CN105230581A - 一种基于海鸟影像的渔情探测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于海鸟影像的渔情探测装置，包括浮标本体，所述浮标本体由外壳和上盖构成，所述上盖由透明材料制成，所述上盖下方设有摄像头，所述摄像头用于捕获海鸟影像；所述摄像头与位于浮标本体内的电路板相连；所述电路板用于对摄像头捕获的海鸟影像进行数据处理并判断是否有鱼群，并根据判断结果发出渔情信号。本发明能够扩大探测范围。
Description
技术领域
本发明涉及渔情探测装置，特别是涉及一种基于海鸟影像的渔情探测装置。
背景技术
金枪鱼围网作业是一种经济效益较高的远洋捕捞方式，引起了各渔业公司的重视。其主要捕捞方式为捕捞浮水鱼群和流木鱼群。
浮水鱼群是指聚集在海面上的鱼群，其追逐跳跃所产生的大量水花、或者因争抢捕食表层饵料生物所产生的白色泡沫成为人们寻找鱼群的重要线索。流木鱼群是指在一些漂浮物下面会有鱼群聚集跟随。有自然流木，如椰子树、废弃网片、死亡的生物尸体等，也有人工流木，如将各种废弃漂浮物捆绑投放成为漂浮在海面的人工流木。出于保护鱼类资源的原因，国际渔业组织近年正逐步限制人工流木的使用，浮水正逐渐成为主要的作业方式。
不管捕捞浮水还是流木，鱼群的寻找探测，即探鱼成为捕捞产量的关键因素。探鱼的主要方法有：
1.瞭望观察，通过望远镜进行人工瞭望是金枪鱼围网目前最主要的近距离探鱼方法。瞭望除了能通过观察水面颜色发现浮水鱼群外，也是发现流木的最主要的途。2。海鸟雷达扫描，由于金枪鱼的饵料和大部分的海鸟的饵料有交叉，因此在海鸟众多的海域也通常会有浮水鱼群。因此金枪鱼围网船上基本都配有专用的S波段或X波段海鸟雷达，用于发现海鸟群。3.渔用浮标，将浮标固定于人工流木上，通过浮标传回位置，从而获得流木的位置，现在还有浮标本身集成小型垂直声纳渔探，可以探测其下面鱼群，直接将鱼群信息传回捕捞船只。
以上几种探鱼方式中，瞭望观察探测距离有限，只能探测船只附近的渔情。海鸟雷达探测距离较远，但需要人工操作守候。渔用浮标渔情探测可以脱离渔船独立进行，探测范围广，得到了越来越多的应用。
现有探测浮标中，最为先进的是带有渔探功能的卫星浮标，其主要结构包括防水外壳和内部电路两部分。外壳上面是透明材质，可以利用透过的阳光，进行太阳能发电补充能量。整个浮标是密封的，可以经受海浪冲击。内部电路包括以太阳能和蓄电池组成供电系统、由小型垂直声纳组成的渔探系统、由GPS组成的定位系统和通过卫星通讯组成的数据传输系统。其工作时，定时开启声纳进行水下探测，并将探测结果附加上GPS位置信息通过卫星通讯传回渔船，这样渔船就可以获得渔探仪下面的渔情信息。
这种浮标，由于本身所带的小型垂直声纳渔探仪发出的波束宽度有限，只能探测其下方很小范围内的渔情状况，稍微偏离其正下方，即使有渔情也探测不到，容易漏掉重要的渔情信息。存在探测手段单一，漏探率高的缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于海鸟影像的渔情探测装置，能够扩大探测范围。
本发明的发明人发现，海鸟和金枪鱼的饵料都包括小型鱼类如沙丁鱼群，由于索饵行为，沙丁鱼群出现的地方水中会有金枪鱼群追逐，空中会有海鸟盘旋、俯冲捕食，一般有可以用海鸟作为金枪鱼渔情的示踪指标，渔船装备的海鸟雷达就是通过探测海鸟来寻找渔情的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于海鸟影像的渔情探测装置，包括浮标本体，所述浮标本体由外壳和上盖构成，所述上盖由透明材料制成，所述上盖下方设有摄像头，所述摄像头用于捕获海鸟影像；所述摄像头与位于浮标本体内的电路板相连；所述电路板用于对摄像头捕获的海鸟影像进行数据处理并判断是否有鱼群，并根据判断结果发出渔情信号。
所述电路板对摄像头捕获的海鸟影像去除背景留下海鸟图像，并对海鸟图像中的每一只海鸟进行图像质心计算获得相邻海鸟的之间的距离和方位，比较一定时间间隔的两帧图像，判断海鸟的运动频繁度，根据海鸟的运动频繁度判断海鸟是否处于捕食状态，从而判断是否存在鱼群，当有鱼群时则发出渔情信号。
所述上盖进行光学处理在摄像头上方形成一个成像窗口。
所述摄像头为广角镜头。
所述浮标本体内还设有用于为摄像头和电路板供电的蓄电池。
所述上盖下方还设有太阳能电池板，所述太阳能电池板与蓄电池相连。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明利用海鸟影象作为探测渔情的手段，在小型浮标上加装影象采集及处理系统，实现对浮标四周一定距离内的渔情探测，从而扩大了探测范围。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的信号处理流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种基于海鸟影像的渔情探测装置，如图1所示，包括浮标本体，所述浮标本体由外壳2和上盖1构成，所述上盖1由透明材料制成，所述上盖1下方设有摄像头3，所述摄像头3用于捕获海鸟影像。值得一提的是，所述上盖1进行光学处理在摄像头3上方形成一个成像窗口，从而可以保证成像质量，成像窗口可以采用成像标准工艺加工以获得较好的成像效果。另外，摄像头3可以采用广角镜头，例如可以是鱼眼镜头，这样视野广阔，以扩大观察范围。所述摄像头3与位于浮标本体内的电路板4相连；所述电路板4用于对摄像头3捕获的海鸟影像进行数据处理并判断是否有鱼群，并根据判断结果发出渔情信号。所述浮标本体内还设有用于为摄像头3和电路板4供电的蓄电池6。所述上盖1下方还设有太阳能电池板5，所述太阳能电池板5与蓄电池6相连。
所述电路板对摄像头捕获的海鸟影像去除背景留下海鸟图像，并对海鸟图像中的每一只海鸟进行图像质心计算获得相邻海鸟的之间的距离和方位，比较一定时间间隔的两帧图像，判断海鸟的运动频繁度，根据海鸟的运动频繁度判断海鸟是否处于捕食状态，从而判断是否存在鱼群，当有鱼群时则发出渔情信号。
在信号处理上，如图2所示，摄像头拍摄的图像先经过去除背景算法，将背景去除，留下海鸟图像；如果处理后，没有海鸟图像或者海鸟图像过少，则放弃对这帧图像的处理，返回图像采集程序，采集新的图像；处理后如有多只海鸟，分别对每一只海鸟进行图像质心计算，用于确定海鸟的坐标，然后计算相邻海鸟的之间的距离和方位；处理拍摄的下一帧图像，同样计算海鸟质心以及相邻海鸟之间的距离和方位，比较两帧图像的处理结果，如果海鸟是向一个方向移动，彼此之间的距离和方位变化不大，说明是群体迁徙运动，这时不做渔情处理；如果海鸟之间的距离和方位变化较大，且变化规律性不明显，说明海鸟处于盘旋和捕食状态，这时触发渔情上报系统，通过卫星通讯模块进行渔情上报。
本发明首先要对浮标结构做适当改造设计。虽然为了利用太阳能，目前的浮标上盖均是用透明材料做成的，但本身没有为成像做特别处理，用于采集图像效果不佳，需要作光学处理，以保证成像质量。需要对上盖进行改装，使其具有一个成像窗口，并且采用成像标准工艺加工，以获得较好的成像效果。摄像头镜头采用视场大的广角镜头，甚至是鱼眼镜头，这样视野广阔，以扩大观察范围。
由于浮标采用卫星通讯方式，通讯费用昂贵，由于经济原因，不能将摄头像获得影象直接传送到渔船，需要在浮标上进行图像处理，提取有效信息，作出渔情判断，然后直接将判断结果传回渔船。为达到这一目的，浮标上的电路板需要做以下工作：
对图像进行分析，首先区别出背景与海鸟，由于摄像头指向天空，主要是区分出天空、云和海鸟，天空和云是背景，飞翔的海鸟是我们的研究对象。目前已有很多算法可以将背景与海鸟区分开来。接着要对渔情现场的海鸟飞行状态进行采集，区别捕食和非捕食状态的海鸟活动特征。一般而言，海鸟会在有饵料的地方集群，这时海鸟活动活跃，一般在饵料区上空反复低飞、盘旋、俯冲等行为，没有饵料的地方，海鸟一般飞行高度较高，集群性也较差，根据这一现象，可以利用海鸟行踪作为渔情的一个探测指标。
根据视野中的海鸟数量评估海鸟密集度，当密集度达到一定数量后，判断为有海鸟群存在；利用成熟的图像质心算法，计算每个海鸟的成像质心，计算相邻质心间的距离和相邻质心连线的方向，比较一定时间间隔的两帧图像，判断海鸟的运动频繁度。根据现场实测数据，当海鸟运动频繁度符合捕食特征时，判断为有鱼群，上传渔情信息，否则，则不发出渔情信号。
由此可见，本发明利用海鸟影象作为探测渔情的手段，在小型浮标上加装影象采集及处理系统，实现对浮标四周一定距离内的渔情探测，从而扩大了探测范围。
Claims (6)
1.一种基于海鸟影像的渔情探测装置，包括浮标本体，所述浮标本体由外壳和上盖构成，所述上盖由透明材料制成，其特征在于，所述上盖下方设有摄像头，所述摄像头用于捕获海鸟影像；所述摄像头与位于浮标本体内的电路板相连；所述电路板用于对摄像头捕获的海鸟影像进行数据处理并判断是否有鱼群，并根据判断结果发出渔情信号。
2.根据权利要求1所述的基于海鸟影像的渔情探测装置，其特征在于，所述电路板对摄像头捕获的海鸟影像去除背景留下海鸟图像，并对海鸟图像中的每一只海鸟进行图像质心计算获得相邻海鸟的之间的距离和方位，比较一定时间间隔的两帧图像，判断海鸟的运动频繁度，根据海鸟的运动频繁度判断海鸟是否处于捕食状态，从而判断是否存在鱼群，当有鱼群时则发出渔情信号。
3.根据权利要求1所述的基于海鸟影像的渔情探测装置，其特征在于，所述上盖进行光学处理在摄像头上方形成一个成像窗口。
4.根据权利要求1所述的基于海鸟影像的渔情探测装置，其特征在于，所述摄像头为广角镜头。
5.根据权利要求1所述的基于海鸟影像的渔情探测装置，其特征在于，所述浮标本体内还设有用于为摄像头和电路板供电的蓄电池。
6.根据权利要求1所述的基于海鸟影像的渔情探测装置，其特征在于，所述上盖下方还设有太阳能电池板，所述太阳能电池板与蓄电池相连。
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