本發(fā)明涉及棉田棉蚜及其天敵發(fā)生數(shù)量智能監(jiān)測設(shè)備應用，尤其涉及一種棉株上中下三片葉上蚜蟲及其天敵智能計數(shù)設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、棉蚜作為棉花上的重要害蟲，其在棉株上的分布并不是均勻的。棉蚜可能會因為環(huán)境條件、食物來源、生長階段等多種因素而在棉株的不同部位有不同的分布密度。在國家標準文件《棉蚜測報技術(shù)規(guī)范》中明確規(guī)定，一株棉花的棉蚜發(fā)生量，可以通過統(tǒng)計調(diào)查棉株上中下三片葉上的棉蚜發(fā)生量來確定，整個田塊的棉蚜發(fā)生等級可通過調(diào)查棉田5個點，每個點20株棉花，共100株棉花的上中下三片葉(共300片葉片)上的棉蚜及其天敵的發(fā)生數(shù)量。

2、基于以上標準，植保人員在蚜蟲監(jiān)測期，會對需要監(jiān)測的棉田地塊進行5點取樣調(diào)查，每個點由一名植保人員負責，每名植保人員在所在點位選擇20株棉株，并以肉眼觀察來數(shù)清楚蚜蟲及其天敵的發(fā)生數(shù)量，然后手動記錄在預先制作好的表格上。這種傳統(tǒng)調(diào)查方法非常費時費力，且誤差大時效差。

3、隨著計算機技術(shù)和新一代人工智能技術(shù)的發(fā)展，研究者們提出了利用深度學習對蚜蟲發(fā)生情況的圖像訓練蚜蟲識別計數(shù)模型，通過訓練好的模型實現(xiàn)實地拍照后，模型快速識別所拍圖像中的蚜蟲及其天敵的數(shù)量，從而快速、精準得到被監(jiān)測的棉田中的蚜蟲及其天敵的發(fā)生等級。

4、現(xiàn)有技術(shù)中通過利用手機或vr眼鏡在棉田調(diào)查中對棉株上中下三片葉進行拍攝，然后將圖像在云端或終端進行識別計數(shù)，雖然手機生態(tài)和vr眼鏡非常好，但使用手機或vr眼鏡在棉田生態(tài)系統(tǒng)中拍照時，會無形之中引入影響圖像數(shù)據(jù)的多個隨機變量，這些隨機變量主要包括3部分，一是移動端本身屬性所帶來的隨機變量，例如手機攝像機參數(shù)不同、個人因視力不同而導致拍攝習慣不同等等。二是棉田生態(tài)系統(tǒng)中的隨機變量，例如棉株葉片、蚜蟲及其天敵會隨著生長發(fā)育而變化。三是時空中的隨機變量，例如光線、天氣等無時無刻都在變化的變量。這些變量因子直接造成圖像數(shù)據(jù)的隨機復雜度呈指數(shù)增長，也正因如此，利用手機或vr眼鏡拍攝的圖像所訓練的識別模型在田間實測時，會出現(xiàn)精度不穩(wěn)定現(xiàn)象。

5、因此，如何才能降低在棉田生態(tài)系統(tǒng)中拍攝的圖像數(shù)據(jù)的隨機復雜度，使其圖像數(shù)據(jù)的復雜度可以控制在一定的范圍內(nèi)，進而在一線棉田中提高蚜蟲及其天敵的識別精度并增強精度穩(wěn)定性，是當前亟需要解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種棉株上中下三片葉上蚜蟲及其天敵智能計數(shù)設(shè)備，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種棉株上中下三片葉上蚜蟲及其天敵智能計數(shù)設(shè)備，包括箱體，所述箱體的頂端一側(cè)固定連接有連接軸，所述箱體通過所述連接軸轉(zhuǎn)動連接有蓋板，所述蓋板的內(nèi)側(cè)安裝有背景燈；所述箱體的內(nèi)壁上設(shè)置有補光燈安裝位和載物板安裝位，所述補光燈安裝位用于安裝補光燈，所述載物板安裝位用于安裝載物板，所述載物板為透明板，所述載物板位于所述補光燈的上方；所述補光燈的頂端中部安裝有攝像頭，所述箱體的內(nèi)部設(shè)置有電池和控制處理器，所述電池和所述控制處理器均位于所述補光燈的下方，所述蓋板的頂端外側(cè)安裝有顯示屏，所述攝像頭和所述顯示屏均與所述控制處理器電性連接；所述電池用于設(shè)備供電。

3、優(yōu)選的，所述蓋板靠近所述連接軸的一端頂部設(shè)置有驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置與所述控制處理器電性連接，所述驅(qū)動裝置用于驅(qū)動所述蓋板繞所述連接軸轉(zhuǎn)動。

4、優(yōu)選的，所述驅(qū)動裝置包括固定安裝在所述蓋板上的殼體，所述殼體的內(nèi)壁上固定連接有電機，所述電機與所述控制處理器電性連接；所述電機的輸出軸上固定連接有蝸桿，所述殼體的內(nèi)壁上轉(zhuǎn)動連接有轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸與所述蝸桿平行設(shè)置，所述轉(zhuǎn)軸上固定套設(shè)有蝸輪和第一齒輪，所述蝸輪與所述蝸桿嚙合，所述連接軸上固定套設(shè)有第二齒輪，所述第一齒輪與所述第二齒輪嚙合。

5、優(yōu)選的，所述蓋板遠離所述連接軸的一端底部開設(shè)有半圓孔，所述載物板遠離所述連接軸的一端頂部固定連接有凹形卡槽，所述凹形卡槽與所述半圓孔對應設(shè)置。

6、優(yōu)選的，所述載物板為透明亞克力板，所述載物板與所述背景燈之間的距離為0.25cm～0.5cm；所述補光燈和所述背景燈均采用白色的面板燈。

7、優(yōu)選的，所述箱體的外壁上安裝有光線調(diào)節(jié)旋鈕和變焦旋鈕，所述光線調(diào)節(jié)旋鈕用于調(diào)節(jié)所述補光燈和所述背景燈的亮度，所述變焦旋鈕用于調(diào)節(jié)所述攝像頭的焦距。

8、優(yōu)選的，所述控制處理器包括控制器、通信模組、操作系統(tǒng)和計算芯片，所述通信模組、所述操作系統(tǒng)、所述計算芯片、所述攝像頭和所述顯示屏均與所述控制器電性連接，所述攝像頭采集的圖像信息經(jīng)過所述操作系統(tǒng)驅(qū)動所述計算芯片計算后，將計算結(jié)果通過所述控制器和所述通信模組發(fā)送給外部的預警監(jiān)測平臺。

9、優(yōu)選的，所述蓋板相對的兩側(cè)均固定連接有遮光板，兩所述遮光板分別位于所述連接軸的兩端。

10、優(yōu)選的，所述箱體的頂端固定連接有密封膠條。

11、優(yōu)選的，所述箱體的一側(cè)壁頂部可拆卸連接有可收縮肩帶。

12、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和技術(shù)效果：

13、本發(fā)明提供的棉株上中下三片葉上蚜蟲及其天敵智能計數(shù)設(shè)備，通過載物板與蓋板對葉片進行定位和補光，通過控制攝像頭與載物板之間的距離，保證攝像頭在能采集到的葉片圖像的同時也能對設(shè)備進行最大程度地扁平化，從而提升普查人員在棉田生態(tài)系統(tǒng)中拍攝圖像數(shù)據(jù)時的操作便捷性，也同時保證了圖像隨機復雜度可控制在一定范圍內(nèi)，進而保證了識別精度的穩(wěn)定性。

14、本發(fā)明可以對數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)建立統(tǒng)一標準，在該標準的規(guī)范下，在棉田中按照棉蚜調(diào)查標準采集圖像數(shù)據(jù)，然后利用這些圖像數(shù)據(jù)制作數(shù)據(jù)集，然后基于yolov3、bisenetv2、fastrcnn等多個網(wǎng)絡訓練識別模型均取得很好的精度，在標準的引領(lǐng)下，精度的穩(wěn)定性得到了很大的增強。

技術(shù)特征：

1.一種棉株上中下三片葉上蚜蟲及其天敵智能計數(shù)設(shè)備，其特征在于，包括箱體(1)，所述箱體(1)的頂端一側(cè)固定連接有連接軸(2)，所述箱體(1)通過所述連接軸(2)轉(zhuǎn)動連接有蓋板(3)，所述蓋板(3)的內(nèi)側(cè)安裝有背景燈；所述箱體(1)的內(nèi)壁上設(shè)置有補光燈安裝位(6)和載物板安裝位(7)，所述補光燈安裝位(6)用于安裝補光燈(4)，所述載物板安裝位(7)用于安裝載物板(5)，所述載物板(5)為透明板，所述載物板(5)位于所述補光燈(4)的上方；所述補光燈(4)的頂端中部安裝有攝像頭(8)，所述箱體(1)的內(nèi)部設(shè)置有電池和控制處理器，所述電池和所述控制處理器均位于所述補光燈(4)的下方，所述蓋板(3)的頂端外側(cè)安裝有顯示屏(9)，所述攝像頭(8)和所述顯示屏(9)均與所述控制處理器電性連接；所述電池用于設(shè)備供電。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的棉株上中下三片葉上蚜蟲及其天敵智能計數(shù)設(shè)備，其特征在于，所述蓋板(3)靠近所述連接軸(2)的一端頂部設(shè)置有驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置與所述控制處理器電性連接，所述驅(qū)動裝置用于驅(qū)動所述蓋板(3)繞所述連接軸(2)轉(zhuǎn)動。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的棉株上中下三片葉上蚜蟲及其天敵智能計數(shù)設(shè)備，其特征在于，所述驅(qū)動裝置包括固定安裝在所述蓋板(3)上的殼體(10)，所述殼體(10)的內(nèi)壁上固定連接有電機(11)，所述電機(11)與所述控制處理器電性連接；所述電機(11)的輸出軸上固定連接有蝸桿(12)，所述殼體(10)的內(nèi)壁上轉(zhuǎn)動連接有轉(zhuǎn)軸(13)，所述轉(zhuǎn)軸(13)與所述蝸桿(12)平行設(shè)置，所述轉(zhuǎn)軸(13)上固定套設(shè)有蝸輪(14)和第一齒輪(15)，所述蝸輪(14)與所述蝸桿(12)嚙合，所述連接軸(2)上固定套設(shè)有第二齒輪(16)，所述第一齒輪(15)與所述第二齒輪(16)嚙合。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的棉株上中下三片葉上蚜蟲及其天敵智能計數(shù)設(shè)備，其特征在于，所述蓋板(3)遠離所述連接軸(2)的一端底部開設(shè)有半圓孔(17)，所述載物板(5)遠離所述連接軸(2)的一端頂部固定連接有凹形卡槽(18)，所述凹形卡槽(18)與所述半圓孔(17)對應設(shè)置。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的棉株上中下三片葉上蚜蟲及其天敵智能計數(shù)設(shè)備，其特征在于，所述載物板(5)為透明亞克力板，所述載物板(5)與所述背景燈之間的距離為0.25cm～0.5cm；所述補光燈(4)和所述背景燈均采用白色的面板燈。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的棉株上中下三片葉上蚜蟲及其天敵智能計數(shù)設(shè)備，其特征在于，所述箱體(1)的外壁上安裝有光線調(diào)節(jié)旋鈕(19)和變焦旋鈕(20)，所述光線調(diào)節(jié)旋鈕(19)用于調(diào)節(jié)所述補光燈(4)和所述背景燈的亮度，所述變焦旋鈕(20)用于調(diào)節(jié)所述攝像頭(8)的焦距。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的棉株上中下三片葉上蚜蟲及其天敵智能計數(shù)設(shè)備，其特征在于，所述控制處理器包括控制器、通信模組、操作系統(tǒng)和計算芯片，所述通信模組、所述操作系統(tǒng)、所述計算芯片、所述攝像頭(8)和所述顯示屏(9)均與所述控制器電性連接，所述攝像頭(8)采集的圖像信息經(jīng)過所述操作系統(tǒng)驅(qū)動所述計算芯片計算后，將計算結(jié)果通過所述控制器和所述通信模組發(fā)送給外部的預警監(jiān)測平臺。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的棉株上中下三片葉上蚜蟲及其天敵智能計數(shù)設(shè)備，其特征在于，所述蓋板(3)相對的兩側(cè)均固定連接有遮光板(21)，兩所述遮光板(21)分別位于所述連接軸(2)的兩端。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的棉株上中下三片葉上蚜蟲及其天敵智能計數(shù)設(shè)備，其特征在于，所述箱體(1)的頂端固定連接有密封膠條(22)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的棉株上中下三片葉上蚜蟲及其天敵智能計數(shù)設(shè)備，其特征在于，所述箱體(1)的一側(cè)壁頂部可拆卸連接有可收縮肩帶(23)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種棉株上中下三片葉上蚜蟲及其天敵智能計數(shù)設(shè)備，包括箱體，箱體的頂端一側(cè)通過連接軸轉(zhuǎn)動連接有蓋板，蓋板的內(nèi)側(cè)安裝有背景燈；箱體的內(nèi)壁上安裝有補光燈和載物板，載物板為透明板，載物板位于補光燈的上方；補光燈的頂端中部安裝有攝像頭，箱體的內(nèi)部設(shè)置有電池和控制處理器，電池和控制處理器均位于補光燈的下方，蓋板的頂端外側(cè)安裝有顯示屏，攝像頭和顯示屏均與控制處理器電性連接；電池用于設(shè)備供電。本發(fā)明提供的棉株上中下三片葉上蚜蟲及其天敵智能計數(shù)設(shè)備，能減少在棉田生態(tài)系統(tǒng)中的隨機變量，使圖像數(shù)據(jù)復雜度可以控制在相對穩(wěn)定的范圍內(nèi)，提高識別模型的精度和增強精度穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：顧佳敏,劉陽天,王佩玲
受保護的技術(shù)使用者：石河子大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9