[发明专利]一种水利枢纽鱼道视觉识别系统

说明书

本申请涉及一种水利枢纽鱼道视觉识别系统，它包括过鱼通道、水下相机、补偿光源和鱼类分析工作站；所述过鱼通道整体为X形，通道入口和通道出口到通道中部位置都是由大截面逐渐收缩为小截面；所述通道中部设置两侧有矩形玻璃槽；所述水下相机和补偿光源设置在矩形玻璃槽中，并通过数据传输线与鱼类分析工作站连接。本发明通过水下相机采集鱼类图信息，并发送给鱼类分析工作站，对鱼种类进行AI识别，同时进行鱼类数量统计、鱼类体积尺寸估算、鱼类行进速度监控、鱼类活跃信息监测。

技术领域

本申请涉及水下目标识别与检测技术领域，具体涉及一种水利枢纽鱼道视觉识别系统。

背景技术

水利设施的修建给我们的生产生活带来了极大的便利，也带来巨大经济社会效益，但是，拦水坝等水利工程阻碍了原河道中鱼类的洄游和营养物质的传输，对鱼类资源产生负面影响，严重破坏了鱼类栖息地并导致水生生物多样性的下降。为降低水利设施产生的负面影响，在修建有拦河坝等水利工程的地方的同时修建了包括鱼道在内的多种过鱼设施，以恢复河流连通性并帮助鱼类完成其生活史，实现坝上坝下种群的基因交流，可有效保护天然渔业资源、保障水生生态系统的连续性和多样性。鱼道过鱼效果是衡量鱼道建设价值和优化改造的依据，如何有效监测鱼道是判断其过鱼效果的关键所在。

鱼道的过鱼效果按监测方式可分为两大类，即直接法和间接法。

(1)直接法包括张网法、堵截法、电捕鱼法等。直接法通过直接捕获鱼类能准确得到鱼道过鱼的种类、数量、大小等数据，但存在的缺点也很明显，一是对鱼体产生一定的伤害，二是监测过程较为繁琐且电捕鱼法还存在一定的安全隐患。直接法不适合长期监测使用。

(2)间接法包括视频监测、水声学监测、遥测法和其他方法等。间接法的监测方式种类较多，大都存在不同程度的易受外界因素干扰的缺点，获取的数据准确度较直接法低，但间接法数据获取方式更加简单，能做到长期不间断监测，获得数据的种类更加全面。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种水利枢纽鱼道视觉识别系统，对过鱼通道内的鱼种类进行AI识别，同时进行鱼类数量统计、鱼类体积尺寸估算、鱼类行进速度监控、鱼类活跃信息监测。

本发明采取的技术方案是：

一种水利枢纽鱼道视觉识别系统，包括过鱼通道、水下相机、补偿光源和鱼类分析工作站；所述过鱼通道为X型结构，通道入口和通道出口到通道中部位置都是由大截面逐渐收缩为小截面；所述通道中部设置两侧有矩形玻璃槽，所述矩形玻璃槽与过鱼通道活动连接；所述水下相机设置在通道中部一侧的矩形玻璃槽中，所述补偿光源设置在通道中部另一侧的矩形玻璃槽中，所述水下相机和补偿光源均设置有多个，并且一一对应设置；所述水下相机和补偿光源通过数据传输线与鱼类分析工作站连接。

进一步地，所述水下相机垂直排列在矩形玻璃槽中。

进一步地，所述补偿光源垂直排列在矩形玻璃槽中。

进一步地，所述水下相机和补偿光源在高度上交替设置，所述水下相机的位置高于对应补偿光源的位置。

进一步地，所述补偿光源的亮度随深度的增加而增加。

进一步地，所述水下相机和补偿光源设置有9个。

一种水利枢纽鱼道视觉识别系统的识别方法，包括如下步骤：

S101：水下相机采集到第一帧鱼类图像后，将图像发送至鱼类分析工作站，鱼类分析工作站将获取的鱼类图像传入预先的训练好的深度学习识别模型，得到图像中每条鱼的类别、位置并进行计数，同时将位置以矩形检测框的形式表达出来；所述矩形检测框对角线长度即为鱼的尺寸；

S102：使用卡尔曼滤波算法为每条鱼分配跟踪器并记录当前位置，同时预测每条鱼的下一帧位置；