專利名稱：基于計(jì)算機(jī)視頻處理的魚(yú)蝦蟹苗自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種魚(yú)蝦蟹苗自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置，尤其是涉及一種基于計(jì)算機(jī)視頻處理的魚(yú)蝦蟹苗自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置及其方法。
背景技術(shù)：
隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，其育苗、飼養(yǎng)、運(yùn)輸、銷(xiāo)售等環(huán)節(jié)均需對(duì)魚(yú)、蝦、蟹苗進(jìn)行計(jì)數(shù)，需要根據(jù)魚(yú)蝦蟹苗數(shù)量來(lái)控制養(yǎng)殖密度、計(jì)算成活率和銷(xiāo)售幼苗等。在日益發(fā)展的海洋牧場(chǎng)和海洋放流中，投放的幼苗數(shù)量是很重要的參數(shù)。目前我國(guó)的水產(chǎn)苗種計(jì)數(shù)系統(tǒng)還不夠成熟，普遍采用人工統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)計(jì)數(shù)，但這種方法在費(fèi)時(shí)費(fèi)工的同時(shí)，準(zhǔn)確度也得不到保證。稱重法會(huì)對(duì)水產(chǎn)苗種造成應(yīng)激和損傷，增加苗種的死亡率和適應(yīng)時(shí)間。因此當(dāng)前迫切需要一種簡(jiǎn)便、快捷、準(zhǔn)確的魚(yú)蝦蟹苗計(jì)數(shù)系統(tǒng)?，F(xiàn)有的中國(guó)專利名稱為水中魚(yú)苗光電快速計(jì)數(shù)法(申請(qǐng)?zhí)枮镃N85105265)，公開(kāi)了 一種計(jì)數(shù)連續(xù)快速、魚(yú)苗成活率高的魚(yú)苗計(jì)數(shù)方法，但是該方法需要將液體通過(guò)通道分為多個(gè)孔道，對(duì)于不同個(gè)體大小的魚(yú)苗要分別選用不同規(guī)格的孔道，即要選用不同規(guī)格的計(jì)數(shù)裝置，而且分成幾個(gè)孔道容易引起苗體的堵塞。中國(guó)專利名稱為基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的魚(yú)苗自動(dòng)計(jì)數(shù)系統(tǒng)(申請(qǐng)?zhí)枮镃N200810162176. I)提出數(shù)據(jù)采集裝置是兩個(gè)相互垂直的數(shù)字?jǐn)z像系統(tǒng)，對(duì)一個(gè)放置魚(yú)苗的水箱采集圖像，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序分析無(wú)魚(yú)苗的背景照片的灰度數(shù)據(jù)、已知魚(yú)苗數(shù)量的魚(yú)苗照片的灰度數(shù)據(jù)與魚(yú)苗數(shù)量之間的關(guān)系式，最后通過(guò)這個(gè)關(guān)系式獲得待計(jì)數(shù)魚(yú)苗的數(shù)量。這項(xiàng)技術(shù)需要先通過(guò)若干組已知數(shù)量魚(yú)苗的灰度數(shù)據(jù)和魚(yú)苗數(shù)量建立一個(gè)擬合關(guān)系式，而隨著魚(yú)苗的種類和出苗期的不同，每次要事先做出擬合關(guān)系，操作麻煩，并且決定魚(yú)苗數(shù)量的灰度數(shù)據(jù)也容易受到外界光線變化的影響，造成計(jì)數(shù)結(jié)果不準(zhǔn)確。中國(guó)專利名稱為魚(yú)苗自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置(申請(qǐng)?zhí)枮镃N201010542654.9)公開(kāi)了魚(yú)苗自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置，該裝置將包含魚(yú)苗的水體放置于一圓盤(pán)中，圓盤(pán)同軸安裝葉輪軸，多個(gè)葉片等分安裝在葉輪軸上構(gòu)成葉輪，葉輪軸與一間歇轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，通過(guò)葉片將圓盤(pán)劃分為進(jìn)苗區(qū)、攝像區(qū)和出苗區(qū)，該項(xiàng)技術(shù)通過(guò)葉輪的連續(xù)不斷的轉(zhuǎn)動(dòng)將包含魚(yú)苗的水體逐格移動(dòng)經(jīng)過(guò)攝像區(qū)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)地逐批得到計(jì)數(shù)，但是該技術(shù)裝置復(fù)雜，對(duì)裝置密封性要求比較高，需要嚴(yán)格地控制葉輪的轉(zhuǎn)速，葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)和密封過(guò)程中容易損害魚(yú)苗，在密封的計(jì)數(shù)過(guò)程中容易造成高密度魚(yú)苗缺氧。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)方便、計(jì)數(shù)準(zhǔn)確的基于計(jì)算機(jī)視頻處理的魚(yú)蝦蟹苗自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置及其方法，該方法可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、快速、方便、實(shí)時(shí)計(jì)算苗體數(shù)量的目的，促進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖自動(dòng)化和精準(zhǔn)化的發(fā)展。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為一種基于計(jì)算機(jī)視頻處理的魚(yú)蝦蟹苗自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置，包括用于提供恒定水流的苗體出流水箱、計(jì)數(shù)過(guò)流箱體、攝像機(jī)、背光源及計(jì)算機(jī)，所述的苗體出流水箱通過(guò)管道與所述的計(jì)數(shù)過(guò)流箱體連通，所述的攝像機(jī)位于所述的計(jì)數(shù)過(guò)流箱體的上方，所述的背光源位于所述的計(jì)數(shù)過(guò)流箱體的底部，所述的攝像機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線與所述的計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)接口連接。所述的苗體出流水箱為采用透明有機(jī)玻璃或不銹鋼材料制成的箱體，所述的箱體上設(shè)置有密封蓋，所述的箱體的底部設(shè)置有出流孔，所述的出流孔與所述的管道連通，所述的管道上靠近所述的出流孔處設(shè)置有用于調(diào)節(jié)和控制水流的球閥開(kāi)關(guān)，所述的箱體的底部側(cè)端設(shè)置有至少一個(gè)進(jìn)氣孔，所述的進(jìn)氣孔處設(shè)置有進(jìn)氣閥門(mén)。利用流體力學(xué)伯努利原理，出流孔處的流速和自由表面到出流孔處的高度有關(guān)，而密閉箱體內(nèi)部液體的自由表面就是進(jìn)氣孔處，所以從高水位一直下降到進(jìn)氣孔高度的這個(gè)過(guò)程中水的流速都是穩(wěn)定的，而進(jìn)氣孔下面是比箱體橫截面積小很多的管道，流速降低了的水體也比較小，流速減小對(duì)計(jì)數(shù)過(guò)程的影響可忽略不計(jì)，因此苗體出流水箱可為苗體過(guò)流計(jì)數(shù)箱體提供穩(wěn)定的水流?？諝鈴倪M(jìn)氣閥門(mén)進(jìn)入箱體，起到進(jìn)氣、水體充氧和使水和苗體均勻混合的作用。所述的苗體出流水箱采用上端開(kāi)口的容器，所述的容器包括苗體流入管、穩(wěn)流出苗口及用于調(diào)節(jié)保持水位恒定的溢流管和補(bǔ)水管，所述的苗體流入管、所述的溢流管和所 述的補(bǔ)水管位于所述的容器的上端，所述的補(bǔ)水管的位置等于或高于所述的溢流管的水平位置，所述的穩(wěn)流出苗口位于所述的容器的底部且與所述的管道連通，所述的管道內(nèi)設(shè)置有用于調(diào)節(jié)和控制水流的球閥開(kāi)關(guān)。含有苗體的水流入容器中，到達(dá)溢流水位后出苗口打開(kāi)，調(diào)整水體流入容器和流出容器的流量基本一致，根據(jù)伯努利原理，出口流速是由水面的高度決定的，使容器中的水位保持恒定，以保證出水的流速是穩(wěn)定的，通過(guò)補(bǔ)水管和溢流管來(lái)調(diào)節(jié)水位保持在溢流管管口的高度。入流水體不足時(shí)打開(kāi)補(bǔ)水管閥門(mén)，有多余水時(shí)可從溢流管流出。所述的管道為圓形彎管，所述的球閥開(kāi)關(guān)的孔徑為2-lOcm，所述的溢流管的管口設(shè)置有防止魚(yú)苗溢出的篩網(wǎng)。球閥開(kāi)關(guān)的大小根據(jù)育苗大小確定。所述的計(jì)數(shù)過(guò)流箱體采用一個(gè)頂面透明的寬度為5-50cm的扁管,所述的扁管包括入口管段、穩(wěn)流管段和觀測(cè)管段，所述的入口管段的魚(yú)苗進(jìn)口與所述的圓形彎管連通，所述的觀測(cè)管段的最外側(cè)為魚(yú)苗出口，所述的入口管段的頂面沿魚(yú)苗進(jìn)口方向向上傾斜10-45°，所述的觀測(cè)管段的頂面沿魚(yú)苗出口方向向上傾斜10-45°，所述的入口管段與所述的觀測(cè)管段之間設(shè)置有長(zhǎng)度為10-30cm的穩(wěn)流管段。入口管段沿魚(yú)苗進(jìn)口方向向上傾斜，可防止水體溢出，經(jīng)過(guò)一段10-30cm的穩(wěn)流管段，水流寬度變寬，水流變得均勻，保證進(jìn)入觀測(cè)管段水流和苗體分布均勻，穩(wěn)速流過(guò)。觀測(cè)管段沿魚(yú)苗出口方向向上傾斜，防止水流過(guò)通道時(shí)在頂面殘留水滴影響視頻處理效果。所述的背光源位于所述的觀測(cè)管段內(nèi)的底部，所述的背光源采用機(jī)器視覺(jué)光源或采用平板光源?？梢匀コ幱昂驼婀庹找鸬乃妗⒚珞w反光問(wèn)題的影響。所述的攝像機(jī)位于所述的觀測(cè)管段的正上方，所述的攝像機(jī)幀速每秒10-100幀，所述的攝像機(jī)的鏡頭垂直向下指向所述的觀測(cè)管段，所述的攝像機(jī)采用不透明的材料制成的盒子蓋住。可減少外界光線的影響，增強(qiáng)透明苗體的識(shí)別效果。一種基于計(jì)算機(jī)視頻處理的魚(yú)蝦蟹苗自動(dòng)計(jì)數(shù)方法，具體包括以下步驟
(I)將含有魚(yú)蝦蟹苗的水放入苗體出流水箱中，按恒定流速隨水流流入計(jì)數(shù)過(guò)流箱體中，利用攝像機(jī)對(duì)流過(guò)計(jì)數(shù)過(guò)流箱體的幼苗進(jìn)行拍攝，獲得視頻圖像；(2)將步驟(I)獲取的視頻圖像由數(shù)據(jù)傳輸線路送入計(jì)算機(jī)，通過(guò)計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)對(duì)視頻圖像進(jìn)行預(yù)處理，去除干擾和噪聲；
(3)采用圖像閾值分割技術(shù)將經(jīng)步驟(2)處理后的視頻圖像的灰度圖像轉(zhuǎn)變成二值圖像，然后進(jìn)行濾波、形態(tài)學(xué)處理，去除顆粒噪聲；
(4)將步驟(3)形態(tài)學(xué)處理后的視頻圖像進(jìn)行空洞填充和連接體的分割，計(jì)算出每幀圖像的幼苗數(shù)M ;
(5)將步驟(4)得到的每幀圖像的幼苗數(shù)M乘以相應(yīng)的加權(quán)系數(shù)r，得到每幀圖像新增蟹苗<，將第一幀圖像的幼苗數(shù)#和每幀圖像新增蟹苗< 相加，即得到魚(yú)蝦蟹苗總數(shù)，其中X為2，3，…n，所述的加權(quán)系數(shù)為每一幀圖像與前一幀圖像之間不重疊區(qū)域面積除以前一幀圖像區(qū)域面積得到的比值。所述的計(jì)數(shù)過(guò)流箱體采用一個(gè)頂面透明的寬度為5_50cm的扁管,所述的扁管包 括入口管段、穩(wěn)流管段和觀測(cè)管段，所述的入口管段的魚(yú)苗進(jìn)口與所述的塑料圓管連接，所述的觀測(cè)管段的最外側(cè)為魚(yú)苗出口，所述的入口管段的頂面沿魚(yú)苗進(jìn)口方向向上傾斜10-45°，所述的觀測(cè)管段的頂面沿魚(yú)苗出口方向向上傾斜10-45°，所述的入口管段與所述的觀測(cè)管段之間設(shè)置有長(zhǎng)度為10-30cm的穩(wěn)流管段。所述的加權(quán)系數(shù)的計(jì)算過(guò)程如下:r=M t /7，其中 為兩幀圖像之間的時(shí)間間隔，I為每幀圖像的長(zhǎng)度，K為出水口的恒定流速。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明一種基于計(jì)算機(jī)視頻處理的魚(yú)蝦蟹苗自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置及其方法，包括用于提供恒定水流的苗體出流水箱、計(jì)數(shù)過(guò)流箱體、攝像機(jī)、背光源及計(jì)算機(jī)，苗體出流水箱通過(guò)管道與計(jì)數(shù)過(guò)流箱體連通，攝像機(jī)位于計(jì)數(shù)過(guò)流箱體的上方，背光源位于計(jì)數(shù)過(guò)流箱體的底部，攝像機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)接口連接，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)方便、計(jì)數(shù)準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，該方法可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、快速、方便、實(shí)時(shí)計(jì)算苗體數(shù)量的目的，大大減少勞動(dòng)力消耗，促進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖自動(dòng)化和精準(zhǔn)化的發(fā)展。


圖I為本發(fā)明魚(yú)蝦蟹苗自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明魚(yú)蝦蟹苗自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置實(shí)施例二結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。具體實(shí)施例一
本發(fā)明一種用于計(jì)數(shù)一定體積水體中的幼苗數(shù)的基于計(jì)算機(jī)視頻處理的魚(yú)蝦蟹苗自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置，如圖I所示，包括用于提供恒定水流的苗體出流水箱I、計(jì)數(shù)過(guò)流箱體2、用于采集圖像的攝像機(jī)3、用于數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)4及背光源5，苗體出流水箱I通過(guò)管道6與計(jì)數(shù)過(guò)流箱體2連通，攝像機(jī)3位于計(jì)數(shù)過(guò)流箱體2的上方，背光源5位于計(jì)數(shù)過(guò)流箱體2的底部，攝像機(jī)3經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸線與計(jì)算機(jī)4的數(shù)據(jù)接口連接。在此具體實(shí)施例中，苗體出流水箱I (放置幼苗的近恒流出水箱，為苗體過(guò)流計(jì)數(shù)提供穩(wěn)定的水流)包括耐海水腐蝕材料制成的箱體(其中耐海水腐蝕材料包括透明有機(jī)玻璃材料和不銹鋼材料)，箱體上設(shè)置有密封蓋7，箱體的底部設(shè)置有出流孔8，出流孔8與管道6 (采用圓形彎管)連接，管道6上靠近出流孔8處設(shè)置有用于調(diào)節(jié)和控制水流的球閥開(kāi)關(guān)9，苗體出流水箱I的箱體的底部側(cè)端設(shè)置有至少一個(gè)進(jìn)氣孔10，進(jìn)氣孔10處設(shè)置有進(jìn)氣閥門(mén)14，球閥開(kāi)關(guān)9的直徑為2-lOcm (根據(jù)苗體的大小確定直徑大小)，進(jìn)氣閥門(mén)14的孔徑為O. 5-2cm。在此具體實(shí)施例中，計(jì)數(shù)過(guò)流箱體2采用一個(gè)頂面透明的寬度為5_50cm的扁管(扁管的寬度可以根據(jù)被測(cè)苗體的大小進(jìn)行調(diào)整)。扁管包括入口管段11、穩(wěn)流管段12和觀測(cè)管段13，入口管段11的魚(yú)苗進(jìn)口與管道6連接，觀測(cè)管段13的最外側(cè)為魚(yú)苗出口，入口管段11的頂面沿魚(yú)苗進(jìn)口方向向上傾斜10-45 °，觀測(cè)管段13頂面沿魚(yú)苗出口方向向上傾斜10-45°，入口管段11和觀測(cè)管段13之間設(shè)置有長(zhǎng)度為10-30cm的穩(wěn)流管段12。在此具體實(shí)施例中，背光源位于觀測(cè)管段13的下方，光源采用機(jī)器視覺(jué)光源或采用Led加上導(dǎo)光板組成平板光源，可以去除正面光照引起的陰影、水面或苗體反光問(wèn)題的影響；攝像機(jī)3位于觀測(cè)管段13的正上方，魚(yú)苗流經(jīng)觀測(cè)管段13時(shí)可以進(jìn)行拍攝視頻，對(duì)準(zhǔn)觀測(cè)管段13管面，攝像機(jī)3的鏡頭垂直向下，光軸垂直于觀測(cè)管段13水體液面，選擇合適的鏡頭，調(diào)整攝像機(jī)3的高度，使視野范圍要能看到整個(gè)觀測(cè)管段13的寬度。 在此具體實(shí)施例中，攝像機(jī)3幀速每秒10-100幀，幀速的選擇與出流孔8的流速和攝像機(jī)3在水流一致方向上的視野范圍有關(guān)，保證每秒采集的幀數(shù)X視野范圍的長(zhǎng)度是每秒水流過(guò)的長(zhǎng)度的一倍或幾倍。攝像機(jī)3和拍攝的通道采用不透明的材料制成的盒子蓋住，可以減少外界光線的影響，增強(qiáng)透明苗體的識(shí)別效果。工作過(guò)程將含幼苗的水體倒入苗體出流水箱I中，蓋上密封蓋7，然后同時(shí)打開(kāi)球閥開(kāi)關(guān)9和進(jìn)氣閥門(mén)14，苗體出流水箱I箱體中的水帶著魚(yú)蝦幼苗從管道6流出，進(jìn)入計(jì)數(shù)過(guò)流箱體2，經(jīng)過(guò)觀測(cè)管段13時(shí)，以相應(yīng)的幀率拍攝視頻，攝像機(jī)3所拍攝的視頻圖像通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線進(jìn)入計(jì)算機(jī)4，計(jì)算機(jī)4通過(guò)圖像處理技術(shù)對(duì)幼苗視頻圖像進(jìn)行分析和計(jì)算，得出每幀圖像幼苗數(shù)和加權(quán)系數(shù)，求出總幼苗數(shù)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行儲(chǔ)存。具體實(shí)施例二
本發(fā)明一種用于對(duì)連續(xù)流過(guò)的水體中的苗體進(jìn)行計(jì)數(shù)的基于計(jì)算機(jī)視頻處理的魚(yú)蝦蟹苗自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置，如圖2所示，包括用于提供恒定水流的苗體出流水箱I、計(jì)數(shù)過(guò)流箱體
2、用于采集圖像的攝像機(jī)3、用于數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)4及背光源5，苗體出流水箱I通過(guò)管道6與計(jì)數(shù)過(guò)流箱體2連通，攝像機(jī)3位于計(jì)數(shù)過(guò)流箱體2的上方，背光源5位于計(jì)數(shù)過(guò)流箱體2的底部，攝像機(jī)3經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸線與計(jì)算機(jī)4的數(shù)據(jù)接口連接。在此具體實(shí)施例中，苗體出流水箱I采用上端開(kāi)口的容器，容器包括苗體流入管15、穩(wěn)流出苗口 16及用于調(diào)節(jié)保持水位恒定的溢流管17和補(bǔ)水管18，苗體流入管15、溢流管17和補(bǔ)水管18位于容器上端，溢流管17的管口設(shè)置有防止苗體溢出的篩網(wǎng)(圖中未顯示)，補(bǔ)水管18的位置高于或等于溢流管17的水平位置，穩(wěn)流出苗口 16位于容器的底部且與管道6連通，管道6上靠近穩(wěn)流出苗口 16處設(shè)置有用于調(diào)節(jié)和控制水流的球閥開(kāi)關(guān)9。在此具體實(shí)施例中，計(jì)數(shù)過(guò)流箱體2采用一個(gè)頂面透明的寬度為5_50cm的扁管(扁管的寬度可以根據(jù)被測(cè)苗體的大小進(jìn)行調(diào)整)。扁管包括入口管段11、穩(wěn)流管段12和觀測(cè)管段13，入口管段11的魚(yú)苗進(jìn)口與管道6連接，觀測(cè)管段13的最外側(cè)為魚(yú)苗出口，入口管段11的頂面沿魚(yú)苗進(jìn)口方向向上傾斜10-45 °，觀測(cè)管段13頂面沿魚(yú)苗出口方向向上傾斜10-45°，入口管段11和觀測(cè)管段13之間設(shè)置有長(zhǎng)度為10-30cm的穩(wěn)流管段12。
在此具體實(shí)施例中，背光源位于觀測(cè)管段13的下方，光源采用機(jī)器視覺(jué)光源或采用Led加上導(dǎo)光板組成平板光源，可以去除正面光照引起的陰影和水面、苗體反光問(wèn)題的影響；攝像機(jī)3位于觀測(cè)管段13的正上方，魚(yú)苗流經(jīng)觀測(cè)管段13時(shí)可以進(jìn)行拍攝視頻，對(duì)準(zhǔn)觀測(cè)管段13管面，攝像機(jī)3的鏡頭垂直向下，光軸垂直于觀測(cè)管段13水體液面，選擇合適的鏡頭，調(diào)整攝像機(jī)3的高度，使視野范圍要能看到整個(gè)觀測(cè)管段13的寬度。在此具體實(shí)施例中，攝像機(jī)3幀速每秒10-100幀，幀速的選擇與穩(wěn)流出苗口 16的流速和攝像機(jī)3在水流一致方向上的視野范圍有關(guān)，保證每秒采集的幀數(shù)X視野范圍的長(zhǎng)度是每秒水流過(guò)的長(zhǎng)度的一倍或幾倍。攝像機(jī)3和拍攝的通道用不透明的材料制成的盒子蓋住，可以減少外界光線的影響，增強(qiáng)透明苗體的識(shí)別效果。工作過(guò)程將含有苗體的水經(jīng)過(guò)苗體流入管15流入苗體出流水箱1，到達(dá)溢流水位后，打開(kāi)球閥開(kāi)關(guān)9，并通過(guò)補(bǔ)水管18上的閥門(mén)調(diào)整補(bǔ)水水量，使水體流入水量等于或稍大于穩(wěn)流出苗口 16的出水量，多余的從溢流管17管口排出，以使容器中的水位保持恒定，從而使水流保持恒定流速，苗體出流水箱I箱體中的水帶著苗體從管道6流出，進(jìn)入計(jì)數(shù)過(guò)流箱體2，經(jīng)過(guò)觀測(cè)管段13時(shí)，以相應(yīng)的幀率拍攝視頻，攝像機(jī)3所拍攝的視頻圖像通過(guò)數(shù) 據(jù)傳輸線進(jìn)入計(jì)算機(jī)4，計(jì)算機(jī)4通過(guò)圖像處理技術(shù)對(duì)幼苗視頻圖像進(jìn)行分析和計(jì)算，得出每幀圖像幼苗數(shù)和加權(quán)系數(shù)，求出總幼苗數(shù)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行儲(chǔ)存。具體實(shí)施例三
本發(fā)明一種基于計(jì)算機(jī)視頻處理的魚(yú)蝦蟹苗自動(dòng)計(jì)數(shù)方法，如圖I或圖2所示，具體包括以下步驟
(1)將在魚(yú)蝦蟹苗放入苗體出流水箱I中，按恒定流速隨水流流入計(jì)數(shù)過(guò)流箱體2中，利用攝像機(jī)3對(duì)流過(guò)計(jì)數(shù)過(guò)流箱體2的幼苗進(jìn)行拍攝，獲得視頻圖像；
(2)將步驟(I)獲取的視頻圖像由數(shù)據(jù)傳輸線路送入計(jì)算機(jī)4，通過(guò)計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)對(duì)視頻圖像進(jìn)行預(yù)處理，去除干擾和噪聲；
(3)采用圖像閾值分割技術(shù)將經(jīng)步驟(2)處理后的視頻圖像的灰度圖像轉(zhuǎn)變成二值圖像，然后進(jìn)行濾波、形態(tài)學(xué)處理，去除顆粒噪聲；
(4)將步驟(3)形態(tài)學(xué)處理后的視頻圖像空洞填充和連接體的分割，計(jì)算出每幀圖像的幼苗數(shù)
(5)將步驟(4)得到的每幀圖像的幼苗數(shù)#乘以相應(yīng)的加權(quán)系數(shù)r，得到每幀圖像新增蟹苗<，將第一幀圖像的幼苗數(shù)#和每幀圖像新增蟹苗< 相加，即得到魚(yú)蝦蟹苗總數(shù)，其中X為2，3……n，加權(quán)系數(shù)為每一幀圖像與前一幀圖像之間不重疊區(qū)域除以前一幀圖像區(qū)域得到比值。在此具體實(shí)施例中，計(jì)數(shù)過(guò)流箱體2采用一個(gè)頂面透明的寬度為5_50cm的扁管(扁管的寬度可以根據(jù)被測(cè)苗體的大小進(jìn)行調(diào)整)。扁管包括入口管段11、穩(wěn)流管段12和觀測(cè)管段13，入口管段11的魚(yú)苗進(jìn)口與管道6連接，觀測(cè)管段13的最外側(cè)為魚(yú)苗出口，入口管段11的頂面沿魚(yú)苗進(jìn)口方向向上傾斜10-45 °，觀測(cè)管段13頂面沿魚(yú)苗出口方向向上傾斜10-45°，入口管段11和觀測(cè)管段13之間設(shè)置有長(zhǎng)度為10-30cm的穩(wěn)流管段12，背光源5位于觀測(cè)管段13的下方。在此具體實(shí)施例中，加權(quán)系數(shù)的計(jì)算過(guò)程如下r=v* t /7，其中 為兩幀圖像之間的時(shí)間間隔，7為每幀圖像的長(zhǎng)度，r為出水口的恒定流速。
上述實(shí)施例一中流速v的計(jì)算方法如下
權(quán)利要求
1.一種基于計(jì)算機(jī)視頻處理的魚(yú)蝦蟹苗自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置，其特征在于包括用于提供恒定水流的苗體出流水箱、計(jì)數(shù)過(guò)流箱體、攝像機(jī)、背光源及計(jì)算機(jī)，所述的苗體出流水箱通過(guò)管道與所述的計(jì)數(shù)過(guò)流箱體連通，所述的攝像機(jī)位于所述的計(jì)數(shù)過(guò)流箱體的上方，所述的背光源位于所述的計(jì)數(shù)過(guò)流箱體的底部，所述的攝像機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線與所述的計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)接口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于計(jì)算機(jī)視頻處理的魚(yú)蝦蟹苗自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置，其特征在于所述的苗體出流水箱為采用透明有機(jī)玻璃或不銹鋼材料制成的箱體，所述的箱體上設(shè)置有密封蓋，所述的箱體的底部設(shè)置有出流孔，所述的出流孔與所述的管道連通，所述的管道上靠近所述的出流孔處設(shè)置有用于調(diào)節(jié)和控制水流的球閥開(kāi)關(guān)，所述的箱體的底部側(cè)端設(shè)置有至少一個(gè)進(jìn)氣孔，所述的進(jìn)氣孔處設(shè)置有進(jìn)氣閥門(mén)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于計(jì)算機(jī)視頻處理的魚(yú)蝦蟹苗自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置，其特征在于所述的苗體出流水箱采用上端開(kāi)口的容器，所述的容器包括苗體流入管、穩(wěn)流出苗口及用于調(diào)節(jié)保持水位恒定的溢流管和補(bǔ)水管，所述的苗體流入管、所述的溢流管和所述的補(bǔ)水管位于所述的容器的上端，所述的補(bǔ)水管的位置等于或高于所述的溢流管的水平位置，所述的穩(wěn)流出苗口位于所述的容器的底部且與所述的管道連通，所述的管道內(nèi)設(shè)置有用于調(diào)節(jié)和控制水流的球閥開(kāi)關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的基于計(jì)算機(jī)視頻處理的魚(yú)蝦蟹苗自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置，其特征在于所述的管道為圓形彎管，所述的球閥開(kāi)關(guān)的孔徑為2-lOcm，所述的溢流管的管口設(shè)置有防止魚(yú)苗溢出的篩網(wǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于計(jì)算機(jī)視頻處理的魚(yú)蝦蟹苗自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置，其特征在于所述的計(jì)數(shù)過(guò)流箱體采用一個(gè)頂面透明的寬度為5-50cm的扁管，所述的扁管包括入口管段、穩(wěn)流管段和觀測(cè)管段，所述的入口管段的魚(yú)苗進(jìn)口與所述的圓形彎管連通，所述的觀測(cè)管段的最外側(cè)為魚(yú)苗出口，所述的入口管段的頂面沿魚(yú)苗進(jìn)口方向向上傾斜10-45°，所述的觀測(cè)管段的頂面沿魚(yú)苗出口方向向上傾斜10-45°，所述的入口管段與所述的觀測(cè)管段之間設(shè)置有長(zhǎng)度為10-30cm的穩(wěn)流管段。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于計(jì)算機(jī)視頻處理的魚(yú)蝦蟹苗自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置，其特征在于所述的背光源位于所述的觀測(cè)管段內(nèi)的底部，所述的背光源采用機(jī)器視覺(jué)光源或采用平板光源。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于計(jì)算機(jī)視頻處理的魚(yú)蝦蟹苗自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置，其特征在于所述的攝像機(jī)位于所述的觀測(cè)管段的正上方，所述的攝像機(jī)幀速每秒10-100幀，所述的攝像機(jī)的鏡頭垂直向下指向所述的觀測(cè)管段，所述的攝像機(jī)采用不透明的材料制成的盒子蓋住。
8.一種基于計(jì)算機(jī)視頻處理的魚(yú)蝦蟹苗自動(dòng)計(jì)數(shù)方法，其特征在于具體包括以下步驟 (1)將含有魚(yú)蝦蟹苗的水放入苗體出流水箱中，按恒定流速隨水流流入計(jì)數(shù)過(guò)流箱體中，利用攝像機(jī)對(duì)流過(guò)計(jì)數(shù)過(guò)流箱體的幼苗進(jìn)行拍攝，獲得視頻圖像； (2)將步驟(I)獲取的視頻圖像由數(shù)據(jù)傳輸線路送入計(jì)算機(jī)，通過(guò)計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)對(duì)視頻圖像進(jìn)行預(yù)處理，去除干擾和噪聲； (3)采用圖像閾值分割技術(shù)將經(jīng)步驟(2)處理后的視頻圖像的灰度圖像轉(zhuǎn)變成二值圖像，然后進(jìn)行濾波、形態(tài)學(xué)處理，去除顆粒噪聲； (4)將步驟(3)形態(tài)學(xué)處理后的視頻圖像進(jìn)行空洞填充和連接體的分割，計(jì)算出每幀圖像的幼苗數(shù)M ; (5)將步驟(4)得到的每幀圖像的幼苗數(shù)M乘以相應(yīng)的加權(quán)系數(shù)r，得到每幀圖像新增蟹苗<，將第一幀圖像的幼苗數(shù)#和每幀圖像新增蟹苗< 相加，即得到魚(yú)蝦蟹苗總數(shù)，其中X為2，3，…n，所述的加權(quán)系數(shù)為每一幀圖像與前一幀圖像之間不重疊區(qū)域面積除以前一幀圖像區(qū)域面積得到的比值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于計(jì)算機(jī)視頻處理的魚(yú)蝦蟹苗自動(dòng)計(jì)數(shù)方法，其特征在于所述的計(jì)數(shù)過(guò)流箱體采用一個(gè)頂面透明的寬度為5-50cm的扁管，所述的扁管包括入口管段、穩(wěn)流管段和觀測(cè)管段，所述的入口管段的魚(yú)苗進(jìn)口與所述的塑料圓管連接，所述的觀測(cè)管段的最外側(cè)為魚(yú)苗出口，所述的入口管段的頂面沿魚(yú)苗進(jìn)口方向向上傾斜10-45°，所述的觀測(cè)管段的頂面沿魚(yú)苗出口方向向上傾斜10-45°，所述的入口管段與所述的觀測(cè)管段之間設(shè)置有長(zhǎng)度為10-30cm的穩(wěn)流管段。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于計(jì)算機(jī)視頻處理的魚(yú)蝦蟹苗自動(dòng)計(jì)數(shù)方法，其特征在于所述的加權(quán)系數(shù)的計(jì)算過(guò)程如下'r =v* t /7，其中(為兩幀圖像之間的時(shí)間間隔，7為每幀圖像的長(zhǎng)度，K為出水口的恒定流速。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于計(jì)算機(jī)視頻處理的魚(yú)蝦蟹苗自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置及其方法，特點(diǎn)是包括用于提供恒定水流的苗體出流水箱、計(jì)數(shù)過(guò)流箱體、攝像機(jī)、背光源及計(jì)算機(jī)，苗體出流水箱與計(jì)數(shù)過(guò)流箱體連通，攝像機(jī)和背光源分別位于計(jì)數(shù)過(guò)流箱體的上方和下方，攝像機(jī)與計(jì)算機(jī)連接，計(jì)數(shù)步驟如下將含有魚(yú)蝦蟹苗的水體放入苗體出流水箱中，按恒定流速流入計(jì)數(shù)過(guò)流箱體，利用攝像機(jī)對(duì)幼苗進(jìn)行拍攝，獲得視頻圖像，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)對(duì)視頻圖像進(jìn)行預(yù)處理，然后算出每幀圖像的幼苗數(shù)M；將每幀圖像的幼苗數(shù)M乘以相應(yīng)的加權(quán)系數(shù)r，累加計(jì)算得到魚(yú)蝦蟹苗總數(shù)，還可以獲得苗體的個(gè)體大小等參數(shù)，優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、快速、方便、實(shí)時(shí)計(jì)算苗體數(shù)量的目的。
文檔編號(hào)G06M15/00GK102805044SQ201210244520
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月16日
發(fā)明者徐建瑜, 王文靜, 王春琳, 蔣霞敏 申請(qǐng)人:寧波大學(xué)