基于物联网技术的作物虫情采集监测预警系统构建

为提升作物害虫田间调查的效率,减少调查后信息再次录入的工作量,以及提高害虫性诱测报工作的时效性,进而提升作物虫害测报的工作效率,应用远程拍照、远程通信、图像处理等物联网技术,研发了昆虫远程性诱测报装置,改进了传统性诱测报方式。并开发了基于Android的害虫虫情田间采集APP端(以下简称APP端),实现田间虫害信息采集的信息化。基于远程性诱图像采集和APP端,建立了虫情数据库,构建了作物虫情采集监测预警系统。该系统的应用便于基层植保技术人员进行虫情数据采集、查询,以及虫害预警信息的发布,实现作物害虫监测预警的信息化。     

基于ARM和WI-FI技术的大麦田间监控系统设计

试验介绍了一种基于ARM和WI-FI技术的大麦图像采集与无线传输系统的设计.系统构建了基于Linux的嵌入式系统的无线监控网络,采用WI-FI无线通信技术,将大麦田间图像信息经由无线传感器网络和ARM控制器处理,在设计的视频采集软硬件控制下,实现了大麦生长视频信息的自动采集和无线传输,结果表明:搭建系统的客户端能满足25帧/s显示的视频流要求.该研究对发展现代农业生产和实现大麦栽培决策信息化具有重要意义.     

烟叶图像拍摄与物距显示试验装置研究

为了拍摄烤烟烟叶反射和透射图像并实时显示物距大小,研发了烟叶图像拍摄与物距显示试验装置,该装置包括图像采集装置和物距测量显示装置。图像采集装置由支架、载物板、标准光源等组成,构成图像的采集平台,物距测量显示装置由容栅传感器(KX/MS-50)及数码显示系统构成,用于显示拍摄物距的大小。拍摄装置可以同时采集烟叶的反射和透射图像,反射图像和透射图像的物距大小通过测量系统显示。该文给出该装置的主要功能和设计方案,并对装置中的各子系统的设计方法和实现技术进行了介绍。     

基于磁导引的履带式小车作物图像自动采集系统设计与试验

为实现自动高效获取农作物的生长图像,设计了1种适用于旱田作物的高通量履带式小车图像采集系统。系统采用磁导引传感器和磁条实现小车在田间按路径自动行走;采用履带式小车底盘结构以保证系统在田间复杂环境下能稳定运行;在小车支架两侧分别安装俯视和侧视相机,可同时采集2个作物行的俯视图和侧视图,以提高工作效率;运用无线通信技术远程监控小车运行情况;系统顶端安装太阳能电池板,为小车在运行时补充电能。以盆栽玉米植株为研究对象,用该系统采集了玉米幼苗期到抽穗期的植株图像,结果表明,该系统运行稳定可靠,在旱田以0.1m/s速度作直线行驶时,绝对误差小于2cm,最小转弯半径为0.5m,连续采集模式下单个相机采集效率为30张/min,能满足实际需求。     

基于特征优化的稻飞虱图像分类

[目的]为了进一步提高稻飞虱图像分类的效率,本文提出一种基于特征优化的稻飞虱图像分类算法。[方法]对采集到的原始昆虫图像进行阈值分割、形态学滤波以及边缘跟踪来获取完整的昆虫彩色背部图像,同时基于该图像集提取昆虫的形态、颜色以及纹理特征66个,结合F-score特征评价方法,筛选出10个特征参数作为最优特征子集,并将其作为BP神经网络的输入特征值。[结果]当采用全部66个特征作为输入特征值时,稻飞虱图像的分类准确率达到96.19%;当采用最优特征子集作为输入特征值时,稻飞虱图像的分类准确率也为96.19%。[结论]以该方法获得的最优特征子集作为稻飞虱图像的特征参数不仅降低特征维度,提高稻飞虱图像分类效率,而且保证分类性能,为实现水稻虫害实时监测预警系统提供了技术支持。     

基于太阳能供电的田间图像采集系统设计

设计了1种基于太阳能供电的田间图像采集系统,解决了脱离田间配电网地域难以实时获取作物图像信息的问题。硬件设计主要包括信息采集模块、太阳能供电模块和无线通信模块。其中信息采集模块主要由Logitch Pro9000摄像头、X86系统架构瘦客户机(Fit-PC)进行图像采集和暂时储存;无线通信模块基于AR9344芯片,将采集系统接入互联网,实现数据无线传输功能;太阳能供电模块采用STM8S003F3P6单片机,完成PWM脉宽调制技术,从而达到稳定输出电压的目的,并选用铅酸蓄电池作为储能元件。软件设计主要针对瘦客户机CMOSSETUP程序设计系统工作时间,完成图像采集步长设定,并完成对采集图像的智能化管理。经测试表明:通过该项目的实施,摆脱了对田间配电网的依赖,实现了田间及作物图像信息远程采集管理的基本功能,促进了智能农业的发展。     

白背飞虱智能识别技术研究

[目的]为了实现水稻白背飞虱的自动监测,提出一种利用昆虫背部图像特征的白背飞虱自动识别方法。[方法]用自制的野外昆虫图像采集装置,在野外环境下,采集131张白背飞虱昆虫图像,通过颜色(蓝色分量B=130)阈值分割、滤波处理后,获取所采集昆虫图像二值化图,然后提取出单个昆虫背部区域二值化图和背部区域灰度图。通过对白背飞虱的大小统计分析的方法,剔去明显非白背飞虱的单个昆虫图像,再运用不变矩和二维傅里叶频谱数据提取昆虫几何形态、颜色和纹理共88个特征值,将7个不变矩和l×l(l=1,2,…,9)二维傅里叶频谱特征进行组合后作为输入变量,建立基于支持向量机的白背飞虱识别模型。[结果]自动采集装置在野外环境下采集的单个白背飞虱大小为1 000~2 600个像素点。当使用1~5不变矩特征值和5×5频谱特征值建立识别模型,训练集准确率达到95.71%,测试集准确率达到95.00%。[结论]使用不变矩和二维傅里叶频谱提取白背飞虱的几何形态、颜色和纹理特征,并建立支持向量机的识别模型,可以实现田间白背飞虱的自动识别。     

作物自动灌溉控制系统的设计与实现

针对农业生产中智能灌溉和远程自动化的需求,设计并研发了一套基于单片机控制的自动灌溉系统,该系统可对土壤墒情进行监测,对作物进行适时适量自动灌溉。并可利用GSM模块以手机短信等形式将需求信息发送给管理人员,管理人员可远程向单片机发送指令,实现灌溉。初步试验表明,系统稳定可靠,能准确采集土壤墒情信息,实现远程自动灌溉控制。     

基于图像处理的烟草分级系统设计与实现

本文以烟叶为研究对象设计了一种小型化烟草分级系统,能够实现烤烟的自动分级。主要由扫描式图像采集设备、树莓派嵌入式系统和触摸屏人机交互界面3个部分,将烟叶放入扫描装置后,压力传感器感应并反馈信息,Raspberry Pi控制图像采集系统采集图像信息。图像采集系统将预处理后的图像信息通过USB数据线传输到Raspberry Pi,图像处理程序对烟叶图像进行多特征分析,基于神经网络分级算法得到烟叶分级结果。LCD显示屏用于显示烟叶分级结果。将农艺师分级完成的烟叶图像数据库导入新开发烟草分级系统进行分级训练测试,系统验证试验表明,分级正确率为88.97%。     

基于ARM11的图像采集与传输系统设计与实现

为实现大麦田间状况的远程监测和及时有效的农业生产管理,设计开发了一种基于ARM11微处理器和Linux操作系统的嵌入式无线远程视频监控系统。该系统选取S3C6410并构建Linux操作系统为采集节点,采用ZigBee构成田间信息采集无线局域网络,选用0V9650摄像头采集图像,用Video4Linux调控和接收视频,视频通过研究改进的优化H.264编码后,通过无线网桥传送到接收端解码存储和显示。结果表明:该无线视频监控系统运行稳定,传输压缩率高于93%,误包率小于5%。     

永福县水稻两迁害虫发生发展的气象条件分析

【目的】分析气象条件对永福县水稻两迁害虫的影响,为两迁害虫的发生、发展预报及害虫防治提供科学依据。【方法】对永福县2006～2010年水稻两迁害虫的观测资料和气象资料进行对比分析,分别统计各主要气象要素对水稻两迁害虫的影响,并分析影响原因。【结果】两迁害虫的迁入、迁出、回迁均有明显的季节性,春夏季节自南向北迁飞,秋冬季则自北向南迁飞;两迁害虫的起飞和回迁受温度影响较大,迁飞高度与气温关系密切,稻飞虱集中迁飞高度为500～2000 m,稻纵卷叶螟迁飞高度多在800 m左右;水稻两迁害虫成虫具有趋光性、趋嫩绿性、趋湿性;环境风的风向决定了两迁害虫的迁飞方向,风速决定了两迁害虫的迁飞速度;两迁害虫绝大部分集中在黄昏时分起飞,90.5%的两迁害虫集中在黄昏日落前20 min内起飞。【结论】影响永福县水稻两迁害虫的基本气象条件主要有温度、降水、湿度、下沉气流、环境风和光照等,温度是决定两迁害虫起飞的主要因子,降水和下沉气流迫使迁飞害虫降落,环境风决定了害虫的迁飞方向和迁飞速度,光照对两迁害虫的活动有影响但不是限制因子,它影响昆虫在一天中适宜迁飞的时间。     

永福县水稻两迁害虫发生发展的气象条件分析

【目的】分析气象条件对永福县水稻两迁害虫的影响,为两迁害虫的发生、发展预报及害虫防治提供科学依据。【方法】对永福县2006～2010年水稻两迁害虫的观测资料和气象资料进行对比分析,分别统计各主要气象要素对水稻两迁害虫的影响,并分析影响原因。【结果】两迁害虫的迁入、迁出、回迁均有明显的季节性,春夏季节自南向北迁飞,秋冬季则自北向南迁飞;两迁害虫的起飞和回迁受温度影响较大,迁飞高度与气温关系密切,稻飞虱集中迁飞高度为500～2000m,稻纵卷叶螟迁飞高度多在800m左右;水稻两迁害虫成虫具有趋光性、趋嫩绿性、趋湿性;环境风的风向决定了两迁害虫的迁飞方向,风速决定了两迁害虫的迁飞速度;两迁害虫绝大部分集中在黄昏时分起飞,90.5%的两迁害虫集中在黄昏日落前20min内起飞。【结论】影响永福县水稻两迁害虫的基本气象条件主要有温度、降水、湿度、下沉气流、环境风和光照等,温度是决定两迁害虫起飞的主要因子,降水和下沉气流迫使迁飞害虫降落,环境风决定了害虫的迁飞方向和迁飞速度,光照对两迁害虫的活动有影响但不是限制因子,它影响昆虫在一天中适宜迁飞的时间。     

Automated Counting of Rice Planthoppers in Paddy Fields Based on Image Processing

A quantitative survey of rice planthoppers in paddy fields is important to assess the population density and make forecasting decisions. Manual rice planthopper survey methods in paddy fields are time-consuming, fatiguing and tedious. This paper describes a handheld device for easily capturing planthopper images on rice stems and an automatic method for counting rice planthoppers based on image processing. The handheld device consists of a digital camera with WiFi, a smartphone and an extrendable pole. The surveyor can use the smartphone to control the camera, which is fixed on the front of the pole by WiFi, and to photograph planthoppers on rice stems. For the counting of planthoppers on rice stems, we adopt three layers of detection that involve the following：（a） the first layer of detection is an AdaBoost classifier based on Haar features;（b） the second layer of detection is a support vector machine（SVM） classifier based on histogram of oriented gradient（HOG） features;（c） the third layer of detection is the threshold judgment of the three features. We use this method to detect and count whiteback planthoppers（Sogatella furcifera） on rice plant images and achieve an 85.2% detection rate and a 9.6% false detection rate. The method is easy, rapid and accurate for the assessment of the population density of rice planthoppers in paddy fields.     

佳多频振式杀虫灯对水稻害虫的控制作用研究

应用佳多频振式杀虫灯对水稻害虫进行诱集,结果表明该杀虫灯可诱集到30种左右的昆虫,对主要水稻害虫均有诱集作用。通过将灯控施药区、灯控不施药区、非灯控施药区、非灯控不施药区4种处理防治效果进行对比,发现灯控施药区与灯控不施药区防效差异不显著,防效均达80％以上,而与非灯控不施药区差异显著。此杀虫灯虽对天敌有一定诱集作用,但对害虫的综合防治效果明显。通过对4个处理地的水稻产量比较及灯诱与化防成本计算,该杀虫灯具有成本低、无污染的优势,可用于水稻害虫的防治。     

河南省部分地区玉米粗缩病暴发原因分析与防治对策

玉米粗缩病由灰飞虱传播,病原主要是水稻黑条矮缩病毒(RBSDV),近年来其在河南省局部地区多次暴发,对玉米生产造成严重威胁.该病暴发流行的原因为带毒虫量大,耕作制度适合病害传播,感病品种大面积种植,联防意识缺乏等.并结合河南省生产实际,提出了适当调整播期,预测预防病害发生,选育利用抗病品种,清除田间杂草和虫源等的"避、...     

水稻条纹叶枯病的综合防治

分别调查了不采取防治措施田块和采取一定防治措施田块的发病率,详细讨论了在新的栽培条件下水稻条纹叶枯病的综合防治技术。本省水稻条纹叶枯病的防治关键时期为秧田期。应采取以农业防治为基础、以治虫防病为中心的综合防治措施,同时药剂防治灰飞虱,选用抗耐病品种,并通过一定的农业生产措施,达到减轻水稻条纹叶枯病发生重的目的。     

基于相似性分析的中低分辨率复合水稻种植面积测量法

 【目的】利用遥感技术获取大范围水稻种植面积是遥感技术在农业领域的主要应用方向之一。本研究的目的是探索利用多尺度遥感数据复合测量水稻种植面积的方法。【方法】以SPOT5数据的水稻识别结果作为样本,构建图像相似性指数,通过支持向量机（SVM）混合像元分解模型,对MODIS-EVI时间序列数据进行水稻的种植面积测量。【结果】通过江苏省邳州市的试验研究得出：（1）在野外经验支持下,从MODIS-EVI时间序列数据中构建的水稻种植相似性指数可以有效反映水稻在整个研究区的空间分布情况;（2）利用图像相似性选取训练样本,能有效地提高MODIS-EVI数据的水稻种植面积的测量精度,当图像相似性指数越小,即图像相似性越高,提取的水稻种植面积也越准确;（3）通过与随机样本测量结果对比分析,基于相似样本的测量方法有着更高的稳定性;（4）该方法在不同种植结构分区内有着相似的总量精度与像元精度变化规律,均能获得较高的测量精度。【结论】基于相似样本的水稻种植面积测量方法,有助于发挥MODIS长时间序列优势,提高水稻种植面积遥感测量精度和稳定性,可以作为替代随机选取样本的方法之一。     

Development of an automatic monitoring system for rice light-trap pests based on machine vision

Monitoring pest populations in paddy fields is important to effectively implement integrated pest management. Light traps are widely used to monitor field pests all over the world. Most conventional light traps still involve manual identification of target pests from lots of trapped insects, which is time-consuming, labor-intensive and error-prone, especially in pest peak periods. In this paper, we developed an automatic monitoring system for rice light-trap pests based on machine vision. This system is composed of an intelligent light trap, a computer or mobile phone client platform and a cloud server. The light trap firstly traps, kills and disperses insects, then collects images of trapped insects and sends each image to the cloud server. Five target pests in images are automatically identified and counted by pest identification models loaded in the server. To avoid light-trap insects piling up, a vibration plate and a moving rotation conveyor belt are adopted to disperse these trapped insects. There was a close correlation(r=0.92) between our automatic and manual identification methods based on the daily pest number of one-year images from one light trap. Field experiments demonstrated the effectiveness and accuracy of our automatic light trap monitoring system.     

涝渍地改良对稻田昆虫群落结构和动态的影响

对四湖地区涝渍地与涝渍改良田对比发现,改良田昆虫群落物种丰富度与多样性、均匀性指数都有上升的趋势;改良稻田昆虫个体总数则有下降的趋势,尤其是稻飞虱数量明显减少,而天敌数量明显增加。