[发明专利]一种基于蜂巢视频—温度采集系统的信息融合分析方法

说明书

本发明公开了一种基于蜂巢视频—温度采集系统的信息融合分析方法，是按如下步骤进行：1对蜂巢视频—温度采集系统获取的视频信号进行截取，获得蜂群图像序列；2获得时间及位置与上述蜂群图像对应的蜂房温度矩阵序列；3使用聚类分割算法对单帧蜂群图像进行分割，得到带有蜂群形态的初步位置分布图；4对初步位置分布图作分块处理和邻域像素赋值处理，得到与温度矩阵中所有温度值位置上一一对应的图像矩阵；5计算每一帧图像矩阵与温度矩阵之间的相关系数和互信息量；从而建立相关系数及互信息量时间序列曲线。本发明将图像和温度信息进行融合处理和分析，有利于提高对蜂巢温度调节过程的解析效果，适用于蜂学研究和养蜂业管理。

技术领域

本发明涉及利用多源信息研究蜂巢恒温调控领域，具体地说是一种基于蜂巢视频—温度采集系统的信息融合分析方法，适用于蜂学研究和养蜂业管理。

背景技术

明确蜂巢的温度调节机理和过程不仅是蜂学研究的热点问题，而且对养蜂业的科学管理具有重要的指导价值。现有研究表明(“汪天澍,刘芳,余林生,等.蜜蜂蜂群温湿度调节研究进展[J].生态学报,2015,10:3172-3179”)，蜜蜂具有自动调节蜂巢温度的功能，但其恒温调控机理和过程尚需进一步揭示。文献(“江朝晖,张静,杨春合,等.越冬蜂群调温机理仿真[J].系统仿真学报,2014,06:1301-1307”)以蜜蜂智能体及蜂巢内温度场为对象进行仿真研究，初步揭示了蜂巢恒温调控规律，但仿真结果尚需与实际观测数据的分析结果相印证。文献(“杨冠煌,孙东江,肖京城,等.中华蜜蜂群体内温度、湿度及CO₂浓度的变化及调节研究[J].中国农业科学,1999,03:98-103”、“付月生,潘炜,余林生,等.蜂巢恒温调控机理检测装置的研究[J].湖北汽车工业学院学报,2015,01:60-63”、“李想,江朝晖,陆元洲,等.基于微传感器阵列的蜂巢温度监测与分析系统[J].传感器与微系统,2015,11:63-65+68”)和实用新型专利“一种用于研究蜂巢全蜂房温度调控机制的蜂箱(CN201520266709.6)”设计了多种实验监测装置，获得实际蜂巢内温湿度等参数，并进行处理和分析，但由于蜂巢内各点的温度与蜂群的形态/位置密切相关，而上述研究都缺少蜂群形态、位置等重要信息，所得结果不能真实、全面地反映蜂巢温度调节机理和过程。

发明内容

本发明为克服现有技术存在的不足之处，提供一种基于蜂巢视频—温度采集系统的信息融合分析方法，以期全面考虑影响蜂巢内部温度变化的各项因素，提高对蜂巢温度调节的有效性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明一种基于蜂巢视频—温度采集系统的信息融合分析方法，所述蜂巢视频—温度采集系统用于获取任意时刻蜂箱内部的蜂群视频及相应的蜂房温度数据，其特点是，所述信息融合分析方法按如下步骤进行：

步骤1：令所述蜂巢视频—温度采集系统的时间周期为T，并按照时间周期T对任意时间段内蜂箱内部的蜂群视频进行截取，获得蜂群图像序列；所述蜂群图像序列是按照时间顺序排列的n幅蜂群图像；

步骤2、从所述蜂巢视频—温度采集系统中获取与所述蜂群图像序列所对应时刻的n组蜂房温度数据，并对所述n组蜂房温度数据进行预处理，从而获得与所述蜂群图像序列相对应的温度矩阵序列；所述温度矩阵序列是按照时间顺序排列的n个温度矩阵；其中第i个温度矩阵与第i幅蜂群图像相对应，且记第i个温度矩阵为：其中，表示第i个温度矩阵中第v行第u列位置上的温度值，V为温度矩阵的行数，U为温度矩阵的列数，1≤v≤V，1≤u≤U，1≤i≤n；

步骤3：利用聚类分割算法对所述蜂群图像序列中的每幅蜂群图像进行分割，从而得到带有蜂群形态的n幅初步位置分布图；将第i个初步位置分布图用第i个位置分布图像矩阵表征为：其中，表示第i个位置分布图像矩阵中第s行第q列像素值，S为位置分布图像矩阵的行数，Q为位置分布图像矩阵的列数，1≤s≤S，1≤q≤Q，S＞V，Q＞U；