一种白蚁监测预警系统及方法

本发明涉及虫害防治，具体为一种白蚁监测预警系统及方法。

背景技术：

1、白蚁作为一种普遍存在的害虫，对木质结构及建筑物的安全构成了重大威胁。目前，白蚁监测主要依赖定期的人工检查或使用化学诱剂，这些方法不仅容易对环境造成破坏，而且效率低下，浪费大量人力资源的同时无法实现实时监控。常见的白蚁监测系统主要依赖于单一的监测技术，往往都存在误报率高，监测不全面的问题，另外，单一的监测技术无法适应复杂多变的环境条件，导致监测效果不稳定。

2、现有技术中的，公开号为cn113484929a公开了一种智能白蚁监测系统，在白蚁检测仪中安装监测器和监测传感器，监测传感器包括磁控开关和磁铁，磁铁安装在引诱条上，当引诱条被白蚁啃食断裂后，磁铁触发磁控开关向监测器传输信号，经过处理后实时广播至智能移动终端并上传至服务器。

3、上述方法存在的主要问题是：除了白蚁啃食会造成引诱条断裂之外，其他因素同样有可能使引诱条断裂导致误报，比如鸟类或小型动物啃食、风力作用等；系统的时效性强依赖于白蚁啃食引诱条的时间，最后处理预警信息所需要的时间不稳定；并且需要在自然环境中布设并更换引诱条，干扰生态系统的同时需要额外耗费资源进行设备更换。

4、在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种白蚁监测预警系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种白蚁监测预警系统，具体包括：

4、图像采集模块，间隔十分钟采集一次待监测白蚁活动目标区域的原始图像，将原始图像分辨率缩放为 17×16，并进行灰度化处理后生成第一识别图像，并按照采集的时间顺序对所有第一识别图像进行排序；

5、图像预处理模块，在第一识别图像中，比较每个像素与其在同一行中，并且紧邻的下一个像素的灰度值，进行逻辑判断后生成一行的二进制序列，每一行均生成一个二进制序列，将所有的二进制序列按照行号顺序首尾依次相连，生成一个表示图像哈希值的256位二进制序列；

6、图像分析模块，将每一张图像与其相邻时间拍摄的上一张图像的哈希值进行对比，生成相邻图像之间的汉明距离，对所有汉明距离进行归一化处理，生成图像相似度；

7、温度监测模块，在待监测白蚁活动的目标区域，以相邻传感器的间距为传感器监测范围的70%~90%为准，按网格状安装数量足够覆盖整个目标区域、温度分辨率在0.1℃以下的热成像传感器；

8、温度预采集模块，通过温度监测模块预先采集一天内目标区域未出现白蚁时的最高温度和最低温度，间隔十分钟进行一次数据采集，生成与时间对应的温度归一化指数，以时间为横坐标，温度归一化指数为纵坐标，生成第一温度图像；

9、温度分析模块，通过温度监测模块每十分钟采集一次目标区域的实时温度，生成实时温度归一化指数，将实时的温度归一化指数代入第一温度图像，根据相同时间对应的实时温度归一化指数与第一温度图像中纵坐标的差值，生成温度偏差指数；

10、综合判断模块，结合相同时间的图像相似度和温度偏差指数，生成对应时间的偏差影响指数，对比偏差影响指数和偏差阈值，生成综合判断指数判断是否出现白蚁活动。

11、进一步地，生成图像的哈希值所依据的原理为：

12、进行灰度化处理生成的第一识别图像中，每个像素点的值只表示亮度等级，计算哈希值的公式为：

13、；

14、其中，表示第一识别图像第行、第个像素点对应的哈希值，表示第个像素点的灰度值，表示第个像素点的灰度值，对第一识别图像中的每一行所有点进行逻辑判断生成二进制序列，将所有行的二进制序列排列在一起生成表示整个图像哈希值的二进制序列。

15、进一步地，生成相邻图像之间的汉明距离所依据的原理为：

16、对于两个哈希值长度相同的图像，从左到右依次比较哈希值每一位的数字，设定一个计数器，当两个哈希值在某一位上的数字不同，则计数器计数加1，对哈希值的所有位比较完成后，计数器的值即为汉明距离；

17、生成图像相似度所依据的原理为：

18、；

19、其中，表示某一时刻采集的图像与其较早的相邻时刻采集的图像的相似度，表示当前时刻采集到的图像间的汉明距离，表示历史数据中汉明距离的最大值，表示历史数据中汉明距离的最小值。

20、进一步地，生成与时间对应的温度归一化指数所依据的公式为：

21、；

22、其中，表示温度归一化指数，表示目标区域一天内监测到的最高温度，表示目标区域一天内监测到的最低温度，表示目标区域在一天中的某个时刻所有热成像传感器采集到的温度的平均值。

23、进一步地，生成温度偏差指数所依据的公式为：

24、；

25、其中，表示温度偏差指数，表示一天内某一时刻采集的实时温度归一化指数，表示在第一温度图像中相同时刻对应的温度归一化指数。

26、进一步地，生成偏差影响指数所依据的公式为：

27、其中，表示偏差影响指数，表示图像相似度，表示温度偏差指数，表示图像相似度对偏差影响指数的影响权重，表示温度偏差指数对偏差影响指数的影响权重；

28、生成偏差阈值所依据的公式为：

29、；

30、其中，表示偏差阈值，表示图像相似度对偏差阈值的影响权重，表示温度对偏差阈值的影响权重，表示没有白蚁出现的情况下，监测到的最低图像相似度，表示没有白蚁出现的情况下，监测到的最大温度归一化指数，表示由第一温度图像生成的平均温度归一化指数；

31、生成综合判断指数所依据的公式为：

32、；

33、其中，表示综合判断指数，表示偏差影响指数，表示偏差阈值；

34、当时，表示此时的偏差影响指数超过偏差阈值，判断为监测到白蚁活动，发出预警；

35、当时，表示此时的偏差影响指数在偏差阈值之内，判断为未出现白蚁活动。

36、本发明还提供一种白蚁监测预警方法，所述方法由上述白蚁监测预警系统实现，具体步骤包括：

37、步骤1：间隔十分钟采集一次待监测白蚁活动目标区域的原始图像，将原始图像分辨率缩放为 17×16，并进行灰度化处理后生成第一识别图像，并按照采集的时间顺序对所有第一识别图像进行排序；

38、步骤2：在第一识别图像中，比较每个像素与其在同一行中，并且紧邻的下一个像素的灰度值，进行逻辑判断后生成一行的二进制序列，每一行均生成一个二进制序列，将所有的二进制序列按照行号顺序首尾依次相连，生成一个表示图像哈希值的256位二进制序列；

39、步骤3：将每一张图像与其相邻时间拍摄的上一张图像的哈希值进行对比，生成相邻图像之间的汉明距离，对所有汉明距离进行归一化处理，生成图像相似度；

40、步骤4：在待监测白蚁活动的目标区域，以相邻传感器的间距为传感器监测范围的70%~90%为准，按网格状安装数量足够覆盖整个目标区域、温度分辨率在0.1℃以下的热成像传感器；

41、步骤5：通过温度监测模块预先采集一天内目标区域未出现白蚁时的最高温度和最低温度，间隔十分钟进行一次数据采集，生成与时间对应的温度归一化指数，以时间为横坐标，温度归一化指数为纵坐标，生成第一温度图像；

42、步骤6：通过温度监测模块每十分钟采集一次目标区域的实时温度，生成实时温度归一化指数，将实时的温度归一化指数代入第一温度图像，根据相同时间对应的实时温度归一化指数与第一温度图像中纵坐标的差值，生成温度偏差指数；

43、步骤7：结合相同时间的图像相似度和温度偏差指数，生成对应时间的偏差影响指数，对比偏差影响指数和偏差阈值，生成综合判断指数判断是否出现白蚁活动。

44、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

45、本发明通过监测目标区域的图像，生成图像的哈希值，图像间的差异利用汉明距离计算相邻时间的采集图像的哈希值偏差来量化表示，辅以高精度的热成像传感器，监测到白蚁活动时引起的微小温度变化，通过生成温度归一化指数生成温度偏差指数消除温度自然波动的影响，设置十分钟的采集间隔，保证的监测的及时性，最后通过温度偏差指数和图像相似度生成偏差影响指数，与环境自然变化产生的偏差阈值进行比较，判断出是否出现白蚁活动，减少了环境干扰，兼具及时性与准确性。