[發明專利]一種基于視頻流圖像分布式動態特征技術的魚群投喂自動控制方法

在審

• 申請號: 201410314811.9
• 申請日: 2014-07-02
• 公開（公告）號: CN104123721A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: 聶余滿;王勇平;謝成軍;盧文軒;王儒敬;宋良圖;雙豐;葛運建
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 張祥騫;奚華保

技術領域

本發明涉及漁業管理自動化控制技術領域，具體來說是一種基于視頻流圖像分布式動態特征技術的魚群投喂自動控制方法。

背景技術

分布式動態目標特征檢測一直是計算機視覺研究領域中熱門問題，在進行目標識別、跟蹤和異常行為檢測有著廣泛的應用。對于視頻監控、智能機器人與智能汽車導航等領域有著重要的作用。另外，隨著農業物聯網技術的快速發展，水產業、畜牧業中的分布式動態目標檢測需求上升，對智能生產以及異常行為監測等方面起到很大幫助。

在計算機視覺分析中，針對分布式動態目標特征監測這一問題，傳統的方法有背景消除法、幀差法、光流法等。背景消除法雖然計算方法簡單且廣泛應用，但是它無法滿足復雜變化的環境背景的需要，特別是光照變化明顯的情況下，容易造成較大誤差。幀差法通過對視頻序列的中兩個或者三個相鄰幀圖進行差分閾值化處理提取動態目標特征，同樣算法計算簡單易實現，而且對于環境、光照等變化，有很強的抗噪能力。但是幀差法對于分布式動態目標變化頻率有一定的限制，容易出現盲區，影響目標檢測準確性。光流法是利用動態目標隨時間變化的光流特性來建立光流約束方程進行檢測的，然后往往實際情況中動態目標運動復雜，而且該方法計算復雜、抗噪能力差和硬件要求高，因此適用性不大。

而針對密集型漁場養殖投喂作業而言，魚群進食參數具有一定規律性。表現為：投餌機開機后，魚群開始聚集，進食魚群面積開始增大，逐漸達到最大面積值。隨著投喂的進行，部分魚群進食充分后開始游散，這時魚群面積會逐漸縮小。從優化養殖的角度，當面積低于設定的閾值并持續一段時間后，可關閉投餌機停止投喂。因此，如何解決漁場環境中的分布式動態目標特征檢測從而實現投餌機的自動控制已經成為急需解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有的投喂自動控制方法中沒有合理利用魚群特征信息的問題，提供一種基于視頻流圖像分布式動態特征技術的魚群投喂自動控制方法來解決上述問題。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種基于視頻流圖像分布式動態特征技術的魚群投喂自動控制方法，包括以下步驟：

初始圖像獲取并處理，由上位機決定投餌機的開機時間，并控制下位機打開投餌機，圖像獲取裝置實時采集魚群聚集進食圖像；

閾值化處理，對處理后的序列圖像進行閾值化處理，得到目標圖像W1、W2、W3；

幀差分析，通過目標圖像W1、W2、W3幀差處理，獲得目標圖像D1、D2；

特征分析，使用最小二乘法擬合目標區域，得出面積參數S1、S2；

計算面積變化率和魚群進食速度；

根據面積變化率和魚群進食速度控制投餌機狀態。

所述的初始圖像獲取并處理包括以下步驟：

在視頻圖像序列中{P1、P2、P3、P4…Pn}獲取連續發生的三幀視頻圖像序列P1、P2、P3，兩幀圖像之間的時間間隔為Δt；

對圖像序列P1、P2、P3中的目標區域選定后進行灰度轉化處理；

進行高斯平滑去噪處理，其公式如下

G(x,y)=12πσ2e-(x2+y2)/2σ2]]>

其中：σ為正態分布的標準差；

對平滑處理后的序列圖像P1、P2、P3作直方圖均衡化處理，增強圖像灰度值動態范圍，得到處理后的序列圖像Q1、Q2、Q3。

所述的閾值化處理為：

對序列圖像Q1、Q2、Q3進行閾值化處理，得到目標圖像W1、W2、W3，其計算公式如下：