[发明专利]一种基于图像处理的鱼卵运动与流场同步测量试验系统

说明书

本发明公开了一种基于图像处理的鱼卵运动与流场同步测量试验系统，涉及鱼卵运动与流场同步测量试验技术领域，包括测量系统，所述测量系统包括有鱼卵运动测量系统、流场同步测量试验系统和图像处理系统，所述测量系统由高精度变坡水槽、激光发射器、高速CCD相机、尼康高清镜头、水位计、同步器和PIV流场计算程序组成。本发明通过采用同步进行鱼卵流速、运动轨迹及流场测量的方法，在对流场测量的同时，也对鱼卵的运动速度及轨迹一并测量，更加直观的看到水流对鱼卵运动影响，从而得到鱼卵颗粒在水体中的运动速度、运动轨迹及其周围的水流情况，为鱼卵运动规律研究提供试验支撑。

技术领域

本发明涉及鱼卵运动与流场同步测量试验技术领域，具体涉及一种基于图像处理的鱼卵运动与流场同步测量试验系统。

背景技术

鱼卵作为鱼类早期资源，在鱼类保护方面起着非常重要的作用，鱼卵一般分为黏性卵(中华鲟鱼卵)和漂流性鱼卵(四大家鱼卵)等，其中长江上游具有20多种产漂流性鱼卵的鱼类，而漂流性鱼卵的孵化是在随水流漂流运动中同步完成的，因此鱼卵在水体中的运动将直接影响鱼类的成功孵化及鱼类资源的补充，鱼卵粒径大多为3mm～7mm的透明圆球状生命体，在水体中肉眼很难对其进行观察。漂流性鱼卵从产卵至破膜孵化需要35小时以上，通常会随水流漂流上千公里才会具备游泳能力，期间大量鱼卵会受损破裂、被捕食或者沉底而死亡，目前对于鱼卵的研究尚处于起步阶段，比如，通过DNA条形码技术对漂流性鱼卵样本进行发育早期的物种鉴定，通过环境因子Pearson相关性方法分析鱼卵数量和环境因子的相关性程度，利用大型浮游生物网捕捞方法对特定区域的鱼类早期资源基础数据进行补充，通过大量室外水槽试验探明了水流雷诺数作为漂流性鱼卵安全漂流的临界水动力条件，但对于鱼卵运动的测量识别还存在不足，为了提高对鱼卵的保护能力以及鱼卵的存活率，明晰鱼卵在水体中运动时与水流的相对运动规律，因此本研究发明基于图像测量技术，开发了一套适用于鱼卵颗粒运动及流场同步测量试验系统。

发明内容

本发明提供一种基于图像处理的鱼卵运动与流场同步测量试验系统，为了优化现有装置对鱼卵运动测量的局限性，本发明测量试验系统通过在室内水槽试验中，得到鱼卵颗粒在水体中的运动速度、运动轨迹及其周围的水流情况，为鱼卵运动规律研究提供试验支撑。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于图像处理的鱼卵运动与流场同步测量试验系统，包括测量系统，所述测量系统包括有鱼卵运动测量系统、流场同步测量试验系统和图像处理系统，所述测量系统由高精度变坡水槽、激光发射器、高速CCD相机、尼康高清镜头、水位计、同步器和PIV流场计算程序组成。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述高精度变坡水槽全长28米、高0.7米、宽0.56米，且所述高精度变坡水槽采用高强度槽身结构，其边界具有可调性，整体精度达到了0.2mm，所述高精度变坡水槽的底部铰接有底部支撑座，所述底部支撑座的内壁上螺纹连接有螺纹杆，所述螺纹杆的底部固定连接有电机，所述电机、螺纹杆和底部支撑座用于对高精度变坡水槽进行坡度调节，高精度变坡水槽调节范围为-0.1％～0.7％，坡度调节速度为5.5mm/min。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述激光发射器为半导体连续激光发射器，所述半导体连续激光发射器的功率为8W，激光波长为532nm，片光源厚度为1mm，利用半导体连续激光发射器的设置提高整体试验系统效率。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述高速CCD相机的最高分辨率为2560×1920pixels，满幅帧频为800Hz，相机内存为4.8G，采集的图像为8位BMP格式，相机与电脑采用以太网构建的局域网进行通信，实现图像数据传输，利用高速CCD相机的高配置设置，保证整体试验时数据采集的精准和全面。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述水位计的数量为7个，所述水位计的探头均选用瑞士堡盟超声传感器，选用三芯铜芯屏蔽线进行紧密数据传输，提高了数据传输的稳定性。