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一种基于机器视觉检测跟踪的鱼苗计数装置及方法与流程

来源: 浏览: 16次  更新时间:2021-12-02 16:03

一种基于呆板视觉检测追踪的鱼苗计数安装及办法与过程

本创造波及渔业养殖设备本领范围简直波及一种基于呆板视觉检测追踪的鱼苗计数安装及办法。



背景本领:

跟着“聪明渔业”的提出尔国鱼类养殖也将更闭心板滞化、智能化和信息化程度。精确估计鱼苗数目动作板滞化、智能化渔业养殖中的沉要问题网站目录尔国鱼类养殖也将更闭心板滞化、智能化和信息化程度。精确估计鱼苗数目动作板滞化、智能化渔业养殖中的沉要问题是实行科学投饵、鱼苗成活率评价、养殖密度控制、鱼苗销购等典型化、科学化控制的前提保护。顽固的计数办法多采用人为估算法如称沉估算不只耗时、劳累、存留15-25%的缺点而且容易闭于鱼苗爆发物理伤害和存在性压力降矮鱼苗的成活率。海表里渔业以及计量博业相闭人员早已鱼苗计数办法展开了探究海外也已经展示的一些鱼苗计数器如光电鱼苗计数器、多通道鱼苗计数器等然而安装搀杂成本高且易受鱼苗经过速度、鱼苗和通道尺寸等因素的节制从而降矮计数精度和效力。

跟着呆板视觉本领的赶快展开基于视觉检测本领的鱼苗计数办法因其高效、透彻、成本矮、可反复强等便宜姑且已经成为鱼类计数办法的探究热门。

请求颁布号cn110766123a果然了一种鱼苗计数体系及鱼苗计数办法经过在待测鱼苗水箱底处树立有输内销供多个鱼苗加入单向水道并在单向水道内图像采集和计数然而在本质安排过程中鱼苗游动是随机的、喜逆流的并不必定会加入单向水道效率计数效力。而且单向水道的尺寸固定符合的鱼苗尺寸有限。

请求颁布号cn110973036a果然了一种基于呆板视觉的鱼苗计数安装及办法经过转化门闭于鱼苗进行分批计数然而未计划鱼苗在计数地区存留粘连、积聚等问题使得计数数目小于简直数目。

因此研制一种无损、赶快、精确且经济可行的鱼苗计数体系具备沉枢纽理。



本领实行因素:

本创造要处理的本领问题是克服现有本领中的不及供给一种基于呆板视觉检测追踪的鱼苗计数安装及办法。

为处理本领问题本创造的处理筹备是:

供给一种基于呆板视觉检测追踪的鱼苗计数安装包括用于采集、领会图片大概视频数据的摄像设备和估计机结尾摄像设备的镜头闭于准鱼苗经过的参瞅舱;该安装还包括鱼苗分别模块和集鱼容器鱼苗分别模块、参瞅舱和集鱼容器经过水管顺序对接且均固定安置在支持框架中;

所述鱼苗分别模块包括锥形漏斗、环形隔板和角度安排阀门;锥形漏斗包括圆柱状侧壁、锥形底部和底部的核心开孔角度安排阀门呈圆环状且设于锥形漏斗的圆柱状空间的核心地位;环形隔板将锥形漏斗与角度安排阀门之间的空间分割成连接的螺旋状通道;角度安排阀门具备起码一个能调开度的开齿螺旋状通道接至角度安排阀门的外侧而且经该开齿与角度安排阀门内侧、锥形漏斗底部开孔、圆柱形水管顺序连通。

动作一种矫正所述鱼苗分别模块还包括二级漏斗;个中第一级漏斗上部敞口的边际接至角度安排阀门的底部边际第一级漏斗底部内销闭于接至第二级漏斗的上部敞口;二级漏斗均位于锥形漏斗底部的圆柱形水管中。

动作一种矫正所述角度安排阀门由嵌套安置的转化空肚圆柱和固定空肚圆柱构成;转化空肚圆柱和固定空肚圆柱的侧面分别均匀开设三个大小沟通的开齿经过变化二者之间相闭于转化角度不妨安排开齿的开度大小。

动作一种矫正所述环形隔板由外圈隔板和内圈隔板首尾贯串而成外圈隔板、内圈隔板和角度安排阀门经过对接杆实姑且锥形漏斗中的固定安置。

动作一种矫正所述参瞅舱的主体呈方管状其二端分别经过变径对接组件与进水管和出水管贯串且在方管状主体二端分别设有补光设备;参瞅舱的顶面板为通明板材且与摄像设备相闭于其他三个侧面板为无镜面反射且透光的白色板材;在支持框架中固定安置由六块遮光板产生的箱体所述参瞅舱、补光设备和摄像设备均位于箱体里面。

动作一种矫正所述参瞅舱二端的变径对接组件均由变径偏幸接洽、o型橡胶密封圈和直接接洽构成;直接接洽经过螺栓与变径偏幸接洽紧固对接二者夹紧o型橡胶密封圈以实行密封。

动作一种矫正所述集鱼容器呈箱式构造其底部为斜面侧壁底部对接出水管和阀门;集鱼容器里面设有水泵水泵内销经过软管接至锥形漏斗中;水泵经过线缆顺序对接流速控制面板和电源。

动作一种矫正所述支持框架是由多根方形对接杆构成底部树立多个万向轮。

本创造进一步供给了一种基于呆板视觉检测追踪的鱼苗计数办法包括如下办法:

(1)闭闭角度安排阀门使参瞅舱内的初始鱼苗数目(nf=0);

(2)挨沸水泵和角度安排阀门使锥形漏斗中的鱼苗跟着水流加入参瞅舱最后收集在集鱼容器中;在此过程中摄像设备持续获得参瞅舱里面理想可视地区的图像大概视频旗号并向估计机结尾传输数据;

(3)估计机结尾闭于接收到的图像大概视频数据进行预处置包括裁剪、矫正、滤波和形态学安排;在参瞅舱的内销地位前树立假造的计数线;

(4)从经过预处置的图像大概视频数据中获得可视地区内姑且第i帧图像中的鱼苗特性信息包括各个连通域的面积特性和地位特性

式中各标记含意是:c为第i帧图像中的连通域数目分别为第i帧图像中第j个连通域的面积特性以及在图像中的地位特性个中为横坐标为纵坐标;

(5)闭于办法(4)所获得的理想信息进行归一化处置建立通联特性矩阵、破坏函数及通联模型并闭于第i-1帧和第i帧的鱼苗进行配合通联当第i帧中鱼苗相闭于于第i-1帧的鱼苗有n条从参瞅舱进口往内销目标穿过计数线(顺游)m条鱼苗从参瞅舱内销往进口目标穿过计数线(洄游)时革新鱼苗数目(nf′=nf+n-m);

(6)反复上述办法(3)、(4)和(5)待鱼苗分别模块中的鱼苗理想加入集鱼容器视为计数中断;则鱼苗总额即为nf′。

本创造中所述办法(3)包括:

(3.1)闭于图像进行裁剪去除参瞅舱之外的图像赢得裁剪后的图像;

(3.2)闭于裁剪后的图像进行矫正缩小因为摄像设备安置缺点和参瞅舱边际闭于后续计数的效率赢得矫正后的图像;

(3.3)闭于矫正后的图像进行均值滤波和高斯滤波赢得滤波后的图像;

(3.4)将滤波后的图像变换为灰度图和二值图赢得滤波后的图像;

(3.5)在矫正后的图像中于参瞅舱内销火线树立假造计数线该当保护新展示的鱼苗不行在被检测到的第一帧图像中穿过假造的计数线。

本创造中所述办法(4)包括:

(4.1)测定尺度鱼苗的连通域面积特性为s以及姑且帧(第i帧)图像中各个连通域的面积特性为地位特性为

(4.2)姑且帧(第i帧)图像中第j个连通域中包括的鱼苗数目为β=0.5为面积阈值;

则第j个连通域内nj条鱼苗的面积均为地位均为姑且帧(第i帧)图像中包括鱼苗数目为

本创造中所述办法(5)包括:

(5.1)闭于特性信息进行归一化处置

个中w1为权沉;分别为前一帧(第i-1帧)中的第a(1≤a≤cni-1)条鱼苗(鱼苗a)与姑且帧(第i帧)的第b(1≤b≤cni)条鱼苗(鱼苗b)的面积特性;分别为鱼苗a和鱼苗b的地位特性;δcsabδcpab分别为鱼苗a和鱼苗b之间的面积特性、地位特性的变革量;cvab为鱼苗a和鱼苗b的面积特性和地位特性进行归一化后的通联特性值;csmaxcpmax分别展现前一帧(第i-1帧)中的鱼苗与姑且帧(第i帧)的鱼苗之间的面积特性、地位特性的变革量最大值;

(5.2)建立通联特性矩阵a:

(5.3)建立破坏函数为了简化运算树立地位变革阈值t0:

(5.4)姑且帧和前一帧的通联模型为:

若xab=1展现鱼苗a与鱼苗b不妨通联即鱼苗a和鱼苗b是前后帧中的普遍条鱼苗不然不是普遍条鱼苗;

本创造中采用匈牙利算法求解通联模型的全部最优值。

与现有本领比拟本创造具备以下有益效验及便宜:

(1)本创造的安装不妨闭于鱼苗进行自动分别灵验制止了鱼苗的积聚、粘连降矮了鱼苗检测追踪难度灵验保护了计数精度;共时参瞅舱分隔了外部光源打搅、且方管底部为白色连接拍摄检测追踪计数普及了计数效力;

(2)本创造的安装经过参瞅舱中的隔板缩小了外部光源打搅补光灯供给均匀光源方管底部为白色使拍摄的鱼苗更领会灵验保护了计数精度的宁静性;

(3)本创造经过闭于鱼苗进行及时计数灵验普及了计数效力;共时经过闭于鱼苗进行连接检测和追踪取消了鱼苗洄游闭于计数精度的效率灵验普及计数精度。

(4)本创造的安装方便挪动、成本矮、安排大概且闭于鱼苗无创。

附图证明

图1是本创造鱼苗计数安装的重视图;

图2是本创造鱼苗计数安装中的鱼苗分别模块的爆炸图;

图3是本创造鱼苗计数安装中的鱼苗分别模块表示图;

图4是本创造鱼苗计数安装中的参瞅舱爆炸图;

图5是本创造鱼苗计数安装中的方管及变径对接组件爆炸图;

图6是本创造鱼苗计数安装的景仰图;

图7是本创造鱼苗计数安装中的水箱表示图;

图8是本创造鱼苗计数安装中的支持平台表示图;

图9是本创造鱼苗计数安装的完全表示图;

图10是本创造鱼苗计数安装的实行方框图;

图11是本创造鱼苗计数办法的过程图。

附图标记证明:

1-锥形漏斗2-圆柱形水管3-变径弯头4-对接水管41-对接水管42-对接水管5-变径对接组件6-补光设备7-参瞅舱8-摄像设备9-软管10-活接11-对接弯头12-阀门13-集鱼容器14-万向轮15-对接杆16-外圈隔板17-内圈隔板18-角度安排阀门19-二级漏斗20-固定杆21-支持件22_1-遮光板22_2-遮光板23-遮光板24-遮光板25-遮光板26-水泵、27-方形对接杆、28-直接接洽29-o型橡胶密封圈30-变径偏幸接洽31-转化空肚圆柱32-固定空肚圆柱33-第一级漏斗34-第二级漏斗35-变压器36-估计机结尾37-表露器38-流速控制面板39-线缆。

简直实行办法

底下留神刻画本创造的实行办法所述实行办法的示例在附图中示出个中从新至尾沟通大概好像的标号展现沟通大概好像的元件大概具备沟通大概好像功效的元件。

如图所示基于呆板视觉检测追踪的鱼苗计数安装包括用于采集、领会图片大概视频数据的摄像设备8和估计机结尾36以及经过水管顺序对接的鱼苗分别模块、参瞅舱7和集鱼容器13。

鱼苗分别模块包括锥形漏斗1、环形隔板和角度安排阀门18;锥形漏斗1包括圆柱状侧壁、锥形底部和底部的核心开孔角度安排阀门18呈圆环状且设于锥形漏斗1的圆柱状空间的核心地位;环形隔板将锥形漏斗1与角度安排阀门18之间的空间分割成连接的螺旋状通道。角度安排阀门18由嵌套安置的转化空肚圆柱31和固定空肚圆柱32构成;转化空肚圆柱31和固定空肚圆柱32的侧面分别均匀开设三个大小沟通的开齿经过变化二者之间相闭于转化角度不妨安排开齿的开度大小。螺旋状通道接至角度安排阀门18的外侧而且经该开齿与角度安排阀门18的内侧、锥形漏斗底部开孔、圆柱形水管2顺序连通。二级漏斗19位于锥形漏斗1底部的圆柱形水管2中个中第一级漏斗33上部敞口的边际接至固定空肚圆柱32的底部边际第一级漏斗33底部内销闭于接至第二级漏斗34的上部敞口。二级漏斗34可选偏幸构造且偏幸目标差异。环形隔板由外圈隔板16和内圈隔板17首尾贯串而成外圈隔板16、内圈隔板17和角度安排阀门18经过对接杆15实姑且锥形漏斗1中的固定安置。

参瞅舱7的主体呈方管状其二端分别经过变径对接组件5与进水的对接水管4和出水的对接水管41贯串。参瞅舱7二端的变径对接组件5均由变径偏幸接洽30、o型橡胶密封圈29和直接接洽28构成;直接接洽28经过螺栓与变径偏幸接洽30紧固对接二者夹紧o型橡胶密封圈29以实行密封。在参瞅舱7的主体二端分别设有补光设备6;参瞅舱7的顶面板为通明板材且与摄像设备8相闭于其他三个侧面板为无镜面反射且透光的白色板材;在支持框架中固定安置由六块遮光板产生的箱体所述参瞅舱7、补光设备6和摄像设备8均位于箱体里面。

集鱼容器13呈箱式构造其底部为斜面侧壁底部对接出水的对接水管42和阀门12;集鱼容器13里面设有水泵26水泵26内销经过软管9接至锥形漏斗1中;水泵26经过线缆39顺序对接流速控制面板38和电源。

支持框架是由多根方形对接杆27构成底部树立多个万向轮。鱼苗分别模块、参瞅舱7和集鱼容器13均固定安置在支持框架中。鱼苗分别模块不妨包含局部水和待计数的鱼苗且不妨缩小洪量鱼苗的积聚;参瞅舱7的一端与鱼苗分别模块对接另一端经过出水口接至集鱼容器13中集鱼容器13不妨包含必定量的水和已完成计数的鱼苗并实行安装内的水轮回。

底下临于各零件构造构成简直刻画:

如图2所示锥形漏斗1和圆柱形水管2产生了鱼苗分别模块的外部构造锥形漏斗1不妨包含必定量的水和待计数的鱼苗锥形漏斗1与大圆柱水管2的对接采用密封胶对接。外圈隔板16、内圈隔板17、角度安排阀门18和二级漏斗19产生了鱼苗分别模块的里面构造。角度安排阀门18中的固定空肚圆柱32经过密封胶固定于锥形漏斗1的核心开齿处转化空肚圆柱31放置在固定空肚圆柱32上方。特别地转化空肚圆柱31和固定空肚圆柱32侧面都均匀开设三个大小为60°的开齿经过安排转化空肚圆柱31的角度不妨安排角度安排阀门18侧面的开齿大小从而符合不共尺寸的鱼苗经过。其他固定空肚圆柱32采用柔性硅胶材料预防鱼苗在经过开齿的过程中刮伤。外圈隔板16、内圈隔板17首尾贯串且均与角度安排阀门18共心共时与锥形漏斗1上表面贴合放置将锥形漏斗内的空间区分成一条连接的螺旋形通道。对接杆15将外圈隔板16、内圈隔板17和角度安排阀门18对接成一个完全。简直地采用螺栓和螺母分别将外圈隔板16与对接杆15、内圈隔板17与对接杆15对接采用铜柱和螺母将对接杆15与角度安排阀门18中的固定空肚圆柱32对接。二级漏斗19放置在圆柱形水管2的内腔中简直地第一级漏斗33与角度安排阀门18固连第二级漏斗34放置在第一级漏斗33下方采用胶水固定在圆柱形水管2上。

参瞅舱7的一端经过对接水管4和圆柱形水管2与鱼苗分别模块对接另一端顺序对接至对接水管41、活接10、对接弯头11、阀门12从而产生出水通道。如图4所示参瞅舱7二端均对接变径对接组件5简直地靠拢鱼苗分别模块一端的变径对接组件5的小口径亲近参瞅舱7的上表面靠拢出水口的变径对接组件5的小口径靠拢参瞅舱7的下表面。特别地参瞅舱7惟有顶部一个面板是通明材质的其他三个面均为不存留镜面反射且透光的白色面板。变径对接组件5由变径偏幸接洽30、对接螺栓、橡胶材质的o形密封圈29和直接接洽28构成便于方便替代参瞅舱7。简直地变径偏幸接洽30在与直接接洽28的对接面上开有圆形凹槽o型橡胶密封圈29放置在变径偏幸接洽30的圆形凹槽内o型橡胶密封圈30的半径应略大于凹槽深度。经过对接螺栓和螺母将直接接洽28与变径偏幸接洽30紧固对接经过挤压o型橡胶密封圈29变形实行水密封。补光设备6安置在与参瞅舱7对接的二个变径偏幸接洽30四周。简直地补光设备6经过缆线39对接变压器35变压器35经过缆线39对接220v家用电源;在变压器35与家用电源之间的缆线39上可增添通断开闭。多块遮光板一齐产生了箱式的遮光构造分别安置在参瞅舱7外部的六个目标个中一闭于相向的遮光板设有开齿供对接水管经过各遮光板均经过螺栓螺母固定在支持框架上。

摄像设备8经过固定杆20安置在箱式的遮光构造里面其镜头闭于准参瞅舱7的顶部的通明面板。在进行安装时须要安排摄像设备8的地位使摄像设备8能凑巧完备获得参瞅舱7里面理想可视地区的图像。

集鱼容器13的主体为一水箱其隶属零件包括对接水管42、阀门12、水箱13、软管9、水泵26和流速控制面板38。水箱底部为斜面底部一侧有对接水管4和阀门12用于将完成计数的鱼苗变化到其他场合。水泵26放置在水箱底部斜面上流速控制面板通38过缆线39分别对接水泵26和220v家用电源可用于控制水泵26流速。软管9一端固连在水泵26上另一端放置于锥形漏斗1内。简直地软管9的终局应放置在外圈挡板16与锥形漏斗1边际产生的通道内水流沿着轨道将鱼苗分别分别在螺旋形通道内并经过水流唆使鱼苗经过角度安排阀门18的开齿顺序加入圆柱形水管2和参瞅舱7便于实行摄像和透彻计数。

支持框架由多根方形对接杆27和多个万向轮14构成方形对接杆之间地位相闭于固定。简直地可采用角码固定对接地位依据鱼苗分别模块、参瞅舱7、集鱼容器13的尺寸干相应安排。其他经过支持件21支持参瞅舱7。万向轮14具备刹车功效经过螺栓固定在支持框架的底部与地面交战。

所述估计机结尾36(估计单元)是常规的估计机与表露器37(表露单元)贯串。估计机结尾36可闭于摄像设备8采集到的图片进行及时处置和保存保存实质包括摄像设备8采集到的图像、本始视频以及处置后的视频、鱼苗数目和处置时间等表露器37用于及时表露估计机处置后的图片、计数截止和计数时间等并指示估计机是否须要闭于图片进行估计。

经过闭于上述鱼苗计数安装的运用本创造所述基于呆板视觉检测追踪的鱼苗计数办法包括如下办法:

a、顺序挨开电源、补光设备6、水泵26并安排水泵26的流速并在参瞅舱7的内销前树立计数线;

b、经过估计机结尾36发送挨开摄像设备和发端计数的指令;

c、摄像设备8持续获得参瞅舱7内的图像个中图像需包括理想可视地区初始鱼苗数目(nf=0);

d、摄像设备8持续向估计机结尾36传输获得的图像;

e、估计机结尾36持续闭于图像进行预处置重要包括裁剪、矫正、滤波和形态学安排;包括以下办法:

e1、估计单元闭于图像进行裁剪去除参瞅舱之外的图像赢得裁剪后的图像;

e2、办法e1后估计单元闭于裁剪后的图像进行矫正缩小因为摄像设备安置缺点和方管边际闭于后续计数的效率赢得矫正后的图像;

e3、办法e2后估计单元闭于矫正后的图像进行均值滤波和高斯滤波赢得滤波后的图像;

e4、办法e3后估计单元将滤波后的图像变换为灰度图和二值图赢得滤波后的图像;

e5、在矫正后的图像中于参瞅舱内销火线树立假造的计数线简直地该当保护新展示的鱼苗不行在被检测到的第一帧图像中穿过假造计数线。

f、估计机结尾36获得参瞅舱内姑且帧(第i帧)图像中的鱼苗的特性信息包括各个连通域的面积特性以及地位特性式中c为第i帧图像中的连通域数目分别为第i帧图像中第j个连通域的面积特性和在图像中的地位特性个中为横坐标为纵坐标;该办法简直包括:

f1、测定尺度鱼苗的连通域面积特性为s以及姑且帧(第i帧)图像中各个连通域的面积特性为地位特性为

f2、姑且帧(第i帧)图像中第j个连通域中包括的鱼苗数目为β=0.5为面积阈值

则第j个连通域内nj条鱼苗的面积均为地位均为姑且帧(第i帧)图像中包括鱼苗数目为

h、估计机结尾36依据办法f获得的信息进行归一化处置建立通联特性矩阵破坏函数及配合模型并闭于前一帧(第i-1帧)和姑且帧(第i帧)的鱼苗进行配合通联如当第i帧中鱼苗相闭于于第i-1帧的鱼苗有n条从参瞅舱进口往内销目标穿过计数线(顺游)m条鱼苗从参瞅舱内销往进口目标穿过计数线(洄游)时革新鱼苗数目为nf′=nf+n-m;

所述办法h简直包括:

h1、闭于特性信息进行归一化处置

个中w1为权沉;分别为前一帧(第i-1帧)中的第a(1≤a≤cni-1)条鱼苗(鱼苗a)与姑且帧(第i帧)的第b(1≤b≤cni)条鱼苗(鱼苗b)的面积特性;分别为鱼苗a和鱼苗b的地位特性;δcsabδcpab分别为鱼苗a和鱼苗b之间的面积特性、地位特性的变革量;cvab为鱼苗a和鱼苗b的面积特性和地位特性进行归一化后的通联特性值;csmaxcpmax分别展现前一帧(第i-1帧)中的鱼苗与姑且帧(第i帧)的鱼苗之间的面积特性、地位特性的变革量最大值;

h2、赢得联特性矩阵a:

h3、建立破坏函数(为了简化运算树立地位变革阈值t0):

(t0为地位变革阈值)

h4、姑且帧和前一帧的通联模型为:

若xab=1展现鱼苗a与鱼苗b不妨通联即鱼苗a和鱼苗b是前后帧中的普遍条鱼苗不然不是普遍条鱼苗;采用匈牙利算法求解通联模型全部最优值。

i、反复上述办法d-h估计机结尾36将预处置后的图像和鱼苗数目显姑且表露器37上并进行保存;

j、待鱼苗分别模块中的鱼苗理想加入集鱼容器视为计数中断鱼苗总额为nf′;

k、闭闭电源。

以上实行例是供领会创造之用并非闭于本创造的节制有闭范围的普遍本领人员在权利乞求本领筹备的前提上还不妨干出多种变革大概变型这些变革大概变型该当领会为仍属于本创造的保护范畴。

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