TWI495429B - 水生物檢測方法 - Google Patents

Description

水生物檢測方法

本發明係關於一種水生物檢測方法，尤其是一種透過影像處理技術統計水生物大小的水生物檢測方法。

自然界的漁獲豐富多元為全球主要的經濟資源，然而近年來，由於全球性的過度捕撈、拖網船猖獗以及電魚、毒魚、流刺網等不當捕撈方式層出不窮，漸漸導致漁獲量驟減和魚種枯竭，相對突顯水產養殖之重要性。水產養殖向來是台灣重要的經濟產業之一，近20年來水產養殖業迅速的發展，為我國帶來豐碩的營收。水產養殖生物除了蝦類以外，亦包含多種類之養殖經濟魚種，例如石斑、鯔魚、虱目魚及海鱺等。

目前養殖業者通常整批採購大量魚苗，以高密度的放養方式進行養殖，但為數眾多的魚苗在養殖過程中成長速率參差不齊，容易出現體積大小不均的情形。業者為了避免發生大魚吃小魚，或是大魚與小魚爭食飼料，導致成長較慢的魚苗存活率降低的情形發生，通常會在魚苗成長告一段落時進行分池的動作，將魚苗依照體積大小分類置於不同的養殖池中。分池作法除了可提高體積較小之魚苗的存活率，亦方便業者進行飼料與水質控管，以及掌握投藥等疾病預防措施的進行，大大增加水產養殖效率。

傳統的分池方式皆採用目視判斷分池時機，透過人力長期觀察魚苗的體積差異程度，並依據養殖業者的經驗自行決定何時進行分池。然而，人力觀察魚苗體積的動作需持續性將魚自養殖池中打撈起來辨識， 不可能隨時施行，且肉眼畢竟難以精確判定魚的大小，使得要準確統計出魚苗的體積差異程度相當困難，讓養殖業者難以正確估算分池之時機點。分池的時機若太早，由於魚身大小差距不夠明顯，將導致分池動作難以進行；而分池動作倘若延誤，造成弱小魚苗死亡更是養殖業者難以承擔的損失。

綜上所述，習知分池方式在統計魚苗體積差異的技術上仍有改善之空間，亟需提供一種進一步改良之水生物檢測方法，以提升台灣水產養殖產業之發展。

本發明的目的乃改良上述之缺點，以提供一種水生物檢測方法，可透過影像處理技術辨識並統計一水體中之水生物的體積大小，具有提升水生物體積差異計算準確度之功效。

本發明另一目的係提供一種水生物檢測方法，該水生物檢測方法以影像辨識方式統計水生物體積差異程度，可確實進行全天候持續性監測，達到精確判定分池之時機點之功效。

本發明水生物檢測方法所應用之水生物檢測裝置，係包含：一攝影裝置，包含一殼體及一攝影機，該殼體為防水材質，而該攝影機設置於該殼體中；一浮筒，結合於該殼體；一桿體，具有一頂端及一底端，該底端供固定於一容槽之底部，該容槽供容納一水體；一連動件，係設置於該桿體上，且能夠沿該桿體之軸向自由滑移，該連動件具有一第一結合部及一第二結合部，該第一結合部連接該浮筒；一底座，連接該第二結合部，且該底座具有一反光面朝向該殼體；及一控制單元，係耦接該攝影機，供接收該攝影機所拍攝之影像，據以進行影像辨識處理。

本發明水生物檢測方法所應用之水生物檢測裝置，其中，該攝影裝置另包含一位移感測器，該位移感測器耦接該攝影機。

本發明水生物檢測方法所應用之水生物檢測裝置，其中，該位移感測器為一紅外線感測器。

本發明水生物檢測方法所應用之水生物檢測裝置，其中，攝影裝置另包含一隔板，該隔板固接於該殼體相對於該底座之一側。

本發明水生物檢測方法所應用之水生物檢測裝置，其中，該隔板由防水隔熱材料製成。

本發明水生物檢測方法所應用之水生物檢測裝置，其中，該隔板由太陽能板組成，且該隔板係耦接該攝影機，供接收日光產生電能以供電給該攝影裝置。

本發明水生物檢測方法所應用之水生物檢測裝置，其中，另包含一上觸發開關及一下觸發開關，係分別固接於該桿體並耦接該控制單元，且該上觸發開關較該下觸發開關接近該桿體之頂端。

〔本發明〕

1‧‧‧攝影裝置

11‧‧‧殼體

111‧‧‧底面

112‧‧‧外周面

113‧‧‧頂面

12‧‧‧攝影機

121‧‧‧鏡頭

13‧‧‧隔板

14‧‧‧位移感測器

2‧‧‧支撐裝置

21‧‧‧桿體

22‧‧‧連動件

221‧‧‧第一結合部

222‧‧‧第二結合部

223‧‧‧連桿

23‧‧‧浮筒

24‧‧‧底座

25‧‧‧上觸發開關

26‧‧‧下觸發開關

3‧‧‧控制單元

31‧‧‧警告單元

W‧‧‧水體

S‧‧‧取樣空間

F‧‧‧魚

第1圖：本發明水生物檢測方法所應用之水生物檢測裝置第一實施例之系統架構圖

第2圖：本發明水生物檢測方法所應用之水生物檢測裝置第一實施例之使用情形示意圖

第3圖：本發明水生物檢測方法所應用之水生物檢測裝置第一實施例之攝影機所拍攝影像畫面示意圖

第4圖：本發明水生物檢測方法所應用之水生物檢測裝置第二實施例之系統架構圖

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之第一實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下： 請參照第1圖所示，係為本發明水生物檢測方法所應用之水生物檢測裝置第一實施例之系統架構圖，包含一攝影裝置1、一支撐裝置2及一控制單元3。

該攝影裝置1包含一殼體11及一攝影機12。該殼體11具有一底面111、一外周面112與一頂面113，該底面111、外周面112與頂面113之間共同形成一容置空間，供容置該攝影機12。該底面111為透明防水材質如壓克力或玻璃所製成，而該外周面112及該頂面113為習用防水材質製成。該攝影機12設置於該容置空間中，且包含一鏡頭121，該鏡頭121之視角朝向該底面111。此外，該攝影裝置1較佳另包含一隔板13，設置於該頂面113上方，該隔板13可為習知防水隔熱材料，用以提供遮雨及遮陽功能，保護該攝影機12；該隔板13亦可由太陽能板組成並耦接該攝影機12，用以將日照轉換為電能並傳輸至該攝影機12供其應用，節省該水生物檢測裝置之耗能。

該支撐裝置2包含一桿體21、一連動件22、一浮筒23與一底座24。該桿體21之兩端分別為一底端及一頂端，該底端係供固定於一容槽之底部，而該容槽則供容納一水體，且該桿體21之頂端超出該水體之水面。該連動件22結合於該桿體21上，且該連動件22能夠沿該桿體21之軸向上下移動，在本實施例當中，該連動件22包含一第一結合部221、一第二結合部222與一連桿223，該第一結合部221及第二結合部222透過該連桿223相連接，且該第一結合部221與第二結合部222各為一內徑大於該桿體21之外徑的環體，因此當該第一結合部221與第二結合部套設於該桿體21時可沿該桿體21之軸向自由滑移，使連動件22可沿該桿體21之軸向上下移動。此外，該第一結合部221另連接該浮筒23，該第二結合部另連接該底座24。

該浮筒23係設置於該殼體11之外周面112，並結合該第一 結合部221，使該攝影裝置1可漂浮於該水體上，且該浮筒23與該外周面112之垂直相對位置，應使該攝影裝置1漂浮於該水體時，同時使該攝影機12之鏡頭121高度保持於該水體之水面下。在本實施例當中，該浮筒23係環設於該殼體11之外周面112，使該攝影裝置1漂浮於該水體時具有較佳之平衡性，惟本發明不以此為限。該底座24結合於該第二結合部222且較佳垂直於該桿體21設置，使該底座24具有一反光面朝向該殼體11之底面111。此外，該底座24之反光面較佳為白色，或為與該水體中所養殖之水生物顏色呈高度對比之顏色。

該控制單元3為一具影像辨識功能之習用運算處理單元，可由電腦、微處理器或嵌入式系統所組成。該控制單元3係耦接該攝影機12，以接收該攝影機12所拍攝之影像畫面，據以進行影像分析處理及數據統計。此外，該控制單元3包含一警告單元31，該警告單元31可為警示燈、蜂鳴器或無線發訊裝置等習知警示裝置，該控制單元3係可利用該警告單元31對使用者發出一警示訊息。

請續參照第1及2圖所示，其中第2圖係為本發明水生物檢測方法所應用之水生物檢測裝置第一實施例實際使用之示意圖。該水生物檢測裝置應用於一養殖魚塭，該養殖魚塭具有一容槽，該容槽容納一養殖水生物之水體W，在本實施例中該水生物以魚類為例。該水生物檢測裝置設置於該水體W中時，該浮筒23使該攝影裝置1能夠漂浮於該水體W上，同時使該攝影機12之鏡頭121高度保持於該水體W之水面下。此外，由於該浮筒23係設置於該殼體11之外周面112，並結合該連動件22之第一結合部221，且該底座24結合於該第二結合部222，因此當該浮筒23隨著該水體之水位高度上下位移時，會帶動該連動件22沿著該桿體21滑移，使該攝影裝置1及該底座24均同時隨著該浮筒23移動。據此，該殼體11之底面111與該底座24之間距將保持固定，且該底面111與該底座24之 間將形成一取樣空間S，該攝影機12可透過其鏡頭121拍攝該取樣空間S以取得一影像畫面。其中，當該取樣空間中無魚類存在時，所拍攝之影像畫面僅包含該底座24，係為一無效影像；當一條魚F游動至該取樣空間S中時，該攝影機12拍攝得到一待測影像，該待測影像中包含該魚F之魚身影像。該控制單元3接收該攝影機12所拍攝之影像畫面時，若一影像畫面中僅包含該底座24之顏色，則判定所接收為一無效影像，將列為無效資料，不對其進行進一步的處理。

請參照第3圖所示，係為該攝影機12所拍攝之待測影像示意圖，該待測影像中包含該魚F之魚身影像以及該底座24。該控制單元3接收該待測影像，並進行影像分析處理以統計該水體W中所養殖之魚類的體積差異程度，然而，由於該待測影像為一2D平面影像，因此判斷該魚F之體積的方法係以魚身長度或魚身面積等參數作為判斷標準。在本實施例中選用魚身長度，該控制單元3係利用習知影像辨識方法，由該待測影像中圈選出該魚F之魚身影像，據以計算該魚身影像之長度的最大值作為該魚F之魚身長度。

藉由該攝影機12持續拍攝複數張待測影像，該控制單元3可據以產生該水體W中所養殖之魚類的魚身長度樣本資料，並統計該水體W中所養殖之魚類的魚身長度差異程度。根據所養殖之水生物的種類，分別訂定一極限值，當該控制單元3統計出的魚身長度差異程度達到該極限值時，即判定為分池時間點，立即透過該警告單元31發出一警示訊號，以通知使用者進行分池動作。

然而，由於該殼體11之底面111與該底座24間所形成之取樣空間S僅占該水體W之少許範圍，可能導致需要長時間啟動該攝影機12拍攝畫面以取得足夠的待測影像。為了提升本發明水生物檢測方法的檢測效率，使用者可將投餌機之目標設於鄰近該取樣空間S的位置，亦可手 動將飼料投至該取樣空間S中餵食，以增加魚類進入該取樣空間S的機率。

請參照第4圖所示，係為水生物檢測方法所應用之本發明水生物檢測裝置第二實施例之系統架構圖。與第一實施例相異處在於，在本實施例當中，該攝影裝置1另包含一位移感測器14，且該支撐裝置另包含一上觸發開關25及一下觸發開關26。該位移感測器14較佳為一紅外線感測器，耦接該攝影機12，係用以偵測該殼體11之底面111與該底座24間所形成之取樣空間S中的魚類移動情形。該攝影機12平時處於休眠或關機狀態，然而一旦該位移感測器14感測到有魚游過即發出一訊號以喚醒該攝影機12，使其開始拍攝動作。藉此，該攝影機12無須常駐開機且持續拍攝的狀態，且所拍攝之影像畫面有較高機率包含魚身畫面，可達提升檢測效率與節能之效果。

該上觸發開關25及下觸發開關26係分別固定於該桿體21並耦接該控制單元3，且該上觸發開關25位於該連動件22上方，該下觸發開關26位於該連動件22下方。當該水生物檢測裝置所處之水體水位持續上升，使該浮筒23帶動該連動件22上升而觸動該上觸發開關25時，該上觸發開關25將傳輸一訊號至該控制單元3，該控制單元3將透過該警告單元31發出一水位過高警示訊息以警告使用者；當該水生物檢測裝置所處之水體水位持續下降，使該浮筒23帶動該連動件22下降而觸動該下觸發開關26時，該下觸發開關26將傳輸一訊號至該控制單元3，該控制單元3將透過該警告單元31發出一水位過低警示訊息以警告使用者。因此，本發明水生物檢測方法所應用之水生物檢測裝置除了分池通知功能外，可同時具有水位警示功能。

藉由上述結構，本發明之水生物檢測方法透過影像處理技術辨識並統計一水體中之水生物的體積大小，具有提升水生物體積差異計算準確度之功效。再者，本發明水生物檢測方法以影像辨識方式統計水生物 體積差異程度，並於該差異程度達到一極限值時通知使用者進行分池，可確實進行全天候持續性監測，達到精確判定分池之時機點之功效。

雖然本發明已利用上述第一實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧攝影裝置

11‧‧‧殼體

111‧‧‧底面

112‧‧‧外周面

113‧‧‧頂面

12‧‧‧攝影機

121‧‧‧鏡頭

13‧‧‧隔板

2‧‧‧支撐裝置

21‧‧‧桿體

22‧‧‧連動件

221‧‧‧第一結合部

222‧‧‧第二結合部

223‧‧‧連桿

23‧‧‧浮筒

24‧‧‧底座

3‧‧‧控制單元

31‧‧‧警告單元

W‧‧‧水體

S‧‧‧取樣空間

F‧‧‧魚

Claims (9)

1. 一種水生物檢測方法，係包含：將一水生物檢測裝置設置於一水體中，該水生物檢測裝置包含一攝影裝置、一浮筒、一桿體、一連動件、一底座及一控制單元，該攝影裝置包含一殼體及一攝影機，該殼體為防水材質，而該攝影機設置於該殼體中，該浮筒結合於該殼體，該桿體具有一頂端及一底端，該底端供固定於一容槽之底部，該容槽供容納該水體，該連動件係設置於該桿體上，且能夠沿該桿體之軸向自由滑移，該連動件具有一第一結合部及一第二結合部，該第一結合部連接該浮筒，底座，連接該第二結合部，且該底座具有一反光面朝向該殼體，該控制單元係耦接該攝影機，供接收該攝影機所拍攝之影像，據以進行影像辨識處理；該殼體與該底座之間形成一取樣空間，以該攝影機拍攝該取樣空間以取得一影像畫面；以該控制單元接收該攝影機所拍攝之影像畫面，若該影像畫面中僅包含該底座之顏色，則判定該影像畫面為一無效影像，若該影像畫面中包含一魚之魚身影像，則判定該影像畫面為一待測影像，以該控制單元進行影像分析處理以統計該水體中所養殖之魚類的體積差異程度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之水生物檢測方法，其中，該控制單元判斷魚之體積的方法係以魚身長度或魚身面積等參數作為判斷標準。
3. 如申請專利範圍第2項所述之水生物檢測方法，其中，以該控制單元由該待測影像中圈選出該魚之魚身影像，據以計算該魚身影像之長度的最大值作為該魚之魚身長度。
4. 如申請專利範圍第3項所述之水生物檢測方法，其中，藉由該攝影機持續拍攝複數張待測影像，使該控制單元可據以產生該水體中所養殖之魚類的魚身長度樣本資料，並統計該水體中所養殖之魚類的魚身長度差異程度。
5. 如申請專利範圍第4項所述之水生物檢測方法，其中，另訂定一極限值，當該控制單元統計出的魚身長度差異程度達到該極限值時，即判定為分池時間點，且該控制單元包含一警告單元，透過該警告單元發出一警示訊號。
6. 如申請專利範圍第1、2、3、4或5項所述之水生物檢測方法，其中，另將飼料投至該取樣空間中餵食，以增加魚類進入該取樣空間的機率。
7. 如申請專利範圍第1、2、3、4或5項所述之水生物檢測方法，其中，該攝影裝置另包含一位移感測器，該位移感測器耦接該攝影機，以該位移感測器偵測該殼體之底面與該底座間所形成之取樣空間中的魚類移動情形，該攝影機平時處於休眠或關機狀態，一旦該位移感測器感測到有魚游過即發出一訊號以喚醒該攝影機，使其開始拍攝動作。
8. 如申請專利範圍第1、2、3、4或5項所述之水生物檢測方法，其中，攝影裝置另包含一隔板，該隔板固接於該殼體相對於該底座之一側，該隔板由太陽能板組成，且該隔板係耦接該攝影機，以該隔板將日照轉換為電能並傳輸至該攝影機供其應用。
9. 如申請專利範圍第5項所述之水生物檢測方法，其中，另包含一上觸發開關及一下觸發開關，係分別固接於該桿體並耦接該控制單元，且該上觸發開關較該下觸發開關接近該桿體之頂端，當該水生物檢測裝置所處之水體水位持續上升，使該浮筒帶動該連動 件上升而觸動該上觸發開關時，該上觸發開關將傳輸一訊號至該控制單元，並且以該控制單元透過該警告單元發出一水位過高警示訊息；當該水生物檢測裝置所處之水體水位持續下降，使該浮筒帶動該連動件下降而觸動該下觸發開關時，該下觸發開關將傳輸一訊號至該控制單元，並以該控制單元透過該警告單元發出一水位過低警示訊息。