[发明专利]一种基于图像识别的鱼卵计数装置和方法

权利要求书

1.一种基于图像识别的鱼卵计数装置，其特征在于，包括

用于隔绝外界光线的黑箱(1)，

设置在所述黑箱(1)底部的用于放置鱼卵的拍摄平台(2),

设置在黑箱(1)顶部的用于照明鱼卵的漫反射光源(3)和用于采集拍摄平台(2)中鱼卵图像的相机(4)，

以及与相机(4)通讯连接的用于保存和显示鱼卵图像，并进行识别计数的计算机(5)。

2.一种基于图像识别的鱼卵计数方法，包括如权利要求1所述的鱼卵计数装置，其特征在于，包括如下步骤：

1)打开漫反射光源(3)，将相机(4)与计算机(5)连接；

2)打开相机(4)，将鱼卵平铺或重叠在托盘上后，再放置在拍摄平台(2)上，调整相机焦距和光圈，使得成像中能够看清鱼卵为止；

3)将相机(4)拍摄的鱼卵图像传送到计算机(5)中，计算机(5)通过识别计数算法对鱼卵图像中的鱼卵数量进行识别统计，并实时显示。

3.根据权利要求2所述的基于图像识别的鱼卵计数方法，其特征在于，所述识别计数算法根据鱼卵特性，对鱼卵图像进行预处理和形态学处理来提取目标鱼卵轮廓，然后通过连通域算法对不重叠部分鱼卵进行计数，通过SVM算法对重叠部分进行识别区分，搭建重叠模型进行计数。

4.根据权利要求3所述的基于图像识别的鱼卵计数方法，其特征在于，所述识别计数算法的具体步骤如下：

1)构建图像目标区域：依据托盘的不同大小对图像中所需分析的目标区域进行掩膜操作，确定目标区域；

2)图像预处理操作：对图像进行滤波操作，然后将图像进行二值化，根据鱼卵的特征性状，对二值化后图像进行膨胀腐蚀操作，让鱼卵特征更显，鱼卵之间的分界更清晰；

3)目标提取操作：采用canny算子结合膨胀腐蚀操作提取目标轮廓；

4)异常操作：针对图像中鱼卵重叠的部分，根据图像中不同重叠高度搭建模型来判断重叠鱼卵的个数；

5)构建特征模型：依据不同重叠的特征，构建不同鱼卵特征图像；

6)对所述鱼卵特征图像进行样本分析，采用SVM算法对重叠部分进行分析；对未有重叠的部分使用连通域法进行计数，对重叠的部分进行计数模型搭建，根据重叠层数进行计数；

7)鱼卵图像通过以上操作分割成非重叠与重叠部分，所述鱼卵图像中鱼卵的数量实际等于统计的非重叠鱼卵与重叠部分鱼卵数量的总和。

5.根据权利要求3或4所述的基于图像识别的鱼卵计数方法，其特征在于，所述通过连通域算法对不重叠部分鱼卵进行计数如下：

连通域算法原理：

1第一次扫描：

访问当前像素B(x,y)，如果B(x,y)＝＝1：

a、如果B(x,y)的领域中像素值都为0，则赋予B(x,y)一个新的label：

label+＝1，B(x,y)＝label；

b、如果B(x,y)的领域中有像素值1的像素Neighbors：

1将Neighbors中的最小值赋予给B(x,y):

B(x,y)＝min{Neighbors}

2记录Neighbors中各个值label之间的相等关系，即这些值label同属同一个连通区域；

2第二次扫描：

访问当前像素B(x,y)，如果B(x,y)1：

a、找到与label＝B(x,y)同属相等关系的一个最小label值，赋予给B(x,y)；

完成扫描后，图像中具有相同label值的像素就组成了同一个连通区域，记录连通区域。

6.根据权利要求3或4所述的基于图像识别的鱼卵计数方法，其特征在于，所述通过SVM算法对重叠的部分进行计数模型搭建，根据重叠层数进行计数的算法如下：

由于不同重叠部分鱼卵表现的特征特性不同，对不同重叠程度的图像进行样本标注，以不同重叠程度的鱼卵作为特征向量参数，构建不同特征样本空间R＝{Si}，Si＝[TSi,0n-i,…0n]，其中TSi为重叠程度的特征向量；联立样本空间和重叠程度可得训练样本集T＝{Ri}，其中i＝3，建立SVM分类模型，其逻辑表达式为：

式中：ω、b分别为超平面法向量和常数项，C为惩罚因子，ξ_i为松弛变量，N为样本数量；

采用RBF径向基核函数进行空间映射，该映射的函数表达式为：

式中：g为核参数，控制函数的径向作用范围。