[发明专利]一种鱼漂状态辅助判断系统及方法

权利要求书

1.一种用于鱼漂状态辅助判断系统的判断方法，其特征在于，采用的鱼漂状态辅助系统包括图像采集装置、图像处理装置、振动装置和触摸屏，所述图像采集装置、图像处理装置、振动装置及触摸屏全部设置在鱼竿上，所述图像处理装置分别与图像采集装置、振动装置和触摸屏通信连接；

所述图像采集装置：负责鱼漂图像信息的实时获取，并将数据传送给图像处理装置；

所述图像处理装置：对采集到的鱼漂图像进行图像处理，对鱼漂状态判断，将判断结果指令发送给振动装置；

所述图像处理装置包括图像处理控制器、图像数据采集端口和电源模块，所述图像处理控制器与图像采集装置通过图像数据采集端口通信连接；

所述振动装置：根据图像处理装置的指令实施振动；

该判断方法，包括以下步骤：

S1：设置振动阈值：在图像处理控制器中设置振动阈值，将图像处理控制器处理得到的数据结果与振动阈值相比较，根据比较结果做出指令；

S2：采集图像：调整图像采集装置方向使对准鱼漂，使触摸屏上显示鱼漂的图像，并将图像信息传送给图像处理装置；

S3：图像处理：图像处理装置对接收到的鱼漂图片信息进行图像处理，利用图像处理算法检测鱼漂特征区域的实时状态，并根据鱼漂的位置与像素面积变化判断鱼漂的状态；

所述步骤S3图像处理算法具体如下：

S31：对采集图像I提取HSV颜色特征空间中饱和度分量图像信息I_S，并进行高斯滤波处理，祛除图像中的噪声干扰信息：

Cmax＝max(R,G,B)  (1)

Cmin＝min(R,G,B)  (2)

其中R、G、B分别表示图像红、绿、蓝三通道图像分量，Cmax表示三通道颜色分量最大值，Cmin表示三通道颜色分量最小值；

S32：采用Laws纹理能量测度法进行纹理图像特征增强；

S33：对纹理增强后的图像进行阈值分割，采用最大类间方差的全局阈值分割方法，图像大小为M×N，灰度值为i的像素数为n_i，则不同灰度级的概率为利用灰度阈值k将图像进行二值化得到区域C₁和C₂，它们的均值分别为u₁和u₂，概率分别为P₁(k)和P₂(k)，则：

其中0＜k＜255，整幅图像的均值u为：

u＝P₁(k)u₁+P₂(k)u₂   (6)

目标函数为：

g(k)＝P₁(k)(u₁-u)²+P₂(k)(u₂-u)²   (7)

其中g(k)为目标阈值，最大类间方差法选择满足g(k)最大时的k值作为分割阈值；

S34：对阈值分割后的区域进行形态学处理，处理方法采用闭运算方法，对于二维整数空间Z²中的集合A和集合Q，其中Q为结构元素，A为图像集合，闭运算方法A·Q如下式所示：

对形态学处理后的区域进行孔洞填充处理，定义E为一个包含子集的几何，其子集元素均是区域的8连通边界点，所有非边界背景点标记为0，则以将1赋值给e点开始，根据下列公式将整个区域用1填充：

其中X₀＝e，Q为对称结构元素，如果X_j＝X_j-1，则算法在第j步迭代结束，目标填充区域为X_k∪A；

S35：将满足8邻域连接且灰度值相同的像素集判定为连通区域，根据连通区域的面积和矩形度特征提取目标区域；

S36：将特征区域定位于处于最上方位置的连通区域，具体步骤为：

首先计算连通区域的个数，当连通区域个数为1时，则当前连通区域即为目标区域，并计算连通区域的质心位置(x_obj,y_obj)：

x_obj＝m₁₀/m₀₀  (12)

y_obj＝m₀₁/m₀₀  (13)

若连通区域个数n大于1时，分别计算多个连通区域的位置质心(x_i,y_i)i＝1,2…n，并计算质心位置最高的连通区域，如下式所示：

x_obj＝min(x_i)  (14)

S37：根据鱼漂目标面积和位置的变化速度与范围判断鱼漂的状态：当有鱼上钩时，鱼漂会出现剧烈振动并下沉的情况，那么鱼漂目标的区域面积和质心位置会出现变动，定义鱼漂任意时刻的质心位置为(x_t,y_t)，面积为S_t，并参考鱼漂初始状态的质心位置(x₀,y₀)和面积S₀，鱼漂质心位置状态判断如下式所示：

鱼漂面积判断如下式所示：

△s＝S₀-S_t  (16)

若鱼漂质心位置或者鱼漂面积符合相应的阈值判断，如下式所示，则鱼漂状态符合有鱼上钩情况；

F＝(△dd_th)∪(△ss_th)  (17)

其中d_th和s_th分别为鱼漂质心位置和面积的变化阈值范围；

在无风或者鱼漂基本不动的环境下，可以取d_th＝w，s_th＝1/3S₀，其中w为连通区域最小外接矩形的宽；在有风的环境下，将相机视野和焦距调好后，启动学习模式，系统采集多张鱼漂图像，并计算鱼漂活动的中心位置变化范围作为鱼漂的特征区域状态变化的初始状态；

S4：判断鱼漂状态：若鱼漂位置信息存在较大晃动，数据处理结果数值大于振动阈值时，则判断出现鱼情，图像处理控制器发命令给振动装置，振动装置振动；若鱼漂位置变化范围不大于振动阈值，则图像处理控制器不发命令，默认未出现鱼情。