岸滩鸟类的分布式近距离全景监测终端、系统及布局方法技术方案

本发明专利技术公开了岸滩鸟类的分布式近距离全景监测终端、系统及布局方法，包括：远程服务器和若干监测终端；若干监测终端按照维诺图算法进行分布；每个监测终端负责对岸滩鸟类的栖息和活动行为进行拍照或录制视频，并将采集的图像或视频进行缓存；每个监测终端将采集的图像或视频直接上传给无线信号塔，无线信号塔将信号传输给远程服务器，或者每个监测终端将采集的图像或视频先发送给其他监测终端，然后其他监测终端将信号转发给无线信号塔，无线信号塔将信号转发给远程服务器。其能够在对环境最少影响下实现对岸滩的近距离全景监测。

【技术实现步骤摘要】
岸滩鸟类的分布式近距离全景监测终端、系统及布局方法
本专利技术涉及岸滩鸟类的分布式近距离全景监测终端、系统及布局方法。
技术介绍
岸滩指岸边的沙滩。指被岩石、沙、砾石、泥、生物遗骸覆盖的河流、湖泊、海洋沿岸堆积地面。由河水、湖水或海水的侵蚀、堆积而成。根据所处环境，可分为河岸滩、湖岸滩、海岸滩。其景观随水环境的涨落而发生变化。鸟类种群监测是研究鸟类种群生物学的一个重要组成部分。鸟类的种类繁多，对栖息地的要求随不同种类而变化，有些鸟类对环境因子的变化比较敏感。观测鸟类特别是在繁殖季节相对比较容易，所以鸟类种群监测往往被作为环境监测的一个手段。由于鸟类和其他动物种群数量的下降和物种多样性的减少，鸟类种群检测在许多国家受到关注，一个好的鸟类种群监测系统就更加重要。观测目标为掌握区域内鸟类的种类组成、分布和种群动态，并评价其生存环境质量；或评估各种威胁因素对鸟类产生的影响；或分析鸟类保护措施和政策的有效性。岸滩的地形由河水、湖水或海水的侵蚀、堆积而成，一般位于离城市较远的湿地保护区，地质、水文条件复杂，人口密度低甚至为无人区。对于岸滩湿地中鸟类监测，监测人力物力成本高，监测难度大，难以实现实时、全天候的监测。为解决以上问题，目前已经出现了在岸滩上建塔，架设相机进行监测的解决方案，但是通过建塔架设相机观测鸟类有以下缺点：一是受地球曲率的影响，观测范围越大，需要将观测塔架设的越高，投入成本越大。二是容易受到影响，遇到障碍物会大大缩减其观测范围。三是建塔架设相机难以与周围环境融为一体，并且会对周边环境造成不可逆破坏。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了岸滩鸟类的分布式近距离全景监测终端、系统及布局方法，其能够在对环境最少影响下实现对岸滩的近距离全景监测。作为本专利技术的第一方面，提供了岸滩鸟类的分布式近距离全景监测终端；岸滩鸟类的分布式近距离全景监测终端，包括：云台和处理器，云台通过固定杆固定在浮标上，所述云台上安装若干个相机，每个相机上均安装红外模块；所述处理器分别与云台、红外模块、无线传输模块和若干个相机连接；所述处理器、云台、红外模块、无线传输模块和若干个相机均通过蓄电池供电；所述红外模块将检测到的红外信息上传给处理器，所述处理器向相机发出控制指令，控制相机进行拍照或录像，相机将获取的图像或视频上传给处理器，处理器再将图像或视频通过自身的无线信号传输模块上传给无线信号塔，无线信号塔将信号转发给远程服务器；同时，处理器还通过自身的无线信号传输模块接收无线信号塔转发过来的远程服务器的控制指令；若处理器判断自身的无线信号传输模块与无线信号塔的距离超过设定阈值，则处理器将图像或视频通过其他监测终端的无线传输模块转发给无线信号塔，无线信号塔再将信号转发给远程服务器。进一步的，所述相机为广角相机。每个相机能够监测设定视角范围内的环境动态，相机两两相邻，实现360°监测；所述相机由处理器控制，能实现延时拍照、短视频、长视频、实时拍照或分时拍摄。所述相机配备800万CMOS，1600万拍照像素，最高4096*2160分辨率，IP67级防水，120°超宽PIR感应角度，可实现0.2-0.6秒快速拍照，1080P高清视频拍摄，配备红外补光灯，可实现夜景下拍摄。所述相机采用热释电红外传感方式感应鸟类的运动，一旦有鸟类进入前方感应区域，就会自动拍照或者启动录像，鸟类进入两侧的预备感应区也会激发相机进入警备状态拍照。所述相机个数应满足以下条件：(1)相机个数不少于三个，可以实现全方位监测。(2)相机个数应根据相机可视角度而定，使得相邻的两台相机所监测到的画面含有重叠部分，便于后期合成视频；(3)相机的安装方式应满足VR视角所需视野范围。进一步的，所述无线传输模块，为大功率无线传输模块，可实现图像信息的实时传输、分时传输。所述无线传输模块，包括：无线发射器和无线接收器。所述无线传输模块既可以作为信号发送端，也可以作为信号中继器。进一步的，所述无线传输模块，能够实现3000米内数据信息有效高速传输，支持点对点、点对多点传输，超出3000米范围的信息传输通过其他信号中继器转发实现。进一步的，所述无线传输模块支持802.11b/g/n无线标准，支持TCP/IP/UDP网络协议栈，支持无线工作在STA/AP模式，支持路由/桥接模式网络构架，运行在5.8GHzISM并满足以下要求：网络功能要求支持4K(4032×3024)及以下分辨率照片分时传递；支持720P高清视频实时图传；支持控制信号传输；支持心跳信号。其中网络性能要求包括：点对点传输速率≥300Mbps；对多点传输速率≥100Mbps；视频实时传输速率≥8MB/s；有效传输距离≥3000m。其中网络运行环境要求包括：环境温度-20℃～60℃之间；防水级别IP67；使用电池供电，自持力≥60天。进一步的，所述云台上设置若干个支撑杆，每个支撑杆的一端与云台连接，每个支撑杆的另外一端与金属环连接，所述金属环上均匀分布若干个相机。所述云台实现相机的旋转和升降；进一步的，所述红外模块将检测到的红外信息上传给处理器，所述处理器向相机发出控制指令，可实现当红外模块监测到有鸟类或人类活动时进行拍照。进一步的，所述蓄电池的电压是12V，电池容量是80AH以上，可满足相机、无线传输模块及处理器的供电需求；蓄电池采用硫化硅类型材料，免维护且环境友好。蓄电池工作温度-20℃～50℃之间；蓄电池防水等级IP56。作为本专利技术的第二方面，提供了岸滩鸟类的分布式近距离全景监测系统；岸滩鸟类的分布式近距离全景监测系统，包括：远程服务器和若干监测终端；若干监测终端按照维诺图算法进行分布；每个监测终端负责对岸滩鸟类的栖息和活动行为进行拍照或录制视频，并将采集的图像或视频进行缓存；每个监测终端将采集的图像或视频直接上传给无线信号塔，无线信号塔将信号传输给远程服务器，或者每个监测终端将采集的图像或视频先发送给其他监测终端，然后其他监测终端将信号转发给无线信号塔，无线信号塔将信号转发给远程服务器。进一步的，远程服务器将控制指令发送给无线信号塔，无线信号塔再将控制指令分发给每个监测终端，或者无线信号塔通过其他监测终端将控制指令发送给每个监测终端。所述控制指令，包括云台的姿态控制指令和相机拍摄模式转换指令。所述远程服务器，还用于对每个监测终端进行状态监控，若遇到异常状态，则发出报警信号。所述异常状态，包括：设定时间范围内远程服务器未接收到监测终端上传的图像或视频数据。所述远程服务器，还用于对所有监测终端上传的视频进行合成，进而实现鸟类物种类别、种群分布情况监测。其中网络可扩充性和可维护性要求：支持无线传输模块自组网，新接入的监测终端可自动接入网络；任意监测终端出现问题都不影响其他终端数据传输；工作人员可以较容易的更换无线模块。作为本专利技术的第三方面，提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.岸滩鸟类的分布式近距离全景监测终端，其特征是，包括：云台和处理器，云台通过固定杆固定在浮标上，所述云台上安装若干个相机，每个相机上均安装红外模块；所述处理器分别与云台、红外模块、无线传输模块和若干个相机连接；所述处理器、云台、红外模块、无线传输模块和若干个相机均通过蓄电池供电；/n所述红外模块将检测到的红外信息上传给处理器，所述处理器向相机发出控制指令，控制相机进行拍照或录像，相机将获取的图像或视频上传给处理器，处理器再将图像或视频通过自身的无线信号传输模块上传给无线信号塔，无线信号塔将信号转发给远程服务器；同时，处理器还通过自身的无线信号传输模块接收无线信号塔转发过来的远程服务器的控制指令；/n若处理器判断自身的无线信号传输模块与无线信号塔的距离超过设定阈值，则处理器将图像或视频通过其他监测终端的无线传输模块转发给无线信号塔，无线信号塔再将信号转发给远程服务器；/n根据岸滩地形轮廓图像，确定待监测区域Ω；计算待监测区域Ω的面积A

【技术特征摘要】
1.岸滩鸟类的分布式近距离全景监测终端，其特征是，包括：云台和处理器，云台通过固定杆固定在浮标上，所述云台上安装若干个相机，每个相机上均安装红外模块；所述处理器分别与云台、红外模块、无线传输模块和若干个相机连接；所述处理器、云台、红外模块、无线传输模块和若干个相机均通过蓄电池供电；
所述红外模块将检测到的红外信息上传给处理器，所述处理器向相机发出控制指令，控制相机进行拍照或录像，相机将获取的图像或视频上传给处理器，处理器再将图像或视频通过自身的无线信号传输模块上传给无线信号塔，无线信号塔将信号转发给远程服务器；同时，处理器还通过自身的无线信号传输模块接收无线信号塔转发过来的远程服务器的控制指令；
若处理器判断自身的无线信号传输模块与无线信号塔的距离超过设定阈值，则处理器将图像或视频通过其他监测终端的无线传输模块转发给无线信号塔，无线信号塔再将信号转发给远程服务器；
根据岸滩地形轮廓图像，确定待监测区域Ω；计算待监测区域Ω的面积AΩ；然后，根据监测终端的最远监测距离r计算出覆盖整个监测区域所需的最少监测终端的数量；
在待监测区域轮廓外部随机部署初始种子点集初始种子点集中包括n个初始种子点，每个初始种子点代表一个监测终端；每个初始种子点都在待监测区域轮廓的外部；
若首次执行，则根据初始种子点集基于Delaunay三角剖分生成Voronoi图算法计算关于待监测区域Ω的Voronoi剖分
若非首次执行，则根据前一次迭代中计算出的新的种子点集，计算关于待监测区域Ω的Voronoi剖分；
计算每一个Voronoi单元的重心，将重心作为新的种子点，得到新的种子点集
判断计算出的种子点集与前一次迭代中计算出的种子点集的差异是否小于设定阈值δ，若小于设定阈值，则计算结束；否则，继续计算直至小于设定阈值。


2.如权利要求1所述的岸滩鸟类的分布式近距离全景监测终端，其特征是，
所述相机为广角相机；每个相机监测设定视角范围内的环境动态，相机两两相邻，实现360°监测；所述相机由处理器控制，能实现延时拍照、短视频、长视频、实时拍照或分时拍摄；所述相机采用热释电红外传感方式感应鸟类的运动，一旦有鸟类进入前方感应区域，就会自动拍照或者启动录像，鸟类进入两侧的预备感应区也会激发相机进入警备状态拍照。


3.如权利要求1所述的岸滩鸟类的分布式近距离全景监测终端，其特征是，
所述相机个数应满足以下条件：
(1)相机个数不少于三个，可以实现全方位监测；
(2)相机个数应根据相机可视角度而定，使得相邻的两台相机所监测到的画面含有重叠部分，便于后期合成视频；
(3)相机的安装方式应满足VR视角所需视野范围。


4.如权利要求1所述的岸滩鸟类的分布式近距离全景监测终端，其特征是，
所述无线传输模块，为大功率无线传输模块，可现图像信息的实时传输、分时传输；所述无线传输模块，包括：无线发射器和无线接收器；所述无线传输模块既可以作为信号发送端，也可以作为信号中继器。


5.如权利要求1所述的岸滩鸟类的分布式近距离全景监测终端，其特征是，
所述云台上设置若干个支撑杆，每个支撑杆的一端与云台连接，每个支撑杆的另外一端与金属环连接，所述金属环上均匀分布若干个相机；所述云台实现相机的旋转和升降。


6.如权利要求1所述的岸...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕琳，曲亮，彭昊，徐瑞，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37