佳木斯市昆虫识别计数APP设计

2018年29期

作者:王建楠1,崔广新2,单晓晶1,吕冬云1,3*,罗志文1,3*

单位:1.佳木斯大学生命科学学院;2.佳木斯大学信息电子技术学院;3.佳木斯大学应用昆虫研究所简介:王建楠,硕士研究生,研究方向:资源昆虫学。*通讯作者,吕冬云,教授,硕士生导师,从事昆虫学研究;罗志文,副教授,硕士生导师,从事昆虫生态学研究。

基金项目:黑龙江省自然基金面上项目(C2016054);佳木斯大学科学技术重点项目(Sz2011-014);黑龙江省大学生科技创新创业训练计划项目(201610222111)。

昆虫是动物界种类最多、数量最大的动物,对农业生产和人类健康造成重大影响。昆虫的鉴定与识别是认识与研究昆虫的基础。目前,昆虫识别计数技术得到了国内外越来越多的关注,美国、日本等国家昆虫识别APP的制作较为详细,但因昆虫在不同地域种类有很大差别,适用范围不大。

国内现有昆虫识别软件较少,应用较广泛的是百度的图片识别。相关电子昆虫检索系统仍处在起步阶段,需要对昆虫识别数据库进一步完善,综合运用识别技术,开发快速简单实用的识别操作系统,使一些对昆虫感兴趣的非专业人员认识身边的昆虫,提高昆虫科普水平,也对农业虫害的预警起到辅助检测作用。

1

设计概述

1.1

昆虫识别计数APP概述

佳木斯市昆虫识别计数APP是可以使用户通过选择昆虫的形态特征来进行昆虫识别,并且通过图片输入,识别相同外部形态的昆虫达到计数目的的一款基于Android系统手机移动应用软件。

通过简单的指引性操作,即使是非专业人员,也可以方便快捷地认识身边的昆虫。当碰到未知昆虫且未来得及拍照时,可以打开APP界面,通过选择昆虫的形态特征,如昆虫的颜色、翅膀类型等,筛选出与之对应的昆虫;如果有该未知昆虫的图片,上传图片即可筛选出相同或类似的昆虫。

该APP还可以通过输入想要了解的昆虫的中文名称,获得昆虫的详细资料,系统有效地获取信息。对于感兴趣的昆虫还可以上传至微信朋友圈,促进交流。APP中的计数功能在农业田间应用广泛,使用该APP可以对田间突增害虫起到提示和预警作用。

1.2

研究对象

该APP 数据库筛选出80种佳木斯市常见的或者有明显形态特征的昆虫,如蜜蜂、蚂蚁、蝶类等,编辑其详细生活史及清晰图片,供大家搜索查阅。

1.3

分类依据

对于APP所选取的昆虫对象,有2~3处明显的生物学特征,方便用户检索的同时也提高检索的正确率。而对于昆虫生物学特征是从整体到局部的划分,例如先整体区分昆虫的颜色和大小,有没有翅膀,再局部地区分昆虫的头(胸、腹、翅膀)的形状、花纹、颜色等,将这些分好类的数据详细地存储到数据库中,通过层层筛选确定最终符合的昆虫。

通过对佳木斯市样地实地考察,采样拍照记录数据,配合专业书籍对比分析,进行数据库的填充,从而提高最终识别结果的可信度。对于比较难分辨的昆虫,将在后期完善。

1.4

需求分析

传统的昆虫鉴别需要有经验或专业人员,昆虫分类耗时耗力,效率低并且环境艰苦,使其难度增加。运用该APP,可以使没有昆虫基础,但需要知道昆虫种类或感兴趣的人员快速识别昆虫。在预防虫害方面可以通过计数功能实现田间虫害预测,方便快捷,适用人群广泛。

2

佳木斯市昆虫识别计数APP

2.1

信息构架

APP 的基本架构是Android客户端和服务器端。Android客户端的用户可以通过用户界面注册进入程序。它包括保险层和业务层,通过Android客户端数据的SQLite输入和服务器端数据交互,最终呈现在UI界面上。服务器端包括数据库层和业务逻辑层,其中数据库层汇集鳞翅目、鞘翅目、膜翅目的昆虫整体照片和局部特征照片。

业务逻辑层是通过Android客户端数据输入请求,链接SQLite数据库进行查询,并把结果返回给客户端。对于APP中的计数功能,通过输入昆虫照片的数字处理,将昆虫进行二值化处理识别昆虫的形态特征,锁定同一种昆虫来进行流域分割,联通区域标记进行计数(图1)。

图1 业务流程

2.2

主要功能

佳木斯市昆虫识别计数APP功能结构如图2所示。

图2 功能结构

用户通过点击佳木斯市昆虫识别计数APP图标,打开APP界面,界面中包含“登陆”和“注册” 2个按钮(图3)。

图3 APP界面

首次登陆的用户,进行用户基本信息(包括用户名、用户密码、手机号验证码等)的注册后(图4)即可登录进入用户界面(图5)。

图4 用户注册界面

图5 用户登录界面

登陆成功后,出现昆虫检索、昆虫识别和昆虫计数3个主要功能的一级界面(图6)。

图6 搜索、识别、计数界面

点击昆虫检索按钮,可以进入检索昆虫的二级界面,通过输入昆虫名称来搜索相关昆虫信息(图7)。

图7 检索界面

点击昆虫识别按钮可以进入选择昆虫特征的二级界面(图8、9),通过图片对比或者一步步选择来最终确定要查询的昆虫信息(图10)。点击昆虫计数可以通过输入图片获得昆虫数量。

图8 根据昆虫特征查找界面

图9 昆虫特征界面

图10 查找结果

3

结 语

在当今不可逆转的信息化潮流下,不同学科的相互合作完善是完成昆虫识别计数APP的关键。佳木斯市昆虫识别计数APP在可供方便快捷地识别昆虫的同时,也为广大昆虫爱好者提供了学习交流平台。在害虫防控方面,通过识别害虫种类,运用计数功能,为监测农业害虫信息和害虫预测预报提供了技术支持。实现了由繁琐的传统昆虫检索模式转变为简便迅捷的昆虫检索模式的巨大进步。

随着我国人民经济水平的提高,对生活环境绿化需求日益加大,国家越来越重视生态文明的建设,把人民美好生活作为奋斗目标,人们对身边的环境也越来越关注,对周边环境的昆虫认知有一定的需求,佳木斯昆虫识别计数APP可以让人们轻松快捷地了解感兴趣的昆虫。

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