基于大数据的智慧农业云平台监控系统技术方案

本发明专利技术涉及适用于农业的数据处理系统领域，具体涉及基于大数据的智慧农业云平台监控系统。该基于大数据的智慧农业云平台监控系统包括图像采集模块和数据处理模块，所述图像采集模块用于在雨天实时采集农作物生长环境图像，并将所述农作物生长环境图像发送给所述数据处理模块，所述数据处理模块用于：根据当前帧农作物生长环境图像对应的灰度图像中雨滴的密集程度和雨滴的大小估计当前农作物生长环境中的降雨量。本发明专利技术实现了对降雨量的实时估算，在估算过程中考虑了雨滴存在遮挡的情况，能够提高对降雨量估算的准确性，进而提高了智慧农业云平台监控系统的可靠性。了智慧农业云平台监控系统的可靠性。了智慧农业云平台监控系统的可靠性。

Smart agriculture cloud platform monitoring system based on big data

【技术实现步骤摘要】
基于大数据的智慧农业云平台监控系统


[0001]本专利技术涉及适用于农业的数据处理系统领域，具体涉及基于大数据的智慧农业云平台监控系统。

技术介绍

[0002]目前，随着科学技术的不断发展，自动化农业与智慧农业已成为目前农业发展的前沿。智慧农业是物联网技术在现代农业领域的应用，主要有监控功能系统、监测功能系统、实时图像与视频监控功能。
[0003]现有技术中，对降雨量测算主要通过雨量计来对某个时间段的降雨量进行测量，但是，雨量计在测量过程中需要一段时间内持续采集雨水才能达到测量的目的，持续采集时间长度不固定，不能保证对雨量大小的实时测量。
[0004]利用监控视频对降雨量进行测算能够保证对雨量大小的实时评估，在智慧农业生产过程中，监测实时雨量的大小具有重要意义，比如，可以根据监测的实时雨量的大小对智慧农业相关设备进行实时控制调节。中国专利CN102707340B公开了一种基于视频图像的降雨量测量方法，其主要考虑雨滴在下落的过程中会存在倾斜方向的干扰，导致降雨量估算存在误差。但是，利用视频图像在估算雨量大小的过程中，由于视觉的影响，雨滴之间还会存在遮挡问题，也会导致降雨量估算结果不准确，最终导致智慧农业云平台监控系统的可靠性较差。

技术实现思路

[0005]为了解决现有基于视频图像对降雨量评估不准确导致的智慧农业云平台监控系统的可靠性较差的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于大数据的智慧农业云平台监控系统。
[0006]本专利技术的一种基于大数据的智慧农业云平台监控系统，包括图像采集模块和数据处理模块，所述图像采集模块用于在雨天实时采集农作物生长环境图像，并将所述农作物生长环境图像发送给所述数据处理模块，所述数据处理模块用于：对当前帧农作物生长环境图像进行灰度处理，得到当前帧农作物生长环境图像对应的灰度图像；利用帧差法识别当前帧农作物生长环境图像对应的灰度图像中的各雨滴；根据各雨滴对应的边缘像素点的梯度值判断各雨滴是否为存在遮挡情况的雨滴，若是，则判定该存在遮挡情况的雨滴包括一个距离图像采集模块较近的雨滴和一个距离图像采集模块较远的雨滴；对于任一存在遮挡情况的雨滴，根据该雨滴区域内各像素点的梯度值和8邻域内相邻像素点的梯度值得到该存在遮挡情况的雨滴中距离图像采集模块较近的雨滴的边缘像素点；根据各存在遮挡情况的雨滴中距离图像采集模块较近的雨滴的边缘像素点坐标和各不存在遮挡情况的雨滴的边缘像素点坐标计算所述灰度图像中雨滴的大小；根据所述灰度图像中存在遮挡情况的雨滴数量和不存在遮挡情况的雨滴数量计
算所述灰度图像中雨滴的密集程度，并根据所述灰度图像中雨滴的密集程度和雨滴的大小估计当前农作物生长环境中的降雨量。
[0007]进一步的，所述根据各雨滴对应的边缘像素点的梯度值判断各雨滴是否为存在遮挡情况的雨滴，包括：对于任一雨滴：根据梯度值对该雨滴的边缘像素点进行均值漂移聚类，获得聚类的簇数，当簇数为1时，判定该雨滴不存在遮挡情况；当簇数为2时，判定该雨滴存在遮挡情况。
[0008]进一步的，在所述利用帧差法识别当前帧农作物生长环境图像对应的灰度图像中的各雨滴之后，在所述根据各雨滴对应的边缘像素点的梯度值判断各雨滴是否为存在遮挡情况的雨滴之前，所述数据处理模块还用于：根据Retinex算法对当前帧农作物生长环境图像对应的灰度图像进行增强处理，并根据canny边缘检测算法检测增强处理后的所述灰度图像的边缘像素点。
[0009]进一步的，所述利用帧差法识别当前帧农作物生长环境图像对应的灰度图像中的各雨滴，包括：将当前帧的上一帧农作物生长环境图像对应的灰度图像和当前帧农作物生长环境图像对应的灰度图像进行差分运算，得到第一差值图像；将当前帧的下一帧农作物生长环境图像对应的灰度图像和当前帧农作物生长环境图像对应的灰度图像进行差分运算，得到第二差值图像；对第一差值图像和第二差值图像中对应位置的像素点的灰度值进行作差，如果某位置对应的像素点的差值为0，那么判定当前帧农作物生长环境图像对应的灰度图像中对应该位置的像素点为雨滴像素点；对当前帧农作物生长环境图像对应的灰度图像中的各雨滴像素点进行连通区域检测，将每个连通区域作为一个雨滴，得到当前帧农作物生长环境图像对应的灰度图像中的各雨滴。
[0010]进一步的，所述对于任一存在遮挡情况的雨滴，根据该雨滴区域内各像素点的梯度值和8邻域内相邻像素点的梯度值得到该存在遮挡情况的雨滴中距离图像采集模块较近的雨滴的边缘像素点，包括：对于任一存在遮挡的雨滴，计算该雨滴区域内部像素点的梯度值，表示雨滴区域内部像素点的个数；计算雨滴区域内部各像素点为雨滴重叠边缘的第一概率，公式如下：其中，为雨滴区域内部第个像素点为雨滴重叠边缘的第一概率，表示雨滴区域内部像素点的梯度值的最大值，表示雨滴区域内部第个像素点的梯度值；对于雨滴区域内部任一像素点，选择其8邻域中的像素点的梯度值最大的两个像素点，这两个像素点的梯度值分别表示为，，则雨滴区域内部该像素点为雨滴重叠边缘的第二概率为：
其中，为雨滴区域内部第个像素点为雨滴重叠边缘的第二概率，为雨滴区域内部第个像素点的8邻域中的相邻像素点的梯度值的最大值；为雨滴区域内部第个像素点的8邻域中的相邻像素点的梯度值的第二大值；为和中的较大值；为和中的较小值；在得到了雨滴区域内部各像素点为雨滴重叠边缘的第一概率和第二概率后，根据如下公式计算雨滴区域内部各像素点为雨滴重叠边缘像素点的概率：其中，为雨滴区域内部第个像素点为雨滴重叠边缘的概率；和分别表示第一概率和第二概率的权重；在得到了雨滴区域内部各像素点为雨滴重叠边缘的概率后，将其与阈值进行比较，当雨滴区域内部某像素点为雨滴重叠边缘的概率大于阈值时，判断雨滴区域内部该像素点为该存在遮挡情况的雨滴中距离图像采集模块较近的雨滴的边缘像素点。
[0011]进一步的，所述根据各存在遮挡情况的雨滴中距离图像采集模块较近的雨滴的边缘像素点坐标和各不存在遮挡情况的雨滴的边缘像素点坐标计算所述灰度图像中雨滴的大小，包括：对于灰度图像中能够获得完整边缘的雨滴，所述能够获得完整边缘的雨滴包括不存在遮挡的雨滴和存在遮挡的雨滴中距离相机较近的雨滴，利用如下公式估算其大小：其中，为灰度图像中第i个能够获得完整边缘的雨滴的估算大小，、、和分别为灰度图像中第i个能够获得完整边缘的雨滴的边缘像素点的纵坐标最大值、纵坐标最小值、横坐标最大值和横坐标最小值；对上述计算的雨滴的估算大小进行修正，修正公式如下：其中，表示灰度图像中第i个能够获得完整边缘的雨滴的真实大小；表示梯度值对雨滴大小的影响系数；表示灰度图像中能够获得完整边缘的雨滴的梯度值的最大值；表示灰度图像中第i个能够获得完整边缘的雨滴的非重叠边缘像素点的梯度的均值，当灰度图像中第i个能够获得完整边缘的雨滴为非遮挡雨滴时，非重叠边缘像素
点指的是灰度图像中第i个能够获得完整边缘的雨滴的所有边缘像素点，当灰度图像中第i个能够获得完整边缘的雨滴为遮挡雨滴中距离相机较近的雨滴时，非重叠边缘像素点指的是灰度图像中第i个能够获得完整边缘的雨滴的属于雨滴连通域边缘的边缘像素本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于大数据的智慧农业云平台监控系统，其特征在于，包括图像采集模块和数据处理模块，所述图像采集模块用于在雨天实时采集农作物生长环境图像，并将所述农作物生长环境图像发送给所述数据处理模块，所述数据处理模块用于：对当前帧农作物生长环境图像进行灰度处理，得到当前帧农作物生长环境图像对应的灰度图像；利用帧差法识别当前帧农作物生长环境图像对应的灰度图像中的各雨滴；根据各雨滴对应的边缘像素点的梯度值判断各雨滴是否为存在遮挡情况的雨滴，若是，则判定该存在遮挡情况的雨滴包括一个距离图像采集模块较近的雨滴和一个距离图像采集模块较远的雨滴；对于任一存在遮挡情况的雨滴，根据该雨滴区域内各像素点的梯度值和8邻域内相邻像素点的梯度值得到该存在遮挡情况的雨滴中距离图像采集模块较近的雨滴的边缘像素点；根据各存在遮挡情况的雨滴中距离图像采集模块较近的雨滴的边缘像素点坐标和各不存在遮挡情况的雨滴的边缘像素点坐标计算所述灰度图像中雨滴的大小；根据所述灰度图像中存在遮挡情况的雨滴数量和不存在遮挡情况的雨滴数量计算所述灰度图像中雨滴的密集程度，并根据所述灰度图像中雨滴的密集程度和雨滴的大小估计当前农作物生长环境中的降雨量。2.根据权利要求1所述的基于大数据的智慧农业云平台监控系统，其特征在于，所述根据各雨滴对应的边缘像素点的梯度值判断各雨滴是否为存在遮挡情况的雨滴，包括：对于任一雨滴：根据梯度值对该雨滴的边缘像素点进行均值漂移聚类，获得聚类的簇数，当簇数为1时，判定该雨滴不存在遮挡情况；当簇数为2时，判定该雨滴存在遮挡情况。3.根据权利要求1所述的基于大数据的智慧农业云平台监控系统，其特征在于，在所述利用帧差法识别当前帧农作物生长环境图像对应的灰度图像中的各雨滴之后，在所述根据各雨滴对应的边缘像素点的梯度值判断各雨滴是否为存在遮挡情况的雨滴之前，所述数据处理模块还用于：根据Retinex算法对当前帧农作物生长环境图像对应的灰度图像进行增强处理，并根据canny边缘检测算法检测增强处理后的所述灰度图像的边缘像素点。4.根据权利要求1所述的基于大数据的智慧农业云平台监控系统，其特征在于，所述利用帧差法识别当前帧农作物生长环境图像对应的灰度图像中的各雨滴，包括：将当前帧的上一帧农作物生长环境图像对应的灰度图像和当前帧农作物生长环境图像对应的灰度图像进行差分运算，得到第一差值图像；将当前帧的下一帧农作物生长环境图像对应的灰度图像和当前帧农作物生长环境图像对应的灰度图像进行差分运算，得到第二差值图像；对第一差值图像和第二差值图像中对应位置的像素点的灰度值进行作差，如果某位置对应的像素点的差值为0，那么判定当前帧农作物生长环境图像对应的灰度图像中对应该位置的像素点为雨滴像素点；对当前帧农作物生长环境图像对应的灰度图像中的各雨滴像素点进行连通区域检测，将每个连通区域作为一个雨滴，得到当前帧农作物生长环境图像对应的灰度图像中的各雨滴。5.根据权利要求1所述的基于大数据的智慧农业云平台监控系统，其特征在于，所述对于任一存在遮挡情况的雨滴，根据该雨滴区域内各像素点的梯度值和8邻域内相邻像素点的梯度值得到该存在遮挡情况的雨滴中距离图像采集模块较近的雨滴的边缘像素点，包括：对于任一存在遮挡的雨滴，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨存祥，孙凯，王薪婷，
申请(专利权)人：山东浩坤润土水利设备有限公司，
类型：发明
国别省市：