实蝇图像识别系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106096612A(43)申请公布日2016.11.09(21)申请号201610374490.0(22)申请日2016.06.01(71)申请人中国科学院动物研究所地址100101北京市朝阳区北辰西路1号院5号申请人中国科学院自动化研究所中华人民共和国云南出入境检验检疫局(72)发明人陈小琳侯新文周力兵王江宁白永华邓裕亮(51)Int.Cl.G06K9/46(2006.01)G06K9/62(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图5页(54)发明名称实蝇图像识别系统及方法(57)摘要本发明公布了一种基于世界有害实蝇图像数据库的自动和交互实蝇识别方法及一套系统，包括：建立实蝇多源标本图像库及其识别标准6属74种，训练ASM模型用于翅轮廓标注，提取实蝇翅、中胸背板及腹部Gabor曲面特征，采用模板匹配法进行匹配归类和自动鉴定；构建镶嵌翅、中胸背板和腹部自动识别模块的系统，分应用、核心和数据三层，含图像输入、预处理、识别、结果显示及文字检索五部分。系统运行时先自动识别，再在自动识别的基础上进行人工交互识别，最后可进行物种图像与文字信息复核。有效兼顾了实蝇识别的精度和速度，对单个样本的自动识别时间基本在90秒以内，前5正确自动识别率介于85％-95％之间，具有良好的实用性。CN106096612ACN106096612A权利要求书1/1页1.一种基于世界有害实蝇图像数据库的实蝇图像识别系统，其特征在于，包括以下各步骤：1)建立世界有害实蝇多源实物标本图像信息库及其识别标准共6属74种，其中包括果实蝇属37种、寡鬃实蝇属10种、小条实蝇属10种、按实蝇属11种、绕实蝇属5种和长尾实蝇属1种，含整体背面及侧面观外部形态及头、中胸背板、翅和腹部重要分类特征图像。2)根据实蝇人工分类学原理及用户使用习惯，设计和研发镶嵌实蝇翅、中胸背板及腹部自动识别模块的实蝇图像识别系统，其核心为自动和交互的实蝇识别方法，主要架构分为应用层、核心层和数据层，主要功能包括图像输入、图像预处理、图像识别、结果显示及文字检索查询五部分；该系统首先对图像进行预处理，然后进行依据翅、中胸背板和腹部特征的自动识别，再在自动识别的基础上人工交互识别，最后调出已识别物种的图像与文字信息进行进一步复核；人工交互识别及进行图像复核时采用待鉴定图像与模块库中典型图像及其它参考图像同屏显示并直接比对的方式；自动识别结果可选择前3、前5和前8最相似物种进行显示；系统为开放式设计，可选择基于不同算法的自动识别模型，预留多个图像采集和预处理入口，并对接文字数据库以进行物种信息的文字查询，具中、英文两种显示方式。2.一种基于世界有害实蝇图像数据库的自动和交互实蝇识别方法，其特征在于，包括以下各步骤：1)依据实蝇翅的形态特点，训练翅ASM模型，开发实蝇翅轮廓自动标注工具，并利用该工具有效标识出模板库中所有翅的自动识别区域。2)依据实蝇中胸背板及腹部背面观的形态特点，利用矩形轮廓选取工具，有效标识出模板库中所有中胸背板及腹部背面观的自动识别区域。3)分别建立实蝇翅、中胸背板及腹部核心自动识别模块，具体包括提取各类自动识别区域中模板图像的Gabor曲面特征，建立模板图像特征数据库，并采用模板匹配法进行自动分类鉴定，然后给出根据相似度排好顺序的自动鉴定结果。4)在实蝇自动识别的基础上进行人工交互识别，人工交互识别时采用待鉴定图像与模块库中典型图像及其它参考图像同屏显示并直接比对的方式，最后可调出物种图像及文字信息进行进一步复核。3.根据权利要求2所述的实蝇翅轮廓自动标注工具，其特征在于：首先将ASM叠加于实蝇翅图像上，调整角度、尺寸，使ASM形状与实蝇翅轮廓大致相近，然后进行轮廓自动匹配，在图像上截取出ASM轮廓区域内的图像并进行边界平滑处理。4.根据权利要求2所述的建立实蝇翅、中胸背板及腹部核心自动识别模块，其特征在于：首先使用Gamma矫正和对比度均衡化进行实蝇图像预处理，对待识别区域进行8个方向5个尺度的Gabor滤波，共得到40个滤波图像，再对每个图像进行二值化并统计16个区间上的直方图，然后将40个直方图联合起来进行线性判别分析(LDA)降维形成待识别的特征模板；最后基于特征模板间的相似度测量值，使用模板匹配法给出最相似的若干可能结果，当特征模板不同时，测量值通过加权融合的方法进行匹配。2CN106096612A说明书1/8页实蝇图像识别系统及方法技术领域[0001]本发明属于昆虫图像模式识别的应用领域，具体地讲是基于世界有害实蝇图像数据库的自动和交互实蝇识别方法及一套可运行的系统。背景技术[0002]人类感知外界信息，80％以上是通过视觉得到的；长期以来，生物特征的图像一直是识别物种的重要依据，随着今