CN108925481A - 一种基于图像识别的虾料自动投放设备及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于图像识别的虾料自动投放设备及控制方法，其中，所述基于图像识别的虾料自动投放设备设于养殖池，包括料箱、料盘、输料驱动装置、摄像组件以及控制器。其中，所述料箱用以容纳虾料，所述料箱的下端设有出料管；所述料盘对应所述出料管的下方设置，用于盛放虾料供虾食用；所述输料驱动装置设于所述料箱内，且可开合地盖合所述出料管的管口设置，用于驱动所述料箱向所述料盘投放虾料；所述摄像组件设于所述料盘的上方，用以摄取周围环境的视频信息；所述控制器，电性连接所述输料驱动装置以及所述摄像组件，用以根据所述视频信息，控制所述输料驱动装置。本发明旨在解决现有虾类养殖投料麻烦且投料浪费的问题。

Description

一种基于图像识别的虾料自动投放设备及控制方法

技术领域

本发明涉及农业养殖的技术领域，特别涉及一种基于图像识别的虾料自动投放设备及控制方法。

背景技术

虾类水产，例如青虾、南美白对虾，因其营养价值高、肉质鲜美而受广大消费者和养殖户的欢迎。在养殖过程中，一般需要人工每隔1h～3h投喂饲料一次，存在投料麻烦且投料浪费的问题。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种基于图像识别的虾料自动投放设备及控制方法，旨在解决现有养殖虾类投料麻烦且投料浪费的问题。

为实现上述目的，本发明提出的基于图像识别的虾料自动投放设备，设于养殖池，包括：

料箱，用以容纳虾料，所述料箱的下端设有出料管；

料盘，对应所述出料管的下方设置，用于盛放虾料供虾食用；

输料驱动装置，设于所述料箱内，且可开合地盖合所述出料管的管口设置，用于驱动所述料箱向所述料盘投放虾料；

摄像组件，设于所述料盘的上方，用以摄取周围环境的视频信息；以及，

控制器，电性连接所述输料驱动装置以及所述摄像组件，用以根据所述视频信息，控制所述输料驱动装置。

优选地，所述料箱包括：

多个储料桶，设于所述料箱内，且每一所述储料桶的下端均设有输料管；

混合桶，水平向可转动地安装于所述料箱内，所述混合桶的上端和下端均呈开口设置，用以分别连通所述输料管和所述出料管；以及，

混合驱动装置，电性连接所述控制器，用以驱动所述混合桶水平向转动；

其中，所述输料驱动装置还可开合地盖合每一所述输料管的管口设置，用以驱动每一所述储料桶向所述混合桶输送虾料。

优选地，所述输料驱动装置为多个电磁阀，所述多个电磁阀分别设于所述出料管和所述输料管的管口，用以在所述控制器的控制下打开或者盖合所述出料管和所述输料管的管口。

优选地，所述混合驱动装置包括：

电机，安装在所述料箱内，与所述控制器电性连接，且具有朝上延伸的动力输出轴；

主动齿轮，安装于所述第一电机的动力输出轴；以及，

从动齿轮，与所述主动齿轮相啮合且安装于所述混合桶周缘面的下端，以带动所述混合桶水平向转动。

优选地，所述混合桶周缘面的下端呈下小上大的台阶状设置，以形成有环形台阶面，所述从动齿轮套设于所述混合桶周缘面的下端且与所述环形台阶面相抵接；和/或，

所述料箱内壁安装有轴承，所述混合桶的上端安装于所述轴承，且穿过所述轴承并侧向向外延伸形成有止挡部。

优选地，所述料盘距所述养殖池水面的深度为H，且10cm≤H≤50cm。

优选地，还包括冷光灯，设于所述料箱的下端面，且环绕所述出料管的外围设置，所述冷光灯电性连接于所述控制器。

本发明还提供一种如上所述的基于图像识别的虾料自动投放设备的控制方法，包括：

接收所述摄像组件发送的以预设周期摄取的视频信息；

将所述视频信息进行阈值分割成相对独立的多个视频片段，从所述多个视频片段中提取多个特征图像；

查找预先存储的图像样本数据库，对每一所述特征图像进行识别，找到最为接近的图像样本，读取对应的饥饿值和还需投喂量，然后计算饥饿总值和还需投喂总量；

根据所述饥饿总值和还需投喂总量，控制所述输料驱动装置开启，延时时间T后，控制所述输料驱动装置关闭。

优选地，所述特征图像包括：

具有表征虾的胃部的形状或颜色的状态的图像；和/或，

具有表征虾的肠部的形状或颜色的状态的图像；和/或，

具有表征虾的排泄物的形状或颜色的状态的图像；和/或，

具有表征所述料盘中虾料剩余量的图像；和/或，

具有表征虾的蜕壳状态的图像。

本发明提供的技术方案中，所述料箱内储存有配制好的虾料，根据所述摄像组件摄取的所述视频信息，所述控制器可以确定所述养殖池内虾当前的饥饿程度，从而通过控制所述输料驱动装置来控制所述料箱向所述料盘的投料量，可以实时调整投料量，实现自动投料，具有投料简单、避免浪费的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提供的基于图像识别的虾料自动投放设备的一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

现有的鱼虾类养殖，大多需要人工进行饵料投喂，投喂次数频率高，且容易出现投喂量过多造成浪费的现象。

为解决上述技术问题，本发明提出一种基于图像识别的虾料自动投放设备，请参阅图1，为本发明提供的基于图像识别的虾料自动投放设备的一实施例。

本发明提出的一种基于图像识别的虾料自动投放设备，不仅限应用于所述虾类养殖，也适用于同样具有可见的饥饿表现的其他水产品的养殖，所述可见的饥饿表现，指的是例如南美白对虾，可以通过目视观察所述南美白对虾的胃部收缩情况来判断其当前的饥饿程度，从而判断前一次投料量是否合适，以利于实时调整下一次的投料量。具体地，请参阅图1，在本实施例中，所述基于图像识别的虾料自动投放设备，设于养殖池，可以通过设立支架安装于所述养殖池，也可以利用浮力漂浮在所述养殖池水体的上层，所述基于图像识别的虾料自动投放设备包括料箱1、料盘2、输料驱动装置3、摄像组件4以及控制器。其中，所述料箱1用以容纳虾料，所述料箱1的上端设有进料口，可以通过人工向所述进料口内添加所述虾料，所述虾料可以由养殖户根据虾的不同成长阶段所需调配而成，所述料箱1的下端设有出料管11。所述料盘2对应所述出料管11的下方设置，安装所述料箱1时，所述料盘2需伸入所述养殖池水体中，用于盛放经由所述出料管11输出并投放的所述虾料供虾食用，所述料盘2可以由透光型材料制成，例如玻璃、塑料等，有助于所述摄像组件4摄取更为清晰的所述虾的视频信息；还可以在所述料盘2上设置标识，有助于提供判断所述料盘2内的虾料剩余量的参照。所述输料驱动装置3设于所述料箱1内，且可开合地盖合所述出料管11的管口设置，用于驱动所述料箱1向所述料盘2投放所述虾料。所述摄像组件4设于所述料盘2的上方，例如可以安装于所述料箱1的下端面，且相邻所述出料管11设置，用以摄取周围环境的视频信息，尤其是用于摄取所述料盘2内的视频信息。所述控制器电性连接所述输料驱动装置3以及所述摄像组件4，用以根据所述视频信息，控制所述输料驱动装置3，例如通过控制所述输料驱动装置3的启动时间，可以控制所述料箱1向所述料盘2投放的虾料量，所述控制器可以安装于所述料箱1内，也可以安装于所述养殖池附近，并通过无线通信设备通讯连接于所述输料驱动装置3以及所述摄像组件4。在本实施例中，用于实现上述功能的所述控制器，其电路具体的元件连接可参照现有技术，此处不作赘述。

本发明提供的技术方案中，所述料箱1内储存有配制好的虾料，根据所述摄像组件4摄取的所述视频信息，所述控制器可以确定所述养殖池内虾当前的饥饿程度，从而通过控制所述输料驱动装置3来控制所述料箱1向所述料盘2的投料量，可以实时调整投料量，实现自动投料，具有投料简单、避免浪费的优点。

具体地，在本实施例中，所述料箱1包括多个储料桶5、混合桶6以及混合驱动装置。其中，所述多个储料桶5设于所述料箱1内，且每一所述储料桶5的下端均设有输料管51，其中，所述输料驱动装置3还可开合地盖合每一所述输料管51的管口设置，用以驱动每一所述储料桶5向所述混合桶6输送虾料。设置所述多个储料桶5有助于进行不同类型虾料的调配，例如在其中之一的所述储料桶5内添加小鱼、小虫等动物饲料、在其中之二的所述储料桶5内添加普通饲料、在其中之三的所述储料桶5内添加中药添加剂等。所述混合桶6水平向可转动地安装于所述料箱1内，所述混合桶6的上端和下端均呈开口设置，用以分别连通所述输料管51和所述出料管11，所述混合桶6通过桶身的转动，用于将来自所述多个储料桶5中不同的虾料进行均匀混合。所述混合驱动装置电性连接所述控制器，用以驱动所述混合桶6水平向转动。

所述输料驱动装置3用于控制所述出料管11和所述输料管51的管口的开合，可以有多种技术方案实现，例如，可以在所述出料管11或所述输料管51的管口设置气动盖板；或者可以设置偏心转盘，通过设置不同的转动角度调节所述出料管11或所述输料管51管口的开口大小。而在本实施例中，所述输料驱动装置3为多个电磁阀，所述多个电磁阀分别与所述控制器电性连接，所述多个电磁阀分别设于所述出料管11和所述输料管51的管口，用以在所述控制器的控制下打开或者盖合所述出料管11和所述输料管51的管口。所述电磁阀为常见的元件，易于操作、方便控制。

在本实施例中，所述混合驱动装置包括电机71、主动齿轮72以及从动齿轮73。其中，所述电机71安装在所述料箱1内，与所述控制器电性连接，且具有朝上延伸的动力输出轴；所述主动齿轮72安装于所述第一电机71的动力输出轴；所述从动齿轮73与所述主动齿轮72相啮合且安装于所述混合桶6周缘面的下端，以带动所述混合桶6水平向转动。其中，所述电机71可以为减速电机71，或者在所述电机71与所述主动齿轮72之间传动连接有减速机。另外，为了实现所述混合桶6内所述虾料的均匀混合，还可以设计所述混合桶6沿上下向移动地安装于所述料箱1内，对应地，所述混合驱动装置可以设置为例如丝杆传动或者齿条传动以驱动所述混合桶6的上下向移动。

进一步地，在本实施例中，所述混合桶6只进行水平向转动，而为了限定所述混合桶6的上下向移动，所述混合桶6周缘面的下端呈下小上大的台阶状设置，以形成有环形台阶面，所述从动齿轮73套设于所述混合桶6周缘面的下端且与所述环形台阶面相抵接，所述电机71固定安装于所述料箱1内，限定了所述主动齿轮72以及所述从动齿轮73的上下向移动，从而限定了所述混合桶6的上下向移动。显然，本设计不限于此，还可以在所述料箱1内壁安装有轴承61，所述混合桶6的上端安装于所述轴承61，且穿过所述轴承61并侧向向外延伸形成有止挡部。或者，可以同时采取上述两种方案，以使所述混合桶6不发生上下向的位移，避免脱离所述多个储料桶5的所述多个输料管51。

由于虾类不喜深水区，喜欢在浅水区活动，在本实施例中，在安装所述料箱1时，可以设置所述料盘2距所述养殖池水面的深度为H，且10cm≤H≤50cm，一般，所述养殖池的深度为1米左右，设置所述H≤50cm，即设置所述料盘2至少处于所述养殖池的水体的中上层；同时，虾料喜欢较为荫蔽的环境，设置所述H≥10cm，防止所述料盘2过于靠近水面，光线太强，造成虾类不进食的现象。另外，设置所述料盘2在所述养殖池的水体的上层，具有合适的采光，有助于所述摄像组件4摄取更为清晰的视频信息。

进一步地，为了避免晚上、或者阴雨天光线不足影响所述摄像组件4的拍摄效果，所述基于图像识别的虾料自动投放设备还包括冷光灯8，所述冷光灯8设于所述料箱1的下端面，且环绕所述出料管11的外围设置，所述冷光灯8电性连接于所述控制器，可以为所述摄像组件4以及所述料盘2提供合适的光源，并且，相较于普通照明灯，所述冷光灯8可以淡化、消除阴影，优化拍摄效果，还可以避免产生红外辐射引起所述虾类不适。

本发明还提出一种如上所述的基于图像识别的虾料自动投放设备的控制方法，包括如下步骤：

步骤S10：接收所述摄像组件4发送的以预设周期摄取的视频信息；

在本实施例中，所述摄像组件4中可以包括高清广角摄像头。而为了节省成本，可以设置所述高清广角摄像头为间歇式摄取视频，例如提前设定所述高清广角摄像头的开始拍摄时间、每次拍摄时长、主要拍摄区域等，并将摄取的所述视频信息打包发送至所述控制器。

步骤S20：将所述视频信息进行阈值分割成相对独立的多个视频片段，从所述多个视频片段中提取多个特征图像；

在本实施例中，可以提前按照时间、视频大小或者重点拍摄区域等设定用于分割所述视频信息的规则及对应阈值，通过一一查寻所述视频片段，提取出需要的所述特征图像，并且及时滤除不需要的所述视频片段，以缓解运行负担。

步骤S30：查找预先存储的图像样本数据库，对每一所述特征图像进行识别，找到最为接近的图像样本，读取对应的饥饿值和还需投喂量，然后计算饥饿总值和还需投喂总量；

在本实施例中，需要提前建立关于虾的状态信息的图像样本数据库，以虾的胃部状态特征为例，设置多只同类型的样本虾，采集所述样本虾在不同的饥饿程度下，即不同的饥饿值下的清晰图像作为图像样本，并记录相应的胃部的形状、胃部的颜色、胃部的尺寸参数等，形成合理的参数趋势图和相关数据、以及达到饱食状态时的还需投喂量，建立所述图像样本数据库。其中，所述不同的饥饿值可以通过每次累积投喂量和虾达到饱食状态时的总投喂量的占比来表征。通过比对每一所述特征图像，找到最为接近的所述图像样本及其映射对应的饥饿值和还需投喂量，计算出平均饥饿值和平均还需投喂量，进而根据所述养殖池内的虾量估算出饥饿总值和还需投喂总量。

步骤S40：根据所述饥饿总值和还需投喂总量，控制所述输料驱动装置3开启，延时时间T后，控制所述输料驱动装置3关闭。

在本实施例中，根据所述饥饿总值，可以判断虾处于完全饥饿状态、半饥饿状态或者其他程度的饥饿状态，由于所述出料管11和所述输料管51的管口面积是一定的，通过控制所述输料驱动装置3的开启时间T可以投放对应的还需投喂总量，如此设置，不仅可以使所述虾料的投喂脱离人工操作、实现自动化，还可以确保每次投放的所述虾料刚好够所述养殖池内的虾食用完或者只存在较小的偏差量，减少投料的浪费，降低养殖成本。

具体地，在本实施例中，所述特征图像可以为具有表征虾的胃部的形状或颜色的状态的图像，例如，当所述虾处于饱食状态时，所述胃部的形状饱满，且接近为拳头状；当所述虾处于半饥饿状态时，所述胃部的形状棱角分明，且接近为三角形。或者，所述特征图像可以为具有表征虾的肠部的形状或颜色的状态的图像，例如，当所述虾处于饱食状态时，所述肠部的形状饱满且为灰黄色；当所述虾处于半饥饿状态时，所述肠部为灰褐色；另外，若所述肠部接近断节，说明所述肠部已严重水肿，是暴发肠炎的预兆；若所述肠部发红，则说明所述虾已受细菌感染。或者，所述特征图像可以为具有表征虾的排泄物的形状或颜色的状态的图像，例如，当所述虾的排泄物为长的灰黄色排泄物，则说明前一次的投料量是适宜的；当所述虾的排泄物为短的黑褐色排泄物，则说明前一次的投料量不足；或者，所述特征图像可以为具有表征所述料盘2中虾料剩余量的图像，若所述料盘2内还有剩余虾料，则考虑前一次投料量是否太多，或者考虑所述虾是否有疾病；或者，所述特征图像可以为具有表征虾的蜕壳状态的图像，当所述虾处于蜕壳时期，其所需投喂量会有偏少的趋势。在本实施例中，所述特征图像还可以为具有上述任意两种以上的图像来表征。另外，所述特征图像还可以是具有其他例如眼部状态、所述虾的体色等的图像来表征，此处不作赘述。根据所述特征图像，可以准确判断出当前所述虾的还需投喂量，进而自动控制所述输料驱动装置3进行投料，具有投料方便、投料节省的优点。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于图像识别的虾料自动投放设备，设于养殖池，其特征在于，包括：

料箱，用以容纳虾料，所述料箱的下端设有出料管；

料盘，对应所述出料管的下方设置，用于盛放虾料供虾食用；

输料驱动装置，设于所述料箱内，且可开合地盖合所述出料管的管口设置，用于驱动所述料箱向所述料盘投放虾料；

摄像组件，设于所述料盘的上方，用以摄取周围环境的视频信息；以及，

控制器，电性连接所述输料驱动装置以及所述摄像组件，用以根据所述视频信息，控制所述输料驱动装置。

2.如权利要求1所述的基于图像识别的虾料自动投放设备，其特征在于，所述料箱包括：

多个储料桶，设于所述料箱内，且每一所述储料桶的下端均设有输料管；

混合桶，水平向可转动地安装于所述料箱内，所述混合桶的上端和下端均呈开口设置，用以分别连通所述输料管和所述出料管；以及，

混合驱动装置，电性连接所述控制器，用以驱动所述混合桶水平向转动；

其中，所述输料驱动装置还可开合地盖合每一所述输料管的管口设置，用以驱动每一所述储料桶向所述混合桶输送虾料。

3.如权利要求2所述的基于图像识别的虾料自动投放设备，其特征在于，所述输料驱动装置为多个电磁阀，所述多个电磁阀分别设于所述出料管和所述输料管的管口，用以在所述控制器的控制下打开或者盖合所述出料管和所述输料管的管口。

4.如权利要求2所述的基于图像识别的虾料自动投放设备，其特征在于，所述混合驱动装置包括：

电机，安装在所述料箱内，与所述控制器电性连接，且具有朝上延伸的动力输出轴；

主动齿轮，安装于所述第一电机的动力输出轴；以及，

从动齿轮，与所述主动齿轮相啮合且安装于所述混合桶周缘面的下端，以带动所述混合桶水平向转动。

5.如权利要求4所述的基于图像识别的虾料自动投放设备，其特征在于，所述混合桶周缘面的下端呈下小上大的台阶状设置，以形成有环形台阶面，所述从动齿轮套设于所述混合桶周缘面的下端且与所述环形台阶面相抵接；和/或，

所述料箱内壁安装有轴承，所述混合桶的上端安装于所述轴承，且穿过所述轴承并侧向向外延伸形成有止挡部。

6.如权利要求1所述的基于图像识别的虾料自动投放设备，其特征在于，还包括冷光灯，设于所述料箱的下端面，且环绕所述出料管的外围设置，所述冷光灯电性连接于所述控制器。

7.一种如权利要求1-6任意一项所述的基于图像识别的虾料自动投放设备的控制方法，包括如下步骤：

接收所述摄像组件发送的以预设周期摄取的视频信息；

将所述视频信息进行阈值分割成相对独立的多个视频片段，从所述多个视频片段中提取多个特征图像；

查找预先存储的图像样本数据库，对每一所述特征图像进行识别，找到最为接近的图像样本，读取对应的饥饿值和还需投喂量，然后计算饥饿总值和还需投喂总量；

根据所述饥饿总值和还需投喂总量，控制所述输料驱动装置开启，延时时间T后，控制所述输料驱动装置关闭。

8.如权利要求7所述的基于图像识别的虾料自动投放设备的控制方法，其特征在于，所述特征图像包括：

具有表征虾的胃部的形状或颜色的状态的图像；和/或，

具有表征虾的肠部的形状或颜色的状态的图像；和/或，

具有表征虾的排泄物的形状或颜色的状态的图像；和/或，

具有表征所述料盘中虾料剩余量的图像；和/或，

具有表征虾的蜕壳状态的图像。