一种基于图像处理的园林病虫害评价系统的制作方法

本发明涉及植物病虫害防控领域，尤其涉及一种基于图像处理的园林病虫害评价系统。

背景技术：

1、园林病虫害是影响园林正常生长的重要因素，需要对病虫害进行检测，保证能够做到对病虫害的前期预防和病虫害发生后的及时有效的处理，尽量把损失降到最低，这就需要园林管理人员实时对园林中的动植物进行有效监控，收集园林中昆虫种类和数量，以及植物生长状态的数据，但是由于很多园林面积大，对园林中的动植物的数据收集的工作量大，传统的使用人员到园林中各地收集的方法，耗时耗力，成本高

2、中国专利公开号：cn113925039b，公开了一种基于物联网的园林病虫害智能防护系统及防控方法，包括园林防护集控平台、摄像视频传感设备、数据储存模块、红外热力传感设备和农药喷洒模块；所述园林防护集控平台分别和所述摄像视频传感设备、数据储存模块、红外热力传感设备和农药喷洒模块数据通信连接；所述园林防护集控平台包括图像处理模块、图像显示模块、图像数据分析模块、红外热力图像分析模块和设备控制模块。可见，所述系统和方法未对园林内植物的检测以及园林内病虫害的程度进行有效、科学的分级，最终会导致防护不到位或过度防护的问题。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种基于图像处理的园林病虫害评价系统，用以克服现有技术中不能对园林内植物的检测以及园林内病虫害的程度进行有效、科学的分级，最终会导致防护不到位或过度防护的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种基于图像处理的园林病虫害评价系统，包括：

3、图像采集模块，用以采集园林区域内植物的图像，图像采集模块为带有拍照设备的无人机或园林内设置的固定位置的摄像头；

4、数据库模块，其与所述图像采集模块相连，用以存储有所述园林区域内植物的叶片信息，所述叶片信息包含各植物的种类，各种类植物的标准叶片轮廓、各种类植物的叶片颜色以及各种类植物病虫害特征叶片形态；

5、检测模块，其分别与所述图像采集模块以及数据库模块相连，用以检测所述图像采集模块采集的所述植物的图像的信息并与所述数据库模块存储的所述园林区域内植物的叶片信息比对；

6、中控模块，其与所述检测模块相连，用以根据所述检测模块测得的贴合轮廓占比确定针对单片所述叶片不符合预设标准时判定该单片叶片为嫩叶，中控模块控制所述检测模块检测嫩叶的颜色并与所述数据库模块中的颜色标准比对以确定针对该嫩叶是否符合嫩叶标准的判定方式或判定该叶片存在病虫害，中控模块控制检测模块针对采集的植物的叶片图像的轮廓中的不贴合的部分检测是否存在凹型边缘轮廓以确定该叶片存在虫害标准的判定方式。

7、进一步地，所述中控模块在第一预设条件下将所述园林划分为若干区域，所述图像采集模块采集针对单个区域内的植物的图像以获取该区域内植物的叶片图像，并根据采集的植物的叶片图像的轮廓与所述数据库模块存储的园林内所述植物的标准叶片轮廓比对以求得针对采集的植物的单片叶片的贴合轮廓占比，中控模块根据求得的贴合轮廓占比确定针对单片所述叶片是否符合预设标准的判定方式，其中，

8、第一判定方式为所述中控模块判定单片所述叶片不符合预设标准，并判定该单片叶片为嫩叶，中控模块控制所述检测模块检测嫩叶的颜色并与所述数据库模块中的颜色标准比对以确定针对该嫩叶是否符合嫩叶标准的判定方式；所述第一判定方式满足所述贴合轮廓占比小于第一预设贴合轮廓占比；

9、第二判定方式为所述中控模块判定单片所述叶片不符合预设标准，并判定该叶片存在病虫害，中控模块控制检测模块针对采集的植物的叶片图像的轮廓中的不贴合的部分检测是否存在凹型边缘轮廓以确定该叶片存在虫害标准的判定方式；所述第二判定方式满足所述贴合轮廓占比大于等于所述第一预设贴合轮廓占比且小于第二预设贴合轮廓占比；

10、第三判定方式为所述中控模块判定单片所述叶片符合预设标准，并判定该单片叶片不存病虫害；所述第三判定方式满足所述贴合轮廓占比大于等于所述第二预设贴合轮廓占比；

11、所述第一预设条件满足所述图像采集模块完成所述园林内各区域内植物的图像的采集。

12、进一步地，所述中控模块在所述第二判定方式下控制检测模块针对采集的植物的叶片图像的轮廓中的不贴合的部分检测是否存在凹型边缘轮廓，并根据测得的结果确定针对所述叶片是否符合虫害预设标准的判定方式，其中，

13、第一叶片判定方式为所述中控模块判定所述叶片不符合虫害预设标准，并判定该叶片为枯叶或存在病害，中控模块控制所述检测模块检测该叶片的颜色并与所述数据库模块中的颜色标准比对以确定针对该叶片是否符合枯叶标准的判定方式；所述第一叶片判定方式满足所述叶片图像的轮廓中的不贴合的部分不存在凹型边缘轮廓；

14、第二叶片判定方式为所述中控模块判定所述叶片符合虫害预设标准，并判定该叶片存在虫害，中控模块根据叶片损伤值c确定针对该叶片虫害等级的判定方式，并根据所述检测模块检测该叶片的凹型边缘轮廓的形状确定针对该叶片虫害的种类的判定方式；所述第二叶片判定方式满足所述叶片图像的轮廓中的不贴合的部分存在凹型边缘轮廓。

15、进一步地，所述中控模块在所述第二叶片判定方式下根据叶片损伤值c确定针对所述叶片的虫害等级的判定方式，设定其中，α为第一评价系数，设定α＝0.53，β为第二评价系数，设定β＝0.82，d1为所述凹型边缘轮廓与标准边缘轮廓之间的最大距离，ηs为叶片损伤面积占比，其中，

16、第一等级判定方式为所述中控模块判定所述叶片的虫害等级为一级虫害，所述叶片损伤值小于第一预设叶片损伤值；

17、第二等级判定方式为所述中控模块判定所述叶片的虫害等级为二级虫害，所述叶片损伤值大于等于所述第一预设叶片损伤值且小于第二预设叶片损伤值；

18、第三等级判定方式为所述中控模块判定所述叶片的虫害等级为三级虫害，所述叶片损伤值大于等于所述第二预设叶片损伤值且小于第三预设叶片损伤值；

19、第四等级判定方式为所述中控模块判定所述叶片的虫害等级为四级虫害，所述叶片损伤值大于等于所述第三预设叶片损伤值且小于第四预设叶片损伤值；

20、第五等级判定方式为所述中控模块判定所述叶片的虫害等级为五级虫害，所述叶片损伤值大于等于所述第四预设叶片损伤值。

21、进一步地，所述中控模块在所述第二叶片判定方式下根据所述检测模块检测该叶片的凹型边缘轮廓的形状并与所述数据库模块中的植物病虫害特征叶片比对确定该叶片虫害的种类。

22、进一步地，所述中控模块在第一叶片判定方式下控制所述检测模块检测该叶片的颜色并与所述数据库模块中的颜色标准比对以确定针对该叶片是否符合枯叶判定标准的判定方式，其中，

23、第一类判定方式为所述中控模块判定所述叶片符合枯叶判定标准，并判定该叶片为枯叶；所述第一类判定方式满足所述叶片的颜色符合所述数据库模块中的枯叶的特征颜色；

24、第二类判定方式为所述中控模块判定所述叶片不符合枯叶判定标准，并判定该叶片存在病害，中控模块根据该叶片的图像与所述数据库模块中的植物病虫害特征叶片比对确定该叶片病害的种类；所述第二类判定方式满足所述叶片的颜色符合所述数据库模块中的病害叶片的特征颜色。

25、进一步地，所述中控模块在第二预设条件下根据采集的植物的叶片图像与所述数据库模块存储的园林内植物的叶片信息比对确定植物的种类；所述第二预设条件满足所述中控模块完成采集的植物的叶片图像的轮廓与所述数据库模块存储的园林内植物的标准叶片轮廓信息的比对。

26、进一步地，所述中控模块在第三预设条件下根据园林病虫害评价值x确定针对所述园林的病虫害等级的判定方式，设定其中，yf为所述园林内第f区域的单区域植物病虫害评价值，f＝1...g，g为所述园林内的分区的总数，其中，

27、第一园林病虫害等级的判定方式为所述中控模块判定该园林的病虫害等级为一级园林病虫害；所述第一园林病虫害等级的判定方式满足所述园林病虫害评价值小于第一预设园林病虫害评价值；

28、第二园林病虫害等级的判定方式为所述中控模块判定该园林的病虫害等级为二级园林病虫害；所述第二园林病虫害等级的判定方式满足所述园林病虫害评价值大于等于所述第一预设园林病虫害评价值且小于第二预设园林病虫害评价值；

29、第三园林病虫害等级的判定方式为所述中控模块判定该园林的病虫害等级为三级园林病虫害；所述第三园林病虫害等级的判定方式满足所述园林病虫害评价值大于等于所述第二预设园林病虫害评价值；

30、所述第三预设条件满足所述中控模块完成单株植物病虫害评价值以及单区域植物病虫害评价值的计算。

31、进一步地，所述单区域植物病虫害评价值其中，zp为所述区域内第p株植物病虫害评价值，p＝1...q，q为所述区域内存在病虫植物的总株数。

32、进一步地，针对单株植物，其单株植物所述病虫害评价值其中，λ为第三评价系数，设定λ＝0.52，σ为第四评价系数，设定σ＝0.22，hi为所述叶片的虫害等级，i＝1...n，n为所述图像采集模块采集的植物的叶片图像内存在虫害叶片的总数，hj为所述叶片存在病害，设定hj＝1，j＝1...m，m为所述图像采集模块采集的植物的叶片图像内存在病害叶片的总数，a为所述图像采集模块采集的植物的叶片图像叶片总数。

33、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明包括用以采集园林区域内植物的图像的图像采集模块，用以存储有园林区域内植物的叶片信息的数据库模块，用以检测图像采集模块采集的植物的图像的信息的检测模块，以及根据检测模块测得的贴合轮廓占比确定针对单片叶片不符合预设标准时判定该单片叶片为嫩叶，或，判定该叶片存在病虫害，并根据是否存在凹型边缘轮廓以确定该叶片存在虫害标准的判定方式的中控模块，解决了不能对园林内植物的检测以及园林内病虫害的程度进行有效、科学的分级，最终会导致防护不到位或过度防护的问题。

34、进一步地，本发明通过将园林划分区域，在获得该区域内植物的叶片图像后根据所述检测模块测得的贴合轮廓占比确定针对单片所述叶片不符合预设标准时判定该单片叶片为嫩叶，中控模块控制所述检测模块检测嫩叶的颜色并与所述数据库模块中的颜色标准比对以确定针对该嫩叶是否符合嫩叶标准的判定方式或判定该叶片存在病虫害，中控模块控制检测模块针对采集的植物的叶片图像的轮廓中的不贴合的部分检测是否存在凹型边缘轮廓以确定该叶片存在虫害标准的判定方式。从而实现园林内病虫害的程度进行有效、科学的分级，最终实现精准防护。

35、进一步地，当中控模块根据贴合轮廓占比判定判定该叶片存在病虫害时，中控模块进一步检测叶片图像的轮廓中的不贴合的部分是否存在凹型边缘轮廓，当存在凹型边缘轮廓则判定是枯叶或存在病害，当不存在凹型边缘轮廓时判定该叶片存在虫害。

36、进一步地，本发明设置了叶片损伤值c，通过凹型边缘轮廓与标准边缘轮廓之间的最大距离和叶片损伤面积占比确定了叶片虫害的等级的判定方式，从而实现了对单个叶片虫害情况的精准分级。

37、进一步地，本发明设置的数据库模块中存有植物病虫害特征叶片信息，可以通过检测模块检测该叶片的凹型边缘轮廓的形状并与所述数据库模块中的植物病虫害特征叶片比对确定该叶片虫害的种类，从而实现了叶片虫害的种类的精准识别。

38、进一步地，当中控模块判定叶片为枯叶或存在病害时，本发明通过检测模块检测该叶片的颜色并与所述数据库模块中的颜色标准比对，从而实现叶片为枯叶或存在病害的精准识别。

39、进一步地，中控模块根据采集的植物的叶片图像与所述数据库模块存储的园林内植物的叶片信息比对确定植物的种类，从而实现植物种类的精准识别，为最终的分级奠定基础。

40、进一步地，本发明设置了园林病虫害评价值，并通过园林病虫害评价值实现了园林的病虫害等级的精准分级，对于其病虫害的程度实现了精准、科学的划分。

41、进一步地，对于园林病虫害评价值计算的单个区域和单株植物也进行了评价的设置，最终解决了不能对园林内植物的检测以及园林内病虫害的程度进行有效、科学的分级，最终会导致防护不到位或过度防护的问题。