一种用于增殖放流的静水鱼苗计数装置

技术领域

本发明属于水产养殖技术领域，特别涉及一种用于增殖放流的静水鱼苗计数装置。

背景技术

随着工业化发展进程的不断深入以及资源开采力度的加大，渔业资源呈现出日渐枯竭的趋势，面对不断下降的渔业产品质量和人们对水产品需求量的不断增加，以及维护渔业可持续发展的迫切需求，如何采取有效措施实现渔业资源及生态环境的保护，已成为世界范围内，拥有水域资源国家共同面临的一项重要课题。而增殖放流作为渔业管理部门广泛采用的管理措施之一，对维护渔业水域生态平衡，推动渔业发展具有重要意义，该措施是指用人工方法直接向海洋、滩涂、江河、湖泊、水库等天然水域投放或移入渔业生物的受精卵、幼体或成体，以恢复增加种群的数量，改善和优化水域的群落结构。广义地讲，还可以包括改善水域的生态环境，向特定水域投放某些装置(如附卵器、人工鱼礁等)，以及野生种群的繁殖保护等间接增加水域种群资源量的措施，从而维持渔业发展或恢复渔业资源；增殖放流目前是普遍被接受可以最终或者最直接的解决资源质量衰退的方法。

在进行增殖放流之前，需要结合饵料的生物繁殖速度、大小、生长规模的预估量和该地区历年来的计划捕捞量、补给量等信息分析具体鱼苗放流数量，以根据估算量进行定量放流，然而目前鱼苗计数多以人工计数为主，该方法具有多方面具有多方面局限，首先，人工计数不仅需要大量时间与精力的投入，工作人员操作失误还将导致计数误差增大，造成经济损失；其次，鱼类等水产动物对外界环境变化感受较为敏感，容易出现窜游、惊跳、昏迷、食欲不振等应激反应，导致鱼体受到物理损伤且影响计数准确性；最后，人工计数使不良商家在鱼苗销售中缺斤少两具有可操作性，例如在使用称重计数过程中，鱼群规格是否均匀，称重围数时是否将鱼群分布搅拌均匀，都会直接影响最后统计出总数量的误差率。

为解决人工计数带来的弊端，目前已有部分学者利用传感器计数研发了水产动物计数方法，与人工计数方法相比，这些计数器装置一定程度上减少了对水产动物的损伤和人力物力的投入，但其安装过程较为复杂，需要提前勘察水产养殖环境，且计数精度受到水产动物尺寸的限制；因此急需要引用计算机视觉的鱼苗计数装备。

随着时代的发展，图像采集设备、计算机处理器等硬件设备、图像技术、深度学习等方面均取得了极大的进步，计算机视觉作为一种非入侵技术，利用相机与电脑模拟人眼对目标进行识别、跟踪、测量等操作也因此在各行各业拥有广泛应用，因此，基于计算机视觉的自动化鱼群计数方案因其低成本、高精度、高效率的特点，逐渐成为一个重要的研究方向。

然而，目前基于计算机视觉的鱼群计数算法大多处于实验室研究创新阶段，在实际生活中的具体使用仍缺乏相关研究，而在不同的养殖环境对鱼群计数算法运用的限制各有不同，因此基于不同养殖环境进行鱼群计数硬件开发是鱼群计数在实际生活中使用必不可少的内容，而在鱼群计数硬件开发中设备的便携性、物理稳定性和可调节性等内容均是需要考虑的内容。所以，对于增殖放流需要鱼苗计数的活动，目前还缺少较为合适的鱼苗计数设备，仍是以称重计数、抽样计数等人工计数的方法为主。因此，本发明提出基于计算机视觉的计数方法的集成化一体设备，目的是应用于增殖放流领域，实现静水状态下的苗种数量统计。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于增殖放流的静水鱼苗计数装置，其特征在于，所述增殖放流的鱼苗计数装置是由鱼苗图像获取集成箱体、算法处理集成箱体而构成的整个鱼苗计数系统；鱼苗计数装置组成是在鱼苗图像获取集成箱体5顶面放置算法处理集成箱体1，算法处理集成箱体1正面为显示屏2，侧面设置电源出线口4，电源出线口4的出线连接电源适配器3；在鱼苗图像获取集成箱体5底面4角上安装轮子6，鱼苗图像获取集成箱体5正面下部放置装鱼容器7，鱼群分区隔板8放在装鱼容器7内、补光灯9装于补光灯容器11内、补光灯容器11在装鱼容器的亚克力透明底板15下面；补光灯容器11前面设置抽拉把手10；调节补光灯9的位置用；在算法处理集成箱体1的内部设置Nvidia Jetson NX2 TX开发板12，底面安装摄像头13并将其从箱体5顶部探入箱体5，14-可调节滑轮14安装在补光灯容器11两侧的鱼苗图像获取集成箱体5内壁上；

所述装鱼容器设计被尺寸为42*42*4(cm)，根据增值放流中鱼苗装袋为100～300条/袋、每袋含水量5L的要求，当将鱼苗装袋套入装鱼容器内时，水高仅2～3cm，可有效避免鱼群聚集分层，且装鱼容器内部的鱼群分区隔板可以实现在套入鱼苗装袋的过程中直接对鱼群进行分块，减少团簇。

所述鱼苗图像获取集成箱体是由光源设备与装鱼容器集成；根据摄像头、光源设备各自到装鱼容器所需的距离，确定鱼苗图像获取集成箱体尺寸。

所述算法处理集成箱体是根据显示屏、适配器、Nvidia Jetson NX2 TX开发板的尺寸大小设计而成集成箱体；在该箱体正面留出部分空间嵌入显示屏，并在该显示器后面且箱体内部固定Nvidia Jetson NX2 TX开发板与电源适配器；从而实现运算处理设备与计数效果展示设备与鱼苗图像获取集成箱体相集成。

所述算法处理集成箱体内的Nvidia Jetson NX2 TX开发板嵌入计数程序，可实现静态图像计数、本地动态视频计数和实时数据计数等功能，该开发板可通过本地数据导入或者实时调用鱼苗图像获取集成箱体内的摄像头进行鱼苗图像数据采集，并通过程序运行对所采集的数据进行亮度、对比度和平滑度等图像预处理，提高所采集图像质量，最后通过开发板内已嵌入的鱼苗计数模型对处理后图像进行信息获取，直接得到鱼苗统计数量。

所述算法处理集成箱体内的正面显示器，在Nvidia Jetson NX2 TX开发板进行图像数据处理后，协助进行结果展示，该显示屏将输出显示所获取的图像信息及其对应的热力图，以及由开发板进行图像预处理后的图像和计数的结果。

所述用于增殖放流的静水鱼苗计数装置的增殖放流鱼苗计数方法：其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：根据增殖放流中小规格鱼苗100～300尾/袋，注入5L海水的要求规定，进行鱼苗装袋；

步骤2：将已装鱼苗的鱼苗装袋的套入装鱼容器7中，将鱼群平摊，减少鱼苗分层遮挡对计数结果的影响；

步骤3：打开补光灯9，并测试摄像头13的拍摄效果，若拍摄效果不理想，可调整补光灯光照档位与装鱼容器7、补光灯容器11的位置；

步骤4：连通Nvidia Jetson NX2 TX开发板与显示器电源，运行计数程序，选择导入视频功能，调用摄像头实时获得装鱼容器中的鱼苗图像，从而进行程序计算获得该装鱼容器中的鱼苗数量；

步骤5：关闭补光灯、开发板与显示器的电源，并将计数装备推至空闲区域，避免对后续工作的影响；

所述步骤3中，可通过补光灯调控器进行光源档位调整，利用内六角扳手调整装鱼容器7、补光灯容器11下方的可调节滑轮位置，从而实现两个容器在不同位置进行固定。

本发明的有益效果是本发明根据增殖放流相关规定进行鱼苗计数装置的局部结构进行不断调整细化；设计了一套非常实用的鱼苗计数装备，对于需要放流大量鱼苗的增殖放流活动具有广泛使用价值。本发明的特点如下：

1、本发明集成Nvidia Jetson NX2 TX开发板、显示屏、补光灯、摄像头和装鱼容器为一体，为基于计算机视觉的鱼苗计数方法，提供了实际可落地使用的装置，使所研究的计数方法可运用于实际使用中。

2、基于增殖放流的鱼苗放流规格与放流条件要求进行设备尺寸设计，基于该设计尺寸可缓解鱼苗聚集、分层对计数效果的影响。

3、本发明可在鱼苗装袋后，将该装袋鱼苗套在装鱼容器中，调用开发板内的基于计算机视觉的静水鱼苗计数程序实现在固定容器下对静水鱼苗进行计数，减少对鱼体外部的物理损伤，增加鱼苗的成活率。

附图说明

图1是增殖放流的鱼苗计数装置使用流程图；

图2是鱼苗计数装置结构示意图，图中：1-算法处理集成箱体、2-显示屏、3-电源适配器、4-电源出线口、5-鱼苗图像获取集成箱体、6-轮子、7-装鱼容器、8-鱼群隔板、9-补光灯、10-抽拉把手、11-补光灯容器；

图3是图2的侧面剖视图；图中：12-Nvidia Jetson NX2 TX开发板、13-摄像头、14-可调节滑轮、15-装鱼容器的亚克力透明底板。

图4是基于计算机视觉的鱼苗计数效果示意图；

具体实施方式

本发明提供一种用于增殖放流的静水鱼苗计数装置，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图2、图3所示，用于增殖放流的静水鱼苗计数装置是包由苗图像获取集成箱体、算法处理集成箱体构成的整个鱼苗计数系统；所述鱼苗计数装置组成是在鱼苗图像获取集成箱体5顶面放置算法处理集成箱体1，算法处理集成箱体1正面为显示屏2，侧面设置电源出线口4，电源出线口4的出线连接电源适配器3；在鱼苗图像获取集成箱体5底面的4角上安装轮子6，鱼苗图像获取集成箱体5正面下部放置装鱼容器7，鱼群隔板8放在装鱼容器7内、补光灯9装于补光灯容器11内、补光灯容器11在装鱼容器的亚克力透明底板15下面；补光灯容器11前面设置抽拉把手10；调节补光灯9的位置用；在算法处理集成箱体1的内部固定Nvidia Jetson NX2 TX开发板12，底面安装摄像头13并将其从箱体5顶部探入，14-可调节滑轮14安装在补光灯容器11两侧的鱼苗图像获取集成箱体5内壁上；其中，轮子6分为万向轮与刹车轮，在设备正面下方两角安装万向轮方便设备移动，在设备后面下方两角安装刹车轮方便设备在移动过程中进行固定；

所述装鱼容器7设计其容器尺寸为42*42*4(cm)，根据增值放流中鱼苗装袋为100～300条/袋、每袋含水量5L的文件要求，当将鱼苗装袋套入装鱼容器7内时，水高仅2～3cm，可有效避免鱼群聚集分层，且装鱼容器7内部的鱼群分区隔板可以实现在套入鱼苗装袋的过程中直接对鱼群进行分块，减少团簇。

所述鱼苗图像获取集成箱体是由光源设备与装鱼容器集成；根据摄像头、光源设备各自到装鱼容器所需的距离，确定鱼苗图像获取集成箱体尺寸。

所述算法处理集成箱体是根据显示屏、适配器、Nvidia Jetson NX2 TX开发板的尺寸大小设计而成集成箱体；在该箱体正面留出部分空间嵌入13.3寸的触摸显示屏，用于计数程序调用显示与计数结果展示；并在该显示器后面且箱体内部固定Nvidia JetsonNX2 TX开发板与电源适配器；从而实现运算处理设备与计数效果展示设备与鱼苗图像获取集成箱体相集成。

所述算法处理集成箱体内的Nvidia Jetson NX2 TX开发板嵌入计数程序，可实现静态图像计数、本地动态视频计数和实时数据计数等功能，该开发板可通过本地数据导入或者实时调用鱼苗图像获取集成箱体内的摄像头进行鱼苗图像数据采集，并通过程序运行对所采集的数据进行亮度、对比度和平滑度等图像预处理，提高所采集图像质量，最后通过开发板内已嵌入的鱼苗计数模型对处理后图像进行信息获取，可直接得到鱼苗统计数量。

所述算法处理集成箱体内的显示器，在Nvidia Jetson NX2 TX开发板进行数据处理后，可协助进行结果展示，该显示屏将输出显示摄像头所获取的图像信息及其对应的热力图，以及由开发板进行图像预处理后的图像和计数的结果(如图4所示)。

实施例

如图1所示，所述用于增殖放流的静水鱼苗计数装置的增殖放流鱼苗计数方法：包括如下步骤：

步骤1：根据增殖放流中小规格鱼苗100～300尾/袋，注入5L海水的要求规定，进行鱼苗装袋；

步骤2：将已装鱼苗的鱼苗装袋的套入装鱼容器7中，该装鱼容器中水高仅2～3cm，将鱼群平摊，减少鱼苗分层遮挡对计数结果的影响；较少鱼苗分层对基于计算机视觉计数方法的精度影响；

步骤3：打开补光灯9，并测试摄像头13的拍摄效果，若拍摄效果不理想，可调整补光灯光照档位与装鱼容器7、补光灯容器11的位置；

步骤4：连通Nvidia Jetson NX2 TX开发板与显示器电源，运行计数程序，选择导入视频功能，调用摄像头实时获得装鱼容器中的鱼苗图像，从而进行程序计算获得该装鱼容器中的鱼苗数量；

步骤5：关闭补光灯、开发板与显示器的电源，并将计数装备推至空闲区域，避免对后续工作的影响；

所述步骤3中，可通过补光灯调控器进行光源档位调整，利用内六角扳手调整装鱼容器7、补光灯容器11下方的可调节滑轮位置，从而实现两个容器在不同位置进行固定。补光灯9则是三档可调节光源，放置在装鱼容器下方的补光灯容器中，实现从下往上的光源补充，一定程度上避免了从上往下补光或者从侧面进行补光时，所造成水面反光，鱼苗图像不清晰的问题，有助于摄像头获得高质量的鱼苗图像；

在本实施例中，补光灯容器11则用于放置补光灯及其电源适配等装置；

在本实施例中，抽拉把手10主要用于将装鱼容器与补光灯容器向外拉出，方便在装鱼容器内套入已装袋鱼苗和在补光灯容器内更换补光灯；

在本实施例中，Nvidia Jetson NX2 TX开发板12具有8G显存、128G存储空间、四核AEM A57 Complex处理器，该开发板用于计数程序嵌入，实现计数程序的运行处理，获得鱼苗计数结果；

在本实施例中，摄像头13是USB高清广角摄像头，以130度无畸变广角、3mm焦距实现对装鱼容器整体范围的拍摄，并将所拍摄鱼苗图像上传到计数程序用于后续计数；

在本实施例中，可调节滑轮14主要目的是为了帮助装鱼容器与补光灯容器在其集成箱体中进行固定与两个容器向外活动，除此之外，为了在更换摄像头之后，仍可实现装鱼容器整体范围的拍摄，该滑轮在箱体中上下调节帮助两个容器也可在不同位置进行固定；

在本实施例中，亚克力透明容器底板15主要是作为装鱼容器的下方底板，方便下方补光灯对装鱼容器内的鱼苗进行向上补光，避免对光源的遮挡。

本发明将基于计算机视觉的计数方法成功用于增殖放流中，其基于静水鱼苗图像的鱼苗数量统计方案，相比其他基于养殖环境的鱼苗计数设备，避免了提前勘察水产养殖环境与设备复杂繁琐的安装过程，而且其只需利用摄像头进行静水鱼苗图像的拍摄即可得到计数结果，相比其他基于传感器的计数设备，对鱼体的损伤更小，增大了鱼苗计数过程中鱼苗的存活率。