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专利号: 2018100539570
申请人: 山东师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种多目标无标记的水生生物识别追踪方法,其特征是,包括:

步骤(1):通过水生生物养殖系统对水生生物进行养殖;

步骤(2):通过水生生物养殖系统顶部和侧面的两个摄像头分别对水生生物进行视频采集;两个摄像头将采集的视频传输给控制器;

步骤(3):数据处理:控制器将两个摄像头采集的视频图像进行处理,最终得到水生生物的三维踪迹。

2.如权利要求1所述的一种多目标无标记的水生生物识别追踪方法,其特征是,所述步骤(1)通过水生生物养殖系统对水生脊椎动物的成体鱼类进行养殖,每个水生生物养殖系统所养殖的成体鱼为3-10条,所述水生生物养殖系统的进水口与外部水管连接,所述水管上设有流量计,用于控制进水量和出水量。

3.如权利要求1所述的一种多目标无标记的水生生物识别追踪方法,其特征是,所述步骤(2)中,其中一个摄像头用于从水生生物养殖系统的顶部采集水生生物的XY轴坐标平面的视频图像,另外一个摄像头用于从水生生物养殖系统的侧面采集水生生物的YZ轴坐标平面的视频图像;所述采集水生生物的YZ轴坐标平面的视频图像用于定位水生生物的深度。

4.如权利要求1所述的一种多目标无标记的水生生物识别追踪方法,其特征是,所述步骤(3)的步骤为:步骤(31):从XY轴坐标平面的视频图像中提取水生生物的不同姿态的参考图像;将参考图像中水生生物各自独立的图像称为标准图像,将参考图像中水生生物有重叠的图像称为问题图像;

步骤(32):对标准图像进行去除背景处理,将水生生物从图像中分割出来,将分割出来的图像进行灰度化处理,对灰度化处理后的图像的每个像素点提取灰度值;提取每个水生生物的不同姿态下的指纹特征;

所述步骤(32)中提取每个水生生物的指纹特征的步骤为:

任意选取两个像素点i和j,计算所述两个像素点i和j之间的直线距离dij,计算所述两个像素点的灰度值之和hi+hj,计算所述两个像素点的灰度值之差hi-hj;hi表示像素点i的灰度值;hj表示像素点j的灰度值;

将所述两个像素点之间的直线距离dij与所述两个像素点的灰度值之和hi+hj组成像素集强度矩阵的点[dij,hi+hj],进而得到当前水生生物的所有像素点对应的标准像素集强度矩阵;

将所述两个像素点之间的直线距离dij与所述两个像素点的灰度值之差的绝对值|hi-hj|组成像素集强度矩阵的点[dij,|hi-hj|],进而得到当前水生生物的所有像素点对应的标准像素集对比度矩阵;

所述标准像素集强度矩阵和标准像素集对比度矩阵,共同构成每个水生生物的一种姿态下的指纹特征;进而得到每个水生生物不同姿态下的多个指纹特征;

步骤(33):对问题图像行去除背景处理,将待匹配水生生物从图像中分割出来,将分割出来的图像进行灰度化处理,对灰度化处理后的图像的每个像素点提取灰度值;

采用与步骤(32)同样的方法,得到待匹配水生生物的像素集强度矩阵;

采用与步骤(32)同样的方法,得到待匹配水生生物的像素集对比度矩阵;

然后将待匹配水生生物的像素集强度矩阵的每个元素与标准像素集强度矩阵的对应元素作差,将得到的差值取绝对值,然后加和,取平均值,得到第一差异值;

然后将待匹配水生生物的像素集对比度矩阵的每个元素与标准像素集对比度矩阵的对应元素作差,将得到的差值取绝对值,然后加和,取平均值,得到第二差异值;

将第一差异值与第二差异值进行求和,得到总差异值;

计算待匹配水生生物图像与标准图像中每一条水生生物不同姿态图像的总差异值,挑选出总差异值超过设定阈值的待匹配水生生物的图像;所挑选的图像视为含水生生物交叉的图像;对挑选出的待匹配水生生物图像,根据水生生物交叉运动前的轨迹和交叉运动后的轨迹,评估被测水生生物的交叉运动过程中的运动轨迹;

对总差异值未超过设定阈值的待匹配水生生物的图像,视为水生生物为独立的个体,将待匹配水生生物的图像与标准图像中所有水生生物的不同姿态图像的总差异值进行从小到大排序,选择最小的总差异值,最小的总差异值对应的标准图像中的水生生物与当前待匹配水生生物是同一个体;

步骤(34):将所有属于同一个个体的图像整合到一起,以图像中心按照时间顺序连线,记录被测水生生物在运动过程中的轨迹。

5.水生生物养殖系统,其特征是,包括:

有机玻璃制作的监测装置,在所述监测装置一个大空心圆柱和两个小空心圆柱,所述大空心圆柱的两个端部分别通过空心圆盖与对应的小空心圆柱连接;其中一个小空心圆柱连接进水管,另外一个小空心圆柱为开放式溢流口;将两个摄像头分别固定在监测装置的顶部和侧面,所述两个摄像头均与控制器连接;所述控制器用于控制摄像头对监测装置内水生生物进行视频拍摄,还用于对拍摄视频进行处理,得到水生生物识别追踪的结果。

6.如权利要求5所述的水生生物养殖系统,其特征是,所述空心圆盖通过内侧壁的内螺纹固定在大空心圆柱的两端。

7.如权利要求5所述的水生生物养殖系统,其特征是,所述大空心圆柱的内直径为四厘米,所述大空心圆柱的外直径为五厘米;所述监测装置的顶部,是指大空心圆柱轴线上,与空心圆盖之间存在设定距离的一点。