本實用新型涉及農(nóng)業(yè)工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于高光譜成像的大田害蟲監(jiān)控誘捕裝置。

背景技術(shù)：

農(nóng)作物害蟲是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的首要大敵，危害極大，除了影響農(nóng)作物正常成長發(fā)育，降低農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入之外，還會對樹林以及牧草有極強(qiáng)的破壞作用。近年來，由于生長壞境和生態(tài)環(huán)境的連續(xù)變化，害蟲在不同階段有了爆發(fā)以及數(shù)量不斷上漲的趨勢，根據(jù)農(nóng)業(yè)部和生產(chǎn)統(tǒng)計部分公布的數(shù)據(jù)顯示，每年由于蟲害和相關(guān)連帶災(zāi)害造成的農(nóng)作物糧食吞噬率為15％。

目前比較主流的害蟲控制方法分為化學(xué)方法和物理方法，化學(xué)方法主要包括在害蟲蟲害發(fā)生之前或者發(fā)生之后噴灑農(nóng)藥，致使環(huán)境不具備發(fā)生蟲害條件，或者將以發(fā)生的蟲害殺滅；物理方法主要利用害蟲的趨光性、趨色性和性信息素引誘等特點(diǎn)利用捕蟲儀器進(jìn)行誘殺。

最常用的方法為化學(xué)方法，但農(nóng)藥的使用雖然給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了重大利益，但也造成了作物及環(huán)境的污染，給人類生活帶來了惡劣影響。因此，及時獲得大田害蟲相關(guān)生命指標(biāo)信息，將為農(nóng)田決策和管理提供信息支持，減少農(nóng)藥使用的盲目性。

害蟲預(yù)測預(yù)報以及監(jiān)測農(nóng)業(yè)害蟲信息(發(fā)生數(shù)量、發(fā)生種類和發(fā)生時間)的一個重要前提就是如何能準(zhǔn)確及時地進(jìn)行計數(shù)與識別害蟲，從而設(shè)計出智能識別靶標(biāo)害蟲并計數(shù)的誘捕裝置尤為重要。

告號為CN2867873Y的中國專利文獻(xiàn)公開了一種害蟲誘捕器，它由上蓋、漏斗座、誘芯和集蟲器組成，該害蟲誘捕器的進(jìn)蟲口下部或內(nèi)側(cè)-即進(jìn)蟲口通向錐面漏斗或集蟲器的通道上設(shè)有由彈性防逃線構(gòu)成的放逃逸裝置，所述上蓋下裝有1～6塊擋蟲板，當(dāng)害蟲受誘芯吸引飛向誘捕器時，首先與擋蟲板相撞而向下墜落，在碰到細(xì)而光滑、不能支撐害蟲重量的上防逃線后掉入漏斗座內(nèi)，依靠其本身的重量撞開下防逃線，掉入集中器。該害蟲誘捕器利用上防逃線和下防逃線阻止害蟲逃出誘捕器。但該害蟲誘捕器只能進(jìn)行害蟲的誘捕，無法對被誘捕的害蟲信息進(jìn)行采集，導(dǎo)致難以對害蟲進(jìn)行識別和任何形式的監(jiān)測。

公告號為CN202566059U的中國專利文獻(xiàn)公開了一種實時遠(yuǎn)程監(jiān)控害蟲的系統(tǒng)，包括：誘捕器，存儲記憶裝置，動力系統(tǒng)和分析系統(tǒng)；誘捕器內(nèi)部放置不同的信息素引誘劑，誘捕器的入口處安裝紅外線自動計數(shù)裝置，該紅外線自動計數(shù)裝置自動記錄害蟲進(jìn)入誘捕器的數(shù)量和時間，并將采集的信息傳輸?shù)酱鎯τ洃浹b置(GSM模塊)，GSM模塊會記錄紅外線自動計數(shù)裝置采集的信息并進(jìn)一步傳輸?shù)椒治鱿到y(tǒng)，分析系統(tǒng)分析害蟲可能爆發(fā)的概率。該誘捕器只能夠采集害蟲進(jìn)入誘捕器的時間和數(shù)量信息，不利于對害蟲的種類、雌雄、齡期等進(jìn)行識別和分析。

目前，在基于計算機(jī)視覺的大田蟲情監(jiān)控中，往往是針對誘蟲燈內(nèi)單個個體的害蟲對象進(jìn)行識別，當(dāng)面對重疊的害蟲蟲體時，則缺乏有效的識別手段。

基于計算機(jī)視覺的大田蟲情監(jiān)控都為針對害蟲種類、數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計與識別，而不能針對害蟲雌雄、齡期等進(jìn)行判別，這些問題會給蟲害的預(yù)測和判別造成一定困難以及局限性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提供一種基于高光譜成像的大田害蟲監(jiān)控誘捕裝置，有效地解決了在自動采樣過程中害蟲蟲體重疊的問題，并可針對害蟲的雌雄、齡期進(jìn)行判別。

一種基于高光譜成像的大田害蟲監(jiān)控誘捕裝置，包括：殺蟲裝置、用于采集死蟲信息的采樣裝置、用于接收并識別來自采樣裝置采集的信息的終端機(jī)，

所述的采樣裝置為高光譜儀攝像頭；

還包括：

排蟲裝置，用于收集來自殺蟲裝置的死蟲并將死蟲逐個連續(xù)排出；

輸送裝置，用于承接排蟲裝置排出的死蟲并輸送至高光譜儀攝像頭的采樣區(qū)；

動力裝置，驅(qū)動排蟲裝置和輸送裝置；

所述的排蟲裝置包括：

殼體，頂部設(shè)有與殺蟲裝置相連的入蟲口，底部設(shè)有出蟲口；

空心芯軸，伸入殼體內(nèi)；

排蟲輪，轉(zhuǎn)動安裝在空心芯軸上，外圓周面上設(shè)有排蟲孔，排蟲孔與排蟲輪的內(nèi)腔連通，排蟲輪的內(nèi)腔通過空心芯軸與負(fù)壓裝置連通；

止吸閥，固定安裝在空心芯軸上，可封閉欲排蟲的排蟲孔。

本實用新型的大田害蟲監(jiān)控誘捕裝置通過殺蟲裝置誘捕殺死害蟲，由排蟲裝置收集并逐個連續(xù)排出，再由輸送裝置將逐個排出的害蟲輸送至采樣裝置的采樣區(qū)進(jìn)行采集信息，最后通過終端機(jī)對采集的信息進(jìn)行分析，對害蟲的種類及數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計，實現(xiàn)對大田害蟲蟲情的監(jiān)控。

本實用新型的采樣裝置為高光譜儀攝像頭。高光譜成像技術(shù)是利用光譜成像設(shè)備同時采集目標(biāo)的光譜信息和圖像信息，并結(jié)合光譜分析技術(shù)(特定敏感波段的選擇)、計算機(jī)圖像處理和機(jī)器視覺技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，對目標(biāo)物進(jìn)行識別和分析的技術(shù)。采集到的高光譜圖像是在特定波長范圍內(nèi)由一系列連續(xù)的較窄波段圖像組成的三維圖像數(shù)據(jù)塊。高光譜圖像可以同時獲取某個特定波長下的圖像信息和x-y平面內(nèi)某個特定像素點(diǎn)下的不同波長的光譜信息。在每個波長下x-y平面內(nèi)每個像素點(diǎn)的灰度值與其在該波長下的光譜值之間一一對應(yīng)；在某個特定波長下，感興趣區(qū)域(ROIs)與正常區(qū)域之間的光譜值會存在較大差異。因此，在此波長下的圖像中，它們之間的灰度也必然存在著一定的差異，進(jìn)而對被測物進(jìn)行判別分析，從而實現(xiàn)被測物在線檢測。高光譜儀攝像頭采集的光譜信息和圖像信息經(jīng)終端機(jī)分析可對害蟲的種類、雌雄以及蟲齡進(jìn)行判別，使對大田害蟲蟲情的預(yù)測和判別更準(zhǔn)確。

所述的殺蟲裝置包括太陽能頻振式誘蟲燈及位于太陽能頻振式誘蟲燈底部的漏斗形落蟲斗。

落蟲斗與排蟲裝置的入蟲口相連，害蟲被誘蟲燈殺死后落入排蟲裝置內(nèi)。

排蟲輪的內(nèi)腔通過空心芯軸與負(fù)壓裝置相通，使排蟲輪的內(nèi)腔保持負(fù)壓環(huán)境。通過排蟲輪內(nèi)腔的負(fù)壓作用，死蟲被單個的吸附在排蟲孔入口處，在排蟲輪轉(zhuǎn)動過程中，處于止吸閥處的排蟲孔失去負(fù)壓作用，死蟲排出。在排蟲裝置的作用下，死蟲逐個排出，有效地解決了在自動采樣過程中害蟲蟲體重疊的問題。

為了保證死蟲逐個連續(xù)排出，作為優(yōu)選，所述的排蟲孔沿排蟲輪的周向均勻布置。

為了使相鄰排出的死蟲之間具有合適的間隔距離，作為優(yōu)選，所述的排蟲孔的數(shù)量為5～20個。死蟲分散較好時，便于采樣裝置采集死蟲的信息。

為了使排蟲孔能較好的吸附死蟲，作為優(yōu)選，所述的排蟲孔為錐形孔。

通過排蟲輪內(nèi)腔的負(fù)壓作用，死蟲吸附在錐形的排蟲孔內(nèi)，可防止在排蟲輪轉(zhuǎn)動過程中死蟲脫落。

或者，作為優(yōu)選，排蟲輪的外圓周面上設(shè)有凹圓窩，凹圓窩底部與排蟲孔相通。

在止吸閥斷開排蟲孔的負(fù)壓后，吸附在凹圓窩內(nèi)的死蟲更容易脫出，避免死蟲卡在排蟲孔內(nèi)等情況的發(fā)生。

作為優(yōu)選，入蟲口前側(cè)的殼體內(nèi)表面上設(shè)有擋蟲板，殼體內(nèi)表面上還設(shè)有自入蟲口后側(cè)向擋蟲板延伸的引蟲板，殼體內(nèi)壁，擋蟲板和引蟲板圍成給蟲區(qū)。

殺蟲裝置殺死的死蟲直接落入給蟲區(qū)，死蟲在給蟲區(qū)內(nèi)吸附在排蟲孔內(nèi)。給蟲區(qū)的設(shè)置可防止死蟲從入蟲口進(jìn)入排蟲裝置后，未經(jīng)排蟲孔吸附而直接從出蟲口排出，進(jìn)一步保證了死蟲從排蟲裝置中逐個排出。

死蟲從排蟲裝置排出后由輸送裝置承接并輸送至采樣裝置的采樣區(qū)。

所述的輸送裝置為傳送帶，傳送帶和排蟲輪由電機(jī)驅(qū)動，使傳送帶和排蟲輪同角速度轉(zhuǎn)動。

死蟲從排蟲裝置逐個排出后落在傳送帶上，通過傳送帶輸送至采樣裝置的采樣區(qū)，采樣裝置對死蟲進(jìn)行逐個采集信息。

作為優(yōu)選，在輸送裝置的輸出端設(shè)有清蟲毛刷和集蟲盒。

經(jīng)采樣裝置采樣后，死蟲在輸送裝置的輸出端落入集蟲盒，粘附在輸送裝置上的死蟲由清蟲毛刷刮落至集蟲盒內(nèi)。

作為優(yōu)選，所述終端機(jī)與高光譜儀攝像頭之間無線通信。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果為：

死蟲通過排蟲裝置逐個排出并由輸送裝置輸送至采樣裝置的采樣區(qū)，由采樣裝置對其逐個采樣，可有效地克服由于害蟲蟲體相互重疊而導(dǎo)致無法精確計數(shù)和種類識別的問題；同時，采用高光譜儀攝像頭采集死蟲的光譜信息和圖像信息，經(jīng)終端機(jī)分析，不僅可以進(jìn)行計數(shù)，而且可對害蟲的種類、雌雄以及蟲齡進(jìn)行判別，使對大田害蟲蟲情的預(yù)測和判別更準(zhǔn)確。

附圖說明

圖1為本實用新型大田害蟲監(jiān)控誘捕裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為排蟲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2中A-A向視圖。

其中：1、太陽能頻振式誘蟲燈；2、排蟲裝置；21、殼體；22、入蟲口；23、出蟲口；24、空心芯軸；25、排蟲輪；26、排蟲孔；27、止吸閥；28、擋蟲板；29、導(dǎo)蟲板；3、傳送帶；4、電機(jī)；5、高光譜儀攝像頭；6、風(fēng)機(jī)；7、集蟲盒；8、清蟲毛刷；9、底座；10、支架。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述，需要指出的是，以下所述實施例旨在便于對本實用新型的理解，而對其不起任何限定作用。

如圖1所示，本實用新型的大田害蟲監(jiān)控誘捕裝置包括太陽能頻振式誘蟲燈1、位于太陽能頻振式誘蟲燈1下方的排蟲裝置2，位于排蟲裝置2下方的傳送帶3，位于傳送帶3上方的高光譜儀攝像頭5、位于傳送帶3輸出端下方的集蟲盒7、清蟲毛刷8、風(fēng)機(jī)6以及驅(qū)動排蟲裝置2和傳送帶3的電機(jī)4。上述各部件通過支架10安裝在底座9上。

太陽能頻振式誘蟲燈1底部設(shè)有漏斗形的落蟲斗，落蟲斗與排蟲裝置2連接。

如圖2和圖3所示，排蟲裝置2包括外殼21，外殼21的上部設(shè)有入蟲口22，與落蟲斗的出口相接，下部設(shè)有出蟲口23。

空心芯軸24橫穿外殼21。外殼21內(nèi)部設(shè)有排蟲輪25，排蟲輪25轉(zhuǎn)動安裝在空心芯軸24上。排蟲輪25的外圓周面上開設(shè)有10個排蟲孔26，排蟲孔26與排蟲輪25的外圓周面交接處為凹圓窩，凹圓窩的大小可根據(jù)害蟲體積的大小而定，使害蟲容納進(jìn)凹圓窩內(nèi)。排蟲孔26與排蟲輪25的內(nèi)腔相連通，排蟲輪25的內(nèi)腔通過空心芯軸24、吸風(fēng)管與風(fēng)機(jī)6相連通，通過風(fēng)機(jī)6為排蟲輪25的內(nèi)腔提供負(fù)壓。

空心芯軸24保持不動，與排蟲輪25密封轉(zhuǎn)動連接，排蟲輪25的動力軸伸出外殼21，并通過電機(jī)4驅(qū)動。

排蟲輪25的內(nèi)腔中設(shè)有止吸閥27，固定安裝在空心芯軸24上，止吸閥27位于排蟲輪25內(nèi)腔的下部并與排蟲輪25內(nèi)腔的內(nèi)壁接觸，可封閉位于排蟲輪25下部的排蟲孔26，被封閉的排蟲孔26失去負(fù)壓，其所吸附的死蟲從排蟲孔26中脫出從出蟲口23排出。

外殼21的內(nèi)壁上設(shè)有與排蟲輪25的外圓周面相接觸的擋蟲板28，可防止死蟲未經(jīng)吸附而直接從出蟲口23排蟲。還設(shè)有將入蟲口22處死蟲相擋蟲板28引導(dǎo)的導(dǎo)蟲板29，擋蟲板28、導(dǎo)蟲板29及外殼21之間圍成給蟲區(qū)，死蟲在給蟲區(qū)內(nèi)吸附在排蟲孔26內(nèi)。

傳送帶3設(shè)置在外殼21的出蟲口23下方，可直接承接從出蟲口23排出的死蟲，并將死蟲輸送到高光譜儀攝像頭5的下方，高光譜儀攝像頭5采集死蟲的光譜信息和圖像信息并無線傳輸給終端機(jī)進(jìn)行分析。

排蟲裝置2的動力軸和傳送帶3的動力輥動過傳動部件與電機(jī)聯(lián)動，使排蟲裝置2的動力軸和傳送帶3的動力輥以同角速度進(jìn)行轉(zhuǎn)動。

傳送帶3的輸出端下方設(shè)有集蟲盒7和清蟲毛刷8。

害蟲經(jīng)太陽能頻振式誘蟲燈1誘殺后落入給蟲區(qū)內(nèi)，在風(fēng)機(jī)6的作用下，排蟲輪25的內(nèi)腔形成負(fù)壓，將死蟲吸附在排蟲孔26的凹圓窩內(nèi)，排蟲輪25在電機(jī)的帶動下轉(zhuǎn)動，當(dāng)吸附有死蟲的排蟲孔轉(zhuǎn)動到止吸閥27處后，止吸閥27切斷該排蟲孔的負(fù)壓，該排蟲孔內(nèi)的死蟲從凹圓窩內(nèi)脫出，并從出蟲口23排出，落在傳送帶3上，排蟲輪25繼續(xù)轉(zhuǎn)動，進(jìn)行下一輪的吸附-脫出過程。

排蟲輪25的結(jié)構(gòu)使死蟲逐個排出，由傳送帶3輸送到高光譜儀攝像頭5的下方進(jìn)行采樣，采樣后的死蟲從傳送帶3的輸出端落入集蟲盒7內(nèi)。

高光譜儀攝像頭5采集的死蟲的光譜信息和圖像信息傳輸給終端機(jī)，經(jīng)終端機(jī)的分析，可對害蟲的種類、雌雄及蟲齡進(jìn)行判別，并對各類害蟲進(jìn)行數(shù)目統(tǒng)計。