CN112085142A - 一种大批量鱼苗快速计数装置及计数方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种大批量鱼苗快速计数装置及计数方法。所述装置包括分拣单元、计数单元以及控制单元。所述分拣单元由筛栏和导流槽组成；所述计数单元沿水平方向安装于所述导流槽上；所述控制单元包括至少一个控制终端，在所述控制终端运行控制软件控制水泵的注水速度从而控制出鱼量。所述计数单元对沿导流槽进入鱼苗收集池的鱼苗进行计数，并将当前计数值作为测定计数数值发送至所述控制终端。所述控制终端判断所述测定计数数值的大小是否超过第二预定阈值以及变化率大小是否超过第三预定阈值来调节注水速度。本发明的技术方案能够实现大批量鱼苗的准确计数。

Description

一种大批量鱼苗快速计数装置及计数方法

技术领域

本发明属于计数控制技术领域，尤其涉及一种大批量鱼苗快速计数装置及计数。

背景技术

在水产养殖中，鱼苗的精确计数是科学投饵、养殖密度控制、鱼苗存活率评估和鱼苗购销等养殖规范化管理的基础保障，是实施水产养殖自动化的根本保证。目前鱼苗计数主要采用人工肉眼计数的方法，存在计数准确率低、效率低，受人工经验限制，误差不定等缺点，且对鱼苗有损伤，已无法适应规模化水产养殖和销售的需求。

目前，已有研究人员尝试将机器视觉用于鱼苗计数，以提高工作效率和准确度，具有很好的实用价值和应用前景。例如，申请号为CN201911200331的中国发明专利申请提出一种基于机器视觉的鱼苗计数装置及方法，其中装置包括：池体，用于聚集待拍摄的鱼苗；拍摄设备，用于拍摄池体中的鱼苗；终端，用于收集拍摄设备拍摄的图片或视频数据，并对图片或视频数据进行分析获取鱼苗数量数据。利用所述装置实施的鱼苗技术方法，通过旋转门对鱼苗进行分批计数能够避免连续拍摄计数造成的重复计数或者漏计数等现象；申请号为CN201910325881的中国发明专利申请提出一种图像计数的方法，包括如下步骤：S1、读取无鱼苗的背景图像，设有K张，记为IOk，k＝1，2，3，...，K；S2、读取已知鱼苗数NC的鱼苗图像，设有M组，每组K张，记为Imk，m＝1，2，3，...，M，k＝1，2，3，...，K；S3、计算背景图像与鱼苗图像的灰度差，即DImk＝Iok-Imk；S4、计算鱼苗数引起的灰度变化，在DImk矩阵中设定一定阈值，如果一像素点的灰度值超过这一阈值，则认为是鱼苗的像素点。本发明通过数据拟合，建立已知鱼苗数量的鱼苗图像中鱼苗所占像素点数与鱼苗数量之间的关系，从而判断实际鱼苗数。

然而，机器视觉的方法主要采用了较为复杂的图像识别和数学建模方法，有较大的图像数据运算量。此外，对单帧鱼苗计数时，由于鱼苗的重叠，导致图像中的鱼苗粘连，会导致识别不准确。为了避免由于鱼苗粘连而产生的误差，每次清点的数量有限。而渔场购买鱼苗数量常以百万计，迫切需要大批量鱼苗的计数装置。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种大批量鱼苗快速计数装置及计数方法。所述装置包括分拣单元、计数单元以及控制单元。所述分拣单元由筛栏和导流槽组成；所述计数单元沿水平方向安装于所述导流槽上；所述控制单元包括至少一个控制终端，在所述控制终端运行控制软件控制水泵的注水速度从而控制出鱼量。所述计数单元对沿导流槽进入鱼苗收集池的鱼苗进行计数，并将当前计数值作为测定计数数值发送至所述控制终端。所述控制终端判断所述测定计数数值的大小是否超过第二预定阈值以及变化率大小是否超过第三预定阈值来调节注水速度。本发明的技术方案能够实现大批量鱼苗的准确计数。

具体来说，在本发明的第一个方面，提出一种大批量鱼苗快速计数装置，所述装置包括分拣单元、计数单元以及控制单元；

所述分拣单元由筛栏和导流槽组成；

所述筛栏设置于水平方向，所述导流槽设置于垂直方向；

所述计数单元沿水平方向安装于所述导流槽上；

所述控制单元包括至少一个控制终端，在所述控制终端运行控制软件控制水泵的注水速度从而控制出鱼量；

所述装置包括低速工作模式，当所述鱼苗快速计数装置测定的鱼苗数量接近设定的鱼苗数量时，所述装置进入所述低速工作模式预定时间段后，所述控制终端控制所述水泵停止注水。

所述计数单元包括多个红外感应计数器，所述多个红外传感器沿水平方向安装于导流槽上，传感器之间通过活动挡板隔开。

所述计数单元包括高速视频计数器，所述高速视频计数器使用高速摄像机在导流槽区域摄像，运用运动目标跟踪算法计算鱼苗数量。

所述装置包括鱼苗池、与所述鱼苗池通过放水管连接的水泵以及与所述鱼苗池通过导流槽连接的鱼苗收集池，所述鱼苗收集池包括至少一个出水溢口管，通过所述出水溢口管连接至储水池，所述储水池连接至所述水泵。当水泵向所述鱼苗池注水时，鱼苗沿所述鱼苗池中的可拆卸栏板上方游出，经筛栏进入导流槽。

基于上述装置，本发明还提出一种鱼苗快速计数方法。所述方法包括如下步骤S1-S3：

S1：所述控制终端以第一注水速度控制水泵向鱼苗池注水；

S2：所述计数单元对沿导流槽进入鱼苗收集池的鱼苗进行计数，并将当前计数值作为测定计数数值发送至所述控制终端；

S3：所述控制终端判断所述测定计数数值的大小是否超过第二预定阈值；

如果否，则所述控制终端提高所述第一注水速度，返回步骤S1；

如果是，则继续判断所述测定计数数值的变化率是否大于第三预定阈值；

如果否，则保持所述第一注水速度不变，返回步骤S1；

如果是，则降低所述第一注水速度，返回步骤S1。

本发明的技术方案通过红外感应计数器和高速视频计数器相结合使用的方法，对大数量鱼苗进行计数。通过当前测定数值的大小以及测定数值的变化率大小，调节不同的注水速度，并且相应启闭红外感应计数器或者高速视频计数器，从而获得最优的准确计数结果，即避免了机器视觉算法的鱼苗粘连识别误差，又避免红外感应计数在高速状态下由于水花溅射等引起的偏差。

本发明的进一步优点将结合说明书附图在具体实施例部分进一步详细体现。

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获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例的大批量鱼苗快速计数装置的整体示意图。

图2是图1所述装置的组成示意图。

图3是图1所述装置的各部分组件示意图。

图4-图5是基于图1所述装置实现的计数方法的不同实施例。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出进一步的描述。

参见图1，是本发明一个实施例的大批量鱼苗快速计数装置的整体示意图。

在图1中，所述装置装置由分拣单元、计数单元、控制单元组成。

下面具体介绍各个单元的组成及其功能：

1、分拣单元

分拣单元由筛栏和导流槽组成。筛栏在水平方向，导流槽在垂直方向，将鱼苗均匀分散，减少粘连现象。

当水泵向鱼苗池注水时，鱼苗沿鱼苗池可拆卸栏板上方游出，经筛栏进入导流槽。鱼苗从筛栏游出的量，和注水速度成正比。鱼苗池中如有鱼苗残留时，卸掉可拆卸栏板，让鱼苗全部游出。鱼苗池与水平面有一定的倾斜角，方便鱼苗游出。

筛栏用于控制所需鱼苗的尺寸大小，并把鱼苗按水平方向分开。筛栏的出鱼的边角光圆处理，减少对鱼苗的伤害。筛栏可拆卸，根据实际需要，选用不同出鱼口宽度的筛栏。

导流槽利用重力作用及鱼自身运动，将鱼苗按垂直方向分开间距。导流槽表面光滑，呈弧形。在导流槽上(包括左右边缘两侧)，可随时安装和拆卸活动挡板。

2、计数单元

计数单元，在本发明中，采用红外感应计数器或者高速视频计数器交替启闭的方式进行计数。

1)、红外感应计数器：将多个红外传感器沿水平方向安装于导流槽上，传感器之间可以通过活动挡板隔开，当鱼通过红外感应器时，计数器自动计数。

2)、高速视频计数器：使用高速摄像机在导流槽区域摄像，运用运动目标跟踪算法计算鱼苗数量。

3、控制单元

1)在控制终端运行控制软件；

2)通过控制水泵的注水速度，控制出鱼量。

3)通过计数器、水泵的协同作用，装置自动调整计数速度，从而达到大批量的快速计数；

4)装置进入低速工作模式时，可用于少量鱼苗的计数；当鱼苗计数量接近设定的鱼苗数量时，装置也进入低速工作模式，当达到设定的鱼苗数时停止注水；

4)提供打印接口。

图2-图3是图1所述装置的组成示意图以及各部分组件示意图。

所述装置包括鱼苗池、与所述鱼苗池通过放水管连接的水泵以及与所述鱼苗池通过导流槽连接的鱼苗收集池，

所述鱼苗收集池包括至少一个出水溢口管，通过所述出水溢口管连接至储水池，所述储水池连接至所述水泵。

当水泵向所述鱼苗池注水时，鱼苗沿所述鱼苗池中的可拆卸栏板上方游出，经筛栏进入导流槽。

进一步参见图3。

所述筛栏用于控制所需鱼苗的尺寸大小，并把鱼苗按水平方向分开，所述筛栏的出鱼的边角光圆处理。

所述筛栏可拆卸，根据实际需要选用不同出鱼口宽度的筛栏。如图2虚线部分按鱼苗的特性可灵活安装。

基于图1-图2所述的装置，图4示出了一种鱼苗快速计数方法，所述方法基于图1所述的大批量鱼苗快速计数装置实现，所述大批量鱼苗快速计数装置的所述控制终端连接至所述计数单元，用于实时接收所述计数单元当前的测定计数数值，所述方法包括：

S1：所述控制终端以第一注水速度控制水泵向鱼苗池注水；

S2：所述计数单元对沿导流槽进入鱼苗收集池的鱼苗进行计数，并将当前计数值作为测定计数数值发送至所述控制终端；

S3：所述控制终端判断所述测定计数数值的大小是否超过第二预定阈值；

如果否，则所述控制终端提高所述第一注水速度，返回步骤S1；

如果是，则继续判断所述测定计数数值的变化率是否大于第三预定阈值；

如果否，则保持所述第一注水速度不变，返回步骤S1；

如果是，则降低所述第一注水速度，返回步骤S1。

在上述实施例中，计数数值的变化率，是指在单位时间段内，计数数值的变化率，例如，在十分钟中，计数数值从500变换为800，则计数数值的变化率为(800-500)/10＝30次/min.

在图4基础上，进一步参见图5。

所述大批量鱼苗快速计数装置采用多个红外感应计数器以及高速视频计数器作为所述计数单元；

所述步骤S2所述计数单元对沿导流槽进入鱼苗收集池的鱼苗进行计数，并将当前计数值作为测定计数数值发送至所述控制终端，具体包括：

S201：在第一预定时间段内，启动所述红外感应计数器，将所述红外感应计数器的当前计数值发送给所述控制终端；

S202：判断所述当前计数值的变化率是否低于第四预定阈值；

如果否，则在所述第一预定时间段之后的第二预定时间段内，关闭所述红外感应计数器，启动所述高速视频计数器，将所述高速视频计数器的当前计数值发送给所述控制终端。

所述步骤S3中所述如果是，则降低所述第一注水速度，返回步骤S1，具体包括：

关闭所述红外感应计数器，启动所述高速视频计数器，降低所述第一注水速度，返回步骤S1。

本发明的技术方案通过红外感应计数器和高速视频计数器相结合使用的方法，对大数量鱼苗进行计数。通过当前测定数值的大小以及测定数值的变化率大小，调节不同的注水速度，并且相应启闭红外感应计数器或者高速视频计数器，从而获得最优的准确计数结果，即避免了机器视觉算法的鱼苗粘连识别误差，又避免红外感应计数在高速状态下由于水花溅射等引起的偏差。

本发明的技术方案在大批量鱼苗(＞700000)计数时，误差不超过7％；在常规批量(10000-1000000)技术时，误差不超过10％；低于10000的数量下，误差也不超过7.4.

现有技术中单纯采用机器视觉的方法，一般只能处理1000以下的鱼苗计数，误差率通常在7％左右，但是超过10000时，误差就会急剧增加，这主要是因为处理时间过长并且由于粘连现象会不停的累积误差。本发明的技术方案自适应的控制计数数值以及计数率变化从而适应性的选择对应的技术方式，能够避免上述问题。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种大批量鱼苗快速计数装置，所述装置包括分拣单元、计数单元以及控制单元；

其特征在于：

所述分拣单元由筛栏和导流槽组成；

所述筛栏设置于水平方向，所述导流槽设置于垂直方向；

所述计数单元沿水平方向安装于所述导流槽上；

所述控制单元包括至少一个控制终端，在所述控制终端运行控制软件控制水泵的注水速度从而控制出鱼量；

所述装置包括低速工作模式，当所述鱼苗快速计数装置测定的鱼苗数量接近设定的鱼苗数量时，所述装置进入所述低速工作模式预定时间段后，所述控制终端控制所述水泵停止注水。

2.如权利要求1所述的一种大批量鱼苗快速计数装置，其特征在于：

所述计数单元包括多个红外感应计数器，所述多个红外传感器沿水平方向安装于导流槽上，传感器之间通过活动挡板隔开。

3.如权利要求1所述的一种大批量鱼苗快速计数装置，其特征在于：

所述计数单元包括高速视频计数器，所述高速视频计数器使用高速摄像机在导流槽区域摄像，运用运动目标跟踪算法计算鱼苗数量。

4.如权利要求1所述的一种大批量鱼苗快速计数装置，其特征在于：

所述装置包括鱼苗池、与所述鱼苗池通过放水管连接的水泵以及与所述鱼苗池通过导流槽连接的鱼苗收集池，

所述鱼苗收集池包括至少一个出水溢口管，通过所述出水溢口管连接至储水池，所述储水池连接至所述水泵。

5.如权利要求4所述的一种大批量鱼苗快速计数装置，其特征在于：

当水泵向所述鱼苗池注水时，鱼苗沿所述鱼苗池中的可拆卸栏板上方游出，经筛栏进入导流槽。

6.如权利要求4所述的一种大批量鱼苗快速计数装置，其特征在于：

所述筛栏用于控制所需鱼苗的尺寸大小，并把鱼苗按水平方向分开，所述筛栏的出鱼的边角光圆处理。

7.如权利要求6所述的一种大批量鱼苗快速计数装置，其特征在于：

所述筛栏可拆卸，根据实际需要选用不同出鱼口宽度的筛栏。

8.一种鱼苗快速计数方法，所述方法基于权利要求1-7任一项所述的大批量鱼苗快速计数装置实现，所述大批量鱼苗快速计数装置的所述控制终端连接至所述计数单元，用于实时接收所述计数单元当前的测定计数数值；

其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1：所述控制终端以第一注水速度控制水泵向鱼苗池注水；

S2：所述计数单元对沿导流槽进入鱼苗收集池的鱼苗进行计数，并将当前计数值作为测定计数数值发送至所述控制终端；

S3：所述控制终端判断所述测定计数数值的大小是否超过第二预定阈值；

如果否，则所述控制终端提高所述第一注水速度，返回步骤S1；

如果是，则继续判断所述测定计数数值的变化率是否大于第三预定阈值；

如果否，则保持所述第一注水速度不变，返回步骤S1；

如果是，则降低所述第一注水速度，返回步骤S1。

9.如权利要求8所述的一种鱼苗快速计数方法，其特征在于，所述大批量鱼苗快速计数装置采用多个红外感应计数器以及高速视频计数器作为所述计数单元；

所述步骤S2所述计数单元对沿导流槽进入鱼苗收集池的鱼苗进行计数，并将当前计数值作为测定计数数值发送至所述控制终端，具体包括：

S201：在第一预定时间段内，启动所述红外感应计数器，将所述红外感应计数器的当前计数值发送给所述控制终端；

S202：判断所述当前计数值的变化率是否低于第四预定阈值；

如果否，则在所述第一预定时间段之后的第二预定时间段内，关闭所述红外感应计数器，启动所述高速视频计数器，将所述高速视频计数器的当前计数值发送给所述控制终端。

10.如权利要求9所述的一种鱼苗快速计数方法，其特征在于：

所述步骤S3中所述如果是，则降低所述第一注水速度，返回步骤S1，具体包括：

关闭所述红外感应计数器，启动所述高速视频计数器，降低所述第一注水速度，返回步骤S1。

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