CN110476599B - 渔场水草自动清理系统的自动清理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种渔场水草自动清理系统，包括移动体、驱动装置、切割装置、采集装置以及控制装置，控制装置具有处理器，采集装置采集渔场水域以及其周围部分陆域的图像，并将该图像输送给处理器；处理器用于对该图像进行处理，识别出水域及水草区域的坐标位置及面积，再根据水草区域的面积对其进行分割、组合或者保持不变，并在分割、组合或者原水草区域内生成清洁轨迹；处理器控制驱动装置驱动移动体沿清洁轨迹进行清理；本发明还提供一种利用渔场水草自动清理系统进行自动清理的方法，这样可有效地清除水域上漂浮的水草，打捞效率高可节省人力物力，提高了渔场的自动化水平。

Description

渔场水草自动清理系统的自动清理方法

技术领域

本发明涉及水产养殖设备技术领域，更具体而言，涉及一种基于机器视觉导引的渔场水草自动清理系统的自动清理方法。

背景技术

近年来，我国的水产养殖业发展很快,但随着水体污染，水草等水生植物大量繁殖，给水产养殖造成巨大困扰。水草为水生植物，多生长于水道或湖泊内，少量水草可清洁水质，增加水氧含量。但是在一些特定因素下，水草会不受控制的进行繁殖生长，对水质造成破坏，造成水生态环境恶劣，在这种情况下就需要对水草进行打捞处理，目前大多数水草清理的方式为有人值守方式，需要专业人员开船进行清理。在面对较大水域时，这种清理方式需要消耗大量的人力物力。特别是水草生长比较快，需要经常进行清理，这种清理方式显然不太经济。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请采用一种基于机器视觉导引的渔场水草自动清理系统的自动清理方法，能够识别出水域内的水草，并能够根据水草的分布自动确定清理轨迹，从而使水草的清理更加高效智能。

本发明提供了一种渔场水草自动清理系统的自动清理方法，所述渔场水草自动清理系统包括可在水上或者水下自由移动的移动体、用于驱动所述移动体移动的驱动装置、用于对所述水草进行切割的切割装置、用于采集图像的采集装置以及分别与所述驱动装置、切割装置、采集装置电性连接的控制装置，所述控制装置具有处理器，所述采集装置采集渔场水域以及其周围部分陆域的图像，并将该图像输送给处理器；所述处理器用于对该图像进行处理，识别出水域及水草区域的坐标位置及面积，再根据水草区域的面积对其进行分割、组合或者保持不变，并在分割、组合或者保持不变的水草区域内生成清洁轨迹；所述处理器控制所述驱动装置驱动所述移动体沿所述清洁轨迹进行清理；所述渔场水草自动清理系统的自动清理方法包括以下步骤：S1：所述处理器对所述采集装置采集到的图像进行锐化处理，并计算出图像中每个像素点NDWT值，通过比对每个像素点NDWT值与预设的水体阈值，将符合水体阈值条件下的像素点的区域识别为水区域，并生成二维坐标系，确定回收点的坐标位置；S2：所述处理器对水区域的图像进行预处理，预处理过程包括图像去噪处理、灰度化处理，然后通过直方图均衡化进行图像光照不均匀处理，进一步的再进行颜色空间转换，将RGB色彩空间转换到YCBCR的色彩空间，最后通过设置各个通道的阈值对其进行二值化处理得到二值化图像，其中白色像素区域即是水草区域A，通过质心法求得水草区域A质心为其中心坐标；S3：判别水草区域A是否大于设定面积S，若是，对水草区域进行分割，直到分割后的每个子水草区域A1的面积处于[0.8S，S]范围内，此时标记该子水草区域A1为第一区域，若否，继续判别水草区域A是否小于设定面积0.8S，若是，按顺序依次对其相邻的水草区域A进行组合，直到组合后的水草区域A2的面积处于[0.8S，S]范围内，此时标记该组合水草区域A2为第一区域，若否，则判定水草区域A的面积已经处于[0.8S，S]范围内，标记该水草区域A为第一区域，接下来重新确定上述第一区域的位置及轮廓；S4：根据上述第一区域的中心位置、轮廓以及移动体的起始点位置，获得移动体的清洁轨迹，所述驱动装置驱动所述移动体沿所述清洁轨迹进行清理；S5：计算与上述第一区域的轮廓边界相对距离最近的第二区域，该第二区域为采用S3步骤确定，根据上述第二区域的中心位置、轮廓以及移动体的起始点位置，生成移动体的清洁轨迹，所述驱动装置驱动所述移动体沿所述清洁轨迹进行清理。

进一步地，所述驱动装置包括设置在所述移动体后端的螺旋桨以及设置在所述移动体下端的水轮。

进一步地，所述水草自动清理系统还包括设置在所述移动体上的收集装置，所述收集装置包括水草储存箱、过滤通道以及排水箱，所述排水箱内的水通过气泵排出所述移动体。

进一步地，所述水草自动清理系统还包括辅助收集装置，所述辅助收集装置包括分别设置在所述移动体两侧的机械手、用于驱动所述机械手水平旋转夹紧的第一驱动源，两个所述机械手可在所述第一驱动源的驱动下夹紧并搬运水草。

进一步地，所述采集装置包括具有摄像功能的无人机、设置在渔场水域岸边的摄像头以及设置在所述渔场水域上方的摄像头。

进一步地，所述水草自动清理系统还包括角度调节装置，所述角度调节装置包括与所述移动体铰接的连杆、套设在所述连杆外周的套体、驱动所述套体绕铰接位置上下旋转的驱动电缸，所述切割装置固定设置在连杆一端，所述连杆可在所述套体内自由转动，所述套体可在所述驱动电缸的伸缩驱动下摆动，进而带动所述切割装置上下摆动，使得所述切割装置的工作端可以下降至水面下，达到对水面下水草进行切割的目的。

进一步地，所述切割装置包括可绕中心旋转的切刀以及驱动所述切刀旋转的驱动电机，所述切刀固定设置在所述连杆的一端，所述连杆的外周表面凸出设有螺旋刀，所述螺旋刀可跟随所述切刀转动，以避免水草缠绕在所述连杆上。

进一步地，所述移动体上还设有GPS导航模块，所述GPS导航模块记录移动体的位置和速度，并反馈至所述控制装置，进而控制所述移动体的移动轨迹。

进一步地，所述S4步骤中，所述清洁轨迹为以所述水草区域A1、水草区域A或者水草区域A2的中心坐标连线到其区域轮廓边缘交点为起点，通过顺时针或逆时针螺线形全面覆盖的方式进行清理。

进一步地，所述S3步骤中，设定面积S处于[0.8M/X，M/X]范围内，其中M为移动体能承载的水草质量，X为通过实际测量后估算后得到水域内每平方米内水草的质量。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明渔场水草自动清理系统的自动清理方法根据处理器处理获得多个水草区域的轮廓及位置，针对水草区域的面积对水草区域进行组合、分割或者保持不变，并在进行组合、分割或者保持不变的水草区域内生成清理轨迹，移动体沿该清理轨迹进行清理，这样就避免了上述第一区域面积太小，造成移动体承载很少的水草就去卸料的清理效率低，经济性差的现象，也避免了上述第一区域面积太大，移动体满载了还没有清理完，移动体还要返回该区域清理，造成较难找到清理起点的技术难点，如果按照原先的轨迹再走一遍，这样也不太经济，从而提高清理效率、适用多种情况下的水草处理，适应性较高，清理效果也较好。

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和优点，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的介绍，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获得其它附图。

图1为本发明实施例渔场水草自动清理系统的结构示意图。

图2为本发明实施例渔场水草自动清理系统的一种清理轨迹示意图。

图3为本发明实施例渔场水草自动清理系统的另一种清理轨迹示意图。

图4为本发明实施例渔场水草自动清理系统的另一种清理轨迹示意图。

图5为本发明渔场水草自动清理系统模块构成图。

图6为本发明渔场水草自动清理方法的其中一个实施例的流程图。

图7为本发明渔场水草自动清理方法的其中另一个实施例的流程图。

图8为本发明渔场水草自动清理方法的场景图。

具体实施方式

下面介绍的是本发明的多个可能实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解，并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的其他实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

下面的描述中，为描述的清楚和简明，并没有对图中所示的所有多个部件进行描述。附图中示出了多个部件为本领域普通技术人员提供本发明的完全能够实现的公开内容。对于本领域技术人员来说，许多部件的操作都是熟悉而且明显的。

实施例1：

请参见图1及图5所示，本发明公开了一种渔场水草自动清理系统100，主要是基于机器视觉进行导引并自动清理水草。渔场水草自动清理系统100包括可在水上或者水下自由移动的移动体1、用于驱动移动体1移动的驱动装置2、用于对水草进行切割的切割装置3、用于获取渔场视频或图像的采集装置4、设置在移动体1上的收集装置5、用于辅助收集的辅助收集装置以及分别与驱动装置2、切割装置3以及采集装置4电性连接的控制装置。控制装置包括处理器和GPS导航模块，且控制装置设置在移动体1上，或者独立设置在控制室内。移动体1与处理器有线或者无线通信连接。GPS导航模块记录移动体1的位置和速度，并将位置信息和速度信息发送至处理器。

驱动装置2包括设置在移动体1后端的螺旋桨以及设置在移动体1下端的水轮，用于控制移动体1运动至指定位置。移动体1可下潜或者在水面上行走，以适应不同的水面情况，例如待清理区有行船，移动体1在水面下方行走可避免与其相撞。在本实施方式中，移动体1为在水面上自由行走的移动体。

切割装置3包括可绕中心旋转的切刀以及驱动切刀旋转的驱动电机，切刀与水平面呈夹角A。切割装置3与移动体1的连接处设置有角度调节装置，角度调节装置包括与移动体1铰接的连杆、套设在连杆外周的套体、驱动套体绕铰接位置上下旋转的驱动电缸，切刀固定设置在连杆一端，连杆可在套体内自由转动，套体可在驱动电缸的驱动下摆动，以对夹角A进行调节，使得切割装置3的工作端下降至水面下，达到对水面下水草进行剪切，从而能够快速将水草与水底割离，便于后续对水草进行收集。

为了避免水草缠住切刀，连杆的圆周设置有螺旋切刀，当驱动电机驱动切刀旋转，进而带动连杆旋转，这样螺旋切刀可以将水草割碎，这样可以避免水草缠绕在连杆上。另外，配合驱动电缸驱动连杆上下摆动，这样可以将割碎的水草脱离连杆。

采集装置4为位于湖泊水面上方航拍的无人机摄像头，或者为位于湖泊水面上设置的摄像头，或者为湖泊岸边设置的摄像头。在本实施方式中，采集装置4为设置在无人机上的摄像头，采集装置4与处理器通信连接。

收集装置5包括水草储存箱、过滤通道以及排水箱51，排水箱51内的水通过气泵排出移动体1。水草储存箱内还设有烘干装置52，烘干装置52采用电加热烘干，具体地，烘干装置52包括电热吹风机和热风烘干机。更进一步的，移动体1上还设置有太阳能电池板53，太阳能电池板53与蓄电池连接，以用于对驱动装置2供电。辅助收集装置包括设置在移动体1两侧的两个机械手、驱动每个机械手水平旋转夹紧的第一驱动源，两个机械手可在第一驱动源的驱动下夹紧并搬运水草至水草储存箱。

辅助收集装置设置在移动体1的中部，这样可以在第一驱动源的驱动下夹紧移动体前方或者后方比较大的水草至水草储存箱。

如图2至图4及图6所示，本发明还提供一种利用自动清理系统进行自动清理方法，包括如下步骤：

S1：处理器对采集装置采集到的图像进行处理，包括去躁处理和锐化处理，，并计算出图像中每个像素点NDWT值，通过比对每个像素点NDWT值与预设的水体阈值，将符合水体阈值条件下的像素点的区域识别为水区域，并生成二维坐标系，确定回收点的坐标位置。

S2：所述处理器对水区域的图像进行预处理，预处理过程包括图像去噪处理、灰度化处理，然后通过直方图均衡化进行图像光照不均匀处理，进一步的再进行颜色空间转换，将RGB色彩空间转换到YCBCR的色彩空间，最后通过设置各个通道的阈值对其进行二值化处理得到二值化图像，其中白色像素区域即是水草区域A，通过质心法求得水草区域A质心为其中心坐标。

S3：判别水草区域A是否大于设定面积S，若是，对水草区域进行分割，直到分割后的每个子水草区域A1的面积处于[0.8S，S]范围内，此时标记该子水草区域A为第一区域，若否，继续判别水草区域是否小于设定面积0.8S，若是，按顺序对依次对其相邻的水草区域A进行组合，直到组合后的水草区域A2的面积处于[0.8S，S]范围内，此时标记该组合水草区域A2为第一区域，若否，则判定水草区域A2的面积已经处于[0.8S，S]范围内，这时，保持水草区域A不变，标记该水草区域A为第一区域，接下来，重新确定上述第一区域的位置及轮廓。

如图8所示，水草区域的分割和组合是按照一定的顺序和方向进行的，比如根据S2得到的水草区域，先将图像内水草区域面积大于S的水草区域A1进行分割，使得分割后的水草区域面积处于[0.8S，S]范围内，再按照一定的方向，如从左到右开始组合，使得组合后的水草区域A2面积处于[0.8S，S]范围内。

上述设定面积S处于[0.8M/X，M/X]范围内，其中M为移动体能承载的水草质量，X为通过实际测量后估算得到水域内每平方米内水草的质量。这样就避免了上述第一区域面积太小，造成移动体1承载很少的水草就去卸料的清理效率低，经济性差的现象，也避免了上述第一区域面积太大，移动体1满载了还没有清理完，移动体1还要返回该区域清理，造成较难找到清理起点的技术难点，如果按照原先的轨迹再走一遍，这样也不太经济，从而提高清理效率、适用多种情况下的水草处理，适应性较高，清理效果也较好。

S4：根据上述第一区域的中心位置、轮廓以及移动体的起始点位置，获得移动体的清洁轨迹，所述驱动装置驱动所述移动体沿所述清洁轨迹上述区域内的水草进行清理。该起始点位置可以是回收点位置相同，也可以是另外的一个位置。

清洁轨迹为以第一区域的中心坐标到其边缘交点为起点，通过顺时针或逆时针螺旋向内。这里清洁轨迹可以呈环形、回字形或弓字形。需要说明的是，该清洁轨迹优选为组合区域的轮廓形状，并螺旋向内行进。移动体1沿该清洁轨迹进行处理可以提高清除的效率，降低系统程序运行难度，提高系统清除稳定性。

S5：计算与上述第一区域的轮廓边界相对距离最近的第二区域，该第二区域为采用S3步骤确定，根据上述第二区域的中心位置、轮廓以及移动体的起始点位置，获得移动体的清洁轨迹，这样，所述驱动装置驱动所述移动体沿所述清洁轨迹该第二区域内的水草进行清理。这样循环执行步骤S1至步骤S4，依次对下一区域进行水草清理。

清洁轨迹为以第二区域的中心坐标到其边缘交点为起点，通过顺时针或逆时针螺旋向内。这里清洁轨迹可以呈环形、回字形或弓字形。

如图2至图4及图7所示，作为本方法的另一种实施方式，该方法包括如下步骤：

S1：处理器对采集装置采集到的图像进行处理，包括去躁处理和锐化处理，，并计算出图像中每个像素点NDWT值，通过比对每个像素点NDWT值与预设的水体阈值，将符合水体阈值条件下的像素点的区域识别为水区域，并生成二维坐标系，确定回收点的坐标位置。

S2：判别水域面积A是否大于设定阈值，若是，将水域划分为若干矩形子区域，将子区域的面积标记为A1，其中，每个子区域的面积0.06A≤A1≤0.1A，若否，执行下一步骤。这里设定的阈值为经验设定的具体数值。

每个子区域的面积0.06A≤A1≤0.1A，子区域A1大于0.1A子区域划分的较为宽广，水草会在移动体1移动的过程中漂移至其他子区域中，从而降低清除的效率。子区域A1小于0.06A，单块水草会较多的分布在多个子区域中，容易造成系统识别错误，使得自动清理系统的稳定性下降。

S3：当识别出水域面积A小于设定阈值，直接在该水域中生成移动体1的清洁轨迹，所述驱动装置驱动移动体1沿清洁轨迹进行清理。

S4：当识别出水域面积A大于设定阈值，依次在各个子区域A1生成清洁轨迹，所述驱动装置驱动移动体1按照顺序在每个子区域A1内沿清洁轨迹进行清理。本实施例方法具有程序简单、稳定性高的优点，同时还能针对不同面积大小的水域采取不同的清理方法，适应性高。

实施例2：

本实施例提供了一种基于机器视觉导引的渔场水草自动清理系统100，包括移动体1、驱动装置2、水草切割装置3、图像采集装置4、水草收集装置5以及电子模块控制装置；所述控制装置包括图像处理器，所述图像处理器与所述图像采集装置4连接；所述图像采集装置4采集所述渔场水域上方水草的分布图像，并将所述水草的分布图像传输至所述图像处理器；所述图像处理器用于对所述图像采集装置4获取的图像进行处理，得到水草区域的边界图像。

进一步地，所述图像处理器对获取到的整体水域图像进行预处理，具体过程包括：S1.图像去噪、灰度化处理；S2.通过直方图均衡化进行光照不均匀处理，然后进行颜色空间转换，将RGB色彩空间转换到YCBCR的色彩空间，便于后期特征提取；S3.通过设置各个通道的阀值对其进行二值化处理得到水草区域的二值化图像，其中白色像素区域即是水草区域；S4.通过质心法求得水草区域质心为其中心坐标；

具体的，根据S3步骤得到的白色像素区域可知道水草区域的分布、各水草区域的边界图像及面积，但要确定各水草区域的中心坐标还需要质心法求得。

进一步地，所述图像处理器根据上述步骤得到的各水草区域中心位置坐标、区域边界以及面积进行路径规划，得到所述移动体1的清洁路线；

具体的，第一步：判断各水草区域图像是否进行分割/组合处理；因为要考虑到移动体1的卸料问题，可对采集到的水草区域图像进行分割/组合处理，分割/组合的原则要保证每一分割/组合区域内的水草重量小于移动体1的承载量且使得移动体1在各区域之间所走的路线最短。假设移动体1能承载的水草质量为M千克，通过实际测量后估算得到的水域内每平方米水草的质量为X千克/平方米，设定每一分割/组合区域的面积为S，则0.8M/S＜S＜M/S。因为如果清理区域太小，移动体1承载很少的水草就去卸料则不太经济；清理区域太大，移动体满载后还没有清理完，移动体卸料后还需要返回该区域清理，这样很难找到清理起点，如果按照原先的轨迹再走一遍，这样也不太经济；

第二步，对所述各水草区域进行分割/组合处理，形成移动体1的各个作业区域；当水草区域S0的面积＞S时，则进行分割处理，使得分割后的区域面积S1满足0.8S＜S1＜S；当水草区域面积S0的面积＜S时，则进行组合处理,使得组合后的区域面积S1满足0.8S＜S1＜S；当水草区域面积S0满足0.8S＜S0＜S时，则不需要进行分割/组合处理。如图8所示，所述水草区域的分割/组合是按照一定的顺序和方向进行的，如从左到右开始分割/组合，分割/组合后的区域形状为矩形；

第三步，根据分割/组合后的水草区域进行路径规划；所述处理器根据设定的起始位置、分割/组合后水草区域边界图像的最短距离及各区域的中心位置坐标，按照一定的顺序来规划移动体1在不同分割/组合区域之间的移动轨迹，如移动体1现将离起始位置最近的分割/组合区域清理完毕，返回设定的水草回收点卸料，然后根据两区域边界之间距离最短的原则，将移动体1移动至离上一清理区域边界最近的下一分割/组合区域的边缘进行清理，依次进行，直至将整个水域的水草区域清理完毕。

其中，所述移动体1在每一个分割/组合区域内的清理轨迹为螺线形或弓字形，所述螺线形包括环形、回字形。移动体1以这种顺时针/逆时针全覆盖路径规划方式进行水草的清理，保证了水草清理的全面覆盖。

实施例3：

本实施例提供了一种基于机器视觉导引的渔场水草自动清理系统100，包括移动体1、驱动装置2、水草切割装置3、图像采集装置4、水草收集装置5以及电子模块控制装置；所述控制装置包括图像处理器，所述图像处理器与所述图像采集装置4连接；所述图像采集装置4采集所述渔场水域以及其周围部分的图像，并将该图像传输至所述图像处理器；所述图像处理器用于对所述图像采集装置4获取的图像进行处理。

进一步地，所述图像处理器对获取到的图像进行处理，具体过程包括以下步骤：S1.所述处理器对所述采集装置4采集到的图像进行锐化处理，并计算出图像中每个像素点NDWT值，通过比对每个像素点NDWT值与预设的水体阀值，将符合水体阀值条件下的像素点的区域识别为水区域，将水区域的边缘定义为整体水域边界图像，得到所述整体水域的面积A；S2.将整体水域建立二维坐标系，并判断水域面积A是否大于设定阀值；若是，将整体水域面积划分为若干矩形子区域，移动体1依次对每个矩形子区域进行清理，其中，移动体1在每个矩形子区域内的清理轨迹为全覆盖式路径规划，所述矩形子区域的划分可根据水草收集装置的容量设定，保证每一矩形子区域的水草质量都在移动体1的承载范围内；若否，则进行S3步骤；S3.所述处理器对整体水域边界图像继续进行处理，所述处理过程包括图像去噪、灰度化处理，然后通过直方图均衡化进行光照不均匀处理，进一步的再进行颜色空间转换，将RGB色彩空间转换到YCBCR的色彩空间，紧接着通过设置各个通道的阀值对其进行二值化处理得到水草区域的二值化图像，其中白色像素区域即是水草区域，最后通过质心法求得水草区域质心为其中心坐标；S4.判断水草区域A2是否大于设定面积S，所述面积S根据移动体1能承载的水草质量设定；若是，对水草区域进行分割，使得分割后的每个子水草区域A21的面积处于【0.8S，S】范围内；若否，继续判定水草区域A2的面积是否小于0.8S，若是，按顺序依次对其相邻的水草区域进行组合，直到组合后的水草区域A22面积处于【0.8S，S】范围内，若否，判定水草区域A2的面积处于【0.8S，S】范围内，既不进行分割也不进行组合，其中所述水草区域的分割和组合是按照一定方向进行的；S5.处理器根据S4步骤得到的分割区域、组合区域或原区域通过质心法重新确定该区域的中心位置坐标并根据上一步骤得到的分割区域、组合区域或原区域的轮廓边界判断相邻区域的最短距离。

进一步地，所述处理器对S5步骤得到的水草区域图像进行路径规划；具体的，所述处理器根据设定的移动体1起始位置坐标、水草回收点位置坐标以及S5得到的各区域轮廓边界之间的最短距离，确定移动体1在分割区域、组合区域以及原区域之间的移动路线，以及在每个分割区域、组合区域或原区域内的清洁路线；其中，移动体1在每一个分割、组合或原区域内的清理轨迹为螺线形或弓字形，所述螺线形包括环形和回字形；所述移动体1在各区域之间的移动路线根据两区域边界之间距离最短的原则确定，如移动体1先将离起始点最近的第一分割/组合区域清理完毕，返回水草回收点卸料，然后将移动体1移动至离第一分割/组合区域最近的第二分割/组合区域进行清理，依次进行，直至将整个水域的水草区域清理完毕。

综合上述，本发明通过图像采集装置来采集水草的分布图像，并通过处理器进行图像处理，确定水草的清理轨迹，可对水域内的水草进行全面清理，清理效率高可节省人力物力，提高了渔场的自动化水平。

以上例子主要说明了本发明提供的系统和方法。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (9)

1.一种渔场水草自动清理系统的自动清理方法，所述渔场水草自动清理系统包括可在水上或者水下自由移动的移动体、用于驱动所述移动体移动的驱动装置、用于对所述水草进行切割的切割装置、用于采集图像的采集装置以及分别与所述驱动装置、切割装置、采集装置电性连接的控制装置，所述控制装置具有处理器，所述采集装置采集渔场水域以及其周围部分陆域的图像，并将该图像输送给处理器；所述处理器用于对该图像进行处理，识别出水域及水草区域的坐标位置及面积，再根据水草区域的面积对其进行分割、组合或者保持不变，并在分割、组合或者原水草区域内生成清洁轨迹；所述处理器控制所述驱动装置驱动所述移动体沿所述清洁轨迹进行清理，其特征在于，所述渔场水草自动清理系统的自动清理方法包括以下步骤：S1：所述处理器对所述采集装置采集到的图像进行锐化处理，并计算出图像中每个像素点NDWT值，通过比对每个像素点NDWT值与预设的水体阈值，将符合水体阈值条件下的像素点的区域识别为水区域，并生成二维坐标系，确定回收点的坐标位置；S2：所述处理器对水区域的图像进行预处理，预处理过程包括图像去噪处理、灰度化处理，然后通过直方图均衡化进行图像光照不均匀处理，进一步的再进行颜色空间转换，将RGB色彩空间转换到YCBCR的色彩空间，最后通过设置各个通道的阈值对其进行二值化处理得到二值化图像，其中白色像素区域即是水草区域A，通过质心法求得水草区域A质心为其中心坐标；S3：判别水草区域A是否大于设定面积S，若是，对水草区域进行分割，直到分割后的每个子水草区域A1的面积处于[0.8S，S]范围内，此时标记该子水草区域A1为第一区域，若否，继续判别水草区域A是否小于设定面积0.8S，若是，按顺序依次对其相邻的水草区域A进行组合，直到组合后的水草区域A2的面积处于[0.8S，S]范围内，此时标记该组合水草区域A2为第一区域，若否，则判定水草区域A的面积已经处于[0.8S，S]范围内，标记该水草区域A为第一区域，接下来重新确定上述第一区域的位置及轮廓；S4：根据上述第一区域的中心位置、轮廓以及移动体的起始点位置，获得移动体的清洁轨迹，所述驱动装置驱动所述移动体沿所述清洁轨迹进行清理；S5：计算与上述第一区域的轮廓边界相对距离最近的第二区域，该第二区域为采用S3步骤确定，根据上述第二区域的中心位置、轮廓以及移动体的起始点位置，生成移动体的清洁轨迹，所述驱动装置驱动所述移动体沿所述清洁轨迹进行清理。

2.根据权利要求1所述的渔场水草自动清理系统的自动清理方法，其特征在于，所述驱动装置包括设置在所述移动体后端的螺旋桨以及设置在所述移动体下端的水轮。

3.根据权利要求1所述的渔场水草自动清理系统的自动清理方法，其特征在于，还包括设置在所述移动体上的收集装置，所述收集装置包括水草储存箱、过滤通道以及排水箱，所述排水箱内的水通过气泵排出所述移动体。

4.根据权利要求3所述的渔场水草自动清理系统的自动清理方法，其特征在于，还包括辅助收集装置，所述辅助收集装置包括分别设置在所述移动体两侧的机械手、用于驱动所述机械手水平旋转夹紧的第一驱动源，两个所述机械手可在所述第一驱动源的驱动下夹紧并搬运水草。

5.根据权利要求1所述的渔场水草自动清理系统的自动清理方法，其特征在于，所述采集装置为具有摄像功能的无人机，或者为设置在所述渔场上方的摄像头。

6.根据权利要求1所述的渔场水草自动清理系统的自动清理方法，其特征在于，还包括角度调节装置，所述角度调节装置包括与所述移动体铰接的连杆、套设在所述连杆外周的套体、驱动所述套体绕铰接位置上下旋转的驱动电缸，所述切割装置固定设置在连杆一端，所述连杆可在所述套体内自由转动，所述套体可在所述驱动电缸的伸缩驱动下摆动，进而带动所述切割装置上下摆动。

7.根据权利要求6所述的渔场水草自动清理系统的自动清理方法，其特征在于，所述切割装置包括可绕中心旋转的切刀以及驱动所述切刀旋转的驱动电机，所述切刀固定设置在所述连杆的一端，所述连杆的外周表面凸出设有螺旋刀，所述螺旋刀可跟随所述切刀转动，以避免水草缠绕在所述连杆上。

8.根据权利要求1所述的渔场水草自动清理系统的自动清理方法，其特征在于，所述S4步骤中，所述清洁轨迹为以所述水草区域A1、水草区域A或者水草区域A2的中心坐标到其边缘交点为起点，通过顺时针或逆时针螺旋覆盖。

9.根据权利要求1所述的渔场水草自动清理系统的自动清理方法，其特征在于，所述S3步骤中，设定面积S处于[0.8M/X，M/X]范围内，其中M为移动体能承载的水草质量，X为通过实际测量后估算得到水域内每平方米内水草的质量。

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