CN104966122A - 一种基于计算机视觉的活鱼自动计数*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于计算机视觉的活鱼自动计数***，包括鱼道，设置在该鱼道一侧且连通的滤水箱，滤水箱的底部设有滤水部件，滤水箱通过快速接头与外界的吸鱼泵、分鱼机连接；鱼道倾斜设置，在鱼道的底部设有摄像***，鱼道的顶部设有照明***，摄像***和照明***与计算机的嵌入式处理单元、LED触摸屏运行基于视频分析的数鱼软件连接。能够对流经检测区的活鱼进行视频分析来实现快速、准确、自动计数，使水产养殖业能自动、高效、精准、无应激地对活鱼计数，提升水产养殖自动化水平。

Description

一种基于计算机视觉的活鱼自动计数***

技术领域

本发明涉及一种水产养殖中活鱼自动计数***(渔业机械仪器设备领域)，适用于鱼苗计数、成鱼计数，能与吸鱼泵、分鱼机相连实现对活鱼自动准确计数。

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。近年来，国内外相继涌现出了各种用于鱼苗自动计数的装置，例如，秤重式鱼苗计数装置、基于光电检测的鱼苗计数装置以及基于计算机视觉的鱼苗计数装置等。现有的数鱼装置主要关注小规模鱼苗计数问题，尚未有大批量活鱼连续计数装备见诸报道。随着国内吸鱼泵、分鱼机等养殖装备在水产业中的推广应用，非常需要研发与之相配套的数鱼设备。

为了解决规范化养殖中的带水活鱼准确计数问题，本***利用计算机视觉和自动控技术解决活鱼自动计数问题，***可用于工厂化养殖企业、池塘网箱养殖企业以及育苗厂等。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中数鱼装置所存在的缺陷，提供一种能够对流经检测区的活鱼进行视频分析来实现快速、准确、自动计数，使水产养殖业能自动、高效、精准、无应激地对活鱼计数，提升水产养殖自动化水平的基于计算机视觉的活鱼自动计数***。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于计算机视觉的活鱼自动计数***，包括鱼道，设置在该鱼道一侧且连通的滤水箱，所述滤水箱的底部设有滤水部件，滤水箱通过快速接头与外界的吸鱼泵、分鱼机连接；

所述鱼道倾斜设置，在鱼道的底部设有摄像***，鱼道的顶部设有照明***，摄像***和照明***与计算机的嵌入式处理单元、LED触摸屏运行基于视频分析的数鱼软件连接。

上述的一种基于计算机视觉的活鱼自动计数***，所述滤水部件包括设置在滤水箱底部的滤水网以及设置在滤水网下方的排水口。

上述的一种基于计算机视觉的活鱼自动计数***，所述摄像***为工业相机，所述照明***包括设置在鱼道底部的LED灯箱以及密封在LED灯箱上与鱼道底部接触处的透光板。

上述的一种基于计算机视觉的活鱼自动计数***，所述滤水网是由不锈钢管焊接且与滤水箱可拆卸连接，滤水网确保鱼都能贴着鱼道底部经过检测区，防止拍摄时出现重叠。

上述的一种基于计算机视觉的活鱼自动计数***，所述鱼道的倾斜角度为5°-20°，鱼道与滤水箱连接的一端高于远离滤水箱的一端。

上述的一种基于计算机视觉的活鱼自动计数***，所述照明***的LED灯箱内设有LED灯管，透光板优选为PC扩散板。

一种基于计算机视觉的活鱼自动计数***的计数方法，包括如下步骤：

a)通过摄像***拍摄无鱼时检测区图像，根据亮度二值化提取检测区掩膜图像；

b)实时采集数鱼视频，对每帧图像进行分析，将当前图像与掩膜图像进行“与”运算，提取检测区域中的鱼图像；

c)利用大津法二值化鱼图像，并计算结果图像中的连通区面积；

d)逐个比较当前图像中每个连通区面积与预设的面积阈值，低于该值的下限认为噪声或污物予以滤除，大于该阈值则将该连通区信息(面积、重心等)***链表中保存；

e)由于同一条鱼会出现在连续的几帧画面中，逐个分析当前帧链表中每个连通区是否已经计数；

f)将当前帧出现的连通区逐个与上一帧连通区比较重心位置(x，y)，由于鱼道具有倾角，若属同一条鱼，则当前帧连通区重心y坐标要低于上一帧对应连通区y坐标，若找到则当前连通区已计数，否则计数加1；

g)当连通区面积超过预设阈值较多时，认为该连通区可能有多条鱼，提取连通区形态特征(面积、骨架、端点数等)，采用神经网络方法识别该连通区包含的鱼只数量；

h)显示屏输出计数结果。

本发明的有益效果为：

1、本发明能与吸鱼泵或分鱼机等水产养殖设施配套使用；

2、本发明计数更加精确，采用视频分析方法利用了比静态图像更多信息，计数精度达95％以上；

3、本发明计数效率高，每小时能计数5000～20000条，能满足大规模企业的计数需要。

4、本发明能对带水活鱼进行自动计数，对鱼无应激，损伤很小；

5、本发明软硬件一体，适合现场操作和使用；

6、本发明适用范围广，不仅适合鱼苗计数而且也适合成鱼计数。

附图说明

图1是本发明基于计算机视觉的活鱼自动计数装置的侧视图；

图2是本发明基于计算机视觉的活鱼自动计数装置的俯视图；

图3是本发明基于计算机视觉的活鱼自动计数软件的流程图。

具体实施方式

为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解和认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图1、图2、图3所示，一种基于计算机视觉的活鱼自动计数***，包括支架1，设置在支架1上的鱼道2，设置在该鱼道2一侧且连通的滤水箱3，滤水箱3的底部设有滤水部件，滤水箱3通过快速接头4与外界的吸鱼泵、分鱼机连接；

其中，鱼道2倾斜设置，鱼道2的倾斜角度为5°-20°，鱼道2与滤水箱3连接的一端高于远离滤水箱3的一端，在鱼道2的底部设有摄像***，鱼道2的顶部设有照明***；滤水部件包括设置在滤水箱3底部的滤水网5以及设置在滤水网5下方的排水口6，滤水网5是由不锈钢管焊接且与滤水箱3可拆卸连接，滤水网5确保鱼都能贴着鱼道2底部经过检测区，防止拍摄时出现重叠。摄像***优选为工业相机7，照明***包括设置在鱼道2底部的LED灯箱8以及密封在LED灯箱8上与鱼道2底部接触处的透光板9，LED灯箱8内设有LED灯管，透光板9优选为PC扩散板，摄像***和照明***与计算机的嵌入式处理单元10、LED触摸屏11运行基于视频分析的数鱼软件连接。

在本发明中，快速接头4为不锈钢快速接头，用于固定从分鱼机或吸鱼泵引出的塑料管，口径大小为250mm，根据鱼的规格，常用的塑料管口径有110mm、160mm、200mm以及250mm，本发明选用250mm口径，能方便地外接一个转换接头连接各种口径的塑料管，具有很好通用性。不锈钢鱼道2宽度为40cm，从快速接头4到滤水网5会使鱼分散开，避免了鱼在垂直方向上的重叠。工业相机7固定在方形不锈钢暗盒上，镜头向内拍摄。透光板9将LED灯箱8中的LED白色光源透出照亮检测区，这样，当没鱼的时候，检测区成像为白色，一旦有鱼流经检测区时，有鱼部位成像则为黑色，轮廓非常清晰，从而图像识别准确度高。

基于计算机视觉的活鱼自动计数***的计数方法，包括如下步骤：

a)通过摄像***拍摄无鱼时检测区图像，根据亮度二值化提取检测区掩膜图像；

b)实时采集数鱼视频，对每帧图像进行分析，将当前图像与掩膜图像进行“与”运算，提取检测区域中的鱼图像；

c)利用大津法二值化鱼图像，并计算结果图像中的连通区面积；

d)逐个比较当前图像中每个连通区面积与预设的面积阈值，低于该值的下限认为噪声或污物予以滤除，大于该阈值则将该连通区信息(面积、重心等)***链表中保存；

e)由于同一条鱼会出现在连续的几帧画面中，逐个分析当前帧链表中每个连通区是否已经计数；

f)将当前帧出现的连通区逐个与上一帧连通区比较重心位置(x，y)，由于鱼道具有倾角，若属同一条鱼，则当前帧连通区重心y坐标要低于上一帧对应连通区y坐标，若找到则当前连通区已计数，否则计数加1；

g)当连通区面积超过预设阈值较多时，认为该连通区可能有多条鱼，提取连通区形态特征(面积、骨架、端点数等)，采用神经网络方法识别该连通区包含的鱼只数量；

h)显示屏输出计数结果。

本实例采用大小为300g左右的大西洋鲑鱼3265条，利用口径为160mm的吸鱼泵从养殖池中抽出，计数结果为3189条，本发明的计数准确率为97.7％。

本发明的有益效果为：

1、本发明能与吸鱼泵或分鱼机等水产养殖设施配套使用；

2、本发明计数更加精确，采用视频分析方法利用了比静态图像更多信息，计数精度达95％以上；

3、本发明计数效率高，每小时能计数5000～20000条，能满足大规模企业的计数需要。

4、本发明能对带水活鱼进行自动计数，对鱼无应激，损伤很小；

5、本发明软硬件一体，适合现场操作和使用；

6、本发明适用范围广，不仅适合鱼苗计数而且也适合成鱼计数。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种基于计算机视觉的活鱼自动计数***，包括鱼道，设置在该鱼道一侧且连通的滤水箱，其特征在于，所述滤水箱的底部设有滤水部件，滤水箱通过快速接头与外界的吸鱼泵、分鱼机连接；

所述鱼道倾斜设置，在鱼道的底部设有摄像***，鱼道的顶部设有照明***，摄像***和照明***与嵌入式处理单元、LED触摸屏运行基于视频分析的数鱼软件连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的活鱼自动计数***，其特征在于，所述滤水部件包括设置在滤水箱底部的滤水网以及设置在滤水网下方的排水口。

3.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的活鱼自动计数***，其特征在于，所述摄像***为工业相机，所述照明***包括设置在鱼道底部的LED灯箱以及密封在LED灯箱上与鱼道底部接触处的透光板。

4.根据权利要求2所述的一种基于计算机视觉的活鱼自动计数***，其特征在于，所述滤水网是由不锈钢管焊接且与滤水箱可拆卸连接，滤水网确保鱼都能贴着鱼道底部经过检测区，防止拍摄时出现重叠。

5.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的活鱼自动计数***，其特征在于，所述鱼道的倾斜角度为5°-20°，鱼道与滤水箱连接的一端高于远离滤水箱的一端。

6.根据权利要求3所述的一种基于计算机视觉的活鱼自动计数***，其特征在于，所述照明***的LED灯箱内设有LED灯管，透光板优选为PC扩散板。

7.一种基于权利要求1所述的一种基于计算机视觉的活鱼自动计数***的计数方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)通过摄像***拍摄无鱼时检测区图像，根据亮度二值化提取检测区掩膜图像；

b)实时采集数鱼视频，对每帧图像进行分析，将当前图像与掩膜图像进行“与”运算，提取检测区域中的鱼图像；

c)利用大津法二值化鱼图像，并计算结果图像中的连通区面积；

d)逐个比较当前图像中每个连通区面积与预设的面积阈值，低于该值的下限认为噪声或污物予以滤除，大于该阈值则将该连通区信息(面积、重心等)***链表中保存；

e)由于同一条鱼会出现在连续的几帧画面中，逐个分析当前帧链表中每个连通区是否已经计数；

f)将当前帧出现的连通区逐个与上一帧连通区比较重心位置(x，y)，由于鱼道具有倾角，若属同一条鱼，则当前帧连通区重心y坐标要低于上一帧对应连通区y坐标，若找到则当前连通区已计数，否则计数加1；

g)当连通区面积超过预设阈值较多时，认为该连通区可能有多条鱼，提取连通区形态特征(面积、骨架、端点数等)，采用神经网络方法识别该连通区包含的鱼只数量；

h)显示屏输出计数结果。