專利名稱：一種監(jiān)測和預(yù)防各種藻類及害蟲爆發(fā)性繁殖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉生物繁殖監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種監(jiān)測和預(yù)防各種藻類及害蟲爆 發(fā)性繁殖方法。
背景技術(shù)：
生物的大量繁殖會導(dǎo)致各種各樣的危害，如林區(qū)的害蟲如果出現(xiàn)了爆發(fā)性繁殖會 出現(xiàn)整個林區(qū)生態(tài)的破壞甚至林區(qū)的毀滅，還有藻類使水中其它植物大量死亡，藻類的尸 體促使細菌大量繁殖，致使水中缺氧，使魚類死亡。用控制變量法設(shè)計實驗，用不同物質(zhì)加 入等量河水中，最后得出氮、鉀、磷是主要因素。水體中的水藻不單能導(dǎo)致水體腥臭和發(fā)綠 發(fā)黑，更嚴重的是可以產(chǎn)生藻毒素，包括生物肽(肝毒素)、生物堿(神經(jīng)毒素)和脂多糖 (皮炎毒素)等。這種急性毒素可使飲用此水的陸生動物中毒死亡，其慢性毒素則以微囊 藻毒素為代表，可經(jīng)口、皮膚或隨水氣揮發(fā)等途徑進入人體造成危害。藻毒素可以通過食物 鏈傳遞，而且藻毒素易溶與水，耐熱性強，自然降解過程十分緩慢，常規(guī)的方法很難完全消 除水體中的藻毒素。家畜及野生動物飲用含藻毒素的水后，會出現(xiàn)腹瀉、乏力、厭食、嘔吐、 嗜睡、口眼分泌物增多等癥狀，甚至死亡。病理病變有肝臟腫大、充血或壞死，腸炎出血、肺 水腫等。對于人類的半致死劑量(LD50)約為50 lOOug/kg。人們在洗澡、游泳、觀賞噴 泉及從事水上休閑和運動時，皮膚接觸含藻毒素的水體可引起敏感部位(如眼睛)和皮膚 過敏；少量喝入可引起急性腸胃炎；長期飲用則可能引發(fā)肝癌。1996年在巴西造成100多 名急性肝功能故障，7個月內(nèi)至少50人死于藻毒素產(chǎn)生的急性效應(yīng)，引起舉世矚目的關(guān)注。 所以監(jiān)測并預(yù)防海藻的爆發(fā)性繁殖就有了很重要的意義，以往的化學(xué)手段則耗時耗力費用 大，且不是很準確存在著很大的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出了一種有效監(jiān)測和預(yù)防各種藻類及害蟲爆發(fā)性繁殖的方法， 既減少了疾病的危害，又克服了普通方法的不足。本發(fā)明的方法是利用采集圖像特征來判斷藻類等生物的繁殖狀態(tài)，具體步驟如 下(1)利用相機或圖像采集設(shè)備獲取彩色圖片，并將圖片輸入到計算機，將彩色圖像 信號先轉(zhuǎn)換為灰度圖像，然后用chomp方法計算零維貝蒂數(shù)和一維貝蒂數(shù)；(2)根據(jù)貝蒂數(shù)的增長情況判斷是否會在近期發(fā)生爆發(fā)性繁殖。零維貝蒂數(shù)和一維貝蒂數(shù)均值的振蕩情況用來判斷繁殖情況的好壞，若觀測計算 值出現(xiàn)大幅度的跳躍，則表示即將發(fā)生急劇繁殖狀況，以便提前做出應(yīng)急方案；若觀測計算 值出現(xiàn)平穩(wěn)變化(在一定的數(shù)值之間小幅度的振蕩)，則表示生物繁殖狀況良好。本發(fā)明的有益效果是1、解決了化學(xué)檢測等傳統(tǒng)檢測方法的不足。2、該方法費用低成效大。
3、該方法簡單易行能夠及時、靈敏、可靠地監(jiān)測藻類及害蟲等的生長狀況，及時采 取措施預(yù)防。本發(fā)明適用于所有涉及生物生長的地區(qū)的爆發(fā)性繁殖監(jiān)測和預(yù)防上。該方法操作 控制簡單，應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)來監(jiān)測和預(yù)防的，可以改善其缺陷且靈敏準確性高。


圖1昆明滇池某景區(qū)的特定時間的湖面的圖樣。圖2為處理過的灰度圖樣。圖3、圖4為貝蒂數(shù)演化圖。
具體實施例方式實施例1 對滇池的某景區(qū)進行監(jiān)測，對湖泊從早7點到晚7點每隔1小時利用彩色C⑶攝像 機和圖像采集卡定點獲得實時圖樣并存儲，然后運用計算機圖像處理程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為灰度 圖像，再計算其一維和零維貝蒂數(shù)，然后計算其平均值，得出關(guān)于平均值的月變化曲線圖， 觀查各個平均值的起伏變化情況，若在可控范圍內(nèi)即變化趨勢不大，則表明該區(qū)域不會發(fā) 生大面積繁殖，若變化急驟，則表明該區(qū)域?qū)⒚媾R微生物的急劇繁殖，應(yīng)當(dāng)提前采取措施。 經(jīng)過一個月的紀錄監(jiān)測所得數(shù)據(jù)如圖3所示，由圖3可看出生長正常沒有發(fā)生爆發(fā)性繁殖。實施例2:對某森林片區(qū)進行監(jiān)測，對該片區(qū)從早7點到晚7點每隔1小時利用彩色CCD攝 像機和圖像采集卡定點獲得實時圖樣并存儲，然后運用計算機圖像處理程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為灰 度圖像，再計算其一維和零維貝蒂數(shù)，然后計算其平均值。經(jīng)過一個月的紀錄監(jiān)測所得數(shù)據(jù) 如圖4所示，由圖4可看出生長不正常害蟲發(fā)生爆發(fā)性繁殖。
權(quán)利要求
一種監(jiān)測和預(yù)防各種藻類及害蟲爆發(fā)性繁殖的方法，其特征在于該方法利用采集圖像特征來判斷生物的繁殖狀態(tài)，具體步驟如下(1)利用相機或圖像采集設(shè)備獲取彩色圖片，并將圖片輸入到計算機，將彩色圖像信號先轉(zhuǎn)換為灰度圖像，然后用chomp方法計算零維貝蒂數(shù)和一維貝蒂數(shù)；(2)根據(jù)貝蒂數(shù)的增長情況判斷是否會在近期發(fā)生爆發(fā)性繁殖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測和預(yù)防各種藻類及害蟲爆發(fā)性繁殖的方法，其特征在 于所述的彩色圖樣是針對湖面定點定時的利用彩色CCD攝像機和圖像采集卡獲得實時圖 樣并存儲，然后運用計算機圖像處理程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為灰度圖像，再計算其貝蒂數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測和預(yù)防各種藻類及害蟲爆發(fā)性繁殖的方法，其特征在 于每天從早7時到晚7時每隔1小時測量并計算一次，再計算其均值，然后根據(jù)一個月的 零維貝蒂數(shù)和一維貝蒂數(shù)增長速率情況監(jiān)測繁殖情況。
全文摘要
本發(fā)明是一種監(jiān)測和預(yù)防各種藻類及害蟲爆發(fā)性繁殖的方法。該方法利用采集圖像特征來判斷藻類等生物的繁殖狀態(tài)。即(1)利用相機或圖像采集設(shè)備獲取彩色圖片，并將圖片輸入到計算機，將彩色圖像信號先轉(zhuǎn)換為灰度圖像，然后用chomp方法計算第零維貝蒂數(shù)和一維貝蒂數(shù)；(2)根據(jù)貝蒂數(shù)的增長情況判斷是否會在近期發(fā)生爆發(fā)性繁殖。該方法簡單易行，可以靈敏、快速、可靠、實時地監(jiān)測并預(yù)防生物爆發(fā)性繁殖，為保護生態(tài)保護區(qū)、濕地、國家森林公園、湖泊、世界自然遺產(chǎn)等生物的異常繁殖提供了一種可靠的監(jiān)測和預(yù)防辦法。本發(fā)明主要應(yīng)用于湖面沼澤及生態(tài)區(qū)的生物生長情況監(jiān)測及異常預(yù)防。
文檔編號G06K9/62GK101980246SQ20101050973
公開日2011年2月23日 申請日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者徐建新, 王仕博, 王 華, 范國鋒 申請人:昆明理工大學(xué)