基于Android平臺的小麥條銹病圖像采集系統的研究與設計

崔云濤，王蓮芝*，馮 晶，徐世昌

(1.中國農業大學信息與電氣工程學院，北京 100083;2.中國農業科學院植物保護研究所，北京 100193)

近年來，隨著嵌入式技術、無線通信技術的發展，加之硬件性能的不斷提高，Android移動終端價格變得低廉，因此被廣泛普及。將此種設備應用到農業已成為現實。基于安卓的農業環境信息采集系統［1］、移動 GIS［2］、農業信息管理系統［3］和農業新品種推廣信息采集系統［4］等技術都已應用到現代農業之中。

當前農業從業人員及專家在實際診斷小麥條銹病發病程度存在著一系列的問題。首先，小麥條銹病發病初期的癥狀往往不太明顯，而種植人員由于缺乏專業知識，因而無法及時地進行防治;其次，具有小麥條銹病專業知識的植保專家不能一直在小麥發病現場，親自診斷病害的情況和提供防治措施;最后，也是最關鍵的一點，農業從業人員對發病程度判斷是模糊的，并且容易同其他病害混淆，不能正確地進行病害的診斷。植保專家對小麥條銹病發病程度的描述缺乏精確性，從而耽誤了防治的進程。為了更好地解決這一問題，本文提出一種利用Android移動終端設備進行拍照獲取病害區域，通過網絡將圖像上傳至服務器。而后，專家可以利用計算機圖像處理程序給出病害的結果，并返回給農業從業人員。

本文介紹了在Android SDK和Eclipse環境下進行開發完成的小麥條銹病采集系統及其關鍵技術。該系統是基于C/S模式實現的，主要用于大田或者溫室獲取小麥條銹病葉片圖像，上傳至服務器，以此為小麥條銹病病害圖像處理與識別診斷等工作的研究提供基礎數據。此外，在硬件方面無須額外投入。

1 Android平臺搭建

Android是一種基于Linux的自由及開放源代碼的操作系統，主要用于移動設備，如智能手機和平板電腦，由Google公司和開放手機聯盟領導及開發。自從Android移動設備問世，搭載Android系統的移動設備價格越來越低廉，性能不斷提升，加之良好的用戶體驗、豐富多彩的應用軟件，Android系統得到廣泛的應用，成為萬眾矚目的焦點。據外國媒體統計，2014年Android設備出貨量為10.59億部。Android平臺的應用軟件更是數以萬計，為人們的生活和工作帶來了便捷。不光是由于它是面向終端用戶免費、開源的OS，還有它擁有良好的應用程序框架、優化的圖形庫、良好的數據庫與多媒體支持等優勢。

客戶端開發環境的搭建是系統開發的基礎工作。綜合考慮，本文搭建Eclipse與Android SDK的環境，利用其提供的內存、性能分析、調試工具和模擬器等條件開發了該采集軟件，用于小麥條銹病病害圖像的采集。

2 系統功能設計

2.1 客戶端設計

該小麥條銹病圖像采集系統面向的終端系統為Android平臺，并要求系統版本不低于 Android 2.2。該系統主要完成的功能有拍照功能、預覽圖像功能、上傳功能、分析功能、系統說明等。本系統的界面簡單友好，易操作，并有良好的提示功能，有利于用戶操作和后期推廣。

2.2 服務器端設計

Apache簡單、速度快、性能穩定，并具有良好的跨平臺性和安全性，是最流行的WEB服務器軟件之一，故將其作為服務器軟件。為了配合后續圖像處理等研究的進行，采用PHP語言作為服務器端語言進行圖像的上傳處理等操作。

3 關鍵技術

3.1 Activity

Activity是Android應用程序中最核心的類。在開發Android原生APP中是最基本和最常用的工具。為了提高運行的性能，本系統正是利用原生APP技術進行Activity開發。根據系統的需要，并遵循軟件工程的要求，設置多個 Activity類(WelcomeAty、UploadAty、TkPhotoAty、PreviewAty等)，每個Activity類都綁定相應的XML布局文件來呈現界面。Activity類借助Intent來實現相互間的跳轉與傳值。

3.2 SQLite

SQLite是一種輕量級的小型數據庫，具有獨立性、安全性、跨平臺性等優點，并具有常見數據庫系統功能。因其占用系統資源很少，現代嵌入式系統中多使用該數據庫，Android系統即采用SQLite。為了記錄上傳的圖像信息，本系統建立WheatImage數據庫及相應的數據表，并提供查看記錄功能。

3.3 上傳處理

按照系統的需要，Android上傳文件到服務器，采用基于TCP的可靠通信的HTTP協議的方法，模擬網頁 POST方法傳輸文件。客戶端需在AndroidManifest.xml配置相應的網絡權限，而后使用HttpURLConnection等接口和線程服務，來支持圖像的上傳。服務器端則采用PHP編碼來接收要傳輸的圖像文件。若圖像文件上傳成功，則有“uploaded successfully”提示。圖1為上傳圖像的流程圖。

圖1 上傳圖像的流程

為了支持斷點上傳任務，該系統Android客戶端發送上傳文件頭字段給服務器，服務器判斷文件是否在服務器上，文件是否有上傳的記錄，若是文件不存在，服務器則返回一個ID通知客戶端從什么位置開始上傳，客戶端從獲得的位置開始上傳文件。

3.4 其他

為了便于以后的工作，系統拍照所得圖像大小統一為1 920像素×2 560像素，并以采集時間為標準命名。系統可對圖像進行預分析，對圖像進行初步的篩選，減少不必要的上傳。

4 小結

隨著智能化移動終端的普及，在農業上使用終端設備來采集信息進行處理分析，已成為研究的熱點。該系統是利用Android平臺的特性來獲取小麥條銹病圖像，完成小麥條銹病病害圖像處理過程中的第一步，既方便又高效。

［1］ 王安煒.基于Android的手機農業專家系統的設計與實現［D］.濟南:山東大學，2011.

［2］ 金浩軍，劉成忠.基于Android平臺移動GIS在農業氣象服務中的應用研究 ［J］.農業網絡信息，2013(2):21-24.

［3］ 方鈺，黃亮，陳詩平.基于Android系統的農業信息服務平臺運行模式及發展前景 ［J］.現代農業科技，2014(19):340-341.

［4］ 張淑苗，張偉，李麗.基于Android平臺的農業新品種推廣信息采集系統［J］.農業網絡信息，2012(3):17-19.