CN207249695U - 一种鱼类性状测量装置 - Google Patents

Abstract

一种鱼类性状测量装置，包括图像采集装置和图像处理系统；图像处理系统包括：图像读取模块，用于读取图像；特征识别模块，用于对图像中鱼体的轮廓和特征点进行识别；图像标记模块，用于生成与鱼体图像像素长宽相同的测量模板图，测量模板图包括与鱼体轮廓外接的测量矩形，测量矩形内与鱼体宽度方向平行的至少一条测量竖线；调整测量矩形使其叠加显示在图像中鱼体的轮廓上，测量矩形内的竖线分别放置在鱼体至少一个特征点上；尺寸计算模块，用于根据测量矩形四个角的坐标值，以及测量矩形内竖线与测量矩形一边交点的坐标值，计算测量矩形内任意两条竖线之间的距离作为鱼体的特征尺寸。本实用新型可提高鱼体性状测量效率和测量准确度。

Description

一种鱼类性状测量装置

技术领域

本实用新型涉及水产研究测量仪器领域，具体涉及一种鱼类性状测量装置。

背景技术

中国专利CN201621059301.2公开了一种快速测量鱼类形态数据的装置，其图像采集装置无法根据鱼体大小进行调整；装置上无标记校正图，无法进行镜头畸变及相机位置畸变校正，对相机及拍照位置要求较严；没有测量模板图对特征点、标记点进行快速测量定位；没有视觉软件进行自动快速特征识别，仅依靠photoshop软件进行手动后续处理；不能在手机上进行拍照处理。

中国专利CN201310293553.6公开了一种快速测量鱼体生长性状的装置中，需要固定相机，图像采集平台上无标记校正图，无法对镜头畸变、相机位置畸变进行校正，误差较大。与本专利相似的还有CN201320388336.0鲆鲽鱼类形态性状测量仪、CN201520987349.9一种鱼体信息采集装置等，均无法快速准确得到精确的鱼体性状参数。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，现有的测量鱼类形态数据的装置上无标记校正图，无法进行镜头畸变及相机位置畸变校正，得到的鱼体性状参数不准确；鱼体图像完全手动处理，处理效率较低。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种鱼类性状测量装置，包括长宽可调整的矩形方框和弹性网，所述矩形方框包括四个立方块、四个滑块和八个滑竿，四个立方块分布在矩形的四个角上，每个立方块上相互垂直的两个侧面上分别垂直固定两个滑竿，八个滑竿组成矩形；位于矩形同一条边上的两个滑竿末端可滑动地插在同一个滑块上；每个滑块上均设置有滑竿孔和垂直滑竿孔的两个螺纹孔，两个螺纹孔内均设置有紧固螺丝；

四个立方块朝向矩形中心的内角上，以及四个滑块朝向矩形中心的侧边上均装有挂钩，弹性网挂在所述挂钩上；

四个立方块底部均设置有称重传感器，一个滑块上面设置重量显示器，另一个滑块上设置计数传感器和计数显示器，重量显示器与四个称重传感器电连接，计数传感器与计数显示器电连接。

所述鱼类性状测量装置还包括拍照设备，所述拍照设备用固定支架固定在弹性网正上方，所述拍照设备为相机或具有拍照功能的手机。

所述四个立方块顶部均贴有黑白相间的正方形的标记校正图。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果如下：

（1）鱼类性状测量装置上贴有标记校正图，方便鱼类性状测量系统对采集到的鱼体图像进行校正，使测量的鱼体尺寸更加准确；

（2）鱼类性状测量系统可对采集的鱼体图像中的轮廓、鱼头、鱼尾、鱼眼等特征进行快速识别，提高了图像处理效率；同时可以手动调整识别出的特征点位置，提高鱼体尺寸测量准确度；

（3）数据信息窗口显示正在处理的文件夹、文件夹中所有图像文件，显示选中的图像文件识别出的鱼体性状数据信息、重量识别信息、计数信息、文件名、种类等，显示数据信息与测量窗口中的测量调整同步显示，操作者可快速清晰地掌握正在测量的鱼体信息。

附图说明

图1为本实用新型的鱼体放置装置的结构示意图；

图2是图1中虚线框X中结构的A-A向视图；

图3是图1中虚线框Y中结构的B-B向视图；

图4是本实用新型的图像采集装置采集的图像示意图；

图5是本实用新型的测量模板图的示意图；

图6是本实用新型的测量显示示意图；

图7是本实用新型的鱼类性状测量方法的流程图。

图中，1.滑块；2.滑竿；3.标记校正图；4.立方块；5.挂钩；6.弹性网；7.滑竿孔；8.紧固螺丝；9.称重传感器；10.重量显示器；11.计数显示器；

a1.鱼头朝向指示箭头；a2.校正正方形；a3.小矩形；a4.测量矩形；a5.测量竖线；a6.测量模板图；

b1.数据显示窗口；b2.测量窗口；b3.说明窗口；b4.图像文件名显示区域。

具体实施方式

如图1-3所示，一种鱼类性状测量装置包括长宽可调整的矩形方框和弹性网6，矩形方框包括四个立方块4、四个滑块1和八个滑竿2，四个立方块4分布在矩形的四个角上，每个立方块4上相互垂直的两个侧面上分别垂直固定两个滑竿2，八个滑竿2组成矩形；位于矩形同一条边上的两个滑竿2末端可滑动地插在同一个滑块1上。每个滑块1上均设置有滑竿孔7和垂直滑竿孔7的两个螺纹孔，两个螺纹孔内均设置有紧固螺丝8。松开紧固螺丝8，调整滑竿2与滑块1的相对位置，使矩形方框匹配所要测量鱼体的大小后，拧紧紧固螺丝8，固定矩形方框的长宽。

四个立方块4朝向矩形中心的内角上，以及四个滑块1朝向矩形中心的侧边上均装有挂钩5，弹性网6挂在挂钩5上；

四个立方块4底部均设置有称重传感器9，一个滑块1上面设置重量显示器10，另一个滑块1上设置计数传感器和计数显示器11，重量显示器10与四个称重传感器9电连接，计数传感器与计数显示器11电连接。计数显示器11显示的数值作为所测量鱼的序号。计数传感器的数值可自动增加或手动调整。

鱼类性状测量装置还包括拍照设备，拍照设备为相机或具有拍照功能的手机。拍照设备用固定支架，如三角架等，固定在弹性网6正上方，或者操作者直接手持拍照设备。四个立方块4顶部均贴有黑白相间的正方形的标记校正图3；用拍照设备在矩形方框上方对焦拍照，直到拍完所有鱼。拍照时需要把四个角的标记校正图3纳入视野范围，方便后续根据图像中的四个标记校正图3对鱼体图像进行镜头畸变和相机位置畸变进行校正，提高鱼体尺寸的测量准确度。把所有照片图像文件导入具有配套的图像处理系统的电脑中进行处理，或直接用安装在手机中的配套的图像处理系统进行处理。

鱼类性状测量装置还包括图像处理系统，图像处理系统包括：

图像读取模块，用于读取图像采集装置采集到的鱼体图像，鱼体图像如图4所示，通过图像采集装置采集到的图像上具有以下信息：四个角有四个黑白相间的标记校正图、重量显示器上显示的数值、计数显示器上显示的数值、鱼体侧面图；

图像校正模块，用于对四个黑白相间的标记校正图进行识别，根据图像中的四个标记校正图对鱼体图像进行镜头畸变和相机位置畸变进行校正；

数字识别模块，用于对校正后的鱼体图像上重量显示器以及计数显示器上的数字进行自动识别；也可手动调正对重量数字及计数数字自动识别有误的地方。

特征识别模块，用于对鱼体的轮廓和特征点进行识别，特征点包括：鱼吻右边缘、鱼眼左边缘、鱼眼右边缘、鱼鳃盖右边缘、鱼肛门、鱼尾柄左边缘、鱼尾柄右边缘、鱼尾左边缘、及鱼尾分叉点等其他需要标记的特征点中的至少一个；鱼体特征识别为现有的机器视觉软件通用的技术。

图像标记模块，用于生成与校正后的鱼体图像像素长宽相同的测量模板图，如图5所示，测量模板图包括与鱼体轮廓外接的测量矩形a4和校正正方形a2，测量矩形a4内与鱼体宽度方向平行的至少一条测量竖线a5；调整校正正方形a2与校正后的鱼体图像中左上角的标记校正图大小相同并重合，测量模板图上的像素坐标与校正后的鱼体图像像素一一对应，调整矩形框使其叠加显示在校正后的鱼体图像中鱼体的轮廓上，矩形框内的竖线分别调整到鱼体至少一个特征点上；

测量模板图a6还包括鱼头朝向指示箭头a1，图像标记模块，还用于根据特征识别模块识别的鱼头和鱼尾的位置，将鱼头朝向指示箭头a1由鱼尾指向鱼头。鱼头朝向指示箭头a1中间有一小矩形a3，用于鼠标选中，左键点击一次，可更换箭头a1指向，当图像标记模块自动识别有误时可手动点击鼠标，使箭头a1朝向鱼头的正确方向。

需要说明的是，当识别出校正后的鱼体图像中的标记校正图后，图像标记模块可自动调整校正正方形a2坐标和大小显示在标记校正图上，并可自动调整测量矩形使其叠加显示在校正后的鱼体图像中鱼体的轮廓上，矩形框内的竖线分别放置在鱼体至少一个特征点上。如自动识别有误差，可以手动调整上述标记图形或竖线的位置。

具体地，校正正方形a2左上角有一小矩形a3，用于鼠标选中后拖动校正正方形a2移动，校正正方形a2右下角有一小矩形a3，用于用鼠标调整校正正方形a2水平和垂直方向大小。测量矩形四条边上，以及测量矩形内的竖线上均有一个小矩形a3，用于鼠标选中后拖动测量矩形四边及竖线移动。

下面举例说明图像标记模块的功能。

图像标记模块自动生成合适的测量矩形外接在鱼体轮廓上，其上下宽ak为鱼体体高，左右长aj为鱼体全长，同时根据自动识别结果在测量矩形a4中生成8条竖线a5及两个点，分别为通过点b、c、d、e、f、g、h、i的竖线a5以及根据鱼体头部方向在鱼头朝左时在g点竖线a5上的两个点M、N，鱼头朝右时在d点竖线a5上生成两点M、N，M为尾柄高高点，N为尾柄高低点，当鱼体朝左时，即可得出鱼体以下性状指标：aj为全长、ah为体长、ai为叉长、ad为头长、ab为吻长、bc为眼径、cd为眼后头长、ak为体高、ae为肛前体长、fg为尾柄长、MN为尾柄高。

在鱼头朝右时，在d点竖线a5上两点M、N，得出的鱼体性状指标为：aj为全长、cj为体长、bj为叉长、gj为头长、ij为吻长、hi为眼径、gh为眼后头长、ak为体高、fj为肛前体长、ce为尾柄长、MN为尾柄高。

在测量矩形a4四个边中间各有一小矩形a3，用于手工用鼠标选中调整测量矩形框a4四个边的位置，在8条竖线a5中间各有一个小矩形a3，用于手工用鼠标调整每个竖线a5的左右位置，每条竖线a5左右调整的极限位置是其左右相邻的线，点M、N上有小矩形a3，用于手工调整两个点上下位置，其限制为只能在该条竖线a5上上下调整，上点M不能向上超过测量矩形框a4上边，向下不超过竖线a5中点，同样下点N向下不超过测量矩形框a4下边，向上不超过竖线a5中点。当识别有误差时即可采用手工调整测量矩形框a4边位置、竖线a5位置、尾柄高低点位置等，以得到精确的鱼体性状参数。

鱼类性状测量还包括显示模块，用于分别显示尺寸计算模块计算的数值和数字识别模块识别的数值；具体地显示三个窗口，分别是测量窗口、数据信息窗口和说明窗口。

如图6所示，数据信息窗口显示正在处理的文件夹、文件夹中所有图像文件，显示选中的图像文件识别出的鱼体性状数据信息、重量识别信息、计数信息、文件名、种类等，显示数据信息与测量窗口中的测量调整同步显示；

说明窗口显示测量模板上各点、线的具体测量性状参数名称等信息，以方便操作。

测量窗口的测量模板图中包含三个部分，分别为校正正方形a2、鱼头朝向指示箭头a1、测量矩形框a4和在矩形中的八条竖线a5以及用于鼠标操作的小矩形a3。

尺寸计算模块，用于根据矩形框四个角的坐标值，以及矩形框内竖线与矩形框一边交点的坐标值，计算矩形框内任意两条竖线之间的距离作为鱼体的特征尺寸。

具体地，尺寸计算模块根据标记校正图的实际边长和校正正方形a2水平方向和竖直方向对应的像素值，计算校正后的鱼体图像水平方向及垂直方向上每像素对应的实际长度，并计算矩形框内任意两条竖线之间的像素距离对应的实际长度，作为鱼体的特征尺寸。

已知标记校正图为边长a毫米的正方形，除以校正正方形a2水平和垂直方向上的像素值，即可得到水平方向及垂直方向上的每像素毫米数，用于把校正后的鱼体图像中鱼体各测量像素值换算成实际尺寸。

鱼体种类识别模块，用于根据鱼体重量、鱼体特征尺寸比例、图像特征等对所测鱼体进行种类识别。具体地，系统内预存有不同种类鱼所对应的鱼体重量、鱼体各特征尺寸比例、图像特征等的数值库，鱼体种类识别模块根据所识别的鱼体重量、鱼体各特征尺寸比例、图像特征等与系统内预存的数据进行匹配。

上述图像处理系统可安装在在电脑或智能手机中。

一种鱼类性状测量方法，该方法包括：

打开重量显示器，并将重量显示器置零；打开计数显示器；

将矩形方框调整至与所要测量鱼体的大小匹配的尺寸，把矩形方框平放在一平面上，把鱼体平放在弹性网上，用拍照设备在矩形方框上方对焦拍照，把四个角的标记校正图纳入视野范围；

读取原始鱼体图像，对四个黑白相间的标记校正图进行识别，根据图像中的四个标记校正图对鱼体图像进行镜头畸变和相机位置畸变进行校正后生成校正后的鱼体图像，并对鱼体的轮廓和特征点进行识别，特征点包括：鱼吻右边缘、鱼眼左边缘、鱼眼右边缘、鱼鳃盖右边缘、鱼肛门、鱼尾柄左边缘、鱼尾柄右边缘、鱼尾左边缘、及鱼尾分叉点中的至少一个；

生成与校正后的鱼体图像像素长宽相同的测量模板图，测量模板图包括鱼体轮廓外接的测量矩形和校正正方形，测量矩形内与鱼体宽度方向平行的至少一条竖线，调整测量矩形使其叠加显示在校正后的鱼体图像中鱼体的轮廓上，矩形框内的竖线分别放置在鱼体至少一个特征点上；调整校正正方形使其与校正后的鱼体图像中左上角的标记校正图大小相同并重合；

根据测量矩形四个角的坐标值，以及测量矩形内竖线与测量矩形一边交点的坐标值，计算测量矩形内任意两条竖线之间的距离作为鱼体的特征尺寸。具体包括：根据标记校正图的实际边长和校正正方形水平方向和竖直方向对应的像素值，计算校正后的鱼体图像水平方向及垂直方向上每像素对应的实际长度，计算矩形框内任意两条竖线之间的距离作为鱼体的特征尺寸。

对校正后的鱼体图像上重量显示器以及计数显示器上的数字进行识别，并显示数字识别模块识别的数值，计数显示器显示的数值作为所测量鱼的序号；根据所识别的鱼体重量、鱼体尺寸比例、图像特征等对所测鱼体进行种类识别。鱼体尺寸比例是指鱼体不同部位的尺寸占鱼体总尺寸的比例，例如鱼头的长度占鱼体总长度的比例。鱼体图像特征是指鱼眼、鱼头、鱼尾等部位的特征。

上述鱼类性状测量方法的具体流程图可参见图7。

以上的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种鱼类性状测量装置，其特征在于，包括长宽可调整的矩形方框和弹性网，所述矩形方框包括四个立方块、四个滑块和八个滑竿，四个立方块分布在矩形的四个角上，每个立方块上相互垂直的两个侧面上分别垂直固定两个滑竿，八个滑竿组成矩形；位于矩形同一条边上的两个滑竿末端可滑动地插在同一个滑块上；每个滑块上均设置有滑竿孔和垂直滑竿孔的两个螺纹孔，两个螺纹孔内均设置有紧固螺丝；

四个立方块朝向矩形中心的内角上，以及四个滑块朝向矩形中心的侧边上均装有挂钩，弹性网挂在所述挂钩上；

四个立方块底部均设置有称重传感器，一个滑块上面设置重量显示器，另一个滑块上设置计数传感器和计数显示器，重量显示器与四个称重传感器电连接，计数传感器与计数显示器电连接。

2.根据权利要求1所述的鱼类性状测量装置，其特征在于，所述鱼类性状测量装置还包括拍照设备，所述拍照设备用固定支架固定在弹性网正上方，所述拍照设备为相机或具有拍照功能的手机。

3.根据权利要求1所述的鱼类性状测量装置，其特征在于，所述四个立方块顶部均贴有黑白相间的正方形的标记校正图。