專利名稱：一種遠距離昆蟲圖像檢測系統及其檢測方法
技術領域：
本發明涉及圖像檢測技術領域，特別涉及一種遠距離昆蟲圖像檢測系統及其檢測方法。
背景技術：
近年來，生物入侵造成的危害已引起了國家的重視。根據國家環保總局公布的資 料，每年我國由于生物入侵造成的直接經濟損失高達574億元，這還不包括由此造成的生 態環境損失。在我國已經入侵的生物中，害蟲引發的經濟損失相當嚴重。據保守估計，濕地松粉 蚧、松突圓蚧、美國白蛾、松干蚧等森林入侵害蟲的危害已非常嚴重，在我國每年危害的面 積已達150萬公頃以上。椰心葉甲染蟲區面積有662萬畝，稻水象甲為害水稻面積已達33 萬公頃。在我國，美洲斑潛蠅每年造成經濟損失估計達4. 5億元，馬鈴薯甲蟲每年造成的 經濟損失約為1. 3億元，我國僅對美洲斑潛蠅一項的防治費用，就需4. 5億元，可見害蟲給 帶來了巨大的經營損失。口岸檢疫是防止害蟲入侵的重要一環，傳統的檢疫方法主要采用肉眼觀察來查找 害蟲，這種方法受到環境條件、注意力范圍、視覺疲勞、人體活動范圍、查驗經驗等因素影 響，經常漏檢而造成害蟲傳入。從統計資料看，目前現場害蟲檢出批次占所有檢疫批次的比例并不高，而從上述 害蟲侵害的數據來看，實際的貨物帶蟲率應該遠大于這些截獲數據。上述害蟲大舉入侵為 害的事實已證明漏檢的確存在，而且造成的后果很嚴重。因而現有害蟲檢測技術還有待改進和提高。
發明內容
鑒于上述現有技術的不足之處，本發明的目的在于提供一種遠距離昆蟲圖像檢測 系統及其檢測方法，能提高害蟲的檢出率。為了達到上述目的，本發明采取了以下技術方案一種遠距離昆蟲圖像檢測系統，其中，包括至少一用于采集視頻圖像的探測頭；用于傳輸所述視頻圖像的視頻傳輸系統；及用于將所述視頻圖像進行處理、分析，并根據分析結果在所述視頻圖像中標記出 昆蟲、昆蟲蹤跡、及疑似物的圖像處理裝置；所述探測頭、視頻傳輸系統和所述圖像處理裝置依次連接。所述的遠距離昆蟲圖像檢測系統，其中，所述探測頭為可變焦距探測頭。所述的遠距離昆蟲圖像檢測系統，其中，所述圖像處理裝置內設置有用于控制所 述探測頭變焦，調節探測頭的焦距或者調節探測頭的仰俯角度和方向的控制模塊。
所述的遠距離昆蟲圖像檢測系統，其中，所述視頻傳輸系統為支持TCP/IP協議的 視頻傳輸系統。所述的遠距離昆蟲圖像檢測系統，其中，所述探測頭為球形或者半球形探測頭。一種采用權利要求1所述的遠距離昆蟲圖像檢測系統的檢測方法，其中，包括以 下步驟A、由探測頭采集探測區域的視頻圖像，并通過視頻傳輸系統將所述視頻圖像傳輸 給圖像處理裝置；B、由所述圖像處理裝置將所述視頻圖像進行處理、分析，并根據分析結果在所述 視頻圖像中標記出昆蟲、昆蟲蹤跡、及疑似物的區域。所述的檢測方法，其中，所述的步驟A還包括由圖像處理裝置控制探測頭變焦， 調節探測頭的焦距或者調節探測頭的仰俯角度和方向，得到清晰的視頻圖像。所述的檢測方法，其中，所述步驟B具體包括Bi、計算所述視頻圖像中每個像素點的梯度矩陣和對應該梯度矩陣的特征值；B2、根據所述特征值，獲得最小特征值矩陣；B3、對所述最小特征值矩陣進行非極大值抑制，并判斷所述像素點的最小特征值 在20X20的鄰域中是否最大；如果是，則保留該像素點；否則，將該最小特征值置0。所述的檢測方法，其中，所述像素點的梯度矩陣為M= sum^p)(dI/dx)2 sums(p)(dl/dx*dl/dy)
sums{p)(dl/dx*dl/dy) sums(p)(dl/dy)2其中，dl/dx為像素點χ方向的梯度，dl/dy為像素點y方向的梯度，S(ρ)為像素 點的一個3X3的領域。所述的方法，其中，所述步驟Β2具體包括Β21、設所有特征值的最大值為Pmax ；Β22、將小于0. 05XPfflax的特征值置0，獲得最小特征值矩陣。本發明提供的一種遠距離昆蟲圖像檢測系統及其檢測方法，由于采用了采集視頻 圖像的探測頭，傳輸視頻圖像的視頻傳輸系統和對視頻圖像進行處理、分析，并根據分析結 果得出昆蟲圖像的圖像處理裝置，并根據分析結果將視野中所有疑似昆蟲、昆蟲蹤跡(如 蟲孔、蟲糞等)的圖像進行實時標記，降低了檢驗人員的勞動強度，并且提高了昆蟲的檢出 率，降低了害蟲的傳入風險。
圖1為本發明遠距離昆蟲圖像檢測系統的原理圖；圖2為本發明遠距離昆蟲圖像檢測的方法流程圖。
具體實施例方式本發明提供一種遠距離昆蟲圖像檢測系統及其檢測方法，該遠距離昆蟲圖像檢測 系統用于對遠處無法分辨的昆蟲、昆蟲蹤跡(如蟲孔、蟲糞等)圖像進行判別，還可以控制 探測頭的焦距，使探測頭內的攝像機拉近目標圖像進行判斷，并將昆蟲、昆蟲蹤跡(如蟲 孔、蟲糞等)及疑似物圖像進行標記，便于查驗人員發現昆蟲。為使本發明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實例對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限 定本發明。本發明的遠距離昆蟲圖像檢測系統可以檢測出較遠范圍內是否有昆蟲或昆蟲蹤 跡存在，譬如該范圍為50米之內。請參閱圖1，所述的遠距離昆蟲圖像檢測系統包括依次 連接探測頭110、視頻傳輸系統120和圖像處理裝置130。所述探測頭110內設置有攝像機111，所述探測頭110為球形或者半球形探測頭， 該探測頭可以固定在探測區域的墻壁或支柱上，用于采集遠距離探測區域的視頻圖像。本實施例中，所述探測頭110也可以直接用攝像機代替，并且探測頭的數量可以 為多個，并且所述攝像機111上裝設有光學鏡頭(圖中未標出)和(XD(Charge Coupled Device,電荷耦合元件)。所述探測頭為可變焦距的探測頭，可根據需要調節探測頭的焦距 或者聚焦，從而得到清晰的視頻圖像。所述視頻傳輸系統120以有線或無線的方式與所述探測頭110和圖像處理裝置 130連接，用于將所述探測頭采集的視頻圖像傳輸給圖像處理裝置。該視頻傳輸系統120為 支持TCP/IP協議的視頻傳輸系統，譬如交換機、路由器等，當該系統中接入的探測頭110 和圖像處理裝置130的數量較多時，交換機或者路由器的數量也可以相應增加，使每一個 探測頭都能與其相應的圖像處理裝置連接。所述的圖像處理裝置130為一通用計算機，其內設置有圖像處理模塊，用于對所 述視頻圖像進行處理、分析，并根據分析的結果在所述視頻圖像中標記出昆蟲、昆蟲蹤跡、 及疑似物的區域。其中，該昆蟲蹤跡包括蟲孔、蟲糞等。本實施例中，所述圖像處理裝置130為多個，可根據不同探測頭或者同一探測 頭實時采集的視頻圖像進行處理和分析，使查驗人員及時找出昆蟲或者根據害蟲的蹤跡 (如，蟲孔、蟲糞等)找到昆蟲。所述圖像處理裝置130內設置有一控制模塊，該控制模塊用于控制所述探測頭 110變焦、調節探測頭的焦距或者調節探測頭的仰俯角度，還可將探測頭云臺進行旋轉調節 探測頭的方向，從而使探測頭110能采集到清晰的視頻圖像，進一步提高昆蟲的檢出率。當圖像處理裝置標記出的視頻圖像為疑似昆蟲的視頻圖像時，可通過控制模塊調 節探測頭的焦距，將圖像的距離拉近，從而判斷是否為昆蟲的視頻圖像。本發明的遠距離昆蟲圖像檢測系統主要用于遠距離昆蟲圖像的檢測，基于上述的 系統，本發明實施例還對應提供一種遠距離昆蟲圖像檢測的方法。由于探測頭在采集圖像時離目標(即昆蟲或其蹤跡)的距離較遠，則該目標在圖 像中所占的比例較小。由于此時昆蟲或其蹤跡在視頻圖像中只占幾個像素點或幾十個像素 點，所以本實施例通過昆蟲或其蹤跡和背景的灰度值的不同來檢測疑似昆蟲。請參閱圖2， 所述的檢測方法包括以下步驟S310、由探測頭采集探測區域的視頻圖像，并通過視頻傳輸系統將所述視頻圖像 傳輸給圖像處理裝置；在本實施方式中，圖像處理裝置為臺式計算機或者筆記本計算機，由探測頭采集 遠距離探測區域的視頻圖像，當計算機顯示屏上的視頻圖像不清晰時，通過圖像處理裝置 內的控制模塊控制探測頭變焦、微調探測頭的焦距和聚焦或者調節探測頭的仰俯角度和方 向，從而得到清晰的視頻圖像。
S320、由所述圖像處理裝置將所述視頻圖像進行處理、分析，并根據分析結果在所 述視頻圖像中標記出昆蟲、昆蟲蹤跡及疑似物的區域。首先，需要計算所述視頻圖像中每個像素點的梯度矩陣和對應該梯度矩陣的特征 值；其中，所述像素點的梯度矩陣為M= sum咖(dI/dx)2 sums(p)(dl/dx*dl/dy)
sums(p)(dl/dx*dl/dy) sums(p)(dl/dy)2其中，dl/dx為像素點χ方向的梯度，dl/dy為像素點y方向的梯度，S(ρ)為像素 點的一個3X3的領域。本實施例中，S(p)表示的像素點的領域范圍還可以設為其它值，譬 如，它還可以表示像素點的一個6X6的領域。對每個像素點I (i，j)的梯度矩陣M(i，j)，求出其對應的特征值λ (i，j)。由于 根據梯度矩陣求特征值的方法為現有技術，此處，不再一一贅述。其次，根據所述特征值，獲得最小特征值矩陣；設所有特征值的最大值為Pmax，對于每個特征值λ (i，j)，如果其值小于0.05 X Pmax 則將該特征值置0，即令λ (i，j) = 0，由此獲得的特征值矩陣為最小特征值矩陣。當 然，在其它實施中，將特征值置0時條件還可以根據需要適當改變。譬如，當特征值小于 0. 08 X Pmax時，將該特征值置0。最后，對所述最小特征值矩陣進行非極大值抑制，并判斷所述像素點的最小特征 值在20X20的鄰域中是否最大；如果是，則保留該像素點；否則，將像素點置0。此時最小特征值為非0的像素點被認為是昆蟲，在本實施方式中，每一像素點的 最小特征值的鄰域范圍可根據需要設置，并且只保留在該鄰域范圍內最小特征值最大的像素。應當說明的是，上述方法還可以檢測疑似昆蟲和疑似昆蟲蹤跡(如蟲孔、蟲糞 等)，或者其它領域的圖像檢測。綜上所述，一種遠距離昆蟲圖像檢測系統及其檢測方法采用將探測頭采集的視頻 圖像通過計算機進行分析運算，并根據分析結果，將視野中所有疑似昆蟲、疑似昆蟲蹤跡 (如蟲孔、蟲糞等)及確定為昆蟲、昆蟲蹤跡的視頻圖像進行實時標記，協助檢驗人員快速 發現昆蟲及昆蟲蹤跡，提高了昆蟲的檢出率，降低了害蟲的傳入風險。可以理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據本發明的技術方案及其發 明構思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應屬于本發明所附的權利要求的保 護范圍。
權利要求
1.一種遠距離昆蟲圖像檢測系統，其特征在于，包括至少一用于采集視頻圖像的探測頭；用于傳輸所述視頻圖像的視頻傳輸系統；及用于將所述視頻圖像進行處理、分析，并根據分析結果在所述視頻圖像中標記出昆蟲、 昆蟲蹤跡及疑似物的圖像處理裝置；所述探測頭、視頻傳輸系統和所述圖像處理裝置依次連接。
2.根據權利要求1所述的遠距離昆蟲圖像檢測系統，其特征在于，所述探測頭為可變 焦距探測頭。
3.根據權利要求2所述的遠距離昆蟲圖像檢測系統，其特征在于，所述圖像處理裝置 內設置有用于控制所述探測頭變焦，調節探測頭的焦距或者調節探測頭的仰俯角度和方向 的控制模塊。
4.根據權利要求1所述的遠距離昆蟲圖像檢測系統，其特征在于，所述視頻傳輸系統 為支持TCP/IP協議的視頻傳輸系統。
5.根據權利要求1所述的遠距離昆蟲圖像檢測系統，其特征在于，所述探測頭為球形 或者半球形探測頭。
6.一種采用權利要求1所述的遠距離昆蟲圖像檢測系統的檢測方法，其特征在于，包 括以下步驟A、由探測頭采集探測區域的視頻圖像，并通過視頻傳輸系統將所述視頻圖像傳輸給圖 像處理裝置；B、由所述圖像處理裝置將所述視頻圖像進行處理、分析，并根據分析結果在所述視頻 圖像中標記出昆蟲、昆蟲蹤跡及疑似物的區域。
7.根據權利要求6所述的檢測方法，其特征在于，所述的步驟A還包括由圖像處理裝 置控制探測頭變焦，調節探測頭的焦距或者調節探測頭的仰俯角度和方向，得到清晰的視 頻圖像。
8.根據權利要求6所述的檢測方法，其特征在于，所述步驟B具體包括Bi、計算所述視頻圖像中每個像素點的梯度矩陣和對應該梯度矩陣的特征值；B2、根據所述特征值，獲得最小特征值矩陣；B3、對所述最小特征值矩陣進行非極大值抑制，并判斷所述像素點的最小特征值在 20X20的鄰域中是否最大；如果是，則保留該像素點；否則，將該最小特征值置0。
9.根據權利要求8所述的檢測方法，其特征在于，所述像素點的梯度矩陣為M= sums(p)(dl/dx)2 sums(p)(dl/dx*dl/dy)sums(p)(dl/dx*dl/dy) sums(p)(dl/dy)2其中，dl/dx為像素點χ方向的梯度，dl/dy為像素點y方向的梯度，S(ρ)為像素點的 一個3X3的領域。
10.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述步驟Β2具體包括Β21、設所有特征值的最大值為Pmax ；Β22、將小于0. 05XPfflax的特征值置0，獲得最小特征值矩陣。
全文摘要
本發明公開了一種遠距離昆蟲圖像檢測系統及其檢測方法，其遠距離昆蟲圖像檢測系統包括用于采集探測區域視頻圖像的探測頭；用于傳輸所述視頻圖像的視頻傳輸系統；及用于將所述視頻圖像進行處理、分析，并根據分析結果標記出昆蟲、昆蟲蹤跡及疑似物的視頻圖像的圖像處理裝置；所述探測頭、視頻傳輸系統和所述圖像處理裝置依次連接。本發明提供的一種遠距離昆蟲圖像檢測系統及其檢測方法，通過圖像處理裝置對探測頭獲取的視頻圖像進行處理、分析，并根據分析結果標記出昆蟲、昆蟲蹤跡(如蟲孔、蟲糞等)及疑似物的視頻圖像，降低了檢驗人員的勞動強度，并且提高了昆蟲的檢出率，降低了害蟲的傳入風險。
文檔編號G06K9/00GK102082895SQ20101052238
公開日2011年6月1日 申請日期2010年10月26日 優先權日2010年10月26日
發明者葉汶華, 周磊, 婁定風, 鄧雷, 陳志粦, 陳枝楠 申請人:婁定風, 鄧雷