水稻害虫三维标本信息管理系统的设计
摘要：为充分发挥水稻害虫标本在服务水稻生产中的作用，研制3D成像系统，将水稻害虫标本自动化生成三维数字化模型。并建立水稻害虫三维标本信息管理系统，为用户提供在线检索服务和防治技术信息。
关键词：数字化；水稻害虫三维标本；信息管理系统
Abstract： In order to make full use of insect specimens of rice pest in rice production， 3D imaging system was developed， which made the three dimensional digital model of the automatic generation of specimens of rice insect. The rice insect specimens of three-dimensional information system was established to provide users with online information retrieval services and prevention techniques.
Key words： digitization； rice pests three-dimensional specimen；information management system
将害虫标本数字化，当今大多数采用的是二维图像形式，这只能从某个角度去观察害虫。通过虚拟现实技术可以建立害虫三维模型，但是这种方法建模速度慢，需要人力多，而且与实际对象的相似度上可能存在一定的偏差。有些使用分形算法建立昆虫三维模型，通用性差[3]。此次设计的系统三维模型是基于水稻害虫图像自动生成的，可以实现720°的自由旋转，解决了二维图像的缺陷，实现水稻害虫的真实再现。同时利用Web技术，实现水稻害虫信息数据的网络共享。系统主要以黑龙江垦区水稻常见害虫为例，为垦区农民、农业科技人员及相关专家之间搭建水稻害虫的有效信息和知识共享的平台，建立水稻害虫三维标本信息管理系统可以推动该区水稻生产的信息化发展，提高水稻的产量和质量。
1 水稻害虫三维标本信息管理系统的创建流程
2 水稻害虫三维标本信息管理系统功能模块
黑龙江垦区水稻害虫三维标本信息管理系统主要包含新闻动态、水稻虫害基本知识、三维标本制作子系统、识别子系统、在线交流、后台管理6个功能模块，各子模块功能如下。
新闻动态模块：主要发布有关各地区遭受的水稻虫害最新信息，以及不同时期应注意的事项。使用户能够更好地采取防治措施。
水稻虫害基本知识模块：该功能模块主要介绍黑龙江垦区水稻经常出现的害虫的所属分类、主要特征、发生时期、为害水稻部位、为害程度、在垦区分布情况以及相应的诊治方法和防治措施。系统共收集30余种黑龙江垦区的水稻害虫信息，包括每种害虫的名称、可以720°旋转的水稻害虫三维标本模型、水稻症状图像、防治措施、诊治方案以及其他相关描述信息，方便用户查询水稻害虫信息及诊治方法。
三维标本制作子系统：利用自制的多角度拍摄装置从上、中、下三个方向拍摄害虫标本，然后把三个角度的图片序列组成图像矩阵。
识别子系统模块：在该子系统模块的相关数据库中汇集了黑龙江垦区常见的水稻虫害的基本知识，比如虫害的发生情况、发生期、虫害的特征、以及为害程度等。该模块主要实现以下功能：①检索诊断功能。用户输入相应的发生时期、发生特征、发生部位等信息，根据系统推理机能推出属于什么类型的虫害，并调出此害虫的相关信息及防治措施等。②预测功能。用户可以输入水稻所处时期、气象资料包括温度、湿度、雨量信息，系统会给出这个时期有可能发生什么类型的虫害，发生概率的大小，以提早防治。③知识库的维护功能。管理员根据专家最新的研究可以更新知识库中的数据，以便能够更加准确地诊断。
在线交流模块：农民、科技人员、专家可以登录该模块中相互交流，以及时解决水稻生产中遇到的问题。
后台管理模块：主要负责增、减水稻害虫相关的信息以及用户的信息，使系统能够及时更新以及正常运行。
3 水稻害虫三维标本信息管理系统设计
3.1 水稻害虫标本三维模型的自动化系统设计
3.2 特征信息诊断功能的设计
水稻的每种虫害都有一定的特征，包含多种症状，某一症状可能不是一种虫害特有的，症状和虫害之间存在着网状关系，在建立知识库前首先按每个部位发生虫害的特征进行提取，然后再根据各种症状进行水稻虫害的识别。
其中Z（Si）为第i个症状在知识库中的总和，∑Z（Sj）为案例库中所有症状的和。
在检索诊断时系统利用案例检索和模糊推理相结合，计算筛选出与待测案例相似度最大的案例，即使没有完全匹配，也能给出诊断结果，不同于以往的只有匹配失败和成功两种结果，根据相似度取值的不同可以得出三个结果。ρ为诊断的相似度，y和Y分别是用户提供的和系统案例库中的第m个症状的权重，ρ取值为：
诊断后可能出现如下三种结果：
1）匹配成功，相似度的取值为ρ≥0.95。系统给出诊断出的虫类，以及具体的相关信息和防治方法。
2）诊断成功但不精确，相似度的取值为0.75≤ρ