一种植物叶片识别一体化手持设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种植物叶片识别一体化手持设备，包括设备壳体及设在设备壳体上的处理器、存储器、CIS扫描仪、步进电机、后盖、显示面板、WiFi发射器和电源，所述的步进电机与CIS扫描仪连接，所述的处理器分别连接存储器、CIS扫描仪、显示面板和WiFi发射器，所述的后盖上设有用于固定植物叶片的玻璃夹板，所述的显示面板和CIS扫描仪分别设在设备壳体的正面和背面，所述的电源为整个手持设备供电。与现有技术相比，本实用新型具有外观小巧灵活、方便携带、满足随时随地拍摄识别等优点。
【专利说明】一种植物叶片识别一体化手持设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种手持设备，尤其是涉及一种植物叶片识别一体化手持设备。【背景技术】
[0002]在历史演变的过程中，历经无数次的自然选择，很多能够适应当前气候的动植物存活了下来，但是由于气候的多变性，很多罕有的植物濒临在消失的边缘，因此植物的分类与识别，不仅对于植物物种间鉴别有很重要，同时对于植物物种的保护与延续也具有非常重要的意义。
[0003]通常情况下，我们通过鉴别植物的六种器官，分别是根、茎、叶、花朵、果实和种子来进行植物的分类，这些特征在植物学上都可以作为区分植物物种类别的参考依据。但是在植物生长的过程当中，根和茎会随着气候、植物的生长阶段等的改变在形态结构和外观上的发生重大变化；花朵和果实也是在植物生长到一定阶段后才会出现，而且二维技术很难达到理想的测量效果。然而，植物的叶片形态较为稳定，而且基本上处于平面状态，很适合用于图像的采集、处理与识别。同时叶片的生长周期长，在一年的大部分时间都可以获得。因此从植物图像中分割出叶片目标作为特征提取和识别的依据是目前较为行之有效的方法之一。现有方法大都采用叶片目标作为特征提取并进行识别的，将来也是一种必然趋势。
[0004]目前，大部分工作都是在PC机上进行测试与开发，对于叶片识别系统来讲，只能把叶片采集和叶片识别两大模块分开操作，不能达到实时实地信息采集与识别。
[0005]基于植物叶片识别系统对实时性和准确性的要求，经研究，利用智能化设备小巧灵活、方便智能、处理速度快等特点，设计一套专门用于开发植物叶片识别的手持设备，通过提取植物叶片的特征，“认识”植物，进而达到鉴别出该植物所属植物物种的效果。在此过程中，通过图像处理理论和技术，来提取植物叶片的形态特征，进而采用数学分析的方法和手段，提取目标叶片所固有的、能够区别于其它植物物种的、稳定的特征，然后通过模式识别技术对特征进行处理，进而达到对植物物种分类和识别的目的。
[0006]植物物种分类备受人们关注，很多研究已经取得了初步的成效，其中大部分均采用植物叶片特征进行分析。刘文萍等采用传统的C / S模式，利用移动终端采集叶片并把叶片信息发送到服务器，服务器处理、识别后将识别结果反馈给移动终端，然而，这种方法需要使用无线连接且图像的采集和识别分离，因此具有一定的局限性。美国哥伦毕业大学的Peter Belhumeur和马里兰大学的David Jacobs 一起成立了 Ieafsnap研发小组，与合作者美国史密森协会的植物学家John Kress历时8年拍摄收集不同种类的叶片，并开发了识别植物叶片的移动客户端应用程序。目前关于植物叶片识别的专利，大多是采用植物叶片采集和识别相分离的方案，一方面不能随时随地拍摄识别，另一方面将植物叶片采集和识别分开操作，过于繁锁，对于非专业人员操作可能带来诸多不便。
【发明内容】
[0007]本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种外观小巧灵活、方便携带、满足随时随地拍摄识别的植物叶片识别一体化手持设备。
[0008]本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0009]一种植物叶片识别一体化手持设备，包括设备壳体及设在设备壳体上的处理器、存储器、CIS扫描仪、步进电机、后盖、显示面板、WiFi发射器和电源，所述的步进电机与CIS扫描仪连接，所述的处理器分别连接存储器、CIS扫描仪、显示面板和WiFi发射器，所述的后盖上设有用于固定植物叶片的玻璃夹板，所述的显示面板和CIS扫描仪分别设在设备壳体的正面和背面，所述的电源为整个手持设备供电。
[0010]所述的CIS扫描仪通过导轨设在设备壳体背面，CIS扫描仪沿导轨上下移动。
[0011]所述的设备壳体侧面设有扩展接口。
[0012]所述的扩展接口包括USB接口和/或有线网络接口。
[0013]所述的后盖可翻转地连接在设备壳体上。
[0014]所述的步进电机为ZYT直流永磁电机。
[0015]所述的设备壳体上设有CIS扫描器启动按钮、CIS扫描器扫描按钮、指不灯和电源按钮。
[0016]与现有技术相比，本实用新型构建集图像采集模块、图像处理与识别模块、服务器连接网络模块于?体的手持设备，将CIS扫描器、W1-Fi等外围设备和ARMS3C2440开发集成到一起，克服了先前发明不足之处，将植物图像采集和识别进行一体化设计，构成了一种外观小巧灵活、方便携带、满足随时随地拍摄、进行识别的一体化手持设备。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的正面结构示意图；
[0018]图2为本实用新型的侧面结构示意图；
[0019]图3为本实用新型的背面结构示意图；
[0020]图4为本实用新型的原理框图；
[0021]图5为本实用新型与服务器的连接示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
[0023]如图1-图4所示，一种植物叶片识别一体化手持设备，包括设备壳体10及设在设备壳体10上的处理器、存储器、CIS扫描仪6、步进电机1、后盖11、显示面板8、WiFi发射器7和电源，步进电机I与CIS扫描仪6连接，处理器分别连接存储器、CIS扫描仪6、显示面板8和WiFi发射器7，后盖11上设有用于固定植物叶片的玻璃夹板12。本实施例所用的步进电机I为ZYT直流永磁电机，所述的电源为整个手持设备供电。
[0024]CIS扫描仪6通过导轨设在设备壳体10背面，CIS扫描仪6沿导轨上下移动。CIS扫描仪工作时是从上至下扫描，扫描结束后复位(CIS扫描仪此时在设备背部靠上位置)。
[0025]本手持设备采用CIS (Contact Image Sensor,接触式传感器件)扫描器作为图像采集模块。这种扫描器与通常见到的CXD (Charge Coupled Device，电荷耦合器)扫描器不同。使用CCD作为感光元件的扫描器，需要通过一系列透镜、反射镜等组成的光学系统将图像传送到CCD芯片上，所以体积一般比较大。而使用CIS光学转换器件的扫描器，由于采用的是一列内置的LED发光二极管照明，直接接触在叶片表面，能够更精确地读取叶片信息，因此使用CIS技术的扫描器没有附加的光学部件，移动部分又轻又小，整个扫描仪可以做得非常轻薄。基于CIS扫描器的特点，我们能够将植物叶片识别系统进行一体化设计，做成手持式的设备，更加轻巧，方便携带。
[0026]玻璃夹板12的用途是固定植物叶片，防止植物叶片在CIS扫描器采集图像时因抖动而致使采集到的叶片模糊不清。CIS扫描器由ZYT直流永磁电机带动，匀速扫描叶片。电机带动CIS扫描器匀速移动的角速度是固定不变的，不能过快，也不能太慢。角速度太快，超过Cis扫描器的扫描频率，容易导致采集到的图像模糊而无法进行识别；角速度太慢，采集图像的时间会过长，就失去了实时采集的意义了。所以ZYT直流永磁电机的角速度要和CIS扫描器的采样频率保持一致。
[0027]CIS扫描器通过自身携带的LED发光二极管，进行光感扫描，这是一种近距离、接触式扫描方式。在采集时，首先按下启动CIS扫描仪的按钮，启动扫描仪，然后将植物叶片夹在设备背面和一个玻璃板之间，固定好，防止植物叶片抖动，最后按下扫描按钮，扫描过程中指示灯显示红色，扫描完成时指示灯显示绿色，闪烁三次，表示扫描完成并保存完毕。此时扫描后的植物叶片图像显示在液晶屏幕上，如果不满意扫描结果，可以重新按下扫描按钮，进行重新扫描，直到满意为止。这种改进式的手持设备，具有像素高、显像稳定、速度快和小巧方便等优点，这样就能够免去采摘叶片然后再单独进行图像采集的麻烦，直接用手持设备进行采集然后存储即可，大大简化了叶片图像采集的过程，方便并缩短了整个叶片识别过程的时间。
[0028]本实施例中，处理器采用三星ARM系列的处理器S3C2440，该处理器采用了非常先进的ARM920T内核，支持16位THUMB指令和32位ARM指令。该处理器在嵌入式领域应用广泛，最高主频能够达到533MHZ，对于一体化手持设备已经足够。存储器SDRAM采用64MB(32MB*2)存储器，Nor Flash为2MB存储boot引导程序。显示面板8采用7.0寸800X480带触摸液晶屏，可显示图片、特征及识别信息及操作指示等。7寸的触摸液晶屏能够直接用手点击操作，使用方便。
[0029]设备壳体10上还设有CIS扫描器启动按钮2、CIS扫描器扫描按钮3、指示灯4和电源按钮5。CIS扫描器启动按钮2的功能是完成对扫描器的初始化工作，当按下该按钮时，处理器就会检测CIS扫描器设备，当检测到CIS扫描器设备完好时，会对CIS扫描器进行初始化工作，初始化工作能够保证CIS扫描器获取正常的驱动程序、ZYT永磁直流电机速度参数等，以及保证Cis扫描器背面的后盖是闭合的，使之能够正常工作。当按下CIS扫描器扫描按钮3按钮时，就会启动ZYT直流永磁电机带动CIS扫描器进行匀速扫描。指示灯4在CIS扫描器、W1-Fi工作时会给出指示作用。当要使用手持设备时，按下该电源按钮5，就会启动手持设备，并完成系统的初始化工作。
[0030]后盖11可翻转地连接在设备壳体10上，后盖在非扫描状态下是闭合的以保护CIS扫描仪免受破坏，后盖在扫描过程中也是闭合的以遮蔽外界光线。
[0031]设备壳体10侧面设有扩展接口 9，包括USB接口和/或有线网络接口等。本实施例中，手持设备侧面设置2个USB2.0(兼容USB1.1)接口，能够挂载不同的外围设备，如USB鼠标，USB键盘等设备。
[0032]对于网络连接模块，本手持设备上设有WiFi发射器7，采用W1-Fi模式接入互联网，实现手持设备与网络的连接，从而进行数据传输。本设备采用无线接入网络，而不采用有线连接入网络，因为有线连接会限制手持设备的移动范围，但是为了预防没有无线连接的情况，手持设备侧面留有有线网络接口，以作备用。
[0033]WiFi发射器7可采用Bluegiga WF121型号的W1-Fi模块。该新模块系列适用于需要体积小、可靠、信号覆盖范围广且易于集成表面贴装封装的W1-Fi连接的嵌入式应用。识别完毕后，如果对于识别的结果满意，植物的叶片完整度较好，想把该植物的叶片信息保存到服务器，便可以通过WiFi发射器将信息通过互联网发送到服务器。如图5所示，无线W1-Fi发射器实现了手持设备与服务器之间的数据传输和通信功能。
【权利要求】
1.一种植物叶片识别一体化手持设备，其特征在于，包括设备壳体及设在设备壳体上的处理器、存储器、CIS扫描仪、步进电机、后盖、显示面板、WiFi发射器和电源，所述的步进电机与CIS扫描仪连接，所述的处理器分别连接存储器、CIS扫描仪、显示面板和WiFi发射器，所述的后盖上设有用于固定植物叶片的玻璃夹板，所述的显示面板和CIS扫描仪分别设在设备壳体的正面和背面，所述的电源为整个手持设备供电。
2.根据权利要求1所述的一种植物叶片识别一体化手持设备，其特征在于，所述的CIS扫描仪通过导轨设在设备壳体背面，CIS扫描仪沿导轨上下移动。
3.根据权利要求1所述的一种植物叶片识别一体化手持设备，其特征在于，所述的设备壳体侧面设有扩展接口。
4.根据权利要求3所述的一种植物叶片识别一体化手持设备，其特征在于，所述的扩展接口包括USB接口和/或有线网络接口。
5.根据权利要求1所述的一种植物叶片识别一体化手持设备，其特征在于，所述的后盖可翻转地连接在设备壳体上。
6.根据权利要求1所述的一种植物叶片识别一体化手持设备，其特征在于，所述的步进电机为ZYT直流永磁电机。
7.根据权利要求1所述的一种植物叶片识别一体化手持设备，其特征在于，所述的设备壳体上设有CIS扫描器启动按钮、CIS扫描器扫描按钮、指不灯和电源按钮。
8.根据权利要求1所述的一种植物叶片识别一体化手持设备，其特征在于，所述的显示面板为带触摸液晶屏。
【文档编号】G06K9/24GK203773563SQ201420122599
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年3月18日 优先权日:2014年3月18日
【发明者】黄德双, 袁景华, 魏海彬 申请人:同济大学