[发明专利]一种储粮害虫的运动行为分析方法与实验装置

权利要求书

1.一种储粮害虫的运动行为分析方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）、通过连续时间间隔视频采集的拍摄图像，依次进行背景减除、高斯加权平均、二值化、腐蚀、膨胀生成目标框图；

2）、通过将步骤1）获得的目标框图与预设在比例图纸上的基础坐标比对，得出目标框图内目标害虫的坐标信息；

3）、根据目标框图信息对目标害虫数量进行判断，若目标害虫数量为1只，判定为单目标害虫；若目标害虫数量为多只，判定为多目标害虫；

4）、将单目标害虫图像进行多帧目标框图对比，得到对应时间间隔内的害虫行为分析指标统计，生产单目标行为结果统计表；

5）、设定K近邻算法的K值为1，将多目标害虫的目标框图输入K近邻算法后得到对应时间间隔内的害虫行为分析指标统计，生成多目标害虫行为结果统计表；

6）、根据害虫行为结果统计表生成对应的害虫防治策略；

所述的步骤5）的具体步骤为：

将目标害虫的编号以及坐标信息，记为字典d{1:[(x1,y1),…],…}，1为key值，表示害虫的编号；(x1,y1)为value值，表示其帧间运动轨迹坐标；

根据字典d中每个目标害虫编号对应的坐标信息，画出其运动轨迹；

设置K近邻算法的K值为K=1，采用欧氏距离计算对储粮害虫的行进间距进行计算，即

式中，和表示前一帧第i个目标和后一帧第j个目标；n表示计算的维度，此处n为2；表示第个维度；

当出现目标害虫重叠的情况时，存在字典d中一个目标害虫的坐标未匹配；目标害虫数量增加后，使用KNN算法进行运算时会剩下一个目标害虫坐标信息与字典d中坐标信息未匹配，此时计算目标害虫与之前消失目标害虫的运动方向，根据在极小时间内物体运动方向改变量小的特点，将运动方向尽可能保持一致的目标害虫设为同一目标害虫；若此目标害虫的坐标与之前消失目标害虫的坐标的欧式距离小于阈值ε，判定该目标害虫为重叠的目标害虫，将其新坐标加入字典d中对应储粮害虫编号的列表中；

根据字典d计算各目标害虫的行为分析指标，生成多目标害虫行为结果统计表。

2.根据权利要求1所述的一种储粮害虫的运动行为分析方法，其特征在于：所述的步骤3）中判定为多目标害虫的具体过程为：

对步骤1）获得的目标框图采样连续n帧图像，对每一帧图像中的目标害虫信息进行统计，记为F={f1,f2,...,fn}

式中，f代表每一帧检测出来的目标害虫位置信息的列表；

通过比较相邻两帧之间F中列表长度，连续n-2帧目标害虫位置信息的列表长度相同时，确定图像中的目标害虫数量为实际储粮害虫的数量。

3.根据权利要求1所述的一种储粮害虫的运动行为分析方法，其特征在于：所述的目标害虫行为分析指标包括行走距离、行走速度、休息频次、休息时常、飞行频次、飞行距离、行走频次、行走趋向、转弯次数、直行次数、钻入面粉头数、钻出面粉头数和聚集。

4.根据权利要求1所述的一种基于储粮害虫运动行为分析方法的实验装置，包括底座（1），其特征在于：底座（1）上通过支撑杆（2）安装有摄像头（3），摄像头（3）下方的底座（1）上设置有容纳10只以内目标害虫的比例图纸（4）；

所述的比例图纸（4）一侧设置有温度光功率器（5）；

所述的摄像头（3）下方设置有多张比例图纸（4），比例图纸（4）之间设置有隔开比例图纸（4）的隔板（6）。