基于卷积神经网络的农业病虫害图像自动识别分类系统

技术领域

本发明涉及病虫害识别领域，更具体地说，涉及基于卷积神经网络的农业病虫害图像自动识别分类系统。

背景技术

随着工业化进程的加深，传统的农业也逐渐受到工业化，由原始的小农种植方法逐渐转化为大规模土地承包机械化生产，在大范围平原地区，可以应用大型农业机械进行农业生产，即增加了生产效率，也降低了人力劳动的成本。

卷积神经网络是一类包含卷积计算且具有深度结构的前馈神经网络，是深度学习的代表算法之一。卷积神经网络具有表征学习能力，能够按其阶层结构对输入信息进行平移不变分类，因此也被称为“平移不变人工神经网络，卷积神经网络仿造生物的视知觉机制构建，可以进行监督学习和非监督学习，其隐含层内的卷积核参数共享和层间连接的稀疏性使得卷积神经网络能够以较小的计算量对格点化特征，例如像素和音频进行学习、有稳定的效果且对数据没有额外的特征工程要求。

相较于传统的种植业，现代以大规模机械化生产技术为基础的现代种植业所需要监控的面积更广，传统种植业人工巡视防范病虫害的方法在现代种植业中很难起到作用，现代种植业一旦爆发大规模的病虫害，极易在造成所在种植区的遭受毁灭性的打击，难以进行快速有效的控制，因此对于现代种植业及早发现病虫害对其预防和治理有及其重要的作用。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供基于卷积神经网络的农业病虫害图像自动识别分类系统，可以实现通过基于卷积神经网络技术工作的自动识别分类系统对种植区内的昆虫种群和数量进行监控，可以及早的发现病虫害，并进行灭杀工作，在病虫害爆发的初期将其阻止，不易在种植区爆发长时间的病虫害。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

基于卷积神经网络的农业病虫害图像自动识别分类系统，包括空投球，所述空投球包括缓冲球和视频录入装置主体，所述缓冲球的内壁上开凿有预制槽，所述缓冲球套设在视频录入装置主体的外侧，所述视频录入装置主体的侧壁上固定连接有与自身相匹配的透明亚克力框，所述视频录入装置主体的侧壁上均匀地固定连接有多个摄像头，多个所述摄像头均位于透明亚克力框的内侧，所述视频录入装置主体的下端固定连接有连接桩，所述连接桩与缓冲球固定连接，所述连接桩的远离视频录入装置主体的一端开凿有滑动槽，所述滑动槽内滑动连接有连接杆，所述滑动槽的侧壁上均匀开凿有多个通孔槽，所述通孔槽连通欢动槽与外界，所述滑动槽内填充有多个弹性球，多个所述弹性球的直径均大于通孔槽的尺寸，所述活动桩的侧壁上开凿有多个与通孔槽相匹配的限位齿，多个所述限位齿分别位于多个通孔槽内，所述活动桩远离连接桩的一端固定连接有锚定头，所述锚定头与连接桩之间固定连接有压缩弹簧，所述压缩弹簧套设在活动桩的外侧，所述缓冲球内填充有多个可降解弹性球，所述空投球内搭设有处理终端，所述处理终端分别信号连接有物联网模块和空投无人机，所述物联网模块和空投无人机与同一个控制终端信号连接，可以实现通过基于卷积神经网络技术工作的自动识别分类系统对种植区内的昆虫种群和数量进行监控，可以及早的发现病虫害，并进行灭杀工作，在病虫害爆发的初期将其阻止，不易在种植区爆发长时间的病虫害。

进一步的，所述处理终端内搭载有基于卷积神经网络技术的图片识别系统，增加处理终端在病虫害检测过程中对害虫识别的准确性。

进一步的，所述缓冲球内埋设有与自身相匹配的强化网，所述强化网上开凿有与预制槽相匹配的缺口，增加缓冲球的强度，使得缓冲球不易在外力冲击下完全撕裂成多个碎片，易形成多块条状片，可以在缓冲球爆裂的冲击下缠绕在植被枝干上，增加空投球的固定程度。

进一步的，所述强化网始终具有向外膨胀的趋势，使得上述条状片在植被枝干上缠绕的更加紧实，增加空投球的固定程度。

进一步的，所述弹性球的外侧固定连接有填充纤维，所述填充纤维包括多个弹性纤维，多个相邻所述弹性球之间通过弹性纤维的连接实现相对位置的相对固定，使得弹性球不易在滑动槽的局部位置累积，不易影响弹性球的防冲击效果。

进一步的，所述弹性球包括橡胶球壳，所述橡胶球壳内装填有无公害粘接剂，在活动桩挤压弹性球的过程中，会释放出无公害粘接剂，并从通孔槽喷射出去，可以用于增加缓冲球碎片与植被枝干之间的连接强度，用于辅助固定。

进一步的，所述橡胶球壳的外表面上开凿有多个毛细裂纹，使得橡胶球壳容易被挤破释放出无公害粘接剂。

进一步的，所述视频录入装置主体的上端固定连接有主转轴，所述视频录入装置主体内埋设有动力输出装置，优选为电动机，所述电动机的动力输出端与主转轴固定连接，所述主转轴的侧壁上固定连接有多个连接杆，多个所述连接杆远离主转轴的一端固定连接有被动转轴，多个所述被动转轴均位于透明亚克力框的外侧，所述被动转轴上转动连接有轴套，所述轴套远离被动转轴的一端固定连接有多个清洗纤维，在摄像头监控区域拍摄到透明亚克力框上附着污物时，处理终端可以控制电动机带动主转轴、连接杆和被动转轴转动，而清洗纤维则回应自身用户透明亚克力框表面之间的摩擦力转动，对透明亚克力框表面进行清洗。

进一步的，所述清洗纤维包括高弹性橡胶制成的纤维组成，使得清洗纤维不易在清理透明亚克力框表面污物的过程中发生断裂或脱落。

进一步的，所述清洗纤维远离轴套的一端呈三维螺旋形，相邻所述清洗纤维之间相互缠绕在一起，使相邻的清洗纤维相互关联，在外力卸去后可以快速回复原型，不易影响清洗纤维的清理效果。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

本方案中，在多个视频录入装置主体和透明亚克力框正常工作时，视频录入装置主体上搭载摄像头会对自身所在区域的环境进行拍照得到对应的图片信息，而视频录入装置主体内搭载的空投球再对图片信息进行识别，监控环境中昆虫及其他生物的群落和活动信息，并通过物联网模块上传至控制终端内进行备份，技术人员可以通过控制终端所受到的视频信息对上述图片信息进行人工识别，及时发现病虫害的迹象，而在空投球投放的过程中，由于空投球自身重量集中与连接桩和活动桩所在的区域，即空投球的重心整体偏下，活动桩会首先与地面发生碰撞并产生剧烈的冲击，由于缓冲球内开凿有预制槽，故在缓冲球受到冲击后，极易撕裂，将缓冲球内的视频录入装置主体和透明亚克力框暴露出来，而活动桩则在冲击的作用下楔入植被或地面，完成锚定，同时由于滑动槽内填充有弹性球同时连接桩与活动桩之间连接有压缩弹簧，会极大减小活动桩经由连接桩传导冲击，减小对视频录入装置主体和透明亚克力框造成的物理伤害，可以实现通过基于卷积神经网络技术工作的自动识别分类系统对种植区内的昆虫种群和数量进行监控，可以及早的发现病虫害，并进行灭杀工作，在病虫害爆发的初期将其阻止，不易在种植区爆发长时间的病虫害。

附图说明

图1为本发明的农业病虫害图像自动识别系统的主要结构示意图；

图2为本发明的空投球的结构示意图；

图3为本发明的空投球的正面剖视图；

图4为图3中A处的结构示意图；

图5为图3中B处的结构示意图；

图6为本发明的弹性的剖面结构示意图。

图中标号说明：

1空投球、2处理终端、3物联网模块、4空投无人机、5控制终端、6缓冲球、7视频录入装置主体、8透明亚克力框、9摄像头、10主转轴、11连接杆、12被动转轴、13清洗纤维、14强化网、15连接桩、16通孔槽、17活动桩、18压缩弹簧、19弹性球、1901橡胶球壳、1902毛细裂纹、20填充纤维、21可降解弹性球。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是适配型号元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-4，基于卷积神经网络的农业病虫害图像自动识别分类系统，包括空投球1，空投球1包括缓冲球6和视频录入装置主体7，缓冲球6的内壁上开凿有预制槽，缓冲球6套设在视频录入装置主体7的外侧，视频录入装置主体7的侧壁上固定连接有与自身相匹配的透明亚克力框8，视频录入装置主体7的侧壁上均匀地固定连接有多个摄像头9，多个摄像头9均位于透明亚克力框8的内侧，视频录入装置主体7的下端固定连接有连接桩15，连接桩15与缓冲球6固定连接，连接桩15的远离视频录入装置主体7的一端开凿有滑动槽，滑动槽内滑动连接有连接杆11，滑动槽的侧壁上均匀开凿有多个通孔槽16，通孔槽16连通欢动槽与外界，滑动槽内填充有多个弹性球19，多个弹性球19的直径均大于通孔槽16的尺寸，活动桩17的侧壁上开凿有多个与通孔槽16相匹配的限位齿，多个限位齿分别位于多个通孔槽16内，活动桩17远离连接桩15的一端固定连接有锚定头，锚定头与连接桩15之间固定连接有压缩弹簧18，压缩弹簧18套设在活动桩17的外侧，缓冲球6内填充有多个可降解弹性球21，空投球1内搭设有处理终端2，处理终端2分别信号连接有物联网模块3和空投无人机4，物联网模块3和空投无人机4与同一个控制终端5信号连接。

本方案中，需对种植区设置视频录入装置主体7和透明亚克力框8时，预设位置位于较低位置和种植区周围的设置点可以有技术人员手动设置，利用锚地钉将视频录入装置主体7和透明亚克力框8固定在地表或田间植被枝干上的预设位置，而对于深入种植区的预设点则可以通过空投无人机4对空投球1进行投放，在多个视频录入装置主体7和透明亚克力框8正常工作时，视频录入装置主体7上搭载摄像头9会对自身所在区域的环境进行拍照得到对应的图片信息，而视频录入装置主体7内搭载的空投球1再对图片信息进行识别，监控环境中昆虫及其他生物的群落和活动信息，并通过物联网模块3上传至控制终端5内进行备份，技术人员可以通过控制终端5所受到的视频信息对上述图片信息进行人工识别，及时发现病虫害的迹象。

而在空投球1投放的过程中，由于空投球1自身重量集中与连接桩15和活动桩17所在的区域，即空投球1的重心整体偏下，活动桩17会首先与地面发生碰撞并产生剧烈的冲击，由于缓冲球6内开凿有预制槽，故在缓冲球6受到冲击后，极易撕裂，将缓冲球6内的视频录入装置主体7和透明亚克力框8暴露出来，而活动桩17则在冲击的作用下楔入植被或地面，完成锚定，同时由于滑动槽内填充有弹性球19同时连接桩15与活动桩17之间连接有压缩弹簧18，会极大减小活动桩17经由连接桩15传导冲击，减小对视频录入装置主体7和透明亚克力框8造成的物理伤害。

可以实现通过基于卷积神经网络技术工作的自动识别分类系统对种植区内的昆虫种群和数量进行监控，可以及早的发现病虫害，并进行灭杀工作，在病虫害爆发的初期将其阻止，不易在种植区爆发长时间的病虫害。

处理终端2内搭载有基于卷积神经网络技术的图片识别系统，增加处理终端2在病虫害检测过程中对害虫识别的准确性。

请参阅图2-6，缓冲球6内埋设有与自身相匹配的强化网14，强化网14上开凿有与预制槽相匹配的缺口，增加缓冲球6的强度，使得缓冲球6不易在外力冲击下完全撕裂成多个碎片，易形成多块条状片，可以在缓冲球6爆裂的冲击下缠绕在植被枝干上，增加空投球1的固定程度，强化网14始终具有向外膨胀的趋势，使得上述条状片在植被枝干上缠绕的更加紧实，增加空投球1的固定程度。

弹性球19的外侧固定连接有填充纤维20，填充纤维20包括多个弹性纤维，多个相邻弹性球19之间通过弹性纤维的连接实现相对位置的相对固定，使得弹性球19不易在滑动槽的局部位置累积，不易影响弹性球19的防冲击效果，弹性球19包括橡胶球壳1901，橡胶球壳1901内装填有无公害粘接剂，在活动桩17挤压弹性球19的过程中，会释放出无公害粘接剂，并从通孔槽16喷射出去，可以用于增加缓冲球6碎片与植被枝干之间的连接强度，用于辅助固定，橡胶球壳1901的外表面上开凿有多个毛细裂纹1902，使得橡胶球壳1901容易被挤破释放出无公害粘接剂。

视频录入装置主体7的上端固定连接有主转轴10，视频录入装置主体7内埋设有动力输出装置，优选为电动机，电动机的动力输出端与主转轴10固定连接，主转轴10的侧壁上固定连接有多个连接杆11，多个连接杆11远离主转轴10的一端固定连接有被动转轴12，多个被动转轴12均位于透明亚克力框8的外侧，被动转轴12上转动连接有轴套，轴套远离被动转轴12的一端固定连接有多个清洗纤维13，在摄像头9监控区域拍摄到透明亚克力框8上附着污物时，处理终端2可以控制电动机带动主转轴10、连接杆11和被动转轴12转动，而清洗纤维13则回应自身用户透明亚克力框8表面之间的摩擦力转动，对透明亚克力框8表面进行清洗，清洗纤维13包括高弹性橡胶制成的纤维组成，使得清洗纤维13不易在清理透明亚克力框8表面污物的过程中发生断裂或脱落，清洗纤维13远离轴套的一端呈三维螺旋形，相邻清洗纤维13之间相互缠绕在一起，使相邻的清洗纤维13相互关联，在外力卸去后可以快速回复原型，不易影响清洗纤维13的清理效果。

特别的，被动转轴12和清洗纤维13会在处理终端2的控制下停留在摄像头9的区域之外，为此，本领域技术人员需要提前向摄像头9内输入对应的代码，此为本领域技术人员的公知技术，固未在本申请中详细公开。

本方案中，在多个视频录入装置主体7和透明亚克力框8正常工作时，视频录入装置主体7上搭载摄像头9会对自身所在区域的环境进行拍照得到对应的图片信息，而视频录入装置主体7内搭载的空投球1再对图片信息进行识别，监控环境中昆虫及其他生物的群落和活动信息，并通过物联网模块3上传至控制终端5内进行备份，技术人员可以通过控制终端5所受到的视频信息对上述图片信息进行人工识别，及时发现病虫害的迹象，而在空投球1投放的过程中，由于空投球1自身重量集中与连接桩15和活动桩17所在的区域，即空投球1的重心整体偏下，活动桩17会首先与地面发生碰撞并产生剧烈的冲击，由于缓冲球6内开凿有预制槽，故在缓冲球6受到冲击后，极易撕裂，将缓冲球6内的视频录入装置主体7和透明亚克力框8暴露出来，而活动桩17则在冲击的作用下楔入植被或地面，完成锚定，同时由于滑动槽内填充有弹性球19同时连接桩15与活动桩17之间连接有压缩弹簧18，会极大减小活动桩17经由连接桩15传导冲击，减小对视频录入装置主体7和透明亚克力框8造成的物理伤害，可以实现通过基于卷积神经网络技术工作的自动识别分类系统对种植区内的昆虫种群和数量进行监控，可以及早的发现病虫害，并进行灭杀工作，在病虫害爆发的初期将其阻止，不易在种植区爆发长时间的病虫害。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。