子虫害检测装置100可包括图像采集装置101、连接杆102、显示装置103以及工作主机104，工作主机104可包括外壳1041与图像处理装置1042。图像采集装置101连接到连接杆102的一端，工作主机104连接到连接杆102的另一端，显示装置103设在工作主机104上。
[0029]其工作原理是:所述图像采集装置101获取叶子虫害图像，并将获取到的叶子虫害图像传输到工作主机104 ;工作主机104中的图像处理装置对接收到的叶子虫害图像进行图像处理，并将叶子虫害图像发送到显示装置103上，以便确定农作物叶子受到虫害的情况。
[0030]在一个实施例中，图像采集装置101可以是高清摄像头，其像素可以使用1000万以上的摄像头。进一步的，图像采集装置101可设置自动对焦功能。
[0031]在一个实施例中，工作主机104可采用集成有图像处理系统软件的主板。为提高图像分析的效率，工作主机104可采用大内存及存储容量，采用高级的操作系统等。例如，工作主机104可以采用4核以上CPU，2GB以上内存，32GB存储容量，可以安装Win8操作系统。
[0032]在一个实施例中，显示装置103可包括触摸显示屏。
[0033]在一个实施例中，连接杆102可以由金属、塑料等材料制成，但不限于以上所述材料。通过在图像采集装置101与工作主机104之间安装连接杆102，增加了农作物叶子虫害检测装置100的检测范围，使得技术人员能够更好地检测叶片虫害情况，提高检测效率及准确度。
[0034]在一个实施例中，如图2所示，图2为本发明的工作主机104的结构示意图。图像处理装置1042还可包括USB模块1042a、TF卡模块1042b以及网络连接模块1042c。USB模块1042a用于与外部存储设备进行数据通信。
[0035]在一个实施例中，USB模块1042a可以与U盘、移动硬盘、外部计算机、手机等装置相连接，并进行数据互通。另外，USB模块1042a还可以与键盘、鼠标、打印机等装置相连接，使农作物叶子虫害检测装置100的操作更加方便快捷。TF卡模块1042b连接到USB模块1042a，用于连接TF卡，扩展农作物叶子虫害检测装置100的存储容量。在一个实施例中，TF卡模块1042b可将农作物叶子虫害检测装置100的存储容量扩展128GB。网络连接模块1042c连接到USB模块1042a及TF卡模块1042b，用于接入外部网络。网络连接模块1042c包括内置无线网卡，用于连接外部无线网络。或者，网络连接模块1042c还可以包括有线网络接口，用于连接光纤、同轴电缆等有线网络。外壳1041可以设置为凹陷状，其边缘与显示装置103的边缘接合在一起形成一个密封的空间，图像处理装置1042置于所述密封的空间之内。
[0036]在一个实施例中，外壳1041可以由金属、塑料等各种材料制成，但不限于以上所述各种材料。外壳1041上设置三个通孔1041a、1041b、1041c，所述三个通孔1041a?1041c分别与USB模块1042a、TF卡模块1042b以及网络连接模块1042c——对应，用于连接外部USB存储设备、TF卡以及无线网卡的插槽。
[0037]图3为本发明的连接杆102的结构示意图。如图3所示，在一个实施例中，连接杆102可设有伸缩调节机构1021，且图像处理装置上可设有与伸缩调节机构1021连接的伸缩控制电路1042d，用于控制伸缩调节机构1021驱动连接杆102的伸缩。伸缩调节机构1021可设于连接杆102的内侧壁。伸缩调节机构1021可以是弹簧、齿轮等任何能够在伸缩控制电路1042d的控制下使连接杆102朝向及背离图像采集装置移动的元件。伸缩调节机构1021和伸缩控制电路1042d —同控制图像采集装置进行延伸、缩短，以便进行叶片图像采集时进行位置的调整，以检测到叶子背面的虫害情况。
[0038]在一个实施例中，如图4所示，图4为本发明的图像采集装置的结构示意图。图像采集装置101可以包括可旋转摄像头1011，且图像处理装置1042上可设有旋转控制电路1042e与图像采集控制电路1042f旋转控制电路1042e可用于控制可旋转摄像头1011进行“上、下、左、右”调节，以便在田间实地进行叶片图像采集时进行拍摄角度的调整，免去了技术人员需要用手翻开叶片观察虫害情况而惊动害虫的困扰。图像采集控制电路1042f可用于控制图像采集装置101拍摄叶片虫害图像，从而可以人为地控制虫害照片的拍摄速度。
[0039]在一个实施例中，如图5所示，农作物叶子虫害检测装置100还可以包括操作手柄105。图5示出了操作手柄105与农作物叶子虫害检测装置100之间的连接关系。农作物叶子虫害检测装置100除操作手柄之外的其他部件与图1所示的农作物叶子虫害检测装置100相同，此处不再赘述。所述操作手柄105连接在所述工作主机上，且所述操作手柄设有伸缩控制电路按钮1051、旋转控制电路按钮1052以及图像采集控制电路按钮1053，分别与伸缩控制电路1042d、旋转控制电路1042e以及图像采集控制电路1042f相连，用于控制伸缩控制电路1042d、旋转控制电路1042e以及图像采集控制电路1042f的操作。当按下相应按钮时，与之相连的单元启动或关闭。在一个实施例中，操作手柄105的数量可以为2，一个操作手柄上设有伸缩控制电路按钮1051，另一个操作手柄上设有旋转控制电路按钮1052以及图像采集控制电路按钮1053。在更多的实施例中，伸缩控制电路按钮1051、旋转控制电路按钮1052以及图像采集控制电路按钮1053在操作手柄105上的位置可以是任意的。
[0040]如上所述，工作主机104可集成图像处理系统软件，以便对叶片虫害图像进行分析，得到叶片中的虫量分布及数量计数。参考图6，图6为本发明的图像处理装置的虫害检测方法流程图，包括如下步骤:
[0041]步骤S10，将图像采集装置放置在农作物叶子虫害部位附近；
[0042]在本步骤中，如果采用了伸缩调节机构并设置了相应的控制按钮，此时可以按下伸缩控制电路按钮，将连接杆调节到合适长度，并按下旋转控制电路按钮，将可旋转摄像头调节到合适的拍摄角度；
[0043]步骤S20，控制图像采集装置来获取农作物叶子虫害图像，并传送至图像处理装置；
[0044]在本步骤中，如果设置了相应的控制按钮，此时