CN108605907A - 一种智能钓鱼方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能钓鱼方法与装置。为了减轻垂钓看漂的视疲劳，运用计算机视觉和机器学习技术，通过智能移动终端连续采集识别咬钩指示物图像，并提取其运动参数，包括位移、速度及加速度，通过分类器分类或者多重阈值判断来进行起竿决策，符合起竿条件时自动发送起竿指令给无线遥控自动支架，由无线遥控自动支架完成起竿动作，并记录起竿时刻对应的咬钩指示物运动参数及中鱼结果，并对分类器进行训练，持续提高起竿决策的准确性。本方案可以实现垂钓过程看漂起竿的高度自动化和智能化，减轻垂钓疲劳程度，同时还具备存储上鱼事件的视频片段、用户点击智能移动终端实现遥控起竿等功能，不失垂钓乐趣。

Description

一种智能钓鱼方法及装置

技术领域

本发明涉及钓鱼技术及用具，尤其是一种智能化钓鱼技术与装置。

背景技术

户外垂钓是一种越来越受欢迎的休闲方式，立漂钓法(也称台钓)或筏钓是广受钓友喜爱的两种垂钓方式。立漂钓法中的立式浮漂和筏钓中富有弹性的筏竿竿稍，是用来指示鱼儿咬钩吃饵动作的，在本发明中统一称为咬钩指示物。鱼鳍在鱼钩附近引起的局部水流，以及碰蹭、吸食动作，都会导致线组受力，传导至浮漂或竿稍，引起其运动，需要垂钓者专注观察，长时间垂钓会导致视疲劳。尤其是钓大体型鱼时，长时间没有吃口，容易放松警惕，错过机会，影响休闲体验。

现有很多发明试图利用电子辅助方式解决这一问题。例如，2010年12月公开的公告号为CN101911928A的中国发明专利，公开了“一种微电脑自动钓鱼器”，通过在立式浮漂中设置电子装置来检测漂讯，此类浮漂结构复杂。

成都德邦电子有限公司出品的自动钓鱼产品“钓鱼机器人”，采用无线电子浮漂，最多可设置两个触发位，当浮漂下顿或上浮到特定位置，向自动支架发出无线信号起竿中鱼，这类产品的局限在于：浮漂信号识别方法单一，每只浮漂触发位置是固定的，不能更改，不论钓大鱼还是小鱼，都用同样的大质量浮漂，浮漂质量大导致不够灵敏，适应性不够强，续航能力有限，使用成本偏高，因而应用并不广泛。

2017年5月公开的公告号为CN106665519A的中国发明专利，公开了一种“用于钓鱼的咬钩提示方法和装置”，用架设在鱼竿上的摄像头获取鱼漂位移，当鱼漂位移达到设定阈值时向移动设备发出提示信号，再由移动设备向用户发出提示音，该发明以鱼漂位移作为鱼咬钩唯一判据依据，未能针对鱼吸食鱼饵从而引起鱼漂出现加速运动的规律，易错过位移小的下顿鱼口；而且该发明所涉及的系统复杂，且仅仅实现提醒功能，从自动垂钓角度看，其功能不够完备。

发明内容

为了显著降低垂钓的疲劳程度，克服现有技术的不足，本发明提供一种基于计算机视觉(Computer Vision)和机器学习(Machine learning)的综合技术方案，以鱼咬钩指示物的综合运动参数为基础进行智能判断，能够更加准确地抓住鱼吃口，实现垂钓智能化。

作为本发明的一个方面，提供了一种智能钓鱼方法，包括以下主要步骤：

A通过智能移动终端连续采集并逐帧识别咬钩指示物图像；

B对所述咬钩指示物的运动参数进行提取，包括位移、速度和加速度；

C根据步骤B获得的咬钩指示物运动参数进行起竿决策，达到起竿条件时执行步骤D，否则重复步骤A至步骤C；

D执行起竿过程，有两种方式可选，根据设置选择一种执行：

D1智能移动终端向遥控自动鱼竿支架发送起竿指令，自动竿架起竿刺鱼，同时还按照用户设定播放报警音和拨打预设电话号码提示用户介入处理；

D2智能移动终端发出起竿声音提示，而不自动发送起竿指令，由用户通过点击屏幕起竿按钮后立即发送起竿指令，并完成D1所述其它操作；如果用户未执行起竿操作，程序回到步骤A，重复以上过程；

E接受用户关于是否中鱼的输入，与决策起竿时咬钩指示物的运动参数一起存储到训练数据文件中，，按程序设定时间对所述分类器进行训练。

其中，用户可以选择在步骤A中对识别出的咬钩指示物图像进行循环缓存，可以是整幅图像，也可以是设定大小的区域图像，供步骤D存储起竿事件前后一段时间内咬钩指示物的视频片段用；

步骤C所述起竿决策有两种方式可选，一种是通过机器学习的分类器自动完成；

所述分类器可以是支持向量机、决策树、贝叶斯决策等监督学习分类器中的一种，由程序预装的数据结合垂钓过程中不断增加的数据进行训练，分“中鱼”和“未中鱼”两个标记类别，依照程序设定的事件间隔或时间间隔新启线程完成训练，以免对图像识别与处理的实时性构成不利影响；

步骤B获得的咬钩指示物的运动特征参数经上述分类器分类，若结果为“中鱼”则视为符合起竿条件；

步骤C所述起竿决策，还可以通过预先分别设定位移、速度和加速度三个运动参数的阈值，当咬钩指示物运动参数中的一个或多个达到或超过阈值时，判定为符合起竿条件；

上述方法，可设置为同时对多个咬钩指示物进行识别与处理，控制多个自动支架，实现一套系统多竿自动垂钓。

本发明的另一方面，基于本发明公开的智能钓鱼方法，实现了一种智能钓鱼装置，包括：

1具备摄像功能、多核处理器、加速度传感器的智能移动终端；

2无线遥控自动鱼竿支架。

其中，

所述智能移动终端具备相机功能、多核处理器和内置加速度传感器的智能手机、平板电脑，运行专门开发的应用程序，实现获取图像、识别咬钩指示物并计算其位移、速度、加速度等运动参数、进行起竿决策、发送起竿指令、对起竿决策模型进行机器学习等功能，是本发明所涉及装置的功能核心；

所述无线遥控自动鱼竿支架，包含：无线遥控模块、伺服电机、弹簧储能自动鱼竿支架。无线收发模块接收智能移动终端发送的起竿指令并驱动伺服电机转动预设的角度，拨动或拉动自动鱼竿支架的触发扳机实现自动起竿，用充电电池组为无线遥控模块和伺服电机供电。

所述外接镜头组及其固定支架，用于改变成像倍率，获得大小合适的目标图像，同时保持镜头及智能移动终端的稳定，从而保证咬钩指示物的识别及其运动参数的获取不易受风力、用户触碰操作等外界因素干扰；

所述智能移动终端通过所述固定支架与所述外接镜头形成稳固的结合，外接镜头贴近智能移动终端自身的镜头并与其保持基本同心，放置于不影响其它操作的合适位置；所述无线遥控自动起竿单元放置在方便架设鱼竿的位置，其与所述智能移动终端的相对位置没有特殊要求，以保证二者间无线连接稳定可靠为原则；

智能移动终端的专门程序启动之后就自动建立与遥控自动起竿单元的无线连接，并设定时器定时检查无线连接的有效性，一旦连接意外断开，则立即自动重新建立连接；

本发明通过上述技术方案实现以下有益效果:

本发明利用计算机视觉代替人工视觉，可以方便地结合用户的垂钓经验，通过软件设置界面对浮漂位移、速度和加速度三个参数阈值进行合理配置，制定出针对垂钓目标鱼的吃钩判据和起竿策略，准确捕捉鱼儿咬钩的时机，增大中鱼几率；

本发明同时具备人工控制起竿的选项，垂钓者通过点击智能移动终端屏幕就能够实现起竿中鱼，让有丰富垂钓经验的用户也有充分的参与度，在减轻劳累的同时，增加垂钓乐趣。

本发明还具备智能学习功能，通过记录起竿时的浮漂参数和中鱼情况，逐步优化起竿策略；尤其是，通过用户控制起竿时机，并记录相应数据，可以更快训练适应当时垂钓鱼情的分类器，并在后续的垂钓过程中不断训练优化，快速提高成功率，初学者也能够更快地上手，有效降低垂钓难度。现有其它垂钓技术尚不具备智能学习功能。

本发明具备存储咬钩指示物视频片段的功能，在处理每帧视频图像的同时在内存中进行设定时间长度和设定区域的图像循环存储，一旦出现起竿信号，将临近时段的视频片段存储为视频文件，便于交流，为垂钓增添乐趣。

本发明对浮漂没有特殊要求，不改变用户使用线组钓竿的习惯，用户可以针对不同对象鱼和鱼竿的长度，优选出合适的浮漂，不增加任何重复消耗性成本。而且可以根据不同的鱼情水情和气象条件，灵活选择浮漂的调目钓目，具有很强的灵活性和抗风浪能力，这是现有电子类浮漂无法实现的。

附图说明

图1为本发明应用于立漂钓法的示意图；

图2为本发明一种典型过程的流程图；

图3为本发明应用于双竿垂钓的示意图；

图中，1.立式浮漂，2.鱼竿，3.自动支架，4.外置镜头，5.智能终端，6.三脚支架，7.无线遥控单元，8.伺服电机，9.触发扳机。

具体实施方式

【实施例1】

以本发明在台钓方式的应用，如图1，作为一个实施例，详细说明本发明的技术方案：

在本实施例中，咬钩指示物为多目立式浮漂1，露出水面的浮漂尾涂有多段不同颜色的荧光漆；智能终端5为一部智能手机，具备高清相机、多核处理器、加速度传感器和蓝牙功能；手机内置镜头前安装一支12倍外置镜头4,由一支稳定的三脚支架6将智能手机及外接镜头架设在合适的位置。

无线遥控自动鱼竿支架架设在便于垂钓的水边位置，无线遥控单元7采用蓝牙模块实现与智能手机的无线通讯，当接收到智能手机发送的起竿指令后驱动伺服电机8转动预先设定的角度，拨动自动支架3上的触发扳机9，实现鱼竿2的自动起竿。

程序流程图如图2，其详细步骤说明如下：

步骤一，通过智能手机的相机连续获取浮漂的图像；

步骤二，程序对获得的图像进行处理，从背景中识别出立式浮漂，确定其露出水面的长度及浮漂顶部在图像中的坐标；同时另一个线程，对包含浮漂的图像区域进行设定帧数的循环缓存；

步骤三，与前一帧浮漂顶部坐标值比较，计算出浮漂的位移，进而计算出其运动速度及加速度；

步骤四，智能手机根据步骤三得到的浮漂运动参数进行起竿决策，根据用户设置，以两种方式中的一种进行：

一种是将步骤二浮漂的位移、速度和加速度值与预先设定的阈值组合进行比较，达到起竿条件就立即执行步骤五，否则跳转至步骤一，重复以上步骤；

另一种是利用支持向量机(SVM)分类，结合预设的训练数据和建立的分类器进行起竿决策，分类结果为起竿则立即执行步骤五，否则跳转至步骤一；

步骤五，智能手机通过多线程方式并行执行以下三项操作：

1，通过无线方式发送起竿指令到自动鱼竿支架；

2，根据预先设定发出播放提示音并拨打预设的电话号码，提醒用户提竿溜鱼；

3，根据预先设定将步骤二循环缓存的目标图像序列存储为视频文件；

步骤六，通过智能手机接收用户关于是否中鱼、以及鱼的种类、个体大小的输入，与起竿指令发出时的浮漂的位移、速度和加速度值一起作为事件数据记录到数据文件中；

步骤七，如果达到程序设定的起竿事件间隔则进行机器学习(训练)，以步骤六得到的浮漂的位移、速度、加速度以及中鱼结果的数据集为训练数据进行训练，对步骤四所述起竿决策分类器进行更新，等待用户输入以开始新的垂钓过程；

其中:

步骤二中识别浮漂的算法根据浮漂与背景之间反差的强弱不同，可以采用不同的图像分割算法。例如，在夜晚垂钓，通常用夜钓灯照射浮漂，或者采用夜光浮漂，背景暗而浮漂尾亮，对比强烈，可以直接用二值化进行图像分割，二值化阈值可取为：图像最低像素值+(图像最高像素值-图像最低像素值)×λ，λ为可调参数，取值可在25％至75％之间，可根据具体情况进行调整；而在白天垂钓时，尤其当水面反射阳光时，浮漂与背景之间对比不够强烈，二值化不能准确识别出浮漂，此时可以通过边沿检测算法检测出浮漂边沿，再进行图像形态学的闭操作(Close)清除掉图像噪声或水波的边沿，立漂可检测出两条平行的竖直边沿，经过闭操作可得到完整的浮漂区域，由此进行位置识别和速度、加速度计算；

步骤二所执行的浮漂图像数据循环缓存，可以设置缓存的时间长度或对应的图像总帧数，比如设置为5秒，以相机30帧/秒的帧频率为例，就对应150幅图像，设置一个指针指示当前图像位置，当执行到步骤六时，按照指针位置确定缓存图像序列的时间顺序，再按顺序逐帧进行视频图像压缩，存储到视频文件中，可以为用户保存起竿事件对应的浮漂视频资料，增加垂钓乐趣；

【实施例2】

本发明应用于双杆垂钓的情形。

如图3所示，本发明所述无线遥控单元所采用的电机控制板具备同时连接几十个伺服电机并独立控制的功能，因此将本发明应用于多竿立漂垂钓是非常容易的，主要受限于智能终端获取的图像视场有限，架设过多鱼竿，间隔过小，容易相互干扰，出现线组缠绕。在垂钓实践中，实现双杆垂钓是可行的。

硬件上，与单竿垂钓相比，双杆垂钓除了需要增加一套鱼竿及浮漂钓组外，只需增加一支自动支架、一支伺服电机。

软件上，需要在所述的每一个步骤中同时完成对两个咬钩指示物的处理，通过算法优化，以及多核并行处理，可以保持与系统的帧频率同步，双杆垂钓的每一支竿都能够实现单竿垂钓相同的准确率，达到事半功倍的效果。

【实施例3】

本发明实施的另外一种情形，应用于多个夜光浮漂垂钓鲢鳙。

盛夏夜晚以饵料笼和大肚夜光浮漂为钓组，用带鱼线轮的抛竿(部分地区也称海竿)，抛投到远处水域，通过观察浮漂光点是否消失来判断是否上鱼。

这种情形对本发明的方法来说是一种更加简化的情况，不需要进行浮漂运动参数分析，仅仅需要完成光点的跟踪监测，一旦某个光点消失，立即发出报警，并在屏幕上指示出消失浮漂的原来位置，便于判断是哪支鱼竿上鱼。

由于鲢鳙钓法中定位铅坠处于浮漂与竿梢之间的水底，鱼线在水下形成一个“V”形，因而比较松弛，自动起竿起不到第一时间刺中鱼嘴的作用，因此自动杆架不是必选，用户根据报警提示及时收线溜鱼即可，实际垂钓经验显示，鲢鳙鱼一旦上钩就不易脱钩。

实际垂钓过程中，充分利用智能终端的屏幕区域，合理布置夜光浮漂的位置，可同时监测多达8只浮漂，即可同时使用8支抛竿垂钓，抛投距离远，浮漂间距离足够大，出现缠线的几率并不高，具有很强的扩展性。

此钓法一样能够极大减轻垂钓疲劳度，增强休闲体验。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，其核心技术方案应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能钓鱼方法，其特征在于，包括以下主要步骤：

A通过智能终端连续采集并逐帧识别咬钩指示物图像；

B对所述咬钩指示物的运动特征参数进行提取，包括位移、速度和加速度；

C根据步骤B获得的咬钩指示物运动参数进行起竿决策，达到起竿条件时执行步骤D，否则重复步骤A至步骤C；

D执行起竿过程，并按照下面两种方式进行选择：

D1智能移动终端向遥控自动鱼竿支架发送起竿指令，自动竿架起竿刺鱼，同时还按照用户设定播放报警音和拨打预设电话号码提示用户介入处理；

D2智能移动终端发出起竿声音提示，而不自动发送起竿指令，由用户通过点击屏幕起竿按钮后立即发送起竿指令，同时自动竿架起竿刺鱼；如果用户未执行起竿操作，程序回到步骤A，并重复以上过程；

E用户在智能终端上选择输入是否中鱼，并将决策起竿时咬钩指示物的运动参数一起存储到训练数据文件中，并对机器学习的分类器进行训练。

2.如权利要求1所述的一种智能钓鱼方法，其特征在于，用户选择对识别出的咬钩指示物图像进行循环缓存，包括整幅图像或者是设定大小的区域图像。

3.如权利要求1所述的一种智能钓鱼方法，其特征在于，起竿决策由分类器对所述咬钩指示物的位移、速度和加速度参数及中鱼结果进行比对学习后进行。

4.如权利要求1所述的一种智能钓鱼方法，其特征在于，起竿决策由智能终端根据其获得的位移、速度和加速度三个运动参数进行，当咬钩指示物运动参数中的一个或多个达到或超过相应阈值时，判定为符合起竿条件。

5.如权利要求1所述的一种智能钓鱼方法，其特征在于，符合起竿条件后，所述智能终端向自动鱼竿支架发送遥控起竿指令，自动杆架接收到指令后自动起竿，同时还按照用户设定播放报警音和拨打预设电话号码，并将循环缓存的图像序列存储为视频文件。

6.如权利要求1所述的一种智能钓鱼方法，其特征在于，智能终端同时对多个咬钩指示物进行识别与处理，实现一套系统控制多竿自动垂钓。

7.一种实现权利要求1的方法的智能钓鱼装置，其特征在于，包含：

A具备摄像功能、加速度传感器的智能终端及智能终端上运行的专用程序；

B无线遥控自动鱼竿支架；

所述智能终端运行专用程序，实现咬钩指示物的图像获取，并计算咬钩指示物的位移、速度、加速度参数，同时进行起竿决策、发送起竿指令、对起竿决策模型进行机器学习；

所述无线遥控自动鱼竿支包括无线遥控模块、伺服电机、弹簧储能自动鱼竿支架；无线遥控模块接收智能终端发送的起竿指令并驱动伺服电机转动预设的角度，拨动或拉动自动鱼竿支架的触发扳机实现自动起竿。

8.如权利要求7所述的一种智能钓鱼装置，其特征在于，所述的智能终端和无线遥控自动鱼竿支架依靠充电电池组供电。

9.如权利要求7所述的一种智能钓鱼装置，其特征在于，智能终端外部设置有镜头组及其固定支架，以获取目标图像，并保持镜头组及智能移动终端的稳定。

10.如权利要求7所述的一种智能钓鱼装置，其特征在于，智能终端通过无线方式与无线遥控自动鱼竿支架连接，符合起竿条件时，智能终端发送遥控指令，控制自动鱼竿支架弹起。