CN110873555B - 用于观测水下生物的系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于观测水下生物的系统及其方法。该系统包括：光幕扫描阵列、图像采集系统、中心区域通道、控制模块、数据处理模块，以及输出模块。该方法包括：获得鱼类侧向和垂向的连续宽度数据、计算鱼类游动速度、获得鱼类的侧向和垂向的轮廓信息、采集鱼类的图像信息、识别鱼类种类和质量数据、获得鱼类的形体形态特征信息，以及形成鱼类三维图像。本发明可避免对鱼类正常活动影响，消除了视觉盲区，观测结果具有完整性、客观性和科学性。

Description

用于观测水下生物的系统及其方法

技术领域

本发明涉及生物观测技术，尤其涉及基于光幕扫描和图像采集技术的水下生物观测系统和方法。

背景技术

目前，水下观测通常为基于单个相机或摄像机的图像采集。该图像采集技术被用于观测水下生物时部分不采用补充照明，由于水下自然光照条件不足，为了能得到清晰的水下生物观测图像，往往不得不进行人工光源照明，而大部分人工光源照明为可见光光源，可见光会对水下生物等水下生物产生刺激效应，使其趋向或远离光源，因此，使用可见光照明光源会对被观测的水下生物产生干扰，影响观测结果的客观性，这个问题亟待解决。

同时，现有图像采集技术在观测水下生物时，仅能获取一个角度的影像信息，存在大量视觉盲区，而水下生物种类繁多，形态多样，通过传统的图像采集技术获取的影像信息不足以获得被观测生物的完整的形态特征信息，致使观测结果缺乏客观性，这个问题也亟待解决。

发明内容

提供本发明内容以便以简化形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本发明内容并不旨在标识出所要求保护的主题的关键特征或必要特征；也不旨在用于确定或限制所要求保护的主题的范围。

为解决现有图像采集技术在观测水下生物形态特征信息时，不足以获得被观测生物的完整的形态特征信息，致使观测结果缺乏客观性的问题，本项发明采用由两组相互垂直排布的以红外线或近紫外线为光源的光幕传感系统构成的光幕扫描阵列，以及由两台近紫外光相机及其相应的近紫外光补光灯构成的图像采集系统，对自主通过中心区域的水下生物的生物形态特征进行观测，观测结果具有很好的完整性、客观性和科学性。

一种水下生物观测系统，包括：由两组以红外线或近紫外线为光源、相互垂直排布的光幕传感系统构成的光幕扫描阵列；用于限制水下生物游经的路线和方向的中心区域通道；由两台面向中心区域通道分别用于采集水下生物两个侧面的图像信息的近紫外光相机构成的图像采集系统；数据处理模块，数据处理模块根据从光幕扫描阵列接收基础数据生成水下生物的侧向和垂向的轮廓信息，并从图像采集系统接收水下生物的所述两个侧面的图像信息，根据所生成的轮廓信息和所接收的图像信息识别水下生物的种类并测算水下生物的质量数据，建立不同种水下生物的侧面的图像信息、轮廓信息与质量数据三者的匹配模型并进行整合，获得水下生物的形体形态特征信息；以及控制模块，控制模块用于控制光幕传感系统处于常开模式、控制图像采集系统的开启和关闭、并对数据处理模块进行控制。

所述基础数据包括当水下生物自主通过中心区域通道穿过光幕时因光幕传感系统的对应部分的光幕传感器信号中断而获得的水下生物侧向和垂向连续的宽度数据。该基础数据进一步包括水下生物的同一特征点先后通过两组光幕的时间差，时间差结合距离用于水下生物游动速度的测算。

所述中心区域通道是透明管道。所述近紫外光补光灯的波长选择范围为280nm至380nm。

一种水下生物观测方法，包括：接收通过被观测水下生物经由中心区域通道穿过光幕扫描阵列的两组光幕传感系统的两组光幕时对应部分光幕传感器信号中断而获得的被观测水下生物侧向和垂向连续的宽度数据，其中两组光幕传感系统以红外线或近紫外线为光源、相互垂直排布；接收由两台面向所述中心区域通道布置的图像采集系统采集的被观测水下生物的两个侧面的图像信息；接收被观测水下生物的同一特征点经由所述中心区域通道穿过所述两组光幕的时间差，并计算被观测水下生物的游动速度；基于所获得的被观测水下生物侧向和垂向连续的宽度数据和所计算的游动速度来生成被观测水下生物的侧向和垂向的轮廓信息；基于所生成的被观测水下生物的侧向和垂向的轮廓信息和所接收的被观测水下生物的两个侧面的图像信息识别被观测水下生物的种类，并测算被观测水下生物的质量数据；建立不同种水下生物侧面的图像信息、轮廓信息与质量数据三者的匹配模型并进行整合，获得被观测水下生物的形体形态特征信息，并进一步形成被观测水下生物的三维图像；以三维图像及数据表格的形式呈现被观测水下生物的形体形态特征信息。

被观测水下生物的形体形态特征信息包括种类、长度、宽度、高度、质量、外观损伤、附着物的信息。

附图说明

各附图解说了本发明的实现。本发明方案的特征和效果可通过参考以下结合附图的具体实施方式的描述来更容易地理解。各附图中相同的附图标记被用来指代相同的元件。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。

图1是根据本发明第一个实施例的水下生物观测系统的框图；

图2是根据本发明第一个实施例的水下生物观测方法的流程图；

图3是根据本发明第二个实施例的水下生物观测系统的框图；

图4是根据本发明第二个实施例的水下生物观测系统的图像采集系统的示意图；

图5是根据本发明第二个实施例的水下生物观测方法的流程图；

图6是可用于本发明的计算机系统的示意图。

具体实施方式

以下将通过参考附图中示出的具体实施例来对本发明进行更具体描述。通过阅读下文具体实施方式的详细描述，本发明的各种优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。提供以下实施方式是为了能够更透彻地理解本发明。除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。

本发明所述水下生物主要为鱼类，以下以鱼类作为例子进行描述，然而本领域技术人员可以理解，本系统和方法不止适用于鱼类，虾、蟹、和其他浮游类生物均在本系统可以观察的范围内。

图1示出了根据本发明的第一个实施例的水下生物观测系统100，图中虚线以左为该系统置于水下的数据采集部分，虚线以右为该系统的数据处理与控制部分，数据处理与控制部分可以放置于观测船上，或岸上的观测站内。

图中各模块直接的连接和信号传输以实线示出，可以理解，这些实线仅为示意，并不等同于实际线路的物理连接，本领域技术人员可以理解，其中的信号传输可以通过已知的通信链路以有线或无线的方式进行。

水下生物观测系统100包括：两组以红外线或近紫外线为光源的光幕传感系统131和132构成的光幕扫描阵列130、由两台近紫外光相机141和142及其相应的近紫外光补光灯143和144构成的图像采集系统140、用于限制鱼类游经的路线和方向的中心区域通道160、控制模块110、数据处理模块120、和输出模块150。具体而言：

控制模块110与光幕扫描阵列130和图像采集系统140进行有线或无线的通信，以控制其开启和关闭。控制模块110也与数据处理模块120进行有线或无线的通信，以控制其对接收到的数据进行处理。控制模块110还与输出模块150进行有线或无线的通信，以控制其将处理所得的结果向用户呈现。

数据处理模块120与光幕扫描阵列130和图像采集系统140进行有线或无线的通信，并从它们接收所采集数据。数据处理模块120也与输出模块150进行有线或无线的通信，以便将处理结果传输到输出模块150。

两组光幕传感系统131和132相互垂直排布，并间隔一定的距离，相对方向排布的两台近紫外光相机141和142在水平方向对着中心区域通道160进行拍摄。整个数据采集部分可以装配在水下机器人上、安装于水下观测平台上、安装于浮标下方、安装于观测船船底、或由潜水员手持，或以其他任何可以理解的方式固定在水底。

光幕扫描阵列130和图像采集系统140可以采集自主游动通过采集中心区域的水下生物（例如，鱼类）的轮廓信息和侧面图像，近紫外光相机141和142以及近紫外光补光灯143和144由控制模块110同时控制。

中心区域通道160用于限制鱼类游经的路线和方向，并不妨碍光幕数据和图像信息采集，其通常可以是透明管道，所述通道内空间基本位于所述观测系统100的中心区域。

近紫外光补光灯光源的选择应根据避免和减少观测行为本身对被观测生物影响以及光线在水中较低的吸光度这两项原则进行。据研究：

多数鱼类的光感觉范围为400-750nm；

核糖核酸和脱氧核糖核酸的吸收光谱的范围为240~280nm，吸收峰在260nm；

当波长小于200nm时，水对紫外光的吸光度明显上升。

因此，近紫外光光源的波长选择范围为280nm至380nm，具体应用波长可根据被观测生物物种的特异性选定。每组近紫外光补光灯安置于其对应的近紫外光相机旁。

水下生物观测系统100的操作过程如下：垂直控制模块110控制两组垂直排布的光幕传感系统131和132均处于常开模式，当鱼类自主通过中心区域通道160穿过光幕时，对应部分光幕传感器信号中断，从中断信息中可获得鱼类侧向和垂向连续的宽度数据，作为基础数据馈送至数据处理模块120。当被观测鱼类在中心区域通道中先后穿过两组光幕时，两组光幕传感系统131和132对同一特征点（如鱼头的前部）的不同观测时间的之间差结合已知的两个光幕间的距离可以测算鱼类游动速度，假设短时内鱼类游动速度保持稳定，经数据处理模块120处理，生成被观测鱼类的侧向和垂向的轮廓信息。于此同时，图像采集系统140采集鱼类侧面的图像信息也馈送给数据处理模块120。数据处理模块120根据光幕扫描阵列130获取的鱼类轮廓信息和图像采集系统140获取的鱼类侧面的图像信息，识别鱼的种类，并根据模型测算被观测鱼类的质量，获得质量数据。数据处理模块120依据实验数据，建立前述获得的不同种鱼类侧面的图像信息、鱼类轮廓信息与质量数据三者的匹配模型并进行整合，获得鱼类形体形态特征信息，进一步形成鱼类三维图像。通过输出模块150以三维图像及数据表格的形式向用户呈现被观测鱼类包括种类、长度、宽度、高度、质量、外观损伤、附着物的信息及鱼类三维图像的结果。鱼类完全通过中心区域通道后，控制模块关闭近紫外光相机和近紫外光补光灯。

其中，控制模块110主要用于对光幕传感系统131和132、近紫外光相机141和142的远程采集进行控制、对两组近紫外光补光灯143和144进行控制，包括对两台近紫外光相机141、142的采集时间统一控制，此外控制模块110还用于对远程图像存储和传输提供控制、以及供电（未示出）提供控制。

其中，数据处理模块120对采集到的数据进行处理。具体而言，数据处理模块120从常开模式下的两组光幕传感系统131、132接收因鱼类自主通过中心区域通道160穿过光幕导致对应部分的光幕传感器信号中断而获得的鱼类侧向和垂向连续的宽度数据作为基础数据；数据处理模块120还依据鱼类先后通过两组光幕的中心区域时，两组光幕传感系统根据鱼的同一特征点的不同观测时间之间的时间差结合已知两组光幕之间的距离来测算鱼类游动速度，生成被观测鱼类的侧向和垂向的轮廓信息；数据处理模块120进一步根据前述步骤生成的鱼类轮廓信息和从图像采集系统140获取的鱼类侧面的图像信息，识别鱼的种类，并根据模型测算被观测鱼类的质量；最后，数据处理模块120依据实验数据，建立所获得的不同种鱼类侧面的图像信息、鱼类轮廓信息与质量数据三者建立的匹配模型，并进行整合，获得鱼类形体形态特征信息，进一步形成鱼类三维图像，将结果馈送给输出模块150，以向用户呈现，用于生物形体形态特征分析。

而其中的输出模块150可以是本领域技术人员已知的任何形式的监视器、显示器等。

以下结合图2描述根据本发明的第一个实施例的水下生物观测方法的流程。

观测开始时，在步骤201中，由控制模块110控制两组光幕传感系统131、132处于常开模式，当鱼类自主通过中心区域通道160穿过光幕时，对应部分光幕传感器信号中断，从中获得被观测鱼类侧向和垂向连续的宽度数据作为基础数据，数据处理模块120从两组光幕传感系统131、132获得该基础数据；在步骤203中，当被观测鱼类通过中心区域通道先后穿过两组光幕时，可测得两组光幕传感系统对同一特征点（如鱼头的前部）的不同观测时间差，同时结合已知两组光幕传感系统131、132之间的距离，就可以测算鱼类游动速度，假设短时内鱼类游动速度保持稳定，经过步骤204数据处理模块120处理，生成被观测鱼类的侧向和垂向的轮廓信息。

在步骤202中，由控制模块110控制图像采集系统140采集鱼类侧面的图像信息。

在步骤205，数据处理模块120根据在步骤204中获得的被观测鱼类的侧向和垂向的轮廓信息和在步骤202中获得的鱼类侧面的图像信息，进行综合处理，识别鱼的种类，并根据模型测算被观测鱼类的质量，获得质量数据。

在步骤206，由数据处理模块120依据实验数据，建立不同种鱼类侧面图像、鱼类轮廓信息与质量数据三者的匹配模型并进行整合，获得被观测鱼类形体形态特征信息，进一步形成被观测鱼类三维图像。

在控制模块110的控制下，数据处理模块120将所获得结果传输到输出模块150。并在步骤207，由输出模块150将结果以三维图像及数据表格的形式向用户呈现结果，用于生物形体形态特征分析。

图3示出了根据本发明的第二个实施例的水下生物观测系统200。与第一个实施例相比，区别在于图像采集系统。第二个实施例的图像采集系统240包括三台近紫外光相机241、242和243构成的三目立体视觉系统和三组近紫外光闪光灯231、232、233构成的近紫外光源。图4从垂直于中心区域通道160的方向示出了第二个实施例的图像采集系统240的布局。以下结合图3和图4对本发明的第二个实施例进行描述。

控制模块110与三台近紫外光相机241、242和243和三组近紫外光闪光灯231、232、233进行有线或无线的通信，以控制其开启和关闭。数据处理模块120与三台近紫外光相机241、242和243进行有线或无线的通信，并从它们接收所采集的灰度影像。

其中三台近紫外光相机和三组近紫外光闪光灯间隔布置成围绕中心区域通道160，三台近紫外光相机以正三角形被定点在支架的固定位置上，镜头朝向所述中心区域的中心点，即每台近紫外光相机和其相邻两组近紫外光闪光灯相对中心区域而言均呈约60度角度布置。

三台近紫外光相机241、242和243组合构成三目立体视觉系统，可以实现游动通过采集中心区域的水下生物的立体图像采集功能，短时间内获得对象的三个角度的影像，由于是单波长近紫外光光源，因此获得的三个角度的影像是灰度影像。

在使用近紫外光闪光灯的情况下，为避免近紫外光闪光灯光线对相向相机拍摄画面的污染，因而不能采取三台近紫外光相机同时采集。

具体而言，三台近紫外光相机241、242、243按次序分别采集通过中心区域通道160的被测水下生物的三个方向图像。当每台近紫外光相机采集图像时，由该相机两侧的两组近紫外光闪光灯提供光源，同时与该相机对向的近紫外光闪光灯处于熄灭状态。例如，当近紫外光相机241采集图像时近紫外光闪光灯231和232亮起，同时近紫外光闪光灯233处于熄灭状态，避免近紫外光闪光灯233的光线对相向相机241采集画面的污染；随后近紫外光相机242采集图像，此时近紫外光闪光灯232和233亮起，同时近紫外光闪光灯231处于熄灭状态；接着近紫外光相机243采集图像，此时近紫外光闪光灯231和233亮起，同时近紫外光闪光灯232处于熄灭状态。每台近紫外光相机的采集间隔控制得较短，优选在200ms以内，以确保三台近紫外光相机在依次采集水下生物的一组图像期间，该被观测水下生物活动状态保持基本稳定，而没有游离或有较大姿态改变。控制模块110对三台近紫外光相机141、142、143的采集次序以及三组近紫外光闪光灯231、232和233两两亮起的次序统一控制，确保精确同步。

数据处理模块120对采集到的图像进行处理。具体而言，由三台近紫外光相机141、142、143依次采集获得的单组或连续图像，其中每组图像3张图像构成，将两两组合的灰度影像数据传送至数据处理模块120，数据处理模块120通过基于双目视觉模型的立体匹配算法，得到被观测生物图像的深度信息，将具有深度信息的图像进行伪彩色处理和点云化处理，以伪彩色形式或点云图形式展现，得到可观看和进行进一步计算分析的双目图像信息。

图5描述了根据本发明的第二个实施例的水下生物观测方法的流程。与第一个实施例的方法相比，步骤501、503、504、505、506、507和第一个实施例中的步骤201、203、204、205、206、207是相同的，不同之处在于步骤502，图像采集系统240的三个相机按顺序两两采集被观测鱼类的双目图像信息，以供步骤505进行综合处理，识别鱼的种类，并根据模型测算被观测鱼类的质量，获得质量数据，供后续处理。

以下描述实现本发明的示例性计算环境：

前述控制模块110、数据处理模块120、输出模块150可以是分开的多个计算机系统中的模块，也可以是集成在一个计算机系统中的几个不同的模块。图6所示计算环境300是可用于实现本发明的控制模块和数据处理模块的计算机系统环境的示意图。

计算机环境300包括一个或多个处理设备310、315以及一个或多个存储器320、325。处理设备310、315执行计算机可执行指令。处理设备可以是通用CPU、GPU、ASIC中的处理器、FPGA、或任何其他类型的处理器。在多处理系统中，多个处理单元执行计算机可执行指令以提高处理能力。例如，图6示出处理设备 310为CPU，而处理设备315为GPU或协处理单元。存储器320、325为有形存储器，可以是处理单元可访问的易失性存储器（例如，寄存器、高速缓存、RAM）、非易失性存储器（例如，ROM、EEPROM、闪存等）或这两者的某一组合。存储器320、325储存实现本发明中所描述的对光幕扫描阵列、近紫外光相机和近紫外光补光灯进行控制和／或对所采集的数据进行处理和输出的计算机可执行指令380。

计算机环境300还可以包括存储340、一个或多个输入设备350、一个或多个输出设备360以及一个或多个通信连接370。诸如总线、控制器或网络之类的互连机制（未示出）将计算机系统300的各组件互连。通常，操作系统软件（未示出）为在计算机环境300中执行的其它软件提供操作环境，并协调计算机环境300的各组件的活动。

存储340为有形存储，其可以是可移动或不可移动的，包括磁盘、磁带或磁带盒、诸如CD-ROM、DVD之类的光学媒体或可用于储存信息并可在计算机环境300内访问的任何其他介质。存储340储存用于实现本发明相关的用于控制光幕扫描阵列、近紫外光相机和近紫外光补光灯和／或对所采集的数据进行处理和输出的计算机可执行指令380。

输入设备350可以是触摸输入设备（诸如键盘、鼠标、笔或跟踪球）、语音输入设备、扫描设备、或向计算机环境300提供输入的另一设备。对于视频，输入设备350可以是相机、视频卡、TV调谐卡、屏幕捕捉模块或接受模拟或数字形式的视频输入的类似设备、或将视频输入读到计算机环境300中的CD-ROM或CD-RW。输出设备360实现前述输出模块150，其可包括显示设备。输出设备还可以包括打印机、扬声器、CD刻录机或提供来自计算机环境300的输出的其他设备。

通信连接370使得能够通过通信介质与另一计算实体进行通信。例如，通信连接370可以将计算机环境300连接到互联网，以便于实现光幕扫描阵列、近紫外光相机和近紫外光补光灯的远程控制和／或对所采集的灰度影像进行远程处理和输出。通信介质传达诸如计算机可执行指令、音频或视频输入或输出、图像化数据、或调制数据信号中的其他数据之类的信息。已调数据信号是使其一个或多个特性被以在信号中编码信息的方式设置或改变的信号。作为示例而非限制，通信介质可以使用电的、光学的、RF或其他载体。

本文所提供的各创新可以在计算机可读介质中描述。计算机可读介质是可在计算环境内访问的任何可用有形介质。作为示例而非局限，对于计算机环境300，计算机可读介质包括存储器320、325、存储340，和以上任意的组合。如本文中所使用的，术语计算机可读介质不覆盖、涵盖或以其他形式包括载波或载波信号。

各创新可在计算机可执行指令（诸如包括在程序模块中的那些）中描述，在目标现实或虚拟处理器上在计算机系统中执行。一般而言，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、库、对象、类、组件、数据结构等。如各实施例中所期望的，这些程序模块的功能性可以被组合，或者在这些程序模块之间拆分。针对各程序模块的计算机可执行指令可以在本地或分布式计算机系统中执行。

术语“系统”和“模块”在本文中被互换地使用。除非上下文明确指示，否则，术语并不暗示对计算机系统或计算机设备的类型的任何限制。一般而言，计算机系统或模块可以是本地的或分布式的，并且可以包括具有实现本文中所描述的功能性的软件的专用硬件和/或通用硬件的任何组合。

所公开的方法还可使用被配置成执行所公开的方法中的任一者的专用计算硬件来实现。例如，所公开的方法可以由被专门设计或配置成实现所公开的方法的集成电路（例如，诸如ASIC数字信号处理器“DSP”之类的ASIC、GPU、或诸如场可编程门数组“FPGA”之类的可编程逻辑器件“PLD”）来实现。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。

与现有技术相比，本发明的水下生物观测系统采用了光幕扫描阵列和图像采集系统相结合的方式。当鱼类自主通过数据采集中心区域通道时，光幕扫描阵列采集鱼类的侧向和垂向的轮廓信息，图像采集系统采集鱼类图像信息，经过数据处理，可获得被观测鱼类包括种类、长度、宽度、高度、质量、外观损伤、附着物的信息，并进一步形成鱼类三维图像。

本发明通过特定光学信息采集结构，在避免对鱼类正常活动影响的情况下，通过光幕扫描阵和图像采集系统相结合的方式，消除了视觉盲区，完整地获取了鱼类的形体形态特征信息。观测结果具有很好的完整性、客观性和科学性。

Claims (10)

1.一种水下生物观测系统，包括：

由两组以红外线或近紫外线为光源、相互垂直排布的光幕传感系统（131、132）构成的光幕扫描阵列（130）；

用于限制水下生物游经的路线和方向的中心区域通道（160）；

由两台面向所述中心区域通道分别用于采集水下生物两个侧面的图像信息的近紫外光相机（141、142）及其对应的近紫外光补光灯（143、144）构成的图像采集系统（140）；

数据处理模块（120），所述数据处理模块根据从所述光幕扫描阵列接收基础数据生成水下生物的侧向和垂向的轮廓信息，并从所述图像采集系统接收水下生物的所述两个侧面的图像信息，根据所生成的轮廓信息和所接收的图像信息识别所述水下生物的种类并测算所述水下生物的质量数据，建立不同种水下生物的侧面的图像信息、轮廓信息与质量数据三者的匹配模型并进行整合，获得所述水下生物的形体形态特征信息；以及

控制模块（110），所述控制模块用于控制所述光幕传感系统处于常开模式、控制所述图像采集系统的开启和关闭、并对所述数据处理模块进行控制。

2.如权利要求1所述的水下生物观测系统，其特征在于，所述基础数据包括当所述水下生物自主通过所述中心区域通道穿过光幕时因所述光幕传感系统的对应部分的光幕传感器信号中断而获得的所述水下生物侧向和垂向连续的宽度数据。

3.如权利要求2所述的水下生物观测系统，其特征在于，所述两组光幕传感系统以一定距离排布，所述基础数据进一步包括所述水下生物的同一特征点先后通过两组光幕传感系统的两组光幕的时间差，所述时间差结合所述距离用于所述水下生物游动速度的测算。

4.如权利要求1所述的水下生物观测系统，其特征在于，所述数据处理模块基于所获得的所述水下生物的所述形体形态特征信息进一步形成所述水下生物的三维图像。

5.如权利要求4所述的水下生物观测系统，其特征在于，进一步包括输出模块（150），所述输出模块接收来自所述数据处理模块的信息，并在监视器或显示器上呈现所述三维图像及所述水下生物的形体形态特征信息的相关数据表格。

6.如权利要求1所述的水下生物观测系统，其特征在于，所述近紫外光补光灯的波长选择范围为280nm至380nm。

7.一种水下生物观测系统，包括：

由两组以红外线或近紫外线为光源、相互垂直排布的光幕传感系统（131、132）构成的光幕扫描阵列（130）；

用于限制水下生物游经的路线和方向的中心区域通道（160）；

用于采集水下生物双目图像信息的图像采集系统（240），包括三组面向中心区域且等间距布置的近紫外光闪光灯（231、232、233）构成的近紫外光源阵列，以及由三台面向中心区域且等间距布置的近紫外光相机（241、242和243）构成的三目立体视觉系统，其中，三组近紫外光闪光灯和三台近紫外光相机被间隔布置成环形；

数据处理模块（120），所述数据处理模块根据从所述光幕扫描阵列接收基础数据生成水下生物的侧向和垂向的轮廓信息，并从所述图像采集系统接收水下生物的所述双目图像信息，根据所生成的轮廓信息和所接收的双目图像信息识别所述水下生物的种类并测算所述水下生物的质量数据，建立不同种水下生物的图像信息、轮廓信息与质量数据三者的匹配模型并进行整合，获得所述水下生物的形体形态特征信息；以及

控制模块（110），所述控制模块控制所述光幕传感系统处于常开模式，所述控制模块控制三台近紫外光相机依次采集通过所述中心区域的被测水下生物的三个方向图像，每台近紫外光相机采集图像时，由该相机两侧的两组近紫外光闪光灯提供光源，同时对向那组近紫外光闪光灯处于熄灭状态，并且所述控制模块对所述数据处理模块进行控制。

8.一种水下生物观测方法，包括：

接收通过被观测水下生物经由中心区域通道穿过光幕扫描阵列的两组光幕传感系统的两组光幕时对应部分光幕传感器信号中断而获得的被观测水下生物侧向和垂向连续的宽度数据的步骤，其中所述两组光幕传感系统以红外线或近紫外线为光源、相互垂直排布；

接收由两台面向所述中心区域通道布置的图像采集系统采集的被观测水下生物的两个侧面的图像信息的步骤；

接收被观测水下生物的同一特征点经由所述中心区域通道穿过所述两组光幕的时间差，并计算被观测水下生物的游动速度的步骤；

基于所获得的被观测水下生物侧向和垂向连续的宽度数据和所计算的游动速度来生成被观测水下生物的侧向和垂向的轮廓信息的步骤；

基于所生成的被观测水下生物的侧向和垂向的轮廓信息和所接收的被观测水下生物的两个侧面的图像信息识别被观测水下生物的种类，并测算被观测水下生物的质量数据的步骤；

建立不同种水下生物侧面的图像信息、轮廓信息与质量数据三者的匹配模型并进行整合，获得被观测水下生物的形体形态特征信息，并进一步形成被观测水下生物的三维图像的步骤；以及

以三维图像及数据表格的形式呈现被观测水下生物的形体形态特征信息的步骤。

9.如权利要求8所述的水下生物观测方法，其特征在于，被观测水下生物的形体形态特征信息包括种类、长度、宽度、高度、质量、外观损伤、附着物的信息。

10.一种水下生物观测方法，包括：

接收通过被观测水下生物经由中心区域通道穿过光幕扫描阵列的两组光幕传感系统的两组光幕时对应部分光幕传感器信号中断而获得的被观测水下生物侧向和垂向连续的宽度数据的步骤，其中所述两组光幕传感系统以红外线或近紫外线为光源、相互垂直排布；

由图像采集系统采集被观测水下生物的双目图像信息的步骤，包括，以依次曝光模式由三目立体视觉系统的三台近紫外光相机连续采集自主通过所述中心区域通道的被测水下生物的不同角度影像，其中当一台近紫外光相机进行采集时，由三组近紫外光闪光灯中与该台近紫外光相机相邻的两组近紫外光闪光灯提供光源同时与该台近紫外光相机相向的另一组近紫外光闪光灯处于熄灭状态；

接收被观测水下生物的同一特征点经由所述中心区域通道穿过所述两组光幕的时间差，并计算被观测水下生物的游动速度的步骤；

基于所获得的被观测水下生物侧向和垂向连续的宽度数据和所计算的游动速度来生成被观测水下生物的侧向和垂向的轮廓信息的步骤；

基于所生成的被观测水下生物的侧向和垂向的轮廓信息和所接收的被观测水下生物的所述双目图像信息识别被观测水下生物的种类，并测算被观测水下生物的质量数据的步骤；

建立不同种水下生物侧面的图像信息、轮廓信息与质量数据三者的匹配模型并进行整合，获得被观测水下生物的形体形态特征信息，并进一步形成被观测水下生物的三维图像的步骤；以及

以三维图像及数据表格的形式呈现被观测水下生物的形体形态特征信息的步骤。

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