基於移動終端的作物病害識別系統的製作方法

2023-09-16 07:59:45 1

專利名稱：基於移動終端的作物病害識別系統的製作方法
技術領域：
本實用新型是關於移動終端的圖像處理和識別以及藉助遠程終端識別的作物病害診斷系統。
背景技術：
傳統專家系統是用戶採集作物圖片後，通過人工上傳的方式傳送圖片到系統後得到結果。但是上述方法存在一些問題，在圖片質量不好的情況下，診斷錯誤率較高，如想提高正確率，需要用戶本身做相應的圖像處理工作，對用戶本身有較高的要求。另一方面，此方法會大大延長診斷時間，從而耽誤了最佳防治時間。

實用新型內容為了克服上述現有技術的不足，本實用新型提供了一種成本較低且不需專業技術背景的基於移動終端的作物病害識別系統。本實用新型解決技術問題所採用的技術方案是提供一種基於移動終端的作物病害識別系統，其包括移動終端客戶端，接收來自田間傳感器發送的作物環境信息以及在本地不能診斷時藉助的ARM伺服器和在線專家。本實用新型解決進一步技術問題所採用的方案是所述的傳感器為採集農作物溫度、溼度、光照度的節點。所述的伺服器是ARM板。所述的在線專家系統是PC機上實現的專家在線系統，簡稱專家系統。本實用新型解決進一步技術問題所採用的方案是所述的移動終端客戶端其作用是採集農作物病害圖像、對採集後的圖像進行分割和增強並且可以結合無線網絡接收的農作物環境信息進行多模式圖像識別。本實用新型解決進一步技術問題所採用的方案是所述圖像分割採用最大類間方差法，當類間方差值最大時，得到的灰度級就是所求的最佳閾值。本實用新型解決進一步技術問題所採用的方案是所述多模式識別技術採用最近鄰域、BP神經網絡和支持向量機三種方法，實現對作物葉部病害進行分類識別。本實用新型解決進一步技術問題所採用的方案是所述的移動終端客戶端在本地不能識別時求助ARM伺服器或在線專家。本實用新型解決進一步技術問題所採用的方案是所述的移動終端客戶端通過WiFi與3G無線路由器配對IP連接至伺服器端，和伺服器進行數據交互操作，從而定期更新本地數據資源。不同於現有技術，本實用新型的基於移動終端的作物病害識別系統解決移動終端拍照後的圖像處理、環境信息接收/發送/存儲、多模式圖像識別、數據更新功能，在移動終端上完成取代傳統PC機上專家系統的功能，通過ARM伺服器和在線專家又保證了對所有病害的診斷及識別，整個過程用戶在田間即可完成，從而縮短了診斷時間，提高處理效率。最大程度方便用戶隨時隨地地實用；同時，用戶可根據需要隨時更新本地數據資源，從而能方便地進行各種農作物的分析和處理。

說明書附圖1為基於移動終端的作物病害識別系統的結構組成示意圖。圖像信息採集模塊1，圖像處理模塊2，圖像識別模塊3，信息傳輸模塊4，數據存儲模塊5，數據更新模塊6，環境信息採集節點7，專家系統8，ARM伺服器9圖2為本實用新型的流程圖。
具體實施方式
參閱圖1、圖2，本實用新型提供了一種基於移動終端的作物病害識別系統，其包括移動終端，接收來自田間傳感器(I)發送的作物環境信息以及在本地不能診斷時藉助的ARM伺服器(9)或在線專家⑶。所述的移動終端指智能移動終端，利用作物圖像信息採集模塊(I)實現對作物病害圖片的採集，採集圖片後使用圖像處理模塊(2)對圖片進行圖像處理，以便後續的識別。之後移動終端結合由ARM伺服器(9)傳遞的作物環境信息利用模式識別模塊(3)進行本地識別，保證了病害信息隨時隨地識別；如果出現本地識別模塊(3)的情況，移動終端發送圖片到ARM伺服器(9)，進行遠程診斷或者通過ARM伺服器(9)發送給遠程專家系統(8)請求專家進行診斷。所述的移動終端通過信息傳輸模塊(4)實現與環境信息採集節點(7)、遠程專家系統⑶以及ARM伺服器(9)的信息交互。所述的環境信息採集節點(7)利用物聯網技術對作物的溫度、溼度、光照度的數據獲取，之後通過ZigBee無線網絡將數據發送到ARM伺服器(9)。所述物聯網技術是將所有物品通過各種信息傳感設備與網際網路結合起來，實現數據採集、融合、處理，並通過操作終端，實現智能化識別和管理。所述的ARM伺服器(9)主要功能是數據的存儲和轉發、提供遠程診斷和結果反饋。所述的圖像信息採集模塊(I)主要是採集作物的病害圖片。所述的圖像處理模塊(2)，是對採集的圖像信息進行一系列的去噪、增強、分割操作，以便提高圖像識別率。所述的多模式識別模塊(3)結合ARM伺服器(9)發送的作物環境信息對病害進行本地識別，從而避免了傳統專家在線系統的滯後性。所述的信息傳輸模塊(4)在移動終端不能進行本地不能識別(2)時，發送圖片到ARM伺服器(9)，伺服器(9)做遠程診斷，並將結果及時反饋給用戶。所述的ARM伺服器(9)無法識別時，把環境信息和圖片信息發送給遠程專家系統
(8)，邀請專家進行診斷。專家診斷後將結果反饋ARM伺服器(9)，伺服器(9)接收到結果後將結果反饋用戶，同時更新資料庫，將病害信息入庫。所述的數據存儲模塊(5)利用手機SD卡實現，存儲作物高發病害的信息，為圖像識別模塊(3)提供依據。所述的數據更新模塊(6)可根據ARM伺服器端(9)的病害信息，針對高發病害信息或者新的病害信息，進行本地資料庫更新，以便快速的識別。所述的信息傳遞由ZigBee無線網絡、WiFi網絡和3G網絡完成。作物環境信息利用低能量消耗、低成本特點的ZigBee無線傳感器網絡傳輸，從而為系統降低能耗，適應環境能量供應相對短缺的情況；移動終端與ARM伺服器(9)的動態信息交互利用WiFi或3G網絡進行。所述無線網絡技術具有低成本、低功耗、方便擴展等優點，它的網絡結構靈活多變，傳感監測範圍廣，無需接線即可隨時增加監測點。本系統使用方法用戶進入農田後利用採集模塊(I)對作物進行拍照，之後利用圖像處理模塊(2)對圖片進行相應的處理，以便進行圖像識別。移動終端結合接收到的環境信息和病害圖像信息通過多源特徵融合算法，之後利用圖像識別模塊(3)進行多模式圖像識別，既可以提高識別效率，又能有效地避免通信盲區帶來的通信的問題。當本地能夠識別時，進行及時的本地識別，此時說明此病害信息ARM伺服器端已有相應的記錄；當本地不能識別時，移動終端通過數據傳輸模塊(4)發送圖片到ARM伺服器(9)，伺服器(9)根據資料庫信息結合相應的環境信息進行遠程診斷；當出現新的病害信息或者ARM伺服器(9)無法診斷時，伺服器(9)發送信息邀請在線專家(8)在線診斷。從而克服了當前農業信息化系統存在的對操作人員的專業要求和遠程專家不及時性的缺陷。實施過程中所用到具體實現過程如下本實用新型的連接方式如附圖1所示，利用環境信息採集節點、ARM伺服器、移動終端、在線專家來構建基於移動終端的作物病害識別系統。在進行了大量實驗和研究後，提出了從作物生長環境和病害圖片採集到病害分類識別的技術，實現了病害本地識別、遠程診斷和專家諮詢三種方法。環境信息採集節點主要採用ZigBee的星型網，中心節點為連接ARM伺服器的節點，採用RS232接口與伺服器連接，其餘為端節點，從而實現了環境信息的收集。ARM伺服器主要是由RS232數據服務、TCP/IP服務、www服務等構成。RS232數據服務用來實現大田環境的溫溼度和光照度信息的採集，ARM伺服器打開COM 口接收中心節點發來的數據包，分析處理繪製相應的數據曲線。TCP/IP服務用來實現ARM伺服器與移動終端之間的數據傳送，移動終端可通過此接收環境物理信息並向ARM伺服器發送作物病斑圖片。w胃服務用來實現專家對ARM伺服器的訪問，達到專家對作物病害的診斷，並將結果返回伺服器。最後ARM伺服器將結果以簡訊形式反饋用戶。智能移動終端主要是TCP/IP客戶端，通過圖像採集模塊採集作物病害圖片，同時通過WiFi獲取作物當時的環境因素，並將圖片信息通過TCP/IP協議傳輸到ARM伺服器。本實用新型使移動終端客戶端便於多用戶使用，不同用戶都能使用已存儲信息並記錄自己的信息，可以通過不同的診斷模式對作物病害進行診斷，得出相應診斷結果，並記錄下病害信息。其中圖像分析模塊對病害葉面的圖像進行分析分析並結合基層無線節點採集到的環境數據運用數據融合技術對作物病害進行診斷。本實用新型採用的數據融合方法為加權平均法採用多個傳感器對目標同一特徵進行測量，將得到的冗餘信息進行加權平均，並將加權平均後的值做為信息融合的值，只是一種最簡單、最直觀的多傳感器層次數據融合方法。植物葉片圖像採集過程中，會有簡單或者複雜的背景，針對這些不同背景下的圖像，本實用新型採用主動輪廓模型算法和分水嶺算法來對圖像進行分割處理，分割出植物病斑特徵。本實用新型採用全天候實時監測系統，收集一天中不同時間內物理環境參數，用多個無線數據傳感器模塊將收集到的信息匯聚發送至無線數據傳感器中心節點，中心節點將數據發送至ARM伺服器端，伺服器端通過WiFi或3G網絡將當前環境的物理信息發送至移動終端客戶端。
權利要求1.基於移動終端的作物病害識別系統的特徵在於包括環境信息採集設備，接收從該採集設備發送環境信息的ARM伺服器以及與ARM伺服器相連的識別終端。
2.根據權利要求1所述的基於移動終端的作物病害識別系統，其特徵在於所述的識別終端為移動終端和PC機終端。
3.根據權利要求1所述的基於移動終端的作物病害識別系統，其特徵在於包括圖像信息採集模塊採集圖片信息，通過數據傳輸模塊與ARM伺服器以及在線專家相連。
4.根據權利要求1所述的移動終端，其特徵在於包括對拍照後圖片進行圖像處理的圖像處理模塊。
5.根據權利要求1所述的移動終端，其特徵在於包括綜合環境信息和圖片進行模式識別的模式識別模塊。
6.根據權利要求1所述的基於移動終端的作物病害識別系統，其特徵在於包括及時更新數據的數據更新模塊。
專利摘要本實用新型提供一種在移動終端上進行農作物病害圖像處理及多模式識別的軟體系統，其包括移動終端，接收來自田間傳感器發送的作物環境信息以及在本地不能診斷時藉助的ARM伺服器和在線專家。本實用新型解決移動終端對作物病害圖片的採集、以及採集後的圖像處理、環境信息接收/發送/存儲、多模式圖像識別、數據更新、數據存儲，在移動終端上完成取代傳統PC機上專家系統的功能，通過ARM伺服器和在線專家又保證了對所有病害的診斷及識別，整個過程用戶在田間即可完成，從而縮短了診斷時間，提高處理效率。最大程度方便用戶隨時隨地地實用；同時，用戶可根據需要隨時更新本地數據資源，從而能方便地進行各種農作物的分析和處理。
文檔編號G06Q50/02GK202904667SQ201220148730
公開日2013年4月24日 申請日期2012年3月29日 優先權日2012年3月29日
發明者劉立波, 趙曉楠, 馬海珍, 張楠, 王凱, 劉彥華, 鄭姣, 王登位, 黨劍波 申請人:寧夏大學