[发明专利]一种对农业集约化生产进行监控的系统及方法

权利要求书

1.一种对农业集约化生产进行监控的方法，其特征在于其具体实现过程为：

一、农业企业在生产现场布置视频采集装置，获取生产现场视频信息，该视频信息传送给同样在现场的定制ARM开发板；

该步骤一中还包括：布置在生产现场的外接传感器采集到生产现场环境信息，该环境信息发送到同样在现场的ARM开发板；

二、ARM开发板对采集到的视频信息做初步分析，进行特征提取后并通过传输网络传输到远程的云计算中心；

该ARM开发板的视频特征提取，是以视频帧为单位的图像处理，具体如下：

1）对图像做直方图均衡化，使图像在灰度级上分布均匀；

2）对图像做边缘检测，得到标定线的图像长度，与标定线的实际长度对比，获得像素长度与实际长度的比例尺；

3）对图像做阈值分割，利用OpenCV中的函数库计算动植物的相关参数，根据标定线估算生产现场植物或动物的长度和质量；其中在生产准备阶段，对阈值分割后的植物或动物图案建立训练集，发送到云计算中心，通过SVM方法训练得到识别模型；

4）经过ARM开发板图像处理得到视频帧的特征信息，封装成数据结构为0-1字符串的信息，并与传感器信息以时间线为基准进行信息融合后，发送给云计算中心，每个字符串代表一帧数据；

步骤二还包括：ARM开发板对经步骤一采集的环境信息做初步分析，得到部分反馈信息后，直接进入步骤四；

三、云计算中心对至少一处农业企业的至少一路视频进行特征信息分析，得到全局反馈信息，通过传输网络传输到生产现场的ARM开发板，进入步骤四；

该步骤中云计算中心对生产现场的多个ARM开发板传输的视频特征信息进行并行处理的详细过程为：

S1、将ARM板发送的数据结构为0-1字符串的特征信息，读取为特征向量；

S2、特征向量与训练集匹配，根据植物或动物图案对生产现场不同动物或植物进行特征识别和定位，如果目标为动物进入步骤S3，如果目标为植物进入步骤S4；

S3、利用粒子滤波法对动物进行多目标跟踪，并将跟踪信息进行记录并基于动物行为模型分析动物的生存状态，得到能满足动物舒适度的调控信息；

S4、通过图像特征提取得到植物叶片的包括面积、长度、纹理的信息，匹配植物叶片特征库，分析植物是生长状态并得到满足植物生长的调控信息；

四、生产现场的ARM开发板根据反馈信息，通过USB接口操控外接控制节点，实现对生产的最优调控。

2.根据权利要求1所述的一种对农业集约化生产进行监控的方法，其特征在于：所述步骤2）中的图像边缘检测过程为：

a、首先对接收到的图像进行高斯滤波，滤波的计算方式如下：

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b、用一阶偏导的有限差分来计算梯度的幅值和方向：

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；

；

；

得到梯度方向后根据像素点的八邻域找到梯度方向的邻接像素；

c、非极大值抑制：对于图像中每个像素点，将其幅值与梯度方向上邻接像素点的幅值进行比较，如果小于梯度方向上的2个梯度幅值，将其对应的边缘标识为0；

d、双阈值化处理：设定好低阈值和高阈值，对梯度图像进行双阈值处理，梯度增幅大于高阈值的判断为边缘；梯度幅值小于低阈值的判断为非边缘；梯度阈值介于二者之间的，判断该像素的邻域像素中是否存在大于高阈值的边缘像素，若存在则判断为边缘像素，否则为非边缘像素，完成边缘检测过程。

3.根据权利要求1所述的一种对农业集约化生产进行监控的方法，其特征在于：所述步骤3）中的图像阈值分割过程为：将图像分为前景和背景两部分，算法遍历使前景和背景类间方差最大的值，即为图像的最佳阈值。

4.根据权利要求1所述的一种对农业集约化生产进行监控的方法，其特征在于：该方法采用监控系统实现，该监控系统包括设置在生产现场的信息采集处理系统，该信息采集处理系统通过传输网络连接有云计算中心，其中

信息采集处理系统包括视频采集装置、与视频采集装置相连接的ARM开发板、与ARM开发板相连通的控制节点，所述ARM开发板用于外接并操控控制节点，将视频采集装置的视频信息提取为视频特征值并传输到云计算中心中；

传输网络包括有线网络或无线网络；

云计算中心由若干服务器或服务器集群组成。