CN104542411B - 一种基于图像处理技术的智能投饵装置及方法 - Google Patents

一种基于图像处理技术的智能投饵装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于图像处理技术的智能投饵装置，该装置包括循环水养殖池、服务器、DSP、投饵器、用于控制投饵器投料的控制芯片和安装于循环水养殖池正上方的摄像头；采用该装置进行智能投饵的方法主要是采用DSP控制投饵器投饵，具体为摄像头将鱼类进食时的画面实时传输至服务器，服务器对视频画面进行预处理，继而DSP对预处理后的视频进行鱼类进食时的“拥挤度”分析，从而决断投饵器是否投饵。采用本发明的装置进行投饵时工序简单，快捷高效，且可良好地实现饵料的合理化投喂，使得水体中残留饵料量减少，有利于保证养殖水体质量及鱼类良好生长。

Description

一种基于图像处理技术的智能投饵装置及方法
技术领域
本发明属于工厂化循环水智能养殖领域，具体涉及一种基于图像处理技术的智能投饵装置及方法。
背景技术
目前工厂化循环水养殖体系中运用于抢食性鱼类养殖的投饵方法主要包括人工投饵和定时自动投饵；人工投饵费时费力，成本过高；定时自动投饵虽能有效降低人工成本，但投喂量仍需要人工预先设定，且很容易造成投喂饵料过剩或不足，进而影响鱼类的生长。
发明内容
本发明的目的是提供一种能有效降低人工成本并解决投喂饵料过剩或不足问题的基于图像处理技术的智能投饵装置及方法。
本发明的基于图像处理技术的智能投喂装置，包括循环水养殖池、服务器、DSP(数字信号处理器)、投饵器、用于控制投饵器投料的控制芯片和安装于循环水养殖池正上方的摄像头；投饵器固定于摄像头上方，投饵器的出料口朝向循环水养殖池，摄像头与服务器的输入端连接，服务器的输出端与DSP的输入端相连，DSP的输出端与控制芯片的输入端连接，控制芯片的输出端与投饵器的投料开关连接。
上述技术方案中，所述的控制芯片为单片机。
应用上述的基于图像处理技术的智能投饵装置的方法，包括如下步骤：
1)设定投饵器单次投料量为固定值，通过控制芯片控制投饵器的投料开关开启及闭合，进行首次投料；
2)摄像头拍摄投料后鱼类摄食的画面，并将其传输至服务器；
3)服务器对接收的画面进行预处理，提取当前画面在色彩模型HSV中的V分量画面，并将其传输至DSP；
4)DSP对V分量画面进行“拥挤度”分析，具体如下：
①新建空白图像f；
②对V分量画面逐像素进行旋转不变LBP8,2算子处理，并用处理后的值取代当前相应像素灰度值，得到当前帧对应的LBP图；
③用大小为m×m的窗口在LBP图上逐像素点滑动，其中m为像素点数，7＜m＜21，且m为奇数，统计并记录窗口中心点滑过每一像素点时该对应窗口内的LBP直方图Htest；
④设当前m×m窗口的中心点坐标为(x,y)，则计算此点在该窗口内的LBP直方图之和：式中int表示取整，k为增益系数，i表示②中对V分量画面逐像素进行旋转不变LBP8,2算子处理后得到的LBP直方图中可能出现的数值种类数；
⑤将④中得出的各点的LBP直方图之和赋值给①中空白图像f中相应的点，使f(x,y)＝L(x,y)，得到图像f；
⑥利用无边界主动轮廓模型(ACWE)分割出图像f中的最大面积块，并计算出分割区域内的像素点数a；
⑦利用二值图像连通域算法分割出图像f中连通域个数b；
⑧当a大于预先设定的面积像素阈值c，且b小于预先设定的连通域阈值d时，则判别当前V分量画面“拥挤”，DSP将信号输出给控制芯片，控制芯片控制投饵器投料开关开启，向循环水养殖池中进行再一次投料；当a≤c或b≥d时，则判别当前V分量画面“不拥挤”，DSP将信号输出给控制芯片，控制芯片控制投饵器投料开关闭合，无需进行投料。
本发明的有益效果是：
本发明的基于图像处理技术的智能投喂装置，结构简单，操作方便，所采用的图像处理技术由DSP执行，可快速及时的控制投饵器的工作状态。采用本发明的装置进行抢食性鱼类的循环水养殖，工序简单，快捷高效，且可良好地实现饵料的智能投喂，从而缓解了投喂饵料过剩或不足的问题，有利于鱼类的生长。
附图说明
图1是基于图像处理技术的智能投饵装置的结构示意图；
图中：1-循环水养殖池；2-服务器；3-DSP；4-摄像头；5-投饵器；6-控制芯片；7-投料开关。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参照图1，本发明的基于图像处理技术的智能投喂装置，包括循环水养殖池1、服务器2、数字信号处理器DSP3、投饵器5、用于控制投饵器投料的控制芯片6和安装于循环水养殖池1正上方的摄像头4；投饵器5固定于摄像头4上方，投饵器5的出料口朝向循环水养殖池1，摄像头4与服务器2的输入端连接，服务器2的输出端与DSP3的输入端相连，DSP3的输出端与控制芯片6的输入端连接，控制芯片6的输出端与投饵器5的投料开关7连接，本实例中的智能投喂装置控制芯片6安装于投饵器内部。
上述技术方案中，所述的控制芯片6为单片机。
应用上述的基于图像处理技术的智能投饵装置的方法，包括如下步骤：
1)设定投饵器单次投料量为固定值，通过控制芯片6控制投饵器的投料开关开启及闭合，进行首次投料；
2)摄像头4拍摄投料后鱼类摄食的画面，并将其传输至服务器2；
3)服务器2对接收的画面进行预处理，提取当前画面在色彩模型HSV中的V分量画面，并将其传输至DSP3；
4)DSP3对V分量画面进行“拥挤度”分析，具体如下：
①新建空白图像f；
②对V分量画面逐像素进行旋转不变LBP8,2算子处理，并用处理后的值取代当前相应像素灰度值，得到当前帧对应的LBP图；
③用大小为m×m的窗口在LBP图上逐像素点滑动，其中m为像素点数，7＜m＜21，且m为奇数，统计并记录窗口中心点滑过每一像素点时该对应窗口内的LBP直方图Htest；
④设当前m×m窗口的中心点坐标为(x,y)，则计算此点在该窗口内的LBP直方图之和：式中int表示取整，k为增益系数，i表示②中对V分量画面逐像素进行旋转不变LBP8,2算子处理后得到的LBP直方图中可能出现的数值种类数；
⑤将④中得出的各点的LBP直方图之和赋值给①中空白图像f中相应的点，使f(x,y)＝L(x,y)，得到图像f；
⑥利用无边界主动轮廓模型(ACWE)分割出图像f中的最大面积块，并计算出分割区域内的像素点数a；
⑦利用二值图像连通域算法分割出图像f中连通域个数b；
⑧当a大于预先设定的面积像素阈值c，且b小于预先设定的连通域阈值d时，则判别当前V分量画面“拥挤”，DSP3将信号输出给控制芯片6，控制芯片6控制投饵器5投料开关开启，向循环水养殖池1中进行再一次投料；当a≤c或b≥d时，则判别当前V分量画面“不拥挤”，无需进行投料。
利用上述基于图像处理技术的智能投喂装置进行红罗非鱼的工厂化循环水养殖，循环水养殖池半径为1米，高0.8米，养殖鱼密度约40kg/m3，采用智能投喂装置后能较精确地控制饵料的投喂，红罗非鱼生长良好，且循环水养殖池内的氨氮含量基本维持在0.5-1.1mg/L之间，解决了现有技术中投喂饵料不足或过量的问题。
以上公开的仅为本专利的具体实施例，但本专利并非局限于此，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，做出的变形应视为属于本发明保护范围。

Claims (2)

1.一种基于图像处理技术的智能投饵装置的应用方法，所述的智能投饵装置包括循环水养殖池(1)、服务器(2)、DSP(3)、投饵器(5)、用于控制投饵器投料的控制芯片(6)和安装于循环水养殖池(1)正上方的摄像头(4)；投饵器(5)固定于摄像头(4)上方，投饵器(5)的出料口朝向循环水养殖池(1)，摄像头(4)与服务器(2)的输入端连接，服务器(2)的输出端与DSP(3)的输入端相连，DSP(3)的输出端与控制芯片(6)的输入端连接，控制芯片(6)的输出端与投饵器(5)的投料开关连接，其特征是所述的应用方法包括如下步骤：
1)设定投饵器单次投料量为固定值，通过控制芯片(6)控制投饵器的投料开关开启及闭合，进行首次投料；
2)摄像头(4)拍摄投料后鱼类摄食的画面，并将其传输至服务器(2)；
3)服务器(2)对接收的画面进行预处理，提取当前画面在色彩模型HSV中的V分量画面，并将其传输至DSP(3)；
4)DSP(3)对V分量画面进行“拥挤度”分析，具体如下：
①新建空白图像f；
②对V分量画面逐像素进行旋转不变LBP8,2算子处理，并用处理后的值取代当前相应像素灰度值，得到当前帧对应的LBP图；
③用大小为m×m的窗口在LBP图上逐像素点滑动，其中m为像素点数，7＜m＜21，且m为奇数，统计并记录窗口中心点滑过每一像素点时该对应窗口内的LBP直方图Htest；
④设当前m×m窗口的中心点坐标为(x,y)，则计算此点在该窗口内的LBP直方图之和：式中int表示取整，k为增益系数，i表示②中对V分量画面逐像素进行旋转不变LBP8,2算子处理后得到的LBP直方图中可能出现的数值种类数；
⑤将④中得出的各点的LBP直方图之和赋值给①中空白图像f中相应的点，使f(x,y)＝L(x,y)，得到图像f；
⑥利用无边界主动轮廓模型分割出图像f中的最大面积块，并计算出分割区域内的像素点数a；
⑦利用二值图像连通域算法分割出图像f中连通域个数b；
⑧当a大于预先设定的面积像素阈值c，且b小于预先设定的连通域阈值d时，则判别当前V分量画面“拥挤”，DSP(3)将信号输出给控制芯片(6)，控制芯片(6)控制投饵器(5)投料开关开启，向循环水养殖池(1)中进行再一次投料；当a≤c或b≥d时，则判别当前V分量画面“不拥挤”，DSP(3)将信号输出给控制芯片(6)，控制芯片(6)控制投饵器(5)投料开关闭合，无需进行投料。
2.根据权利要求1所述的基于图像处理技术的智能投饵装置的应用方法，其特征在于所述的控制芯片(6)为单片机。
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