一種基于圖像識別定位的鱘魚活性檢測裝置與方法

一種基于圖像識別定位的鱘魚活性檢測裝置與方法
【專利摘要】本發明公開一種鱘魚活性檢測的選擇育種領域中基于圖像識別定位的鱘魚活性檢測裝置與方法，在水下布置攝像頭，在所要觀測的鱘魚個體身體上背上一個具有特定標記的球狀物體，通過使用攝像頭來獲取帶有特定標記的球狀物體的圖像，在PC機上從目標鱘魚個體的影像中提取出標識物來識別出不同的個體目標，并且通過標識物圖像的成像原理來計算出被測個體與該攝像頭的距離，然后通過攝像頭的已知坐標解方程來計算得出被觀測鱘魚個體的坐標，通過連續的觀測可以得到被觀測鱘魚個體的運動特性，由運動特性來判斷出鱘魚的運動活性，作為選擇鱘魚親魚的依據，通過對形成的鱘魚運動特性分析間接地檢測出鱘魚的運動活性，提高選擇出優良鱘魚親魚的準確性。
【專利說明】
一種基于圖像識別定位的鱘魚活性檢測裝置與方法
技術領域
[0001] 本發明涉及舞魚活性檢測的選擇育種領域，特別是一種基于圖像識別定位的舞魚 活性檢測裝置與方法。
【背景技術】
[0002] 舞魚養殖中存在著諸如舞魚選種、疾病預防、種苗質量等許多問題，特別是在舞魚 選種領域，若選擇的親魚個體活性不強，則會造成雌魚產卵量不高、魚卵的出苗率不高、幼 魚生長發育不良等諸多不利結果，進而影響到舞魚的產量。如果能規范地進行優良品種的 選擇工作，逐年選留活性強的親魚，則能促進舞魚養殖業的良性循環。所以找到一種選擇準 確率高、選擇周期短、選擇效果優的舞魚親魚選擇方法對舞魚養殖業的可持續發展至關重 要。
[0003] 目前，對于舞魚親魚的選擇，主要還是靠人工選擇。一是通過人工經驗選擇生長速 度快、肉質好、抗逆性強的個體作為親魚;二是按照個體年齡和體重的標準來篩選;三是對 照體質標準，通過人工觀察選擇體質健壯、行動活潑、無病、無傷的個體作為親魚。但人工選 擇方法很傳統，選擇時往往按照養殖人員的經驗做出判斷，并且需要打撈出舞魚個體在陸 地上進行各種觀察和檢測，這樣方法不僅耗費大量人工，選擇的周期較長，在陸地上觀測時 對舞魚個體造成了一定程度上的損傷，而且沒有統一的選擇標準，選擇的準確度不明顯。

【發明內容】

[0004] 本發明的目的是為克服現有舞魚親魚選擇主要靠人工選擇的缺點，提出一種基于 圖像識別定位的舞魚活性檢測裝置與方法，無需打撈舞魚個體，對舞魚無損傷，通過檢測出 舞魚的運動活性來提高選擇出優良舞魚親魚的準確性，縮短選擇的周期。
[0005] 為實現上述目的，本發明一種基于圖像識別定位的舞魚活性檢測裝置采用的技術 方案是:包括水管支架、MCU控制電路盒和PC機，MCU控制電路盒和PC機設在舞魚養殖魚塘岸 上，所述水管支架是由固定設在舞魚養殖魚塘內側四壁上的水管形成的田字型結構，水管 支架進水口向上延伸到魚塘岸上且經電磁閥連接Μ⑶控制電路盒內部設有的Μ⑶控制器， MCU控制器連接PC機;魚塘中的被觀測舞魚個體的背上各固定連接一個球狀標識物，不同的 球狀標識物表面設有不同的條形碼;魚塘水面下沿水管支架的管道長度方向上均勻固定設 置多個攝像頭水下密封盒，在每個攝像頭水下密封盒內部放置一個攝像頭，所有攝像頭中 心線都處于同一水平高度位置，所有攝像頭都通過信號線連接MCU控制器;一個攝像頭的正 前方有一個石英玻璃鏡頭片，每個攝像頭水下密封盒的前部斜上方有一個能清洗石英玻璃 鏡頭片的清水噴嘴，清水噴嘴連接且連通水管支架。
[0006] 本發明一種基于圖像識別定位的舞魚活性檢測裝置的檢測方法采用的技術方案 是包含以下步驟：
[0007] A、以舞魚養殖魚塘深度為一半的水平面的中心為坐標原點建立三維坐標系，確定 出每個攝像頭的坐標，將每個攝像頭的坐標值預置在PC機中；
[0008] B、M⑶控制器控制各個攝像頭對被觀測舞魚個體完成一次拍攝，將圖像上傳至PC 機，PC機提取各圖像中的球狀標識物對象，通過識別條形碼確定不同觀測目標，獲取不同觀 測目標Μι，M2，M3……Mm所對應的圖像中球狀標識物的圓形影像尺寸直徑L，m是被觀測舞魚 個體的個數，計算出被觀測目標與攝像頭之間的物距，通過同一個觀測目標被不同的攝像 頭觀測得到的物距計算出觀測目標的坐標；
[0009] C、將完成一次拍攝時不同觀測目標坐標按照不同編號存儲到PC機的數據庫中，延 時后重復步驟B，再次將不同觀測目標坐標按照不同編號存儲到PC機的數據庫中，如此不斷 循環，得到不同時間點Τι，Τ2，Τ3……Tk的不同觀測目標的坐標:Xii，Xi2，Xi3'"Xi(k-i)，Xik，i = 1，2,3......m;
[0010] D、先計算出某個舞魚個體Mi在Tk-dljTk的時間段內的位移量Si(k-O，再計算出在Ti 到Tk的時間段內總運動位移量Si，最后計算出在TgljTk的時間段內的運動平均速度Vi;
[0011] E、用運動特性指數
淚不同被觀測舞魚個體的活性， 運動特性指數h越大，舞魚活性越強。
[0012] 進一步地，步驟B中，在攝像頭對被觀測舞魚個體拍攝之前，Μ⑶控制器首先判斷是 否接收到PC機發送過來的沖洗石英玻璃鏡頭片的命令，若接收到命令，接通電磁閥，清水噴 嘴噴射清水沖洗石英玻璃鏡頭片，若沒有接受到命令，MCU控制器控制各個攝像頭拍攝。
[0013] 步驟B中，PC機8提取各圖像中的球狀標識物對象后對各圖像進行處理、分析，首先 判斷圖像的模糊程度和失真程度，若超過模糊和失真界限，則PC機發送清洗鏡頭命令給MCU 控制器，MCU控制器控制清水噴嘴沖洗石英玻璃鏡頭片。
[0014] 本發明與已有方法和技術相比，具有如下優點：
[0015] 1、本發明通過在水下布置攝像頭，在所要觀測的舞魚個體身體上背上一個具有特 定標記的球狀物體，通過使用攝像頭來獲取帶有特定標記的球狀物體的圖像，并且將所獲 取的圖像上傳到作為圖像處理單元的PC機端。在PC機上通過圖像處理技術從目標舞魚個體 的影像中提取出標識物來識別出不同的個體目標，并且通過標識物圖像的成像原理來計算 出被測個體與該攝像頭的距離，然后通過攝像頭的已知坐標解方程來計算得出被觀測舞魚 個體的坐標，最終通過連續的觀測可以得到被觀測舞魚個體的運動特性。由運動特性來判 斷出舞魚的運動活性，作為選擇舞魚親魚的依據，通過對形成的舞魚運動特性分析間接地 檢測出舞魚的運動活性，提高選擇出優良舞魚親魚的準確性。
[0016] 2、本發明利用攝像頭采集圖像來識別定位得出舞魚運動軌跡，并以此為依據判斷 出活性強弱來作為選擇舞魚親魚的標準，能有效克服人工檢測選擇準確度不高，選擇周期 長等缺點，節省人力，提高水產養殖的自動化水平。
[0017] 3、本發明通過在一個水平面上按照等距原則放置攝像頭，實現了對被觀測個體觀 測視野范圍的交叉覆蓋，有效地避免了觀測盲區問題，提高了裝置的穩定性能。
[0018] 4、本發明將攝像頭密封在一個防水的容器中，并在其中安放照明LED燈，并且通過 在每個攝像頭的上方安置清洗裝置，能有效地對沉積在攝像頭密封裝置玻璃表面的污垢進 行定期的沖洗，提高了攝像頭在水下的條件下成像的清晰度。
[0019] 5、本發明通過在一個球狀物體上繪制寬度不一的條碼來標識不同的被觀測對象， 球狀物體的特征能使攝像裝置在各個角度都能拍攝到條碼，從而保證了目標觀測的連續 性。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發明一種基于圖像識別定位的舞魚活性檢測裝置的整體結構示意圖；
[0021] 圖2是圖1中攝像頭水下密封裝置及鏡頭清洗裝置的安裝結構放大示意圖；
[0022] 圖3是圖1中的球狀標識物的主視結構放大圖；
[0023]圖4是圖2中攝像頭水下密封裝置的內部結構圖；
[0024] 圖5是圖1所示舞魚活性檢測裝置的控制電路框圖；
[0025] 圖6是圖1所示舞魚活性檢測裝置的的工作流程圖。
[0026] 附圖中各部件的序號和名稱：1、舞魚養殖魚塘，2、被觀測舞魚個體，3、球狀標識 物，4、攝像頭水下密封盒，5、水管支架，6、信號線，7、M⑶控制電路盒，8、PC機，9、電磁閥，10、 水管三通接頭，11、密封盒管卡，12、密封盒底座固定螺栓，13、密封盒座，14、水管彎頭，15、 清水噴嘴，16、表示"0"的窄條形，17、表示"Γ的寬條形，18、攝像頭，19、照明燈，20、攝像頭 固定底座，21、照明燈固定底座，22、密封盒引線密封蓋，23、照明電源線，24、攝像頭信號線， 25、密封蓋防水墊圈，26、密封端蓋，27、石英玻璃鏡頭片，28、緊固螺栓。
【具體實施方式】
[0027] 參見圖1，為本發明一種基于圖像識別定位的舞魚活性檢測裝置整體結構示意圖。 舞魚活性檢測裝置包括水管支架5、MCU控制電路盒7和PC機8。水管支架5安裝在舞魚養殖魚 塘1內，Μ⑶控制電路盒7和PC機8設在舞魚養殖魚塘1外部岸上。養殖魚塘1是一個長為a、寬 為b、深度為h的魚塘。在舞魚養殖魚塘1 一半深度的水平面上，在舞魚養殖魚塘1的內側四壁 上固定安裝水管，形成一個"田"字型的水管支架5,所有水管的中心均水平，位于同一水平 高度上，水管支架5內部互通形成通水管道。水管支架5只有一個進水口，進水口的管道向上 延伸到魚塘岸上，并且連接魚塘岸上的電磁閥9，電磁閥9連接MCU控制電路盒7內部，Μ⑶控 制電路盒7內部設有MCU控制器，MCU控制器連接PC機8，通過Μ⑶控制電路盒7內部的MCU控制 器控制電磁閥9的開斷進而控制是否噴射清洗水。
[0028] 在舞魚養殖魚塘1水面下設置多個攝像頭水下密封盒4,多個攝像頭水下密封盒4 沿水管支架5的管道長度方向上，每隔1的距離均勻地安裝在水管支架5上，需要安裝的攝像 頭水下密封盒4的個數η可以按下式計算出來：
[0029]
[0030] 其中1的選取應能使a/Ι和b/Ι為整數。
[0031]所有攝像頭水下密封盒4都位于同一水平高度上，所有攝像頭水下密封盒4引出的 線形成信號線6并輸入到MCU控制電路盒7，連接MCU控制器，最終通過串口與PC機8建立通信 連接。
[0032]舞魚養殖魚塘1中有被觀測舞魚個體2,每個被觀測舞魚個體2的背上通過細繩固 定一個球狀標識物3，球狀標識既作為識別不同舞魚個體的標識，又在通過成像原理測距時 為測距算法提供準確固定的目標尺寸。當不同的被觀測舞魚個體2在舞魚養殖魚塘1中游動 時，由于攝像頭水下密封盒4的獨特放置方式，實現了對被觀測舞魚個體2的觀測視野范圍 的交叉覆蓋，有效地避免了觀測盲區問題，能連續穩定地觀測到所有被觀測對象。
[0033] 參見圖2所示，每個攝像頭水下密封盒4都通過密封盒管卡11固定在水管支架5上。 攝像頭水下密封盒4通過水平伸出的密封盒座13連接密封盒管卡11，密封盒管卡11以固定 螺栓12固定在水管支架5上。為了保證攝像頭有足夠的觀測視野，安裝時要保證鏡頭的水 平。在每個攝像頭水下密封盒4的上方約20厘米處的管道上通過一個三通接頭10引出一節 水管，并通過水管彎頭14連接一個清水噴嘴15。清水噴嘴15的位置處于攝像頭水下密封盒4 的前部斜上方，確保不擋住鏡頭的視線。水管支架5-是作為安裝攝像頭水下密封盒4的固 定支架，二是作為供給沖洗鏡頭清水的管道。
[0034] 參見圖3中球狀標識物3的主視圖，球狀標識物3為一個白色球狀物，在每個球狀標 識物3表面設有不同的條形碼。在球狀標識物3表面繪制寬度不同的黑色條形，分別是表示 "〇"的窄條形16、表示"Γ的寬條形17,用窄條形16和寬條形17的不同組合來表示不同的觀 測舞魚。具體的方法如下：以窄條形16表示二進制的"〇"，以寬條形17表示二進制的"Γ，在 球狀標識物3表面一共繪制5條條狀圖。條狀圖按照從上到下的順序表示二進制的高位到低 位，這樣不同目標個體可以從〇〇〇〇〇至11111的二進制數來表示，最多可以表示的數目可達 32個。
[0035]參見圖4所示單個攝像頭水下密封盒4的內部結構，為了保證攝像頭能在水下正常 使用，最基本的方法是將攝像頭與水隔離。本發明中，在每個攝像頭水下密封盒4內部放置 一個同樣的攝像頭18,由攝像頭18的固定底座20固定于密封盒中的前方，使其在水下形成 一個獨立的空間。并且，要使所有的攝像頭18的中心線都處于同一水平高度位置。考慮到水 下的光線有不足的情況，在攝像頭18的后面放置照明燈19,由照明燈19固定底座21固定于 密封盒中，照明電源線23和攝像頭信號線24通過密封盒引線密封蓋22引出密封盒外。在放 置完成后，再在密封盒前側，即攝像頭18的正前方加上密封端蓋26,為加強防水效果，在密 封端蓋26與密封盒接口之間放置防水墊圈25,使密封端蓋26與密封盒密封連接在一起。為 使攝像頭18的鏡頭有效采光，密封端蓋26要能有效地透光，所以在密封端蓋26上嵌入一個 石英玻璃鏡頭片27來保證采光與透光，石英玻璃鏡頭片27位于攝像頭18的正前方，石英玻 璃鏡頭片27由4個緊固螺栓28固定。
[0036] 參見圖5的控制電路框圖，MCU控制電路盒7內設有MCU控制器、繼電器控制模塊、上 位機通信模塊和電源模塊。η個攝像頭水下密封盒4中的攝像頭18分別記為第一攝像頭、第 二攝像頭、第三攝像頭…第η-1攝像頭、第η攝像頭，所有的攝像頭18都通過信號線6連接到 Μ⑶控制電路盒7中的Μ⑶控制器的不同端口上，使攝像頭18與Μ⑶控制器建立通信;繼電器 控制模塊連接到MCU控制器的一個輸出引腳上，MCU控制器通過繼電器控制模塊連接電磁閥 9,從而控制電磁閥9的通斷。在攝像頭18由于水下污垢沉淀成像模糊時，由MCU控制器控制 繼電器模塊接通電磁閥9，使鏡頭斜上方的清水噴嘴15噴射清水對石英玻璃鏡頭片27進行 沖洗。MCU控制器通過上位機通信模塊連接PC機8,建立MCU控制器與PC機8的通信連接。 [0037]參見圖6所示的本發明一種基于圖像識別定位的舞魚活性檢測方法的工作流程 圖。具體工作流程如下：
[0038]步驟1:首先是檢測之前的準備工作。
[0039] (1)由于本發明舞魚活性檢測裝置的圖像定位算法是按照成像原理，通過物距w、 像距V、目標尺寸U、影像尺寸Z的關系得到像距，公式如下：
[0040]
[0041]為了得到像距V，
首先需要對攝像頭18的像距進行標定實驗。具體的過程是:保持 攝像頭18的各項參數不變，選擇一個球作為實驗目標物體，并用游標卡尺測量出實驗目標 物的直徑u(目標尺寸）；將攝像頭18的鏡頭與實驗目標物放置在同一水平面上，并使二者的 距離物距保持為w;將攝像頭18所獲得的實驗目標物體的圖像通過圖像處理軟件處理得到 實驗目標物的影像尺寸z，最終可以通過下式得到攝像頭18的成像像距V:
[0042]
[0 04 3 ] v ? w」，+、/χ_ % τ m $ j的球狀標識物3的直徑利用游標卡尺進行精確測量，得到其直 徑為S(目標尺寸），將球狀標識物3的直徑S預置在PC機8中，以便PC機8計算被觀測舞魚目標 2的坐標時利用。
[0044] (3)在舞魚養殖魚塘1深度為一半的水平面的中心為坐標原點建立三維坐標系，由 于每個攝像頭18的間隔距離相等，這樣就可以確定出每個攝像頭18的坐標( X1，yi，Z1)，（X2， y2，z2)，（X3J3，Z3)......(Xn，yn，zn)，將每個攝像頭18的坐標值預置在PC機8中，以便PC機8計 算被觀測舞魚目標2的坐標時利用。
[0045] 步驟2:在整個系統初始化完成后，MCU控制器首先判斷是否接收到PC機8發送過來 的沖洗石英玻璃鏡頭片27的命令，若接收到相應的命令，MCU控制器通過繼電器控制模塊接 通電磁閥9,清水噴嘴15噴射清水開始沖洗石英玻璃鏡頭片27,持續10秒后關斷;若沒有接 受到相應的命令，MCU控制器直接跳轉到發出拍攝命令的語句，控制各個攝像頭18進行一次 抓拍。然后由MCU控制器判斷各攝像頭18是否全部拍攝完成，方法是判斷是否都接受到了各 個攝像頭18傳送回的圖像。在全部攝像頭完成一次拍攝后，MCU控制器將η幅圖像通過串口 上傳至PC機8;若沒有全部拍攝完，Μ⑶控制器重新發出拍攝命令。PC機8對各圖像進行處理、 分析，首先判斷圖像的模糊程度和失真程度，若超過模糊和失真的一定界限，說明有攝像頭 18的鏡頭（即石英玻璃鏡頭片27)由于魚塘中水質的渾濁造成污垢在鏡頭表面沉淀，則PC機 8發送清洗鏡頭命令給MCU控制器，系統又跳轉回上述MCU控制器接收到清洗命令處往下執 行；否則PC機8提取各圖像中的球狀標識物3對象，通過識別上面的條形碼所對應的不同二 進制數來確定各圖像所拍攝的不同觀測目標，即不同的被觀測舞魚個體2。
[0046] 步驟3:PC機8在得到各不同觀測目標后，利用圖像處理技術，首先識別圖像上面的 條形碼所對應的不同二進制數來確定各圖像所拍攝的不同被觀測舞魚個體2,記為M^Ms， M3……Mm，m是被觀測舞魚個體2的個數，然后獲取不同觀測目標Mi，M2，M 3……對應的圖 像中球狀標識物3的圓形影像尺寸的直徑L，而與影像尺寸相對應的實際球狀標識物3的實 際直徑尺寸即目標尺寸S已在步驟1中測量獲得，攝像頭18的像距V也已經在步驟1中獲得。 最后根據成像原理可以得到被觀測舞魚個體2與攝像頭18之間的距離，也即物距D:
[0047]
[0048]假設同一個被觀測舞魚個體2被三個不同的攝像頭18觀測得到的距離為D^D^Ds， 由于在步驟1中建立坐標系時已經確定了各攝像頭18的坐標，設這三個攝像頭的坐標分別 為(xi，yi，zi)，（X2，y2，Z2)，（X3，y3，Z3)，待測的被觀測舞魚個體2的坐標設為(x，y，z)，通過聯 立方程：
[0049]
[0050] 解方程可得到被觀測舞魚個體2的坐標(x，y，z)。
[0051] 步驟4:將計算得到的不同觀測目標施屬屬……Mm*標按照不同觀測目標的編號 存儲到PC機8的數據庫中。在系統延時30秒后進入下一個循環，MCU控制器重新判斷是否接 收到PC機8發送過來的沖洗石英玻璃鏡頭片27的命令，控制各個攝像頭18重新進行一次抓 拍，將圖像上傳至PC機8，PC機8再次提取各圖像中的球狀標識物3對象，獲取不同觀測目標 Mi,Ms,Ms……Mm所對應的圖像中球狀標識物3的圓形影像尺寸直徑L，計算出被觀測目標與 攝像頭18之間的物距，通過同一個觀測目標被不同的攝像頭18觀測得到的物距計算出觀測 目標的坐標。再次將不同觀測目標Mi，M2，M3......Mm坐標按照不同觀測目標的編號存儲到PC 機8的數據庫中，系統通過這樣不斷地循環，就得到了以……Mdt為主鍵，不同時間 點……Tk作為不同字段的數據表，數據表中一條記錄為一個觀測目標在不同時間 點h，T2，T 3……Tk的坐標，k是時間點的個數，且不同時間點h，Τ2，Τ3……Tk之間的時間間隔 A T相同，數據表中存儲的坐標作為分析目標舞魚個體運動活性的原始數據。
[0052]從原始數據庫中取出不同的被觀測目標舞魚Μ!，M2，M3……Mm在不同時間點Τ!，T 2， ?3......Tk的坐標記為：
[0053] Xii,Xi2,Xi3---Xi(k-i),Xik(i = l,2,3……m)，
[0054] 則計算出某個舞魚個體Mi在Tk-gljTk的時間段內的位移量S^k-υ為：
[0055] Si(k-1) = | |Xik_Xi(k-1) | |，
[0056] 再可計算出某個鱘魚個體Mi在TdljTk的時間段內總運動位移量Si為：
[0057]
[0058]其中Xij和Xi(j-1)分別表不不同時間點Τι，Τ2，Τ3......Tk中相鄰兩個時間點的舞魚個 體Mi的兩個坐標。
[0059] 總運動位移量Si是表示舞魚個體運動特性的第一個特性指標。
[0060] 考慮到舞魚個體在某個時間段內的位移量會由于舞魚受到外界的驚嚇或自我睡 眠等因素影響而產生極端值的情況，本發明在處理位移量時將位移量的最大值和最小值剔 除后計算運動平均速度。假設某個舞魚個體姐在^到!!的時間段內共獲得q個有效的位移量 值，則舞魚個體Mi在TgljTk的時間段內的運動平均速度Vi為：
[0061]
[0062] 平均速度1是表示舞魚個體運動特性的第二個特性指標。
[0063] 舞魚的最終運動特性指數用一個函數來表示，某個舞魚個體Mi的運動特性函數 為：
[0064] fi = f(Xii,Xi2,Xi3---Xi(k-i),Xik),
[0065] 那么：
[0066]
[0067]這樣就得到了某個舞魚個體Mi的運動特性指數fi。
[0068] 步驟5 :將得到的不同被觀測舞魚個體Μ!，M2，M3……運動特性指數fi，f2， f3……fm按照從大到小的順序排列，運動特性指數6越大，表明該舞魚的運動活力越強。由 于可以通過球狀標識物3確定出魚塘中不同被觀測舞魚個體Μι，M2，M3......Mm具體對應的舞 魚個體，這樣所觀測的不同舞魚個體的運動活性被確定，最終選擇運動特性指數h大的舞 魚個體作為優良舞魚親魚。
【主權項】
1. 一種基于圖像識別定位的舞魚活性檢測裝置，包括水管支架(5)、MCU控制電路盒(7) 和PC機(8 )，MCU控制電路盒(7)和PC機(8)設在舞魚養殖魚塘岸上，其特征是:所述水管支架 (5)是由固定設在舞魚養殖魚塘內側四壁上的水管形成的田字型結構，水管支架(5)進水口 向上延伸到魚塘岸上且經電磁閥（9)連接M⑶控制電路盒(7)內部設有的MCU控制器，M⑶控 制器連接PC機(8);魚塘中的被觀測舞魚個體的背上各固定連接一個球狀標識物(3)，不同 的球狀標識物(3)表面設有不同的條形碼;魚塘水面下沿水管支架(5)的管道長度方向上均 勻固定設置多個攝像頭水下密封盒(4)，在每個攝像頭水下密封盒(4)內部放置一個攝像頭 (18)，所有攝像頭（18)中心線都處于同一水平高度位置，所有攝像頭（18)都通過信號線連 接MCU控制器;一個攝像頭（18)的正前方有一個石英玻璃鏡頭片(27 )，每個攝像頭水下密封 盒(4)的前部斜上方有一個能清洗石英玻璃鏡頭片（27)的清水噴嘴（15)，清水噴嘴（15)連 接且連通水管支架(5)。2. 根據權利要求1所述一種基于圖像識別定位的舞魚活性檢測裝置，其特征是:在攝像 頭水下密封盒(4)內部的攝像頭（18)的后面放置有照明燈（19)，在攝像頭（18)的正前方是 透光的密封端蓋(26 )，石英玻璃鏡頭片(27)固定嵌在密封端蓋(26)上。3. 根據權利要求1所述一種基于圖像識別定位的舞魚活性檢測裝置，其特征是:MCU控 制電路盒(7)內還設有繼電器控制模塊、上位機通信模塊和電源模塊，MCU控制器通過繼電 器控制模塊連接電磁閥(9)、通過上位機通信模塊連接PC機(8)。4. 一種如權利要求1所述基于圖像識別定位的舞魚活性檢測裝置的舞魚活性檢測方 法，其特征是包含以下步驟： A、 以舞魚養殖魚塘深度為一半的水平面的中心為坐標原點建立三維坐標系，確定出每 個攝像頭(18)的坐標，將每個攝像頭(18)的坐標值預置在PC機(8)中； B、 M⑶控制器控制各個攝像頭（18)對被觀測舞魚個體完成一次拍攝，將圖像上傳至PC 機8，PC機8提取各圖像中的球狀標識物(3)對象，通過識別條形碼確定不同觀測目標，獲取 不同觀測目標M1，M 2，M3……對應的圖像中球狀標識物(3)的圓形影像尺寸直徑L，m是被 觀測舞魚個體的個數，計算出被觀測目標與攝像頭（18)之間的物距，通過同一個觀測目標 被不同的攝像頭(18)觀測得到的物距計算出觀測目標的坐標； C、 將完成一次拍攝時不同觀測目標坐標按照不同編號存儲到PC機(8)的數據庫中，延 時后重復步驟B，再次將不同觀測目標坐標按照不同編號存儲到PC機(8)的數據庫中，如此 不斷循環，得到不同時間點Ti，T2，T3……Tk的不同觀測目標的坐標:Xii，Xi 2，Xi3-Xi(k-υ，Xik， i = l，2,3......m; D、 先計算出某個舞魚個體Mi在Tk-dljTk的時間段內的位移量Suk-υ，再計算出在Tl到Tk 的時間段內總運動位移量Si，最后計算出在TgIjTk的時間段內的運動平均速度Vi; E、 用運動特性指數表明不同被觀測舞魚個體的活性，運動 特性指數A越大，舞魚活性越強。5. 根據權利要求4所述的舞魚活性檢測方法，其特征是:步驟B中，在攝像頭（18)對被觀 測舞魚個體拍攝之前，MCU控制器首先判斷是否接收到PC機(8)發送過來的沖洗石英玻璃鏡 頭片(27)的命令，若接收到命令，接通電磁閥（9 )，清水噴嘴（15)噴射清水沖洗石英玻璃鏡 頭片(27);若沒有接受到命令，MCU控制器控制各個攝像頭(18)拍攝。6. 根據權利要求4所述的舞魚活性檢測方法，其特征是：步驟B中，PC機(8)提取各圖像 中的球狀標識物3對象后對各圖像進行處理、分析，首先判斷圖像的模糊程度和失真程度， 若超過模糊和失真界限，則PC機(8)發送清洗鏡頭命令給MCU控制器，MCU控制器控制清水噴 嘴(15)沖洗石英玻璃鏡頭片(27)。7. 根據權利要求4所述的舞魚活性檢測方法，其特征是:步驟D中，位移量S1(k-O = I I Xlk- Xi(k-l：l I I，總運動位移量，_Xij和XiG-I)分別表不不同時間點Ti，T2，T3...... Tk中相鄰兩個時間點的舞魚個體Mi的兩個坐標， 運動平均速度q舞魚個體Mi在TjIjTk的時間段內獲得的位移量值的個數；A T是時間間隔。8. 根據權利要求4所述的舞魚活性檢測方法，其特征是:步驟B中 -計算出被 觀測目標與攝像頭（18)之間的物距D，S是球狀標識物(3)的實際直徑，V是攝像頭（18)的像 距。
【文檔編號】H04N5/235GK105933652SQ201610301919
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月9日
【發明人】張榮標, 陳碩歡, 孫愛義
【申請人】江蘇大學