一种计鱼数装置及方法

技术领域

本发明属于水产养殖技术领域，特别涉及一种计鱼数装置及方法。

背景技术

在水产养殖业的发展中,鱼的精确计数是科学投饵、养殖密度控制、鱼存活率评估、鱼苗出售等养殖规范化管理的基础保障。目前对鱼的计数还普遍采用传统的人工肉眼统计方法,存在计数准确性差、效率低、受人工经验限制,误差不定等缺点,且对鱼有损伤,已无法适应规模化水产养殖和销售的需求。

发明内容

本发明实施例之一，一种计鱼数装置，包括鱼池、过鱼管道、吸鱼泵、摄像箱体，所述过鱼管道将鱼池、摄像箱体和吸鱼泵依次连通为循环管路。鱼池用于蓄养鱼类；吸鱼泵将鱼池中的鱼连续不间断的通过过鱼管道吸入吸鱼泵腔体内，再通过管道排入鱼池中；摄像箱体包括摄像头和光源，用于拍摄鱼类的通过状态，对鱼类数目进行计数。所述的摄像箱体外壳采用遮光材料，用于隔绝外部光线。所述摄像箱体还设有显示屏，用于展示摄像箱体内鱼类的实时活动状态。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：

图1根据本发明实施例之一的吸鱼泵过鱼计数系统示意图

具体实施方式

由于对活鱼大批量连续计数装置尚不成熟，以什么形式的装置对收集的鱼类进行计数、观察，及时掌握收集鱼类的生物学特性，如何便利地对大批量活鱼进行连续计数，并保证鱼体没有损伤，是需要解决的技术问题。

根据一个或者多个实施例，如图1所示。为了解决对活鱼的计数难题，一种吸鱼泵过鱼计数装置，包括鱼池、过鱼管道、吸鱼泵、摄像头、工业触摸平板电脑、摄像箱体、光源。摄像箱体采用遮光材料作为箱体外壳，隔绝了外界光线，使得摄像箱体内部形成黑箱效果。所述鱼池用于蓄养一定数量的鱼；所述过鱼管道连接鱼池、吸鱼泵、摄像黑箱，形成循环装置；所述吸鱼泵将鱼池中的鱼连续不间断的通过过鱼管道吸入吸鱼泵腔体内，再通过管道排入鱼池中；所述摄像头用于采集通过摄像黑箱的鱼的视频信息；所述工业触摸平板电脑用于展示鱼通过摄像黑箱的状态，保存通过的鱼的视频信息并进行实时计数；所述光源用于黑箱内鱼体照明。

根据一个或者多个实施例，一种吸鱼泵过鱼计数装置，该装置主要由单目相机、工业平板电脑、光源和过鱼管道组成。其中单目相机焦距8mm，采样帧率24帧，工作距离300·mm，采用支架安装，固定在管道上方。工业触摸平板电脑(CPU 1.6GHz，内存16G)固定在采样装置侧面，主要用于视频在线处理和结果实时显示。光源采用漫反射平行白光光源，面板尺寸300*400mm，安装在装置底部，主要用于摄像箱体内鱼体照明。过鱼管道采用透明有机玻璃材质制作，壁厚8mm，内径200mm，与吸鱼泵管道内径一致。计数装置采用法兰安装形式与吸鱼泵进口和吸鱼管道连接，采用可调节固定支架保证装置安装稳定性。

计数装置工作时，首先打开光源，开启工业触摸平板电脑，使用计数软件打开相机和光源，并根据成像结果检查设备工作状态。然后启动吸鱼泵，抽出鱼池中的鱼和水，将鱼池中的鱼连续不间断的通过过鱼管道吸入吸鱼泵腔体内，再通过管道排入鱼池中，在过鱼管道中形成环流，如此循环往复；开启计数模式，此时相机将使用固定帧率拍摄过鱼管道介质运动情况，并将拍摄图片实时传送到计数软件中，系统软件根据过鱼情况统计过鱼数量，并实时显示。

根据一个或者多个实施例，为实现吸鱼泵过鱼数量的自动统计，本发明提出一种计数方法，在单帧图像内设定固定位置的两条兴趣线，根据鱼类经过兴趣线不同特征，构建视频帧切片序列，然后通过建立不同视频切片序列鱼体特征与数量的回归模型，实现过鱼数量统计。具体算法逻辑如下。

①初始化兴趣线：分析不同养殖对象外形长度，并综合考虑光源和水流影响，选择光照强度稳定区域作为兴趣线起始和终止位置。

②选择操作：按照鱼体首次切割起始位置兴趣线为视频切片开始位置，以连续轮廓最后一帧切割终止兴趣线为结束位置，构建视频帧切片；

③分块操作：当同时存在双线切割时，采用canny算子结合膨胀腐蚀等形态学操作提取目标轮廓；

④异常操作：由于吸鱼泵水力流速较快，存在鱼体快速进出，不切割兴趣线的情况，结合数据分析可以发现，基本未产生双兴趣线同时不切割状态，且大概率都是单条鱼产生此种情况，即不会产生重叠和粘连情况。

⑤构建特征：分析不同视频切片，当切片内目标轮廓连续，且不存在多个轮廓时，提取每帧图像轮廓面积s，构建视频切片面积表征向量TS，TS＝[s1,…,si],i＝1,2,…,n，其中n为视频切片中图像帧的数量；当视频切片中存在分割轮廓时，按照目标运动方向，将离视频运动起始位置较近的轮廓统计到后续视频切片，反之统计到前序视频切片。

将过鱼视频通过视频切片的方法分割成了不同的片段，通过单位时间内过鱼数量实际上就是统计此时间段内所有视频切片中鱼类数量的总和。将视频切片中过鱼数量估计，转化成分类问题，选用支持向量机算法预测时间切片过鱼数量。

将过鱼视频通过视频切片的方法分割成了不同的片段，通过单位时间内过鱼数量实际上就是统计此时间段内所有视频切片中鱼类数量的总和。通过分析不同视频切片鱼类运动特点，可以发现发生4条以上鱼类粘连运动的情况较少，因此可以将视频切片中过鱼数量估计，转化成分类问题。支持向量机(support vector machines,SVM)方法在小样本分析中取得了非常好的应用效果，具备较好的鲁棒性，由于吸鱼泵过鱼数量统计，相关样本来源较少，适用于小样本预测，因此选择SVM算法预测时间切片过鱼数量。

由于鱼体连续运动产生的视频切片长度不一致，为了统一样本空间，选择连续运动最长帧数作为样本向量长度。此外，根据样本实际情况，发现几乎未出现4条鱼连续运动情况，因此以3条鱼连续运动样本最长的18帧图像长度为样本向量维度。为了充分利用鱼体运动产生的投影面积时空变化特征，以单帧图像鱼体面积为特征向量参数，构建连续帧特征向量，当视频切片帧数不够8帧时，后续帧按照面积为0计算，得到样本空间R＝{Si}，Si＝[TSi,0n-i,…0n],其中TSi为视频切片面积表征向量，n＝18。联立样本空间和鱼体数量可得到训练样本集T＝{R，R’}，其中R’取值范围为1～3。建立SVM预测模型，其逻辑表达式为，

式中：ω、b分别为超平面法向量和常数项，C为惩罚因子，ξ

本发明实施例采用RBF(径向基)核函数进行空间映射，该映射的函数表达式为，

式中：g为核参数，控制函数的径向作用范围。

值得说明的是，虽然前述内容已经参考若干具体实施方式描述了本发明创造的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。