[发明专利]一种基于机器视觉技术的温室鱼苗智能投饲装置及方法

说明书

本发明提供了一种基于机器视觉技术的温室鱼苗智能投饲装置及方法，属于温室鱼苗养殖投喂技术领域。养殖池内壁、投饲区域正上方均安装有摄像头采集鱼群视频信息，并传递至数字信号处理器进行预处理，获得鱼群清晰图像，并发送至服务器处理获得鱼群光流运动轨迹，将鱼群光流运动轨迹输入至判别模型中后判断鱼群当前进食状态，据此下发指令至PLC，控制料仓绞龙、运输绞龙、风机的工作状态，实现精准变量投喂。整个投饲过程更加智能化，无需人工参与，节省了人力物力，具体有较好的经济效益；能够确定科学合理的饲料投喂量和投饲时间，节省饲料成本，实现鱼苗养殖生产智能化精准变量投饲，促进渔业生产高效养殖、经济养殖、生态养殖的进程。

技术领域

本发明属于温室鱼苗养殖投喂技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉技术的温室鱼苗智能投饲装置及方法。

背景技术

温室鱼苗生态养殖是保证渔业产业健康、稳定发展的重要基础，其中，饲料的合理投喂是鱼苗高效养殖、经济养殖、生态养殖的关键环节。传统的养殖方式中，主要依靠人工经验进行饵料的抛撒投放，没有考虑鱼苗对饲料的实际需求量和水体生物承载量。盲投式饲料投喂作业耗时、耗力，容易产生过量投喂的情况，降低肥料的利用率，造成资源的浪费，经济成本的增加；还会引发某些鱼类产生嗜食饱胀问题，抑制鱼类的自然生长，影响鱼肉品质。残余的饵料还将引起水体恶化，增加环境负担，同时给养殖户带来频繁更换、净化水体的麻烦。所以，亟需一种信息化、智能化的投饲技术，打破传统的经验式投饲和伤害性检测手段，根据实际水体状况和鱼群活跃度以及摄食行为，实现鱼苗养殖适时、合理、有效的自动化精准投喂，提高投喂效率，为鱼苗养殖提供和谐友好的生长环境，提高鱼类产品的产量和品质。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种基于机器视觉技术的温室鱼苗智能投饲装置及方法，通过对实时获取的鱼群图像数据进行分析，获得鱼群光流运动轨迹，输入至判别模型中，根据判别结果对鱼群投饲进行变量控制，实现智能化、精准化鱼苗养殖，有效节省人力物力。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种基于机器视觉技术的温室鱼苗智能投饲装置，包括安装在温室中的养殖池内壁的池壁摄像头以及安装在投饲区域正上方的顶部摄像头，池壁摄像头、顶部摄像头均与数字信号处理器连接，数字信号处理器与服务器连接，服务器与PLC连接；投饲装置还包括料仓，料仓中安装有料仓绞龙，料仓下方出口处安装有投饲管路，投饲管路另一端伸至投饲区域上方；投饲管路前端至中部之间安装有运输绞龙，投饲管路中部与风机连接，投饲管路后端为中空结构；料仓绞龙、运输绞龙、风机均与PLC连接。

进一步地，所述温室内部的养殖池中包括多个投饲区域，每个投饲区域均配置有多组投饲装置，多组投饲装置均与同一个服务器连接。

利用上述投饲装置的投饲方法，包括如下步骤：

步骤1：24小时内不对养殖池中的鱼群进行投喂，保证鱼群充分排空肠胃内容物；

步骤2：通过人工投饲方式，向养殖池中对应投饲区域投放饲料，直至鱼群达到饱饲状态；每次饲料投放时间间隔为15分钟，每次投放饲料量为20g；

步骤3：在步骤2所述的投饲过程中，池壁摄像头、顶部摄像头开启，实时采集鱼群的视频数据并传递至数字信号处理器进行预处理，预处理过程包括提取视频中每帧图像并进行白平衡处理、计算白平衡处理后的鱼群图像的大气光值和透射函数、获取清晰鱼群图像；

步骤4：将步骤3预处理后的鱼群图像传递至服务器中，利用稀疏光流算法获得鱼群的光流运动轨迹；选取100张饥饿状态图像，100张进食中状态图像，100张饱饲状态图像，并进行扩充，包括镜像、旋转、随机裁剪和局部变形，最终获取包含1500张图像的光流轨迹数据集；

步骤5：采用卷积神经网络训练光流轨迹数据集，获取鱼群进食状态判别模型，通过判别模型将鱼群进食状态分为饥饿状态、进食中状态和饱饲状态；