[发明专利]一种基于超声相控阵的鱼类生长检测方法及装置

说明书

本申请提供了一种基于超声相控阵的鱼类生长检测方法及装置，应用于渔业养殖领域，包括：获取待测鱼类区域；根据声波发射阵列对单元区域采用动态聚焦方式进行扫描，通过声波接收阵元接收反射的回波，得到回波信号；将所述回波信号按照信号延时的方式进行叠加后提取包络信号，根据所述包络信号判断是否聚焦；是，则记录所述回波返回的时间，将所述时间与速度相乘，得到第一边缘距离和第二边缘距离；根据三角形公式将所述第一边缘距离和所述第二边缘距离进行计算，得到所述单元区域鱼类尺寸，汇总得到所述待测鱼类区域的鱼类尺寸。本方案采用超声相控阵技术，实现波束的偏转和聚焦，并采用动态聚焦的方式进行扫描，提高了检测的全面性和准确度。

技术领域

本发明涉及渔业养殖领域，尤其涉及一种基于超声相控阵的鱼类生长检测方法及装置。

背景技术

在渔业养殖生产中，需要周期性监测鱼类生长情况，为科学养殖提供依据，但是，由于技术限制，通常的监测方法只能人为的观察鱼生长情况，难以定量监测鱼类尺寸等数据，如果可以实现在饲养池中周期性的定量监测鱼类生长，提供较为准确的鱼类生长数据，可以为生产活动提供准确的依据。

超声相控阵技术起源于相控阵雷达技术，已有20多年的发展历史。超声相控阵技术首先应用于超声影像领域，后逐步应用于工业无损检测等方面，在海洋地貌探测及反潜声纳等领域也有应用。超声相控阵技术是通过控制换能器阵列中各阵元的激励脉冲时间的延迟，实现了可控的声束偏转和聚焦，从而可以对被测物通过动态聚焦方式进行扫描，根据不同方向上目标的回波，可以实现不同方位的探测，即立体探测。

现有技术中，有的采用拍摄鱼类的二位图像进行数据分析，最终确定鱼类的尺寸形状，但是该技术存在不能全方位的对鱼类进行尺寸测量，并且数据处理量较大，存在准确度较低的问题，有的采用红外光栅技术，将通过该光栅的鱼类的图像保留下来，进行数据分析，确定鱼类的尺寸形状，但是该技术是应用在固定的洄游通道进行鱼类检测，而不能具有更广泛的适用范围，适用性较差。

发明内容

本申请提供了一种基于超声相控阵的鱼类生长检测方法及装置，旨在解决上述问题中的检测不够全面，精度不高，适用范围小导致适用性较低的问题。

为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案：

获取待测鱼类区域；

根据声波发射阵列对单元区域采用动态聚焦方式进行扫描，通过声波接收阵元接收反射的回波，得到回波信号，所述声波发射阵列由预定数量的压电陶瓷超声换能器按照正方形排列生成，每一个所述压电陶瓷超声换能器都为一个阵元，所述单元区域根据所述待测鱼类区域按照预设格式进行划分获得，所述声波接收阵元为所述声波发射阵列中心阵元的相邻阵元；

将所述回波信号按照信号延时的方式进行叠加后提取包络信号，根据所述包络信号判断是否聚焦；

是，则记录所述回波返回的时间，将所述时间与速度相乘，得到第一边缘距离和第二边缘距离，所述速度为声波在水中的传播速度；

根据三角形公式将所述第一边缘距离和所述第二边缘距离进行计算，得到所述单元区域鱼类尺寸，汇总得到所述待测鱼类区域的鱼类尺寸。

作为优选，所述根据声波发射阵列对单元区域采用动态聚焦方式进行扫描，通过声波接收阵元接收反射的回波，得到回波信号，包括：

所述声波发射阵列中阵元分别按照不大于所述回波信号延时的时间进行声波发射，根据所述超声相控阵原理，实现所述声波的偏转和聚焦，依次采用动态聚焦方式对所有单元区域依次扫描，将所述声波发射阵列中心阵元的相邻阵元中的边角阵元作为声波接收阵元，根据所述声波接收阵元接收所述单元区域中被测物反射的回波，得到回波信号。

作为优选，所述根据所述声波接收阵元接收所述单元区域中被测物反射的回波，得到回波信号，包括：