一种基于Lora的作物认养监控系统的制作方法

一种基于lora的作物认养监控系统
技术领域
[0001]
本发明涉及监控技术领域，尤其涉及一种基于lora的作物认养监控系统。


背景技术：

[0002]
传统的农作物养殖大棚中，对于农作物的生长状态的监控与管理主要是采用人工，或者是采用固定摄像头对固定位置的作物进行持续性监控。传统的视频采集需要通信带宽较高，且对服务器的存储的压力较大，对于农业监控来说，建设成本很高。因此，有必要提出一种移动式的摄像头监控系统。
[0003]
且传统的监控获得的均为连续的视频，不仅占用内存空间大，且存在很多不必要的监控视频，因为作物生长的变化速度很慢，所以在两个变化状态之间的监控视频可能都是没用的，因为看不出作物的变化，这样一来，采用摄像头直接监控获取视频的方法就很不可取。
[0004]
另外，传统的监控视频要么采用有线连接，要么采用蓝牙等无线传输方式，但是大棚内内由于地形特殊，很多地方不便设置有线，且蓝牙等无线传输方式数据传输不稳定，容易造成视频丢失。近年来，lora等无线通信方式逐渐发展起来，本发明将lora物联网通信应用于作物监控数据通信，以保证输出传输的高效稳定性。


技术实现要素：

[0005]
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于lora的作物认养监控系统，采用滑轨式的摄像头采集装置控制摄像头在作物的一侧循环移动，以达到少量摄像头采集多棵作物的图像信息的目的，再利用视频重构方法对采集的多张图像进行视频重构，省时省力，且节约成本。
[0006]
本发明提出的基于lora的作物认养监控系统包括电源模块、摄像头模块、主控模块、lora模块、以太网lora数传电台、服务器和光电开关；
[0007]
电源模块分别与摄像头模块、主控模块、lora模块电性连接，用于为其它模块供电；
[0008]
摄像头模块、光电开关和lora模块分别与主控模块电性连接，主控模块通过lora模块与以太网lora数传电台和服务器建立通信连接；
[0009]
光电开关，用于产生触发信号；
[0010]
摄像头模块，用于获取大棚内的作物图像信息，并发送至主控模块；
[0011]
主控模块，用于接收所述触发信号，并根据所述触发信号控制摄像头模块工作，以获取所述图像信息；
[0012]
lora模块，用于将所述图像信息传输至所述以太网lora数传电台，并最终上传至服务器；
[0013]
服务器，用于接收所述图像信息，并根据所述图像信息生成监控视频。
[0014]
进一步地，服务器接收所述图像信息，并根据所述图像信息，采用一种基于间断图
像的视频重构方法生成监控视频；所述一种基于间断图像的视频重构方法具体包括：
[0015]
s101：将同一摄像头采集的多张连续图像作为一个实时场景图像集，并对实时场景图像集进行预处理，得到预处理后的图像集；
[0016]
s102：采用基于传播思想的图像前景提取方法提取所述预处理后的图像集中的图像前景，并根据所述图像前景建立图像前景数据集；
[0017]
s103：将所述实时场景图像集中，任意一对相邻的图像作为两阶段图像，采用形状不变矩法计算所述两阶段图像的特征向量，得到两阶段图像的两个特征向量；
[0018]
s104：根据所述图像前景数据集和所述两阶段图像的两个特征向量，对所述两阶段图像进行位置差异性分析和特征差异性分析，得到分析结果；
[0019]
s105：将所述图像前景数据集和所述分析结果进行融合，得到两阶段图像的前景图像的融合图像；
[0020]
s106：采用基于结构信息与基于纹理信息相结合的方法对所述两阶段图像的前景图像的融合图像进行补全，得到补全后的融合图像；
[0021]
s107：将所述补全后的融合图像与所述两阶段图像进行重构，得到一个采样周期内重构后的实时场景图像，多个连续采样周期的重构实时场景图像形成最终的重构视频。
[0022]
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例提出的技术方案具备以下优点：
[0023]
(1)采用滑轨式摄像头采集装置控制摄像头移动，将摄像头设置在作物一侧，通过连续对作物进行图像信息采集，并实现对少量图像进行视频重构，为数据信息低冗余、高效传输提供了可能，同时提高了视频的平滑度和连续度，获得良好的观感；
[0024]
(2)lora模块在正常情况下传输摄像头采集的图像信息，当主控模块收到触发信号后，lora模块停止传输图像信息，将主控模块的停止运动指令发送至电机的控制板，控制拉绳停止；以做到lora模块的双利用。
[0025]
(3)电源模块设置有缓启动电路，防止电源电压抖动延时上电和控制输入电流的上升斜率和幅值；
[0026]
(4)由于stm32f407zet6芯片只有一个dcmi接口，通过两个总线锁存器对两个摄像头采集的图像信息进行交换读取，节省成本。
附图说明
[0027]
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0028]
图1是本发明实施例中一种基于lora的作物认养监控系统的结构图；
[0029]
图2是本发明实施例中电源变换模块的结构图；
[0030]
图3是本发明实施例中电源变换模块的电路连接示意图；
[0031]
图4是本发明实施例中电源变换模块的补充电路连接示意图；
[0032]
图5是本发明实施例中电池电压检测电路的电路连接示意图；
[0033]
图6是本发明实施例中lora模块的电路连接示意图；
[0034]
图7是本发明实施例中摄像头模块的结构图；
[0035]
图8是本发明实施例中摄像头模块的电路连接示意图；
[0036]
图9是本发明实施例中光电开关的电路连接示意图；
[0037]
图10是本发明实施例中编码开关的电路连接示意图；
[0038]
图11是本发明实施例中stm32f407zet6芯片的电路连接示意图；
[0039]
图12是本发明实施例中ram电路示意图；
[0040]
图13是本发明实施例中rs232串口电路示意图；
[0041]
图14是本发明实施例中stm32f407zet6芯片的其它常规电路连接示意图；
[0042]
图15是本发明实施例中一种滑轨式摄像头采集装置的装置图；
[0043]
图16是本发明实施例中绞盘与第二固定杆之间的连接关系图；
[0044]
图17是本发明实施例中一种滑轨式摄像头采集装置的安装位置示意图；
[0045]
图18是本发明实施例中一种基于间断图像的视频重构方法的流程示意图。
具体实施方式
[0046]
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
[0047]
本发明的实施例提供了一种基于lora的作物认养监控系统。
[0048]
请参阅图1，图1是本发明实施例中一种基于lora的作物认养监控系统的结构图；包括：电源模块、摄像头模块、主控模块、lora模块、以太网lora数传电台、服务器和光电开关；
[0049]
电源模块分别与摄像头模块、主控模块、lora模块电性连接，用于为其它模块供电；
[0050]
摄像头模块、光电开关和lora模块分别与主控模块电性连接，主控模块通过lora模块与以太网lora数传电台和服务器建立通信连接；
[0051]
光电开关，用于产生触发信号；
[0052]
摄像头模块，用于获取大棚内作物的图像信息，并发送至主控模块；
[0053]
主控模块，用于接收所述触发信号，并根据所述触发信号控制摄像头模块工作，以获取所述图像信息；
[0054]
lora模块，用于将所述图像信息传输至所述以太网lora数传电台，并最终上传至服务器；
[0055]
服务器，用于接收所述图像信息，并根据所述图像信息生成监控视频。
[0056]
所述电源模块采用外部12v电源和锂电池供电双重供电模式，正常情况下采用锂电池供电，当锂电池电压不足时，采用外部12v电源；
[0057]
所述电源模块包括电池电压检测模块和电源变换模块；外部12v电源和锂电池均通过所述电源变换模块将12v电压转换为各模块所需的电压；锂电池通过电池电压检测模块和主控模块电性连接，用于检测锂电池的电压。
[0058]
请参阅图2，图2是本发明实施例中电源变换模块的结构图；所述电源变换模块包括：缓启动电路、12v转5v电路和5v转3.3v电路；
[0059]
外部12v电源和锂电池通过所述缓启动电路与12v转5v电路电性连接，防止电源电压抖动延时上电和控制输入电流的上升斜率和幅值；
[0060]
12v转5v电路，用于将12v电源转换为5v电源输出，为其它模块供电；
[0061]
12v转5v电路通过5v转3.3v电路将5v电源转换为3.3v电源输出，为主控模块供电。
[0062]
请参阅图3，图3是本发明实施例中电源变换模块的电路连接示意图；所述缓启动电路包括：第三二极管d3、第四电阻r4、第五电阻r5、第三十电容c30、增强型nmos管q1、钳位二极管d4、接口jp2和接口jp3；jp2和jp3均为2 针接口，分别用于连接外部12v电源和锂电池；具体连接关系为：jp2和jp3的 1号引脚接通后分别连接至r5的一端、d4的阳极、c30的一端和q1的s极； jp2的2号引脚连接至d3的阳极，d3的阴极分别连接至jp3的2号引脚和r4 的一端；r4的另一端分别连接至r5的另一端、d4的阴极、c30的另一端和q1 的基极；q1的d极接地gnd；另外，d3的阴极输出+12v电源。
[0063]
q1为增强型nmos用来控制电源地的导通，电阻r4和c30控制上电电流的上升斜率，r5是防止mos管自激振荡，钳位二极管d4的作用是保护mos 管的栅源极不被高压击穿，当电源接通时，通过r4对c30进行充电，当c30 两端的电压即nmos栅源电压vgs小于nmos的导通阈值电压vth时ds两极不导通；当vgs≥vth时，nmos导通，漏源电流ids开始增大，等nmos管的栅源电压vgs升高到平台电压vplt时，ids也将达到最大，此时漏源电压vds 进入饱和，开始逐渐降低，平台电压vplt结束时，mos管完全导通，漏源电压 ids降到最低，mos管的导通电阻rds最小。
[0064]
12v转5v电路包括第二十三电容c23、第二十四电容c24、第二十五电容 c25和dm02芯片；具体地：dm02芯片的7号引脚和8号引脚用于接通+12v 输入电源，5号引脚和6号引脚均接地gnd，1号引脚和2号引脚输出+5v电源， 3号引脚和4号引脚均接地gnd；另外，1号引脚和2号引脚与地gnd之间并联有电容c23、c24和c25。
[0065]
5v转3.3v电路包括第三十一电容c31、第三十二电容c32、第三十三电容 c33和dm07芯片；具体地：dm07芯片的3号引脚接地gnd，4号引脚和5 号引脚接通+5v输入电源，且3号引脚和4号引脚之间串联有电容c33；dm07 芯片的1号引脚输出+3.3v电源，2号引脚接地，且1号引脚和2号引脚之间并联有电容c31和c32。
[0066]
另外，12v转5v电路和5v转3.3v电路还包括电容c26、电容c27、电容 c28、电容c29、电感l1、电感l2、二极管d5、二极管d6和电阻r6；具体连接关系见图4。
[0067]
请参阅图5，图5是本发明实施例中电池电压检测电路的电路连接示意图；所述电池电压检测电路包括：lm258芯片、第九电阻r9、第十电阻r10、第七二极管d7、第八二极管d8和第三十四电容c34；其中，lm258芯片的3号引脚通过第九电阻r9接通+12v输入电源，且3号引脚分别连接至d7的阳极、 d8的阴极和r10的一端；r10的另一端接地gnd；d8的阳极接地gnd；d7 的阴极与lm258芯片的8号引脚连接；lm258芯片的8号引脚串联c34后接地； lm258芯片的4号引脚接地；lm258芯片的1号引脚和2号引脚接通后连接至 stm32f407zet6芯片的35号引脚。
[0068]
请参阅图6，图6是本发明实施例中lora模块的电路连接示意图；lora模块包括：第三十九电容c39、第四十电容c40和e22-400t30s芯片；具体地， e22-400t30s芯片的6号引脚和7号引脚之间并联有第三十九电容c39和第四十电容c40；其中c39为有向电容，正极连接e22-400t30s芯片的6号引脚； e22-400t30s芯片的6号引脚接通+5v电源，7号引脚接地gnd；e22-400t30s 芯片的1-5号引脚分别连接至stm32f407zet6芯片的139号引脚、140号引脚、 69号引脚、70号引脚和73号引脚。
[0069]
请参阅图7，图7是本发明实施例中摄像头模块的结构图；摄像头模块包括第一摄像头、第二摄像头、第一锁存器和第二锁存器；其中，第一摄像头通过第一锁存器与主控模
块电性连接；第二摄像头通过第二锁存器与主控模块电性连接；
[0070]
由于本发明实施例中采用的stm32f407zet6芯片只有一个dcmi接口，因此，通过两个总线锁存器对两个摄像头采集的图像信息进行交换读取；
[0071]
摄像头模块采用两个ov2640摄像头分别对相邻的两棵作物进行图像采集。由于stm32f407微控制器只有一个数字摄像头接口(dcmi)，故通过两片16bit 锁存器切换接收两个摄像头采集的图像信息。
[0072]
请参阅图8，图8是本发明实施例中摄像头模块的电路连接示意图；具体地，包括第三十七电容c37、第三十八电容c38、接口jp4和接口jp5，分别用于连接第一摄像头和第二摄像头；jp4和jp5均为18针接口；第一锁存器和第二锁存器均采用sn74lvc16373adggr芯片；为便于区分，将第一锁存器对应的芯片命名为第一sn74lvc16373adggr芯片，将第二锁存器对应的芯片命名为第二sn74lvc16373adggr芯片；
[0073]
第一sn74lvc16373adggr芯片的具体连接关系为：第一 sn74lvc16373adggr芯片的1号引脚和24号引脚接通后连接至 stm32f407zet6芯片的44号引脚；第一sn74lvc16373adggr芯片的25号引脚和48号引脚均连接至+3.3v电源；第一sn74lvc16373adggr芯片的47 号引脚、46号引脚、44号引脚、43号引脚、41号引脚、40号引脚、38号引脚和37号引脚分别连接至jp4的8号引脚、9号引脚、10号引脚、11号引脚、12 号引脚、13号引脚、14号引脚和15号引脚；第一sn74lvc16373adggr芯片的36号引脚连接至jp4的3号引脚；第一sn74lvc16373adggr芯片的35号引脚连接至jp4的5号引脚；第一sn74lvc16373adggr芯片的33号引脚连接至jp4的16号引脚；第一sn74lvc16373adggr芯片的2号引脚、3号引脚、 5号引脚、6号引脚、8号引脚、9号引脚、11号引脚和12号引脚分别连接至 stm32f407zet6芯片的96号引脚、97号引脚、98号引脚、99号引脚、112号引脚、136号引脚、4号引脚和5号引脚；第一sn74lvc16373adggr芯片的 13号引脚连接至stm32f407zet6芯片的137号引脚；第一 sn74lvc16373adggr芯片的14号引脚连接至stm32f407zet6芯片的40号引脚；第一sn74lvc16373adggr芯片的16号引脚连接至第一 sn74lvc16373adggr芯片的42号引脚；
[0074]
jp4的7号引脚连接至stm32f407zet6芯片的29号引脚；jp4的4号引脚和6号引脚分别连接至stm32f407zet6芯片的26号引脚和27号引脚；jp4的 18号引脚连接至stm32f407zet6芯片的28号引脚；jp4的1号引脚和2号引脚之间串联有电容c37；且jp4的1号引脚接通+3.3v电源，2号引脚接地gnd；
[0075]
第一sn74lvc16373adggr芯片的7号引脚、18号引脚、31号引脚和42 号引脚分别串联电容c45、c48、c50、c52后接地gnd，4号引脚、10号引脚、 15号引脚、21号引脚、28号引脚、34号引脚、39号引脚和45号引脚均接地 gnd，另外7号引脚还接通+3.3v电源。
[0076]
第二sn74lvc16373adggr芯片的具体连接关系为：第二 sn74lvc16373adggr芯片的1号引脚和24号引脚接通后连接至 stm32f407zet6芯片的22号引脚；第二sn74lvc16373adggr芯片的48号引脚和25号引脚均连接+3.3v电源；第二sn74lvc16373adggr芯片的47号引脚、46号引脚、44号引脚、43号引脚、41号引脚、40号引脚、38号引脚和 37号引脚分别连接至jp5的8号引脚、9号引脚、10号引脚、11号引脚、12号引脚、13号引脚、14号引脚和15号引脚；
[0077]
第二sn74lvc16373adggr芯片的36号引脚连接至jp5的3号引脚；第二
sn74lvc16373adggr芯片的35号引脚连接至jp5的5号引脚；第二 sn74lvc16373adggr芯片的33号引脚连接至jp5的16号引脚；第二 sn74lvc16373adggr芯片的2号引脚、3号引脚、5号引脚、6号引脚、8号引脚、9号引脚、11号引脚和12号引脚分别连接至stm32f407zet6芯片的96 号引脚、97号引脚、98号引脚、99号引脚、112号引脚、136号引脚、4号引脚和5号引脚；第二sn74lvc16373adggr芯片的13号引脚连接至 stm32f407zet6芯片的137号引脚；第二sn74lvc16373adggr芯片的14号引脚连接至stm32f407zet6芯片的40号引脚；第二sn74lvc16373adggr 芯片的16号引脚连接至第二sn74lvc16373adggr芯片的42号引脚；
[0078]
jp5的7号引脚连接至stm32f407zet6芯片的21号引脚；jp5的4号引脚和6号引脚分别连接至stm32f407zet6芯片的18号引脚和19号引脚；jp5的 18号引脚连接至stm32f407zet6芯片的20号引脚；jp5的1号引脚和2号引脚之间串联有电容c38；且jp5的1号引脚接通+3.3v电源，2号引脚接地gnd；
[0079]
第二sn74lvc16373adggr芯片的7号引脚、18号引脚、31号引脚和42 号引脚分别串联电容c45、c48、c50、c52后接地gnd，4号引脚、10号引脚、 15号引脚、21号引脚、28号引脚、34号引脚、39号引脚和45号引脚均接地 gnd，另外7号引脚还接通+3.3v电源。
[0080]
请参阅图9，图9是本发明实施例中光电开关的电路连接示意图；光电开关有两个，分别为第一光电开关和第二光电开关，分别与第一摄像头和第二摄像头相对应；光电开关的连接电路包括接口jp6、接口jp7、第十五电阻r15和第十六电阻r16；其中，jp6和jp7分别用于连接第一光电开关和第二光电开关；具体地，jp6的2号引脚连接至stm32f407zet6芯片的43号引脚，以将第一光电开关的触发信号传输至主控模块；jp6的2号引脚与1号引脚之间串联有电阻 r15，且1号引脚与+5v电源接通，3号引脚接地；
[0081]
jp7的2号引脚连接至stm32f407zet6芯片的100号引脚，以将第二光电开关的触发信号传输至主控模块；jp7的2号引脚与1号引脚之间串联有电阻 r16，且1号引脚与+5v电源接通，3号引脚接地。
[0082]
请参阅图10，图10是本发明实施例中编码开关的电路连接示意图；还包括 8路编码开关sw2，用于配置单片机的波特率和lora频段等参数；lora传输部分采用了220.125-236.125mhz、410.125-493.125mhz和850.125-930.125mhz三种不同工作频段的lora模块，根据实际需求，通过sw2进行合理的选择分配传输，提高了图像数据传输的速率和稳定性。当农作物密度较小时，选择低频率模块(传输速率低，但传输距离较远)，可减少lora集中器的部署密度。当农作物密度较大时，选择高频率模块(传输速率高，但传输距离较近)，可增加lora 集中器的部署密度。由于集中器的带宽限制，接入模块数量和数据流量会收到限制。
[0083]
具体地，sw2的1-8号引脚分别连接至stm32f407zet6芯片的91号引脚、 92号引脚、93号引脚、124号引脚、125号引脚、126号引脚、128号引脚和129 号引脚；sw2的9-16号引脚均接地gnd。
[0084]
请参阅图11，stm32f407zet6芯片采用8mzh的晶振作提供系统所需的时钟信号，电路中实时时钟采用32.768khz的晶振提供时钟信号；具体包括：第一电容c1、第二电容c2、第一晶振x1、第二晶振x2、第九电容c9和第十电容 c10；stm32f407zet6芯片的23号引脚和24号引脚连接至晶振x1的两端，且 23号引脚通过c1接地gnd，24号引脚通过c2接地gnd；stm32f407zet6 芯片的8号引脚和9号引脚连接至晶振x2的两端，且8号引脚通过c9接地
gnd， 9号引脚通过c10接地。
[0085]
由于本发明实施例中采用的stm32f407zet6芯片的ram不够用，因此本发明实施例中采用外扩的ram，用于图像数据处理；外扩的ram采用is62wv51216 芯片，其具体连接电路如图12所示。
[0086]
当然，stm32f407zet6芯片还包括rs232连接电路、vbat power电路、reset电路、boot电路、debug电路、flash电路等常规配置电路，具体请参阅图13和图14，此处不再赘述。需要说明的是，图13所示的rs232串口是本发明实施例中的备用接口，可外接设备或者其他传感器，或者用于程序升级。
[0087]
本发明实施例中，采用一种滑轨式摄像头采集装置控制第一摄像头和第二摄像头的移动；所述一种滑轨式摄像头采集装置有两个，分别放置于大棚中作物的相对两面，以监控作物的生长状态；
[0088]
请参阅图15，所述一种滑轨式摄像头采集装置包括：摄像头1、限位罩壳2、拉绳3、皮带4、第一传动轮5、第二传动轮6、绞盘7、第一固定杆10、第二固定杆11和电机14；其中，图中所示摄像头1仅为示意，本发明实施例中实际上有两个并排设置的摄像头(也可以根据实际情况设置更多的摄像头)，分别为摄像头1和摄像头2，用于拍摄两颗相邻的作物；
[0089]
第一固定杆10底部固定于地面，顶部设有可转动的第一传动轮5；
[0090]
第二固定杆11底部设有电机14，顶部设有可转动的第二传动轮6，中部设有绞盘7；电机14的转轴通过皮带4与绞盘7传动连接；
[0091]
第一传动轮5和第二传动轮6处于同一水平面，拉绳3通过第一传动轮5、第二传动轮6和绞盘7围绕成一个闭合的拉绳环，且拉绳3缠绕于绞盘7上；
[0092]
限位罩壳4设置于第一传动轮5和第二传动轮6之间，限位罩壳4为中空的长方体，两端为开口，下侧设有限位滑槽；位于第一传动轮5和第二传动轮6 之间的拉绳3通过限位罩壳4两端的开口穿过限位罩壳4，且可以在限位罩壳4 内自由滑动；
[0093]
摄像头1通过限位滑槽固定连接于限位罩壳4内的拉绳3上；
[0094]
电机通过皮带4带动绞盘7转动，使拉绳7绕着第一传动轮5和第二传动轮 6传动；拉绳3带动摄像头1沿着限位滑槽在限位罩壳4上滑动，以改变摄像头 1的拍摄位置。
[0095]
在本发明实施例中，一种滑轨式摄像头采集装置还包括连接杆13；连接杆 13的尺寸与限位滑槽的尺寸相适应；连接杆13一端与摄像头1固定连接，另一端穿过所述限位滑槽连接在限位罩壳4内的拉绳上，以对连接杆13进行限位，使连接杆13仅能沿着限位滑槽进行滑动。
[0096]
在本发明实施例中，一种滑轨式摄像头采集装置还包括电机罩壳8；电机罩壳8下侧面固定于地面，电机罩壳8内固定安装有电机14，电机14的转轴穿过电机罩壳8，置于电机罩壳8外侧；第二固定杆11底部固定连接于电机罩壳8 的上侧面，且绞盘7设置于电机罩壳8与第二传动轮6之间的第二固定杆11上。
[0097]
请参阅图16，图16是本发明实施例中绞盘7与第二固定杆11之间的连接关系图；一种滑轨式摄像头采集装置还包括第四传动轮9；绞盘7包括：筒体71 和转动轴72；筒体71固定于第二固定杆11之间，筒体71中空，两端为开口，转动轴72穿过筒体71，且可转动的支撑于筒体71内，转动轴72的一端设有皮带槽73，另一端74用于缠绕拉绳3；皮带槽73的尺寸与皮带4相适应，电机 14的转轴的端部设有第四传动轮9，第四传动轮9通过皮带4传动连接于
皮带槽 73上。
[0098]
本发明实施例中，第一固定杆10和第二固定杆11均垂直于地面设置。
[0099]
请参阅图17，图17是本发明实施例中一种滑轨式摄像头采集装置的安装位置示意图；本发明实施例提供的滑轨式摄像头采集装置用于监控大棚内的作物生长情况；将第一固定杆10和第二固定杆11设置于一排作物001的两端，将限位罩壳4固定于大棚的顶棚002上，通过摄像头1在各作物001之间滑动，对各作物001进行拍照监控。
[0100]
摄像头1和对应的光电开关集成在一起，限位罩壳2内与各监控的作物相对应的位置处设置于有阻挡片，当摄像头2移动到对应的作物的位置处时，摄像头 2上的光电开关被对应的阻挡片阻挡，产生触发信号至主控模块，主控模块根据接收到的触发信号下发停止控制指令至电机的控制板，电机的控制板控制电机停止运动，进而使摄像头1停留在对应作物的位置处预设时间，以对作物进行图像采集；
[0101]
lora模块在正常情况下传输摄像头采集的图像信息，当主控模块收到触发信号后，lora模块停止传输图像信息，将主控模块的停止运动指令发送至电机的控制板，控制拉绳停止；以做到lora模块的双利用。
[0102]
服务器接收所述图像信息，并根据所述图像信息，采用一种基于间断图像的视频重构方法生成监控视频；
[0103]
请参阅图18，图18为本发明实施例中一种基于间断图像的视频重构方法的流程示意图；所述一种基于间断图像的视频重构方法，具体包括：
[0104]
s101：将同一摄像头采集的多张连续图像作为一个实时场景图像集，并对实时场景图像集进行预处理，得到预处理后的图像集；
[0105]
图像在采集或传输过程中容易受到各种干扰信息的污染。本发明采用中值滤波和高斯滤波对原始图像进行预处理，减少噪声的干扰。
[0106]
s102：采用基于传播思想的图像前景提取方法提取所述预处理后的图像集中的图像前景，并根据所述图像前景建立图像前景数据集；
[0107]
基于传播思想的图像前景方法，通过定义相邻像素之间相似性的度量，将不透明度α
z
的值从用户给定的已知前景及背景区域传播到未知区域，进而得到图像前景提取结果，并将提取结果构建成数据集。
[0108]
基于传播思想的图像前景提取算法可以描述为：
[0109]
c
z
＝α
z
f
z
+(1-α)b
z
[0110]
其中z＝(i,j)表示图像中的某一位置，c
z
表示图像在该位置的颜色值，f
z
及b
z
分别表示图像在位置z处的前景及背景的颜色值，α
z
表示前景部分的不透明度，则图像前景提取问题就是在已知图像各位置的颜色值，则图像前景提取问题就是在已知图像各位置的颜色值c
z
的情况下，求得前景f
z
和背景b
z
及对应的不透明度α
z
；通过对上式进行两边求偏导，得到：
[0111][0112]
由于前景f
z
和背景b
z
被视为局部光滑，与近似为0，而f
z
和b
z
的值直接由未知像素最邻近的前景和背景像素颜色得到。最终，图像前景提取问题的求解转化为以下泊松方程的求解:
[0113][0114]
其中表示ω图像中的整个位置区域；
[0115]
为解决图像数据的存储难问题，以3s为采样频率(及同一摄像头对同一棵树的相邻两张照片的采集间隔时间为3s)对实时场景进行图像采集，得到两阶段图像，视频本身就是每隔小于1/24“播放一张图片，视频本身也是不动的。只是变换图片时间极短，人眼觉察不到，因此需要两阶段图像视频中间插入70张插值图像，已达到连续性的效果。
[0116]
s103：将所述实时场景图像集中，任意一对相邻的图像作为两阶段图像，采用形状不变矩法计算所述两阶段图像的特征向量，得到两阶段图像的两个特征向量；
[0117]
由于两阶段图像的时间差为3s,目标对象之间的不变性较强，则采用形状不变矩法，几何矩是hu的七个不变矩，该方法具有平移、旋转和尺度不变性，在连续情况下，图像函数可定义为f，利用目前较为成熟的不变矩算法可计算该图像的k阶标准矩、重心、k阶中心距，并对中心距进行归一化处理，再利用二阶和三阶归一化中心矩构造7个不变矩m1-m7。这7个不变矩构成一组特征量，从而构成图像的特征表示。
[0118]
s104：根据所述图像前景数据集和所述两阶段图像的两个特征向量，对所述两阶段图像进行位置差异性分析和特征差异性分析，得到分析结果；
[0119]
根据步骤s102中的图像前景和s103中的两个特征向量，对两阶段图像进行位置差异性分析、特征差异性分析。
[0120]
其中位置差异性指的是两阶段图像中提取的前景目标在图像中所在的位置，特征差异性分析指的是两阶段图像提取到的特征向量之间的tanimoto系数：
[0121]
假设两阶段图像分别为f和g，则tanimoto系数为：
[0122][0123]
s105：将所述图像前景数据集和所述分析结果进行融合，得到两阶段图像的前景图像的融合图像；
[0124]
本发明采用通过递归算法形成插值图像。其插值计算公式为：
[0125]
i
i
＝βi
1-(1-β)i
72-i
,i∈[2,72]
[0126]
上式中，i
i
表示第i次融合形成的图像，β即为tanimoto系数；
[0127]
s106：采用基于结构信息与基于纹理信息相结合的方法对所述两阶段图像的前景图像的融合图像进行补全，得到补全后的融合图像；
[0128]
图像补全技术，是指在一副部分区域缺失的图像中，根据图像的已知部分对缺失的未知部分进行填补。与图像补全技术类似的是图像修补技术，两者不同之处在于，在图像修补问题中，待修补图像仅有小尺度的损坏或缺失，因此一般采取基于几何结构信息的方法。而在图像补全问题中，待补全的图像一般有较大的缺失空白区域。由于对大块空白区域的补全不仅涉及到图像的结构信息，还涉及到纹理信息的补全，因此本发明中采取基于结构信息与基于纹理信息相结合的方法。
[0129]
s107：将所述补全后的融合图像与所述两阶段图像进行重构，得到一个采样周期内重构后的实时场景图像，多个连续采样周期的重构实时场景图像形成最终的重构视频，
并作为监控视频输出后供工作人员查看。
[0130]
连续的图像变化每秒超过24帧(frame)画面以上时，根据视觉暂留原理，人眼无法辨别单幅的静态画面，看上去是平滑连续的视觉效果，因此将将步骤4 融合的70张图像与两阶段图像作为视频帧进行视频的重构，形成3s的视频。
[0131]
本发明主要采用深度学习和图像插值算法，解决数量图像重构视频的问题。
[0132]
本发明采用基于深度学习的图像前景信息提取的算法，构建目标对象数据集。
[0133]
本发明引入图像融合补全算法实现数量图像的扩充，进而合成平滑和连续的视频。
[0134]
本发明提供的有益效果是：本发明实施例提出的技术方案具备以下优点：
[0135]
(1)采用滑轨式摄像头采集装置控制摄像头移动，将摄像头设置在作物一侧，通过连续对作物进行图像信息采集，并实现对少量图像进行视频重构，为数据信息低冗余、高效传输提供了可能，同时提高了视频的平滑度和连续度，获得良好的观感；
[0136]
(2)lora模块在正常情况下传输摄像头采集的图像信息，当主控模块收到触发信号后，lora模块停止传输图像信息，将主控模块的停止运动指令发送至电机的控制板，控制拉绳停止；以做到lora模块的双利用。
[0137]
(3)电源模块设置有缓启动电路，防止电源电压抖动延时上电和控制输入电流的上升斜率和幅值；
[0138]
(4)由于stm32f407zet6芯片只有一个dcmi接口，通过两个总线锁存器对两个摄像头采集的图像信息进行交换读取，节省成本。
[0139]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。