專利名稱：基于移動(dòng)終端的作物病害識(shí)別系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于移動(dòng)終端的圖像處理和識(shí)別以及借助遠(yuǎn)程終端識(shí)別的作物病害診斷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)專家系統(tǒng)是用戶采集作物圖片后，通過人工上傳的方式傳送圖片到系統(tǒng)后得到結(jié)果。但是上述方法存在一些問題，在圖片質(zhì)量不好的情況下，診斷錯(cuò)誤率較高，如想提高正確率，需要用戶本身做相應(yīng)的圖像處理工作，對(duì)用戶本身有較高的要求。另一方面，此方法會(huì)大大延長診斷時(shí)間，從而耽誤了最佳防治時(shí)間。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種成本較低且不需專業(yè)技術(shù)背景的基于移動(dòng)終端的作物病害識(shí)別系統(tǒng)。本實(shí)用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種基于移動(dòng)終端的作物病害識(shí)別系統(tǒng)，其包括移動(dòng)終端客戶端，接收來自田間傳感器發(fā)送的作物環(huán)境信息以及在本地不能診斷時(shí)借助的ARM服務(wù)器和在線專家。本實(shí)用新型解決進(jìn)一步技術(shù)問題所采用的方案是所述的傳感器為采集農(nóng)作物溫度、濕度、光照度的節(jié)點(diǎn)。所述的服務(wù)器是ARM板。所述的在線專家系統(tǒng)是PC機(jī)上實(shí)現(xiàn)的專家在線系統(tǒng)，簡稱專家系統(tǒng)。本實(shí)用新型解決進(jìn)一步技術(shù)問題所采用的方案是所述的移動(dòng)終端客戶端其作用是采集農(nóng)作物病害圖像、對(duì)采集后的圖像進(jìn)行分割和增強(qiáng)并且可以結(jié)合無線網(wǎng)絡(luò)接收的農(nóng)作物環(huán)境信息進(jìn)行多模式圖像識(shí)別。本實(shí)用新型解決進(jìn)一步技術(shù)問題所采用的方案是所述圖像分割采用最大類間方差法，當(dāng)類間方差值最大時(shí)，得到的灰度級(jí)就是所求的最佳閾值。本實(shí)用新型解決進(jìn)一步技術(shù)問題所采用的方案是所述多模式識(shí)別技術(shù)采用最近鄰域、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機(jī)三種方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)作物葉部病害進(jìn)行分類識(shí)別。本實(shí)用新型解決進(jìn)一步技術(shù)問題所采用的方案是所述的移動(dòng)終端客戶端在本地不能識(shí)別時(shí)求助ARM服務(wù)器或在線專家。本實(shí)用新型解決進(jìn)一步技術(shù)問題所采用的方案是所述的移動(dòng)終端客戶端通過WiFi與3G無線路由器配對(duì)IP連接至服務(wù)器端，和服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互操作，從而定期更新本地?cái)?shù)據(jù)資源。不同于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的基于移動(dòng)終端的作物病害識(shí)別系統(tǒng)解決移動(dòng)終端拍照后的圖像處理、環(huán)境信息接收/發(fā)送/存儲(chǔ)、多模式圖像識(shí)別、數(shù)據(jù)更新功能，在移動(dòng)終端上完成取代傳統(tǒng)PC機(jī)上專家系統(tǒng)的功能，通過ARM服務(wù)器和在線專家又保證了對(duì)所有病害的診斷及識(shí)別，整個(gè)過程用戶在田間即可完成，從而縮短了診斷時(shí)間，提高處理效率。最大程度方便用戶隨時(shí)隨地地實(shí)用；同時(shí)，用戶可根據(jù)需要隨時(shí)更新本地?cái)?shù)據(jù)資源，從而能方便地進(jìn)行各種農(nóng)作物的分析和處理。

說明書附圖1為基于移動(dòng)終端的作物病害識(shí)別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖像信息采集模塊1，圖像處理模塊2，圖像識(shí)別模塊3，信息傳輸模塊4，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊5，數(shù)據(jù)更新模塊6，環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)7，專家系統(tǒng)8，ARM服務(wù)器9圖2為本實(shí)用新型的流程圖。
具體實(shí)施方式
參閱圖1、圖2，本實(shí)用新型提供了一種基于移動(dòng)終端的作物病害識(shí)別系統(tǒng)，其包括移動(dòng)終端，接收來自田間傳感器(I)發(fā)送的作物環(huán)境信息以及在本地不能診斷時(shí)借助的ARM服務(wù)器(9)或在線專家⑶。所述的移動(dòng)終端指智能移動(dòng)終端，利用作物圖像信息采集模塊(I)實(shí)現(xiàn)對(duì)作物病害圖片的采集，采集圖片后使用圖像處理模塊(2)對(duì)圖片進(jìn)行圖像處理，以便后續(xù)的識(shí)別。之后移動(dòng)終端結(jié)合由ARM服務(wù)器(9)傳遞的作物環(huán)境信息利用模式識(shí)別模塊(3)進(jìn)行本地識(shí)別，保證了病害信息隨時(shí)隨地識(shí)別；如果出現(xiàn)本地識(shí)別模塊(3)的情況，移動(dòng)終端發(fā)送圖片到ARM服務(wù)器(9)，進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷或者通過ARM服務(wù)器(9)發(fā)送給遠(yuǎn)程專家系統(tǒng)(8)請(qǐng)求專家進(jìn)行診斷。所述的移動(dòng)終端通過信息傳輸模塊(4)實(shí)現(xiàn)與環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)(7)、遠(yuǎn)程專家系統(tǒng)⑶以及ARM服務(wù)器(9)的信息交互。所述的環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)(7)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)作物的溫度、濕度、光照度的數(shù)據(jù)獲取，之后通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到ARM服務(wù)器(9)。所述物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是將所有物品通過各種信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、融合、處理，并通過操作終端，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理。所述的ARM服務(wù)器(9)主要功能是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)、提供遠(yuǎn)程診斷和結(jié)果反饋。所述的圖像信息采集模塊(I)主要是采集作物的病害圖片。所述的圖像處理模塊(2)，是對(duì)采集的圖像信息進(jìn)行一系列的去噪、增強(qiáng)、分割操作，以便提高圖像識(shí)別率。所述的多模式識(shí)別模塊(3)結(jié)合ARM服務(wù)器(9)發(fā)送的作物環(huán)境信息對(duì)病害進(jìn)行本地識(shí)別，從而避免了傳統(tǒng)專家在線系統(tǒng)的滯后性。所述的信息傳輸模塊(4)在移動(dòng)終端不能進(jìn)行本地不能識(shí)別(2)時(shí)，發(fā)送圖片到ARM服務(wù)器(9)，服務(wù)器(9)做遠(yuǎn)程診斷，并將結(jié)果及時(shí)反饋給用戶。所述的ARM服務(wù)器(9)無法識(shí)別時(shí)，把環(huán)境信息和圖片信息發(fā)送給遠(yuǎn)程專家系統(tǒng)
(8)，邀請(qǐng)專家進(jìn)行診斷。專家診斷后將結(jié)果反饋ARM服務(wù)器(9)，服務(wù)器(9)接收到結(jié)果后將結(jié)果反饋用戶，同時(shí)更新數(shù)據(jù)庫，將病害信息入庫。所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(5)利用手機(jī)SD卡實(shí)現(xiàn)，存儲(chǔ)作物高發(fā)病害的信息，為圖像識(shí)別模塊(3)提供依據(jù)。所述的數(shù)據(jù)更新模塊(6)可根據(jù)ARM服務(wù)器端(9)的病害信息，針對(duì)高發(fā)病害信息或者新的病害信息，進(jìn)行本地?cái)?shù)據(jù)庫更新，以便快速的識(shí)別。所述的信息傳遞由ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)、WiFi網(wǎng)絡(luò)和3G網(wǎng)絡(luò)完成。作物環(huán)境信息利用低能量消耗、低成本特點(diǎn)的ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸，從而為系統(tǒng)降低能耗，適應(yīng)環(huán)境能量供應(yīng)相對(duì)短缺的情況；移動(dòng)終端與ARM服務(wù)器(9)的動(dòng)態(tài)信息交互利用WiFi或3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行。所述無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有低成本、低功耗、方便擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，它的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活多變，傳感監(jiān)測(cè)范圍廣，無需接線即可隨時(shí)增加監(jiān)測(cè)點(diǎn)。本系統(tǒng)使用方法用戶進(jìn)入農(nóng)田后利用采集模塊(I)對(duì)作物進(jìn)行拍照，之后利用圖像處理模塊(2)對(duì)圖片進(jìn)行相應(yīng)的處理，以便進(jìn)行圖像識(shí)別。移動(dòng)終端結(jié)合接收到的環(huán)境信息和病害圖像信息通過多源特征融合算法，之后利用圖像識(shí)別模塊(3)進(jìn)行多模式圖像識(shí)別，既可以提高識(shí)別效率，又能有效地避免通信盲區(qū)帶來的通信的問題。當(dāng)本地能夠識(shí)別時(shí)，進(jìn)行及時(shí)的本地識(shí)別，此時(shí)說明此病害信息ARM服務(wù)器端已有相應(yīng)的記錄；當(dāng)本地不能識(shí)別時(shí)，移動(dòng)終端通過數(shù)據(jù)傳輸模塊(4)發(fā)送圖片到ARM服務(wù)器(9)，服務(wù)器(9)根據(jù)數(shù)據(jù)庫信息結(jié)合相應(yīng)的環(huán)境信息進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷；當(dāng)出現(xiàn)新的病害信息或者ARM服務(wù)器(9)無法診斷時(shí)，服務(wù)器(9)發(fā)送信息邀請(qǐng)?jiān)诰€專家(8)在線診斷。從而克服了當(dāng)前農(nóng)業(yè)信息化系統(tǒng)存在的對(duì)操作人員的專業(yè)要求和遠(yuǎn)程專家不及時(shí)性的缺陷。實(shí)施過程中所用到具體實(shí)現(xiàn)過程如下本實(shí)用新型的連接方式如附圖1所示，利用環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)、ARM服務(wù)器、移動(dòng)終端、在線專家來構(gòu)建基于移動(dòng)終端的作物病害識(shí)別系統(tǒng)。在進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)和研究后，提出了從作物生長環(huán)境和病害圖片采集到病害分類識(shí)別的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了病害本地識(shí)別、遠(yuǎn)程診斷和專家咨詢?nèi)N方法。環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)主要采用ZigBee的星型網(wǎng)，中心節(jié)點(diǎn)為連接ARM服務(wù)器的節(jié)點(diǎn)，采用RS232接口與服務(wù)器連接，其余為端節(jié)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了環(huán)境信息的收集。ARM服務(wù)器主要是由RS232數(shù)據(jù)服務(wù)、TCP/IP服務(wù)、www服務(wù)等構(gòu)成。RS232數(shù)據(jù)服務(wù)用來實(shí)現(xiàn)大田環(huán)境的溫濕度和光照度信息的采集，ARM服務(wù)器打開COM 口接收中心節(jié)點(diǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)包，分析處理繪制相應(yīng)的數(shù)據(jù)曲線。TCP/IP服務(wù)用來實(shí)現(xiàn)ARM服務(wù)器與移動(dòng)終端之間的數(shù)據(jù)傳送，移動(dòng)終端可通過此接收環(huán)境物理信息并向ARM服務(wù)器發(fā)送作物病斑圖片。w胃服務(wù)用來實(shí)現(xiàn)專家對(duì)ARM服務(wù)器的訪問，達(dá)到專家對(duì)作物病害的診斷，并將結(jié)果返回服務(wù)器。最后ARM服務(wù)器將結(jié)果以短信形式反饋用戶。智能移動(dòng)終端主要是TCP/IP客戶端，通過圖像采集模塊采集作物病害圖片，同時(shí)通過WiFi獲取作物當(dāng)時(shí)的環(huán)境因素，并將圖片信息通過TCP/IP協(xié)議傳輸?shù)紸RM服務(wù)器。本實(shí)用新型使移動(dòng)終端客戶端便于多用戶使用，不同用戶都能使用已存儲(chǔ)信息并記錄自己的信息，可以通過不同的診斷模式對(duì)作物病害進(jìn)行診斷，得出相應(yīng)診斷結(jié)果，并記錄下病害信息。其中圖像分析模塊對(duì)病害葉面的圖像進(jìn)行分析分析并結(jié)合基層無線節(jié)點(diǎn)采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)運(yùn)用數(shù)據(jù)融合技術(shù)對(duì)作物病害進(jìn)行診斷。本實(shí)用新型采用的數(shù)據(jù)融合方法為加權(quán)平均法采用多個(gè)傳感器對(duì)目標(biāo)同一特征進(jìn)行測(cè)量，將得到的冗余信息進(jìn)行加權(quán)平均，并將加權(quán)平均后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(shù)據(jù)融合方法。植物葉片圖像采集過程中，會(huì)有簡單或者復(fù)雜的背景，針對(duì)這些不同背景下的圖像，本實(shí)用新型采用主動(dòng)輪廓模型算法和分水嶺算法來對(duì)圖像進(jìn)行分割處理，分割出植物病斑特征。本實(shí)用新型采用全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，收集一天中不同時(shí)間內(nèi)物理環(huán)境參數(shù)，用多個(gè)無線數(shù)據(jù)傳感器模塊將收集到的信息匯聚發(fā)送至無線數(shù)據(jù)傳感器中心節(jié)點(diǎn)，中心節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)發(fā)送至ARM服務(wù)器端，服務(wù)器端通過WiFi或3G網(wǎng)絡(luò)將當(dāng)前環(huán)境的物理信息發(fā)送至移動(dòng)終端客戶端。
權(quán)利要求1.基于移動(dòng)終端的作物病害識(shí)別系統(tǒng)的特征在于包括環(huán)境信息采集設(shè)備，接收從該采集設(shè)備發(fā)送環(huán)境信息的ARM服務(wù)器以及與ARM服務(wù)器相連的識(shí)別終端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于移動(dòng)終端的作物病害識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于所述的識(shí)別終端為移動(dòng)終端和PC機(jī)終端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于移動(dòng)終端的作物病害識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于包括圖像信息采集模塊采集圖片信息，通過數(shù)據(jù)傳輸模塊與ARM服務(wù)器以及在線專家相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)終端，其特征在于包括對(duì)拍照后圖片進(jìn)行圖像處理的圖像處理模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)終端，其特征在于包括綜合環(huán)境信息和圖片進(jìn)行模式識(shí)別的模式識(shí)別模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于移動(dòng)終端的作物病害識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于包括及時(shí)更新數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)更新模塊。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種在移動(dòng)終端上進(jìn)行農(nóng)作物病害圖像處理及多模式識(shí)別的軟件系統(tǒng)，其包括移動(dòng)終端，接收來自田間傳感器發(fā)送的作物環(huán)境信息以及在本地不能診斷時(shí)借助的ARM服務(wù)器和在線專家。本實(shí)用新型解決移動(dòng)終端對(duì)作物病害圖片的采集、以及采集后的圖像處理、環(huán)境信息接收/發(fā)送/存儲(chǔ)、多模式圖像識(shí)別、數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，在移動(dòng)終端上完成取代傳統(tǒng)PC機(jī)上專家系統(tǒng)的功能，通過ARM服務(wù)器和在線專家又保證了對(duì)所有病害的診斷及識(shí)別，整個(gè)過程用戶在田間即可完成，從而縮短了診斷時(shí)間，提高處理效率。最大程度方便用戶隨時(shí)隨地地實(shí)用；同時(shí)，用戶可根據(jù)需要隨時(shí)更新本地?cái)?shù)據(jù)資源，從而能方便地進(jìn)行各種農(nóng)作物的分析和處理。
文檔編號(hào)G06Q50/02GK202904667SQ201220148730
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)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(qǐng)人:寧夏大學(xué)