[实用新型]一种工厂化循环水养殖鱼类空间位置计算系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及渔业信息化技术，具体涉及一种工厂化循环水养殖鱼类空间位置计算系统。

背景技术

随着工厂化水产养殖规模的增大，有必要对养殖对象的行为实时监控。其中，鱼类的游动速度是衡量鱼类群体行为的一个重要指标，因此及时准确的获取鱼类的游动速度可以为后续行为分析(例如鱼类疾病预警、投饲控制等)提供重要依据。

目前，鱼类位置计算方法通过采用单目、双目或多目立体机器视觉方法估计鱼的位置，具有成本低的优点。实际应用中，单摄像头只能估算鱼的二维的位置信息，双目或者多目摄像头可以计算鱼类的空间位置，但是对于两幅或者多幅图像中同一个点的计算，需要复杂的算法，难度较高。另外，工厂化循环水养殖车间一般光线比较暗，为获得较好的效果，需要增加光源或者额外补光，有可能会影响鱼类的正常生长。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种工厂化循环水养殖鱼类空间位置计算系统，以解决现有技术中光线较暗环境获取鱼类游动速度时需要增加光源或者额外补光而影响鱼类正常生长的问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种工厂化循环水养殖鱼类空间位置计算系统，包括：近红外相机、近红外光源和处理设备；其中所述近红外相机、所述近红外光源设置在鱼池的上方，两者的光轴光线垂直于所述鱼池的水面，并且均与所述处理设备连接；

所述近红外光源，用于在所述处理设备的控制下为所述近红外相机补光；

所述近红外相机，用于在所述处理设备的控制下采集鱼类的近红外图像；

所述处理设备，还用于接收所述近红外图像进行处理以获取所述鱼的空间位置。

可选地，所述近红外光源为点光源，且其焦点与所述近红外相机镜头的焦点重合。

可选地，所述近红外相机的型号为Manta G-223B NIR近红外工业相机，且其镜头型号为Computar M0814-MP2。

可选地，所述红外光源由多颗环绕分布在所述近红外相机周围的近红外灯组成。

可选地，所述近红外灯所发出光线的中心波长为820nm，功率为3W。

可选地，所述处理设备为PC机或工控机。

第二方面，本实用新型实施例还提供节一种工厂化循环水养殖鱼类空间位置计算方法，适于上文中任一项所述的工厂化循环水养殖鱼类空间位置计算系统，包括：

计算水面光线入射点M(x₀,y₀)的坐标；

根据光线入射点M(x₀,y₀)的坐标以及近红外相机到水面的高度h计算光线的入射角α和折射角β；

根据所述入射角α、所述折射角β和亮度衰减公式获取所述鱼体的深度z₁；

根据所述鱼体的深度z₁以及所述光线入射点M(x₀,y₀)的坐标获取所述鱼体的水平坐标x₁和y₁。

可选地，所述计算水面光线入射点M(x₀,y₀)坐标的步骤之前，还包括：

以近红外相机的光轴延长线与水面的交点为坐标原点，在水平面建立x轴和y轴；所述近红外相机与所述坐标原点连接线所在直线为z轴，形成XYZ坐标系。

可选地，所述水面光线入射点M(x₀,y₀)坐标通过以下公式获取：

公式中，r_px表示近红外图像中心到物体的距离；h表示近红外相机到水面的高度；F_deg表示近红外相机在水平或者垂直方向的视角度数；F_px表示与F_deg相同方向上的近红外图像像素分辨率；x_px和y_px分别表示近红外图像像素的横坐标和纵坐标；W_px和H_px分别表示近红外图像的像素宽度和高度；i和j分别表示近红外图像数据阵列中目标物体的位置索引。

可选地，所述入射角α和所述折射角β通过以下公式获取：

公式中，r表示入射点M到坐标原点的距离；n_α和n_w分别表示空气和水的折射率；

鱼体的深度z₁通过以下公式利用数值迭代算法计算得出：