一种昆虫选择性过滤计数方法及系统与流程

本发明涉及农业生产中的害虫防治领域技术领域，尤其涉及一种昆虫选择性过滤计数方法及系统。

背景技术：

目前我国农业面临的一个主要问题就是对农作物病虫害的防治。现有的农作物都难以避免的受到各种虫害的威胁，特别是一些价值较高的经济作物，如水果、烟草、花卉、药用植物等受到虫害将会造成更大的经济损失。

通过实践可知，建立一个完善的数据库和预测模型，进行有效的野外田间监控，是解决虫害问题的有效方法。而在进行实验的过程中，实验结论则需要依据实验数据进行分析得来，数据误差太大，非常容易导致辛苦得来实验结果毫无用处，因此数据的统计乃是重中之重。

数据统计较为准确的方法是人工统计，但是人工统计工作量大，数据统计不及时，统计过程繁琐，基本上不适合现代的农业的发展。目前，随之发展的各种计数系统都存在着各种各样的问题，如专利号cn201610526767公开的昆虫自动计数系统，采用图像处理技术与算法处理相结合的方式，应用ccd摄像机功耗大，田间安装推广难度大；专利号cn200920190971.1采用红外检测器进行害虫计数，由于昆虫行走的不确定性易造成红外检测的重复计数，影响计数结果。

技术实现要素：

本发明提供一种昆虫选择性过滤计数方法及系统，用以解决现有技术中无法根据实际需要对标靶昆虫进行准确计数，计数精度较低、误差较大的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种昆虫选择性过滤计数方法，所述方法包括：

信号预存步骤：预存特定顺序的状态信号，所述状态信号包括加数信号组，所述加数信号组为00、10、11、01、00五个信号；

信号检测步骤：第一红外检测层和第二红外检测层上下分层设置，第一红外检测层和第二红外检测层具有预设间距d；根据昆虫遮挡或未遮挡红外检测层输出的位置状态信号分别为1或0，第一红外检测层和第二红外检测层可分别产生位置状态信号a和b；

信号接收步骤：同时接收第一红外检测层和第二红外检测层发送的位置状态信号，并依次记录相邻位置状态信号不同a1b1、a2b2、a3b3、a4b4、a5b5共五种信号；

计数判断步骤：当判断接收到的五种位置状态信号与预存的加数信号组一致时，昆虫计数加1。

进一步的，在所述“信号预存步骤”中，所述状态信号还包括减数信号组，所述减数信号组包括00、01、11、10、00五个信号；

在所述“计数判断步骤”中，还包括当判断接收到的五种位置状态信号与预存的减数信号组一致时，昆虫计数减1。

进一步的，在所述“计数判断步骤”之后，还包括：

数据传输步骤：根据预设时间间隔，将数据统计结果发送给终端设备。

进一步的，在所述“计数判断步骤”中，当接收到的五种位置状态信号与预存的加数信号组一致，且接收到昆虫位置状态信号a1b1为00的持续时间大于3s时，昆虫计数加1。

进一步的，在所述“计数判断步骤”中，当接收到的五种位置状态信号与预存的加数信号组一致，且接收到昆虫位置状态信号a2b2至a5b5时间小于50ms时，昆虫计数加1。

进一步的，所述第一红外检测层和第二红外检测层的对物体直径检测精度大于2mm。

此外，发明人还提供了一种昆虫选择性过滤计数系统，所述系统包括前端双层红外检测器和测控仪；

所述前端双层红外检测器具有第一红外检测层和第二红外检测层，所述第一红外检测层和第二红外检测层上下分层设置，第一红外检测层和第二红外检测层具有预设间距d，所述第一红外检测层和第一红外检测层可分别用于检测昆虫的位置状态信号a和b，且所述第一红外检测层和第二红外检测层与测控仪连接；

所述测控仪包括存储单元、接收单元和处理单元，所述处理单元分别于存储单元以及接收单元连接；

所述存储单元用于预存有特定顺序的状态信号，所述状态信号包括加数信号组，所述加数信号组为00、10、11、01、00五个信号；

所述接收单元用于同时接收第一红外检测层和第二红外检测层发送的位置状态信号，并记录相邻位置状态信号不同a1b1、a2b2、a3b3、a4b4、a5b5共五种信号；

所述处理单元用于在判断接收到的五种位置状态信号与预存的加数信号组一致时，昆虫计数加1。

进一步的，所述存储单元还用于预存减数信号组，所述减数信号组包括00、01、11、10、00五个信号；

处理单元还用于在判断接收到的五种位置状态信号与预存的减数信号组一致时，昆虫计数减1。

进一步的，所述系统还包括计数终端，所述计数终端与测控仪无线连接；

所述处理单元还用于根据预设时间间隔，将数据统计结果发送给终端设备。

进一步的，所述测控仪还包括计时单元，所述计时单元与处理单元连接；

所述计时单元用于记录接收单元接收到的昆虫位置状态信号a1b1为00的持续时间，以及记录接收到昆虫位置状态信号a2b2至a5b5时间；

处理单元用于在判断接收到的五种位置状态信号与预存的加数信号组一致，且接收到昆虫位置状态信号a1b1为00的持续时间大于3s时，昆虫计数加1；

所述处理单元还用于当判断接收到的五种位置状态信号与预存的加数信号组一致，且接收到昆虫位置状态信号a2b2至a5b5时间小于50ms时，昆虫计数加1。

区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：本发明公开了一种昆虫选择性过滤计数方法及系统，其能够根据实际需求改变第一红外检测层与第二红外检测层之间的预设间距d，使得特定体长的昆虫才可以被检测到，并且通过限定标靶昆虫被击落的五种特定位置状态信号，使得满足该特定位置状态信号的昆虫才会被进行数据统计，能够排除掉非标靶昆虫以及未被电击落的昆虫爬到红外检测层处对统计数据造成的干扰，使得实验数据统计误差小，精度高，进一步提高实验结构的准确性。

附图说明

图1为具体实施方式所述的昆虫选择性过滤计数方法的流程图；

图2为具体实施方式所述的昆虫选择性过滤计数系统的连接关系示意图；

图3为具体实施方式所述的标靶昆虫掉落过程中的位置状态示意图；

图4为具体实施方式所述的标靶昆虫倒爬过程中的位置状态示意图。

附图标记说明：

100、前端双层红外检测器；

110、第一红外检测层；

120、第二红外检测层；

200、测控仪；

210、存储单元；

220、接收单元；

230、处理单元；

240、计时单元；

300、终端设备。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1、图3和图4，本发明提供了一种昆虫选择性过滤计数方法，所述方法包括：

s100，信号预存步骤：预存特定顺序的状态信号，所述状态信号包括加数信号组，所述加数信号组为00、10、11、01、00五个信号；

s200，信号检测步骤：第一红外检测层和第二红外检测层上下分层设置，第一红外检测层和第二红外检测层具有预设间距d；根据昆虫遮挡或未遮挡红外检测层输出的位置状态信号分别为1或0，第一红外检测层和第二红外检测层可分别产生位置状态信号a和b；

s300，信号接收步骤：同时接收第一红外检测层和第二红外检测层发送的位置状态信号，并依次记录相邻位置状态信号不同a1b1、a2b2、a3b3、a4b4、a5b5共五种信号；有实际可知，最少具有5中位置状态才能够完全反应标靶昆虫在被电击落后的整个过程，因此需要记录五种位置状态信号。

s400，计数判断步骤：当判断接收到的五种位置状态信号与预存的加数信号组一致时，昆虫计数加1。

在本实施例中，所述的昆虫选择性过滤计数方法，使用第一红外检测层和第二红外检测层组成的上下双层检测结构，其可以加入标靶昆虫的体长因素作为实验数据的统计过滤因素。具体的，第一红外检测层和第二红外检测层具有预设间距d，也就是说只有昆虫的体长l≥d时，第一红外检测层与第二红外检测层都被标靶昆虫遮挡时，才有可能发生计数，其能够在一定程度上排除非标靶昆虫对统计数据的干扰。如果是单层计数，非常容易出现活的非靶标昆虫停留在红外检测层上，且来回爬行，就会有无数的计数触发，环境恶劣时每天会有上千上万个数值(而现场实际清点过虫量，一天最多在200只左右)，而得不到诱剂靶标昆虫的准确数值。

此外，根据昆虫在受到电击掉落中的位置状态，可知一只标靶昆虫在掉落到集虫盒之前会存在以下顺序特定的五种状态：第一，初始向第一红外检测层靠近，位置状态信号为00；第二，仅覆盖第一红外检测层，位置状态信号10；第三，同时覆盖第一红外检测和第二红外检测层，位置状态信号为11,；第四，仅覆盖第二红外检测层，至状态信号为01；第五，最终远离红外检测层，状态信号为00。在实际进行昆虫电击实验时，一般来说，为了针对性的对标靶昆虫进行研究，使用的高压电网的电压是最为适合标靶昆虫的，因此标靶昆虫在被电击掉落后，一般都会出现上述五种位置状态，因此基本上不会出现遗漏的状况。但是，可能会存在非标靶昆虫，在受到短暂的电击掉落，出现上述五中状态中的前三中或者前四种状态，导致的数据统计误差，故本实施例必须接受到顺序特定的五种位置状态信号，并且与加数信号组一致时昆虫计数加1，实验数据统计误差小，精度高，进一步提高实验结构的准确性。

请参阅图1和图4，进一步的实施例中，在所述“信号预存步骤”中，所述状态信号还包括减数信号组，所述减数信号组包括00、01、11、10、00五个信号；

在所述“计数判断步骤”中，还包括当判断接收到的五种位置状态信号与预存的减数信号组一致时，昆虫计数减1。在某些进一步的实施例中，为了进一步提高标靶昆虫的计数精度，需要选择过滤掉另外的干扰因素。例如，标靶昆虫在被电击落掉入集虫盒之后，如标靶昆虫未被电击杀并在集虫盒中苏醒，苏醒的可能会沿着集虫盒爬出，或者非标靶昆虫掉落到集虫盒中后又爬出。为此，本实施例昆虫选择性过滤方法中，还设置了减数信号组，根据昆虫的实际爬行，可知昆虫要爬出集虫盒会经由顺序特定的五种状态：第一，初始向第二红外检测层靠近，位置状态信号为00；第二，仅覆盖第二红外检测层，位置状态信号10；第三，同时覆盖第一红外检测和第二红外检测层，位置状态信号为11；第四，仅覆盖第一红外检测层，至状态信号为10；第五，最终远离红外检测层，状态信号为00。只有接收到此种顺序特定的五种状态，才能确定，昆虫已爬出，昆虫计数减1，通过上述方法能够排除掉不规则爬行干扰的非靶标昆虫有极好的过滤效果以及倒爬出集虫盒的昆虫的影响，进一步提高统计数据的精确度，以保证实验结果的准确性。

如图1所示，进一步的实施例中，在所述“计数判断步骤”之后，还包括：

s500，数据传输步骤：根据预设时间间隔，将数据统计结果发送给终端设备。通过远程的电子数据的传输，使得实验者可以不用一直待在实验区域，进行观察计数，省时省力，更适合用于田间、野外等远距离的实验。优选的，所述终端设备可以为服务器、电脑、手机等电子设备。

如图1所示，进一步的实施例中，在进行昆虫位置状态数据接收时，一方面在无昆虫掉落且不存在其他干扰时，位置状态信号不同a1b1为00，有干扰时，a1b1可能为01或者11等，因此在a1b1为00的持续时间小于3秒，判断检测区有干扰，不进行计数，以排除干扰项；另一方面，因为靶标昆虫基本上不会同时扑向目标，两只靶标昆虫先后被电击的时间差一般大于3秒，因此为了排除两只标靶昆虫在极端的时间内被击落对位置检测状态信号的干扰，因此需要a1b1为00的持续时间小于3秒。虽然会出现极少数的漏计，但比单层计数器的所有数值都计数，本方法获得的数据与真实数据就差别不大，进一步提高数据统计的准确性。并且只有在所述“计数判断步骤”中，当接收到的五种位置状态信号与预存的加数信号组一致，且接收到昆虫位置状态信号a1b1为00的持续时间大于3s时，昆虫计数加1。

进一步的实施例中，在所述“计数判断步骤”中，当接收到的五种位置状态信号与预存的加数信号组一致，且接收到昆虫位置状态信号a2b2至a5b5时间小于50ms时，昆虫计数加1。正常情况下，靶标昆虫的正常掉落通过红外检测区的时间不超过20毫秒，位置状态接收单元也会在20毫秒内得到标靶昆虫掉落过程中的五个位置状态信号a1b1、a2b2、a3b3、a4b4、a5b5。靶标昆虫都是被电击后自由掉落，不存在爬行进入，因此测控仪在50毫秒内不能得到完整的五个位置状态信号，就认定为是非靶标昆虫的干扰，所以当接收到的五种位置状态信号与预存的加数信号组一致，且接收到昆虫位置状态信号a2b2至a5b5时间小于50ms时，昆虫计数加1，通过这种选择性的过滤计数，可以进一步提高数据统计的准确性。

具体的实施例中，所述第一红外检测层和第二红外检测层的对物体直径检测精度大于2mm。第一红外检测层和第二红外检测层可以检测到大于直径2mm的物体，小于直径2mm的物体不被检测到，有效防止粉尘颗粒的干扰。因为如果灰尘会对红外检测层有干扰，当有标靶昆虫掉落，且有灰尘遮挡b层时，位置状态结算的五个独立的位置状态信号可能会是a1b1为01、a2b2为11、a3b3为11、a4b4为01、a5b5为01，这样测控仪就会不计数，导致正常掉落的昆虫而不能计数。当有灰尘遮挡a层或有灰尘飘过a层是一样会干扰计数。因此，通过该红外层检测精度的限制同样可以排除部分计数干扰。

请参阅图2和图3，发明人还提供了一种昆虫选择性过滤计数系统，所述系统包括前端双层红外检测器100和测控仪200；

所述前端双层红外检测器100具有第一红外检测层110和第二红外检测层120，所述第一红外检测层110和第二红外检测层120上下分层设置，第一红外检测层110和第二红外检测层120具有预设间距d，所述第一红外检测层110和第一红外检测层110可分别用于检测昆虫的位置状态信号a和b，且所述第一红外检测层110和第二红外检测层120与测控仪200连接；

所述测控仪200包括存储单元210、接收单元220和处理单元230，所述处理单元230分别于存储单元210以及接收单元220连接；

所述存储单元210用于预存有特定顺序的状态信号，所述状态信号包括加数信号组，所述加数信号组为00、10、11、01、00五个信号；

所述接收单元220用于同时接收第一红外检测层110和第二红外检测层120发送的位置状态信号，并记录相邻位置状态信号不同a1b1、a2b2、a3b3、a4b4、a5b5共五种信号；

所述处理单元230用于在判断接收到的五种位置状态信号与预存的加数信号组一致时，昆虫计数加1。

本发明提供的一种昆虫选择性过滤计数系统，其能够根据实际需求改变第一红外检测层110与第二红外检测层120之间的预设间距d，使得特定体长的昆虫才可以被检测到，并且通过限定标靶昆虫被击落的五种特定位置状态信号，使得满足该特定位置状态信号的昆虫才会被进行数据统计，能够排除掉非标靶昆虫以及未被电击落的昆虫爬到红外检测层处对统计数据造成的干扰，使得实验数据统计误差小，精度高，进一步提高实验结构的准确性。

如图2和图4所示的实施例中，所述存储单元210还用于预存减数信号组，所述减数信号组包括00、01、11、10、00五个信号；

处理单元230还用于在判断接收到的五种位置状态信号与预存的减数信号组一致时，昆虫计数减1。

请参阅图2，进一步的实施例中，所述系统还包括计数终端，所述计数终端与测控仪200无线连接；

所述处理单元230还用于根据预设时间间隔，将数据统计结果发送给终端设备300。

如图2所示，进一步的实施例中，所述测控仪200还包括计时单元，所述计时单元与处理单元230连接；

所述计时单元用于记录接收单元220接收到的昆虫位置状态信号a1b1为00的持续时间，以及记录接收到昆虫位置状态信号a2b2至a5b5时间；

处理单元230用于在判断接收到的五种位置状态信号与预存的加数信号组一致，且接收到昆虫位置状态信号a1b1为00的持续时间大于3s时，昆虫计数加1；

所述处理单元230还用于当判断接收到的五种位置状态信号与预存的加数信号组一致，且接收到昆虫位置状态信号a2b2至a5b5时间小于50ms时，昆虫计数加1。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。