CN107633221A - 一种基于机器视觉的鱼类行为量化系统 - Google Patents

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刘世晶
王帅
陈军
唐荣
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Abstract

一种基于机器视觉的鱼类行为量化系统，该系统包括玻璃水箱、水循环系统、视频图像采集系统、智能光源系统和视频存储系统，待测鱼被养殖在玻璃水箱内，视频图像采集系统由2台工业相机和图形工作站组成，2台工业相机分别放置于玻璃水箱正面和侧面的中心线上，工业相机全部与图形工作站相连，图形工作站并发出指令控制工业相机进行视频采集，智能光源系统根据外界环境自动改变亮度给工业相机采集视频提供充足的光源，视频存储系统与图形工作站相连，实现实时在线全天存储视频图像，玻璃水箱与水循环系统相连通，水循环系统与一冷暖水机相连，用于控制养殖水的温度。

Description

一种基于机器视觉的鱼类行为量化系统
技术领域
本发明属于水产养殖技术领域，特别涉及一种基于机器视觉的鱼类行为量化系统。
背景技术
水产品是人类食物构成中蛋白质的主要来源之一，水产养殖业的不断发展，已经成为水产品增量的主要来源。中国作为世界头号水产养殖大国，必须持续加大投入，尤其是高新技术研发和应用，为加快我国渔业经济结构调整和水产养殖可持续发展提供支撑。
鱼类行为是指鱼类对外界环境和体内环境变化的外在反应，其行为是机体的重要功能表现，与环境刺激、生理状态等密切相关。在养殖过程中，鱼的行为能为养殖者提供有用的信息，可以利用鱼的行为特点进行养殖管理和操作。总之，鱼类行为研究有助于养殖方式和养殖技术的改进。
目前养殖生产过程中鱼类行为观测主要采用人工定性观测方法，有很多局限。受环境条件限制，复杂鱼类行为难以直接观测；因经验等原因，会造成人为主观误差，且相关观测数据很难准确、有效量化；需要较多的熟练人员，且值人员工人容易分散注意力，遗漏重要行为信息。
而采用自动化的数字设备监控养殖鱼类的行为，则会克服上述人工监控的不足。机器视觉技术和声学技术作为一种非接触、生物友好、不产生应激的自动化数字监控方法，能够实现对鱼类的连续监测而不影响鱼类的行为，结合两种技术各自优势，能够快速有效的量化鱼类行为，为研究鱼的行为与水产养殖环境的关系和不同应激条件下鱼的行为特点提供了准确有效的数据支撑，实现了鱼处于应激状态下行为变化的自动判断，在养殖过程中是非常有意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于机器视觉的鱼类行为量化系统，解决了鱼类行为量化的问题，可以获得鱼类应激反应模型，为实现智能养殖奠定基础。
一种基于机器视觉的鱼类行为量化系统，该系统包括玻璃水箱、水循环系统、视频图像采集系统、智能光源系统和视频存储系统，待测鱼被养殖在玻璃水箱内，
视频图像采集系统由2台工业相机和图形工作站组成，2台工业相机分别放置于玻璃水箱正面和侧面的中心线上，工业相机全部与图形工作站相连，图形工作站并发出指令控制工业相机进行视频采集，
智能光源系统根据外界环境自动改变亮度给工业相机采集视频提供充足的光源，
视频存储系统与图形工作站相连，实现实时在线全天存储视频图像，
玻璃水箱与水循环系统相连通，水循环系统与一冷暖水机相连，用于控制养殖水的温度，
所述鱼类行为量化系统通过图形工作站，对采集到的鱼类视频进行处理，识别出待测鱼类并进行实时跟踪获得鱼类的行为信息，包括位置、速度、加速度、运动方向和/或应激时体色变化行为信息。
玻璃水箱置于支架之上，水循环系统放于玻璃水箱下方，玻璃水箱水位达到设定高度之后会经管道流入下方水循环系统，水经水循环系统处理之后使用潜水泵将循环水抽入上方的玻璃水箱中。
工业相机距离玻璃水箱的玻璃面1米位置。
本发明提供了一种基于机器视觉的鱼类行为量化系统。本发明设计的鱼类行为量化系统与现有的技术相比：结合了机器视觉技术，通过构建视觉空间坐标系，找到鱼类行为空间坐标表示方法，找出特征向量，量化鱼类行为，这样大大地降低了人工成本，且为以后的智能养殖技术奠定了坚实的基础。本发明给出的鱼类行为量化系统，实现了智能、自动、科学、精准的鱼类行为量化。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：
图1是本发明实施例中系统组成示意图。
具体实施方式
本发明提及的机器视觉概念，根据公开号为CN100377080C的专利文件，是指这样的系统：包含影像撷取装置(Image Sensor)、一模拟/数字转换器(A/Dconverter)、计算机装置(computer)、以及后端的管理模块。
如图1所示，本发明的一种基于机器视觉的鱼类行为量化系统，包括玻璃水箱、养殖水循环系统、视频图像采集系统、智能光源系统、视频图像连续存储设备、鱼类行为量化软件；其中：
玻璃水箱(1.5m*1.5m*2m)放于自制不锈钢支架之上；养殖水循环系统放于玻璃水箱下方；玻璃水箱水位达到设定高度之后会经管道流入下方水循环系统，水经水循环系统处理之后使用潜水泵将循环水抽入上方的玻璃水箱中；水循环系统并与一冷暖水机相连，用于控制养殖水的温度。
视频图像采集系统由两个工业相机和图形工作站组成，两个工业相机分别放置于玻璃水箱正面和侧面的中心线上，且垂直距离玻璃面1米位置，工业相机全部与图形工作站相连，视频图像采集软件运行于图形工作站并发出指令控制工业相机进行视频采集。
智能光源系统可以根据外界环境自动改变亮度给工业相机采集视频提供充足的光源。视频图像连续存储设备放置于图形工作站旁，并与之相连，可以实现实时在线全天监控；鱼类行为量化软件运行于图形工作站，可以对采集到的鱼类视频进行处理，可以识别出待测鱼类并进行实时跟踪获得鱼类的行为信息，包括位置、速度、加速度、运动方向、应激时体色变化等行为信息。
值得说明的是，虽然前述内容已经参考若干具体实施方式描述了本发明创造的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。

Claims (3)

1.一种基于机器视觉的鱼类行为量化系统，其特征在于，该系统包括玻璃水箱、水循环系统、视频图像采集系统、智能光源系统和视频存储系统，待测鱼被养殖在玻璃水箱内，
视频图像采集系统由2台工业相机和图形工作站组成，2台工业相机分别放置于玻璃水箱正面和侧面的中心线上，工业相机全部与图形工作站相连，图形工作站并发出指令控制工业相机进行视频采集，
智能光源系统根据外界环境自动改变亮度给工业相机采集视频提供充足的光源，
视频存储系统与图形工作站相连，实现实时在线全天存储视频图像，
玻璃水箱与水循环系统相连通，水循环系统与一冷暖水机相连，用于控制养殖水的温度，
所述鱼类行为量化系统通过图形工作站，对采集到的鱼类视频进行处理，识别出待测鱼类并进行实时跟踪获得鱼类的行为信息，包括位置、速度、加速度、运动方向和/或应激时体色变化行为信息。
2.如权利要求1所述的种基于机器视觉的鱼类行为量化系统，其特征在于，玻璃水箱置于支架之上，水循环系统放于玻璃水箱下方，玻璃水箱水位达到设定高度之后会经管道流入下方水循环系统，水经水循环系统处理之后使用潜水泵将循环水抽入上方的玻璃水箱中。
3.如权利要求1所述的种基于机器视觉的鱼类行为量化系统，其特征在于，工业相机距离玻璃水箱的玻璃面1米位置。
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