一種植物葉片識(shí)別一體化手持設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種植物葉片識(shí)別一體化手持設(shè)備，包括設(shè)備殼體及設(shè)在設(shè)備殼體上的處理器、存儲(chǔ)器、CIS掃描儀、步進(jìn)電機(jī)、后蓋、顯示面板、WiFi發(fā)射器和電源，所述的步進(jìn)電機(jī)與CIS掃描儀連接，所述的處理器分別連接存儲(chǔ)器、CIS掃描儀、顯示面板和WiFi發(fā)射器，所述的后蓋上設(shè)有用于固定植物葉片的玻璃夾板，所述的顯示面板和CIS掃描儀分別設(shè)在設(shè)備殼體的正面和背面，所述的電源為整個(gè)手持設(shè)備供電。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有外觀小巧靈活、方便攜帶、滿(mǎn)足隨時(shí)隨地拍攝識(shí)別等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種植物葉片識(shí)別一體化手持設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種手持設(shè)備，尤其是涉及一種植物葉片識(shí)別一體化手持設(shè)備?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在歷史演變的過(guò)程中，歷經(jīng)無(wú)數(shù)次的自然選擇，很多能夠適應(yīng)當(dāng)前氣候的動(dòng)植物存活了下來(lái)，但是由于氣候的多變性，很多罕有的植物瀕臨在消失的邊緣，因此植物的分類(lèi)與識(shí)別，不僅對(duì)于植物物種間鑒別有很重要，同時(shí)對(duì)于植物物種的保護(hù)與延續(xù)也具有非常重要的意義。
[0003]通常情況下，我們通過(guò)鑒別植物的六種器官，分別是根、莖、葉、花朵、果實(shí)和種子來(lái)進(jìn)行植物的分類(lèi)，這些特征在植物學(xué)上都可以作為區(qū)分植物物種類(lèi)別的參考依據(jù)。但是在植物生長(zhǎng)的過(guò)程當(dāng)中，根和莖會(huì)隨著氣候、植物的生長(zhǎng)階段等的改變?cè)谛螒B(tài)結(jié)構(gòu)和外觀上的發(fā)生重大變化；花朵和果實(shí)也是在植物生長(zhǎng)到一定階段后才會(huì)出現(xiàn)，而且二維技術(shù)很難達(dá)到理想的測(cè)量效果。然而，植物的葉片形態(tài)較為穩(wěn)定，而且基本上處于平面狀態(tài)，很適合用于圖像的采集、處理與識(shí)別。同時(shí)葉片的生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，在一年的大部分時(shí)間都可以獲得。因此從植物圖像中分割出葉片目標(biāo)作為特征提取和識(shí)別的依據(jù)是目前較為行之有效的方法之一?，F(xiàn)有方法大都采用葉片目標(biāo)作為特征提取并進(jìn)行識(shí)別的，將來(lái)也是一種必然趨勢(shì)。
[0004]目前，大部分工作都是在PC機(jī)上進(jìn)行測(cè)試與開(kāi)發(fā)，對(duì)于葉片識(shí)別系統(tǒng)來(lái)講，只能把葉片采集和葉片識(shí)別兩大模塊分開(kāi)操作，不能達(dá)到實(shí)時(shí)實(shí)地信息采集與識(shí)別。
[0005]基于植物葉片識(shí)別系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性的要求，經(jīng)研究，利用智能化設(shè)備小巧靈活、方便智能、處理速度快等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一套專(zhuān)門(mén)用于開(kāi)發(fā)植物葉片識(shí)別的手持設(shè)備，通過(guò)提取植物葉片的特征，“認(rèn)識(shí)”植物，進(jìn)而達(dá)到鑒別出該植物所屬植物物種的效果。在此過(guò)程中，通過(guò)圖像處理理論和技術(shù)，來(lái)提取植物葉片的形態(tài)特征，進(jìn)而采用數(shù)學(xué)分析的方法和手段，提取目標(biāo)葉片所固有的、能夠區(qū)別于其它植物物種的、穩(wěn)定的特征，然后通過(guò)模式識(shí)別技術(shù)對(duì)特征進(jìn)行處理，進(jìn)而達(dá)到對(duì)植物物種分類(lèi)和識(shí)別的目的。
[0006]植物物種分類(lèi)備受人們關(guān)注，很多研究已經(jīng)取得了初步的成效，其中大部分均采用植物葉片特征進(jìn)行分析。劉文萍等采用傳統(tǒng)的C / S模式，利用移動(dòng)終端采集葉片并把葉片信息發(fā)送到服務(wù)器，服務(wù)器處理、識(shí)別后將識(shí)別結(jié)果反饋給移動(dòng)終端，然而，這種方法需要使用無(wú)線連接且圖像的采集和識(shí)別分離，因此具有一定的局限性。美國(guó)哥倫畢業(yè)大學(xué)的Peter Belhumeur和馬里蘭大學(xué)的David Jacobs 一起成立了 Ieafsnap研發(fā)小組，與合作者美國(guó)史密森協(xié)會(huì)的植物學(xué)家John Kress歷時(shí)8年拍攝收集不同種類(lèi)的葉片，并開(kāi)發(fā)了識(shí)別植物葉片的移動(dòng)客戶(hù)端應(yīng)用程序。目前關(guān)于植物葉片識(shí)別的專(zhuān)利，大多是采用植物葉片采集和識(shí)別相分離的方案，一方面不能隨時(shí)隨地拍攝識(shí)別，另一方面將植物葉片采集和識(shí)別分開(kāi)操作，過(guò)于繁鎖，對(duì)于非專(zhuān)業(yè)人員操作可能帶來(lái)諸多不便。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種外觀小巧靈活、方便攜帶、滿(mǎn)足隨時(shí)隨地拍攝識(shí)別的植物葉片識(shí)別一體化手持設(shè)備。
[0008]本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0009]一種植物葉片識(shí)別一體化手持設(shè)備，包括設(shè)備殼體及設(shè)在設(shè)備殼體上的處理器、存儲(chǔ)器、CIS掃描儀、步進(jìn)電機(jī)、后蓋、顯示面板、WiFi發(fā)射器和電源，所述的步進(jìn)電機(jī)與CIS掃描儀連接，所述的處理器分別連接存儲(chǔ)器、CIS掃描儀、顯示面板和WiFi發(fā)射器，所述的后蓋上設(shè)有用于固定植物葉片的玻璃夾板，所述的顯示面板和CIS掃描儀分別設(shè)在設(shè)備殼體的正面和背面，所述的電源為整個(gè)手持設(shè)備供電。
[0010]所述的CIS掃描儀通過(guò)導(dǎo)軌設(shè)在設(shè)備殼體背面，CIS掃描儀沿導(dǎo)軌上下移動(dòng)。
[0011]所述的設(shè)備殼體側(cè)面設(shè)有擴(kuò)展接口。
[0012]所述的擴(kuò)展接口包括USB接口和/或有線網(wǎng)絡(luò)接口。
[0013]所述的后蓋可翻轉(zhuǎn)地連接在設(shè)備殼體上。
[0014]所述的步進(jìn)電機(jī)為ZYT直流永磁電機(jī)。
[0015]所述的設(shè)備殼體上設(shè)有CIS掃描器啟動(dòng)按鈕、CIS掃描器掃描按鈕、指不燈和電源按鈕。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型構(gòu)建集圖像采集模塊、圖像處理與識(shí)別模塊、服務(wù)器連接網(wǎng)絡(luò)模塊于?體的手持設(shè)備，將CIS掃描器、W1-Fi等外圍設(shè)備和ARMS3C2440開(kāi)發(fā)集成到一起，克服了先前發(fā)明不足之處，將植物圖像采集和識(shí)別進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，構(gòu)成了一種外觀小巧靈活、方便攜帶、滿(mǎn)足隨時(shí)隨地拍攝、進(jìn)行識(shí)別的一體化手持設(shè)備。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的正面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本實(shí)用新型的背面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為本實(shí)用新型的原理框圖；
[0021]圖5為本實(shí)用新型與服務(wù)器的連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0023]如圖1-圖4所示，一種植物葉片識(shí)別一體化手持設(shè)備，包括設(shè)備殼體10及設(shè)在設(shè)備殼體10上的處理器、存儲(chǔ)器、CIS掃描儀6、步進(jìn)電機(jī)1、后蓋11、顯示面板8、WiFi發(fā)射器7和電源，步進(jìn)電機(jī)I與CIS掃描儀6連接，處理器分別連接存儲(chǔ)器、CIS掃描儀6、顯示面板8和WiFi發(fā)射器7，后蓋11上設(shè)有用于固定植物葉片的玻璃夾板12。本實(shí)施例所用的步進(jìn)電機(jī)I為ZYT直流永磁電機(jī)，所述的電源為整個(gè)手持設(shè)備供電。
[0024]CIS掃描儀6通過(guò)導(dǎo)軌設(shè)在設(shè)備殼體10背面，CIS掃描儀6沿導(dǎo)軌上下移動(dòng)。CIS掃描儀工作時(shí)是從上至下掃描，掃描結(jié)束后復(fù)位(CIS掃描儀此時(shí)在設(shè)備背部靠上位置)。
[0025]本手持設(shè)備采用CIS (Contact Image Sensor,接觸式傳感器件)掃描器作為圖像采集模塊。這種掃描器與通常見(jiàn)到的CXD (Charge Coupled Device，電荷耦合器)掃描器不同。使用CCD作為感光元件的掃描器，需要通過(guò)一系列透鏡、反射鏡等組成的光學(xué)系統(tǒng)將圖像傳送到CCD芯片上，所以體積一般比較大。而使用CIS光學(xué)轉(zhuǎn)換器件的掃描器，由于采用的是一列內(nèi)置的LED發(fā)光二極管照明，直接接觸在葉片表面，能夠更精確地讀取葉片信息，因此使用CIS技術(shù)的掃描器沒(méi)有附加的光學(xué)部件，移動(dòng)部分又輕又小，整個(gè)掃描儀可以做得非常輕薄。基于CIS掃描器的特點(diǎn)，我們能夠?qū)⒅参锶~片識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，做成手持式的設(shè)備，更加輕巧，方便攜帶。
[0026]玻璃夾板12的用途是固定植物葉片，防止植物葉片在CIS掃描器采集圖像時(shí)因抖動(dòng)而致使采集到的葉片模糊不清。CIS掃描器由ZYT直流永磁電機(jī)帶動(dòng)，勻速掃描葉片。電機(jī)帶動(dòng)CIS掃描器勻速移動(dòng)的角速度是固定不變的，不能過(guò)快，也不能太慢。角速度太快，超過(guò)Cis掃描器的掃描頻率，容易導(dǎo)致采集到的圖像模糊而無(wú)法進(jìn)行識(shí)別；角速度太慢，采集圖像的時(shí)間會(huì)過(guò)長(zhǎng)，就失去了實(shí)時(shí)采集的意義了。所以ZYT直流永磁電機(jī)的角速度要和CIS掃描器的采樣頻率保持一致。
[0027]CIS掃描器通過(guò)自身攜帶的LED發(fā)光二極管，進(jìn)行光感掃描，這是一種近距離、接觸式掃描方式。在采集時(shí)，首先按下啟動(dòng)CIS掃描儀的按鈕，啟動(dòng)掃描儀，然后將植物葉片夾在設(shè)備背面和一個(gè)玻璃板之間，固定好，防止植物葉片抖動(dòng)，最后按下掃描按鈕，掃描過(guò)程中指示燈顯示紅色，掃描完成時(shí)指示燈顯示綠色，閃爍三次，表示掃描完成并保存完畢。此時(shí)掃描后的植物葉片圖像顯示在液晶屏幕上，如果不滿(mǎn)意掃描結(jié)果，可以重新按下掃描按鈕，進(jìn)行重新掃描，直到滿(mǎn)意為止。這種改進(jìn)式的手持設(shè)備，具有像素高、顯像穩(wěn)定、速度快和小巧方便等優(yōu)點(diǎn)，這樣就能夠免去采摘葉片然后再單獨(dú)進(jìn)行圖像采集的麻煩，直接用手持設(shè)備進(jìn)行采集然后存儲(chǔ)即可，大大簡(jiǎn)化了葉片圖像采集的過(guò)程，方便并縮短了整個(gè)葉片識(shí)別過(guò)程的時(shí)間。
[0028]本實(shí)施例中，處理器采用三星ARM系列的處理器S3C2440，該處理器采用了非常先進(jìn)的ARM920T內(nèi)核，支持16位THUMB指令和32位ARM指令。該處理器在嵌入式領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，最高主頻能夠達(dá)到533MHZ，對(duì)于一體化手持設(shè)備已經(jīng)足夠。存儲(chǔ)器SDRAM采用64MB(32MB*2)存儲(chǔ)器，Nor Flash為2MB存儲(chǔ)boot引導(dǎo)程序。顯示面板8采用7.0寸800X480帶觸摸液晶屏，可顯示圖片、特征及識(shí)別信息及操作指示等。7寸的觸摸液晶屏能夠直接用手點(diǎn)擊操作，使用方便。
[0029]設(shè)備殼體10上還設(shè)有CIS掃描器啟動(dòng)按鈕2、CIS掃描器掃描按鈕3、指示燈4和電源按鈕5。CIS掃描器啟動(dòng)按鈕2的功能是完成對(duì)掃描器的初始化工作，當(dāng)按下該按鈕時(shí)，處理器就會(huì)檢測(cè)CIS掃描器設(shè)備，當(dāng)檢測(cè)到CIS掃描器設(shè)備完好時(shí)，會(huì)對(duì)CIS掃描器進(jìn)行初始化工作，初始化工作能夠保證CIS掃描器獲取正常的驅(qū)動(dòng)程序、ZYT永磁直流電機(jī)速度參數(shù)等，以及保證Cis掃描器背面的后蓋是閉合的，使之能夠正常工作。當(dāng)按下CIS掃描器掃描按鈕3按鈕時(shí)，就會(huì)啟動(dòng)ZYT直流永磁電機(jī)帶動(dòng)CIS掃描器進(jìn)行勻速掃描。指示燈4在CIS掃描器、W1-Fi工作時(shí)會(huì)給出指示作用。當(dāng)要使用手持設(shè)備時(shí)，按下該電源按鈕5，就會(huì)啟動(dòng)手持設(shè)備，并完成系統(tǒng)的初始化工作。
[0030]后蓋11可翻轉(zhuǎn)地連接在設(shè)備殼體10上，后蓋在非掃描狀態(tài)下是閉合的以保護(hù)CIS掃描儀免受破壞，后蓋在掃描過(guò)程中也是閉合的以遮蔽外界光線。
[0031]設(shè)備殼體10側(cè)面設(shè)有擴(kuò)展接口 9，包括USB接口和/或有線網(wǎng)絡(luò)接口等。本實(shí)施例中，手持設(shè)備側(cè)面設(shè)置2個(gè)USB2.0(兼容USB1.1)接口，能夠掛載不同的外圍設(shè)備，如USB鼠標(biāo)，USB鍵盤(pán)等設(shè)備。
[0032]對(duì)于網(wǎng)絡(luò)連接模塊，本手持設(shè)備上設(shè)有WiFi發(fā)射器7，采用W1-Fi模式接入互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)手持設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)的連接，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本設(shè)備采用無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)，而不采用有線連接入網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)橛芯€連接會(huì)限制手持設(shè)備的移動(dòng)范圍，但是為了預(yù)防沒(méi)有無(wú)線連接的情況，手持設(shè)備側(cè)面留有有線網(wǎng)絡(luò)接口，以作備用。
[0033]WiFi發(fā)射器7可采用Bluegiga WF121型號(hào)的W1-Fi模塊。該新模塊系列適用于需要體積小、可靠、信號(hào)覆蓋范圍廣且易于集成表面貼裝封裝的W1-Fi連接的嵌入式應(yīng)用。識(shí)別完畢后，如果對(duì)于識(shí)別的結(jié)果滿(mǎn)意，植物的葉片完整度較好，想把該植物的葉片信息保存到服務(wù)器，便可以通過(guò)WiFi發(fā)射器將信息通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到服務(wù)器。如圖5所示，無(wú)線W1-Fi發(fā)射器實(shí)現(xiàn)了手持設(shè)備與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸和通信功能。
【權(quán)利要求】
1.一種植物葉片識(shí)別一體化手持設(shè)備，其特征在于，包括設(shè)備殼體及設(shè)在設(shè)備殼體上的處理器、存儲(chǔ)器、CIS掃描儀、步進(jìn)電機(jī)、后蓋、顯示面板、WiFi發(fā)射器和電源，所述的步進(jìn)電機(jī)與CIS掃描儀連接，所述的處理器分別連接存儲(chǔ)器、CIS掃描儀、顯示面板和WiFi發(fā)射器，所述的后蓋上設(shè)有用于固定植物葉片的玻璃夾板，所述的顯示面板和CIS掃描儀分別設(shè)在設(shè)備殼體的正面和背面，所述的電源為整個(gè)手持設(shè)備供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物葉片識(shí)別一體化手持設(shè)備，其特征在于，所述的CIS掃描儀通過(guò)導(dǎo)軌設(shè)在設(shè)備殼體背面，CIS掃描儀沿導(dǎo)軌上下移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物葉片識(shí)別一體化手持設(shè)備，其特征在于，所述的設(shè)備殼體側(cè)面設(shè)有擴(kuò)展接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種植物葉片識(shí)別一體化手持設(shè)備，其特征在于，所述的擴(kuò)展接口包括USB接口和/或有線網(wǎng)絡(luò)接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物葉片識(shí)別一體化手持設(shè)備，其特征在于，所述的后蓋可翻轉(zhuǎn)地連接在設(shè)備殼體上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物葉片識(shí)別一體化手持設(shè)備，其特征在于，所述的步進(jìn)電機(jī)為ZYT直流永磁電機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物葉片識(shí)別一體化手持設(shè)備，其特征在于，所述的設(shè)備殼體上設(shè)有CIS掃描器啟動(dòng)按鈕、CIS掃描器掃描按鈕、指不燈和電源按鈕。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物葉片識(shí)別一體化手持設(shè)備，其特征在于，所述的顯示面板為帶觸摸液晶屏。
【文檔編號(hào)】G06K9/24GK203773563SQ201420122599
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】黃德雙, 袁景華, 魏海彬 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)