(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210937348.8 (22)申请日 2022.08.05 (71)申请人 成都理工大 学 地址 610059 四川省成 都市成华区二仙桥 东三路1号 (72)发明人 陈书航　郭海波　何润华　 (51)Int.Cl. G06V 20/52(2022.01) G06V 40/10(2022.01) G06V 10/30(2022.01) G06V 10/36(2022.01) G01V 8/10(2006.01) G01J 5/00(2022.01) (54)发明名称 一种基于FPGA与红外对管的冷体动物监测 系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于FPGA与红外对管的 冷体动物 监测系统， 通过红外对 管传感器设置触 发边界， 监测系统在动物触碰监测边界后开始工 作， 采集到动物的图像信息后并进行处理、 存储 和显示， 记录完成后， 检测系统进入休眠状态； 具 体步骤包括： （1） 红外对管边界触发； （2） 进行去 误操作； （3） 激活相机并采集 图像； （4） 对图像进 行图像去噪操作； （5） 录制图像数据并计时； （6） 进行图像数据的存储； （7） 对图像进行显示， 操作 完成。 本发 明可以利用红外对管对冷体动物进行 监测， 同时不会对动物行为产生影响， 有效降低 了监测设备的功耗以及系统压力， 弥补了传统设 备中长时间对动物进行监测而带来的巨大的功 耗和存储压力， 具有广泛的应用前 景。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 115272975 A 2022.11.01 CN 115272975 A 1.一种基于FPGA和红外对管的冷体动物监测方法， 其系统构 成包括： 红外对管模块， 相 机激活模块、 摄像头配置模块、 图像采集模块、 图像预处理模块、 图像记录模块、 DDR3存储模 块、 图像显示模块。 2.根据权利要求1所述的基于FPGA和红外对管的冷体动物监测方法， 其特征在于： 将红 外对管摆放在相 机所能捕捉到的视野范围内， 呈封闭形状， 当有动物经过由红外对管形成 的边界时， 由于红外光线被阻断， 红外接收器无法接收到信号， 随即触发阻断信号发送至 FPGA， 进行 下一步的处理。 3.根据权利 要求1所述的基于FP GA和红外对管的冷体动物监测方法， 其特征在于： FP GA 在接收到由红外对管传输来的阻断信号后， 对阻断信号进行去误操作， 很大程度的减少因 树叶飘落、 雨雪冰雹等因素造成的误触情况； 通过对触发信号以50Mhz的时钟进行计时， 当 计时到2ms时， 表示有动物进入到摄像机视野范围内， 拉高激活信号， 并将该信号传输至图 像采集模块以及DDR3存储模块； 通过将 激活信号与图像采集模块中的相机参数寄存器配置 启动信号相绑定， 使相机 寄存器开始配置， 在配置好寄存器参数后， 相机开始工作并采集图 像。 4.根据权利要求1所述的基于FPGA和红外对管的冷体动物监测方法， 其特征在于： 对相 机采集到的图像进行中值滤波操作， 中值滤波可以有效的滤除图像噪声， 在FPGA端对中值 滤波算法进行流水线化处理， 创建一个3x3的滑动窗口， 从左往右、 从上往下的滑动图像直 至末端， 在滑动的过程中， 每一个窗口内都含有9个像素； 首先对这9个像素进行行排序， 将 像素值以从左往右的顺序， 从大到小的排列； 然后在 对行排列后的窗口进 行列排序， 将 像素 值以从上往下， 从大到小的顺序排列， 则位于第二行第二列的像素， 其值一定是9个像素 的 中值； 将这个中值替换到最初的窗口中第二行第二列的像素， 如此反 复， 最终达到去除噪声 的效果。 5.根据权利要求1所述的基于FPGA和红外对管的冷体动物监测方法， 其特征在于： 激活 信号启动相 机和存储器后开始工作， 对输入的图像进行计数， 通过帧率的设置可知相 机每 秒会捕捉到的帧数， 通过对该帧数计数可以达到计时的效果； 待计时到指 定时间后， 复位激 活信号， 使其保持在低电平等待 下一次触发， 同时也将相机和DDR3进 行复位； 由于激活信号 是低电平， 因此相机和D DR3也停止 工作， 进入待机状态， 等待下一次触发。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115272975 A 2一种基于FPGA与红外对管的冷体动物监测系统 技术领域 [0001]本发明属于集成电路的现场可编程门阵列设计技术领域， 具体涉及一种冷体生物 的监测方法。 背景技术 [0002]动物数量与种群动 态变化对于生物研究领域尤为重要， 科学监测数据是野生动物 研究、 保护、 管理决策的前提基础， 但是由于传统监测技术的限制， 野生动物的多样性特征 及其与环境、 生态系统的平衡机制未得到充分关注和研究。 随着自动化、 智能化、 信息技术 化的发展和应用， 野生动物监测技 术和方法出现较大突破和变革。 [0003]红外相机技术作为一种新型的野生生物科研监测手段， 因其较好的隐蔽性和对生 物影响小等优点， 近年来成为监测动物的主流方法， 然而， 对于冷体动物的监测， 因无法通 过温度变换来触发相机工作， 使得相机长时间处于开机状态， 持续捕捉图像， 这样会造成浪 费存储空间、 浪费系统资源、 电源能耗大等问题。 发明内容 [0004]本发明是为了解决上述现有技术存在的不足之处， 提出一种基于FPGA和红外对管 的监测系统， 用于在 野外环境下， 全天候的对冷体动物进行监测与记录， 在冷体动物进入摄 像头视野 范围时， 启动硬件设备并开启记录功能， 达到监测并记录 冷体动物的目的， 同时减 少存储空间的浪费、 减少系统资源的浪费、 减小电量的消耗。 [0005]本发明为达 到上述发明目的， 采用如下技 术方案： 本发明基于FPGA与红外对管的冷体动物监测系统的特点包括： 红外对管模块， 相 机激活模块、 摄像头配置模块、 图像采集模块、 图像预处理模块、 图像记录模块、 DDR3存储模 块、 图像显示模块。 [0006]所述红外对管模块， 是由4对及以上的红外对管传感器构成， 按照红外相机的视野 边界处摆放， 形成一个密闭的空间。 本发 明为了在不影响动物的前提下进 行监测， 因此采用 了肉眼不可见的红外线对 管， 红外线对 管发射940nm的红外光线， 当有冷体动物 穿过红外对 管所围成的监测区域时， 动物的身体会短暂的阻断红外线的接 收， 此时接 收器无法接 收到 红外线， 触发阻断信号， 将阻断信号传送至相机激活模块， 若满足红外摄像机激活模块的要 求， 则启动红外摄 像机开始进一 步的操作。 [0007]所述相机激 活模块在接收到红外对管模块发来的阻断信号后， 对阻断信号进行计 时， 若阻断信号的时间长度超过2ms， 则拉高激活信号， 以此方法来避免误触或是树叶等杂 物飘落时意外触发红外对管 的情况。 当激活信号拉高后， 该激活信号与摄像头配置模块相 连， 若该激活信号触发， 则使摄像头开始配置红外相机相关寄存器等激活参数， 使红外相机 开始工作， 同时将此激活信号与DDR3模块的初始化信号相连， 只有当DDR3的初始化信号激 活时， 且激活信号触发时， 才能控制D DR3模块开始进行图像的存 储工作。 [0008]所述摄像头配置模块， 在激活信号触发后， 该模块开始配置启动红外相机所需要说　明　书 1/3 页 3 CN 115272975 A 3