[發明專利]基于圖像處理的水下魚體捕撈平臺

在審

• 申請號: 201510443348.2
• 申請日: 2015-07-25
• 公開（公告）號: CN105028357A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 李學新
• 申請（專利權）人: 李學新
• 主分類號: A01K79/00
• 分類號: A01K79/00;A01K73/02;G06K9/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及圖像處理領域，尤其涉及一種基于圖像處理的水下魚體捕撈平臺。

背景技術

傳統的捕魚方式是依賴人工撒網方式，在經驗判斷或肉眼觀測的基礎上，在固定區域定點作業，這種方式過于依賴于人工操作，而且捕魚模式簡單，無法隨時根據水下魚群的活動情況進行捕魚區域的相應調整，導致捕魚效率不高。

為此，本發明提出了一種基于圖像處理的水下魚體捕撈平臺，設計了一套基于水下機器人操作的捕魚模式，能夠根據水下魚體的情況，控制水下機器人跟進并撒網，從而使得捕魚方式更靈活，更智能化。

發明內容

為了解決現有技術存在的技術問題，本發明提供了一種基于圖像處理的水下魚體捕撈平臺，利用水下機器人為捕魚載體，采用基于邊緣檢測的圖像識別方式以及高精度的水下定位技術，調整捕魚機構的撒網角度和力度，從而在水下任何區域都能捕魚，提高了捕魚的效率。

根據本發明的一方面，提供了一種基于圖像處理的水下魚體捕撈平臺，所述捕撈平臺包括水下機器人主體、魚體檢測設備和水上處理設備，所述魚體檢測設備位于所述水下機器人主體上，用于檢測水下是否存在魚體，并在檢測到魚體時將魚體相關信息通過所述水下機器人主體傳送給所述水上處理設備。

更具體地，在所述基于圖像處理的水下魚體捕撈平臺中，還包括：漁網容器，設置在所述水下機器人主體上，用于在非捕魚狀態下容納漁網，所述漁網容器包括電動鎖扣、繼電器和開口，所述電動鎖扣在接收到捕魚啟動信號時，打開所述開口，所述電動鎖扣在接收到回收完畢信號時，關閉所述開口，所述繼電器與電動鎖扣和供電設備分別連接，用于為所述電動鎖扣供電并控制所述電動鎖扣的打開操作和關閉操作；漁網釋放驅動器，設置在所述水下機器人主體上，與所述漁網連接，用于根據所述漁網釋放力度和所述漁網釋放角度控制所述漁網的釋放；漁網回收驅動器，設置在所述水下機器人主體上，與所述漁網連接，用于在接收到捕魚結束信號時，控制所述漁網以將所述漁網回收到所述漁網容器內；釋放電機，設置在所述水下機器人主體上，與所述漁網釋放驅動器連接，為所述漁網釋放驅動器對漁網釋放的控制提供動力；回收電機，設置在所述水下機器人主體上，與所述漁網回收驅動器連接，為所述漁網回收驅動器對漁網釋放的控制提供動力；水上信號接收器，設置在所述水下機器人主體上，與所述電動鎖扣和所述漁網回收驅動器分別連接，通過所述水下機器人主體的電纜與水上處理設備連接，用于在所述漁網完全回收到所述漁網容器內后在水上人員的操作下提供回收完畢信號，還用于在水上人員的操作下提供捕魚結束信號；水上浮標，設置在所述水下機器人主體的上方水面上；供電設備，設置在所述水上浮標上，包括防水密封罩、太陽能供電器件、蓄電池、切換開關和電壓轉換器，所述防水密封罩用于容納所述太陽能供電器件、所述蓄電池、所述切換開關和所述電壓轉換器，所述切換開關與所述太陽能供電器件和所述蓄電池分別連接，根據蓄電池的剩余電量決定是否切換到所述太陽能供電器件以由所述太陽能供電器件供電，所述電壓轉換器與所述切換開關連接，以將通過切換開關輸入的5V電壓轉換為3.3V電壓；GPS定位設備，設置在所述水上浮標上，由所述供電設備提供電力供應，用于接收GPS衛星發送的GPS定位數據；聲納探測設備，設置在所述水上浮標上，由所述供電設備提供電力供應，用于探測所述水下機器人主體到所述水上浮標的相對距離，并作為第一相對距離輸出；超聲波測距設備，設置在所述水下機器人主體上，用于測量所述水下機器人主體距離前方魚體的距離，并作為第二相對距離輸出；靜態存儲設備，預先存儲了黑白閾值和像素數閾值，所述黑白閾值用于對圖像執行二值化處理，所述靜態存儲設備還預先存儲了灰度化魚形模版，所述灰度化魚形模版為對基準魚體進行拍攝所得到的魚體圖像執行灰度化處理而獲得；攝像設備，位于所述水下機器人主體上，包括半球形防水透明罩、輔助照明子設備和CMOS攝像頭，所述半球形防水透明罩用于容納所述輔助照明子設備和所述CMOS攝像頭，所述輔助照明子設備為所述CMOS攝像頭的水下拍攝提供輔助照明，所述CMOS攝像頭對前方目標拍攝以獲得包含前方目標的水下圖像；所述水上處理設備用于接收所述水下機器人主體通過電纜傳送的水下信息，所述水上處理設備位于水上船舶或岸邊位置；所述水下機器人主體包括驅動設備、電纜和嵌入式處理器，所述電纜將所述驅動設備和所述嵌入式處理器分別與所述水上處理設備連接以建立通信，所述驅動設備包括驅動控制器、左舷直流減速電機、右舷直流減速電機、沉浮電機、正螺旋槳、反螺旋槳、附帶螺旋槳和聯軸器，所述左舷直流減速電機、所述右舷直流減速電機和所述沉浮電機分別通過所述聯軸器與所述正螺旋槳、所述反螺旋槳和所述附帶螺旋槳連接，所述驅動控制器接收所述水上處理設備發送的驅動控制信號，以根據所述驅動控制信號的內容驅動所述左舷直流減速電機和所述右舷直流減速電機以分別控制所述正螺旋槳和所述反螺旋槳，驅動水下機器人主體實現前進、后退和左右動作，還用于根據所述驅動控制信號的內容驅動所述沉浮電機以控制所述附帶螺旋槳，驅動水下機器人主體實現上升與下潛動作；所述魚體檢測設備包括圖像預處理子設備、二值化處理子設備、列邊緣檢測子設備、行邊緣檢測子設備、目標分割子設備和目標識別子設備，所述圖像預處理子設備與所述CMOS攝像頭連接，以對所述水下圖像依次執行自適應邊緣增強和小波濾波處理，以獲得預處理水下圖像；所述二值化處理子設備與所述圖像預處理子設備和所述靜態存儲設備分別連接，將所述預處理水下圖像的每一個像素的亮度與所述黑白閾值分別比較，當像素的亮度大于所述黑白閾值時，將像素記為白色像素，當像素的亮度小于所述黑白閾值時，將像素記為黑色像素，從而獲得二值化水下圖像；所述列邊緣檢測子設備與所述二值化處理子設備和所述靜態存儲設備分別連接，用于對所述二值化水下圖像，計算每列黑色像素的數目，將黑色像素的數目大于等于所述像素數閾值的列記為邊緣列；所述行邊緣檢測子設備與所述二值化處理子設備和所述靜態存儲設備分別連接，用于對所述二值化水下圖像，計算每行黑色像素的數目，將黑色像素的數目大于等于所述像素數閾值的行記為邊緣行；所述目標分割子設備與所述列邊緣檢測子設備和所述行邊緣檢測子設備分別連接，將邊緣列和邊緣行交織的區域作為目標存在區域，并從所述二值化水下圖像中分割出所述目標存在區域以作為目標子圖像輸出；所述目標識別子設備與所述目標分割子設備和所述靜態存儲設備分別連接，將所述目標子圖像與所述灰度化魚形模版匹配，匹配成功，則輸出存在魚體信號，并根據所述目標子圖像在所述二值化水下圖像中的相對位置計算水下魚體偏離角度，匹配失敗，則輸出不存在魚體信號；其中，所述嵌入式處理器與所述GPS定位設備、所述靜態存儲設備、所述聲納探測設備、所述超聲波測距設備、所述水上處理設備、所述魚體檢測設備和所述驅動設備分別連接，用于監視所述驅動設備的驅動狀態，還用于在接收到所述存在魚體信號時，啟動所述GPS定位設備、所述聲納探測設備和所述超聲波測距設備以接收所述GPS定位數據、所述第一相對距離和所述第二相對距離，基于所述GPS定位數據、所述第一相對距離和所述第二相對距離計算并輸出魚體GPS定位數據，并通過電纜將所述預處理水下圖像和所述魚體GPS定位數據傳輸到所述水上處理設備；所述嵌入式處理器在接收到所述不存在魚體信號時，關閉所述GPS定位設備、所述聲納探測設備和所述超聲波測距設備；所述嵌入式處理器還與所述電動鎖扣、所述漁網釋放驅動器和所述漁網回收驅動器分別連接，在接收到所述存在魚體信號時，根據第二相對距離和預設漁網重量確定漁網釋放力度；根據水下魚體偏離角度確定漁網釋放角度，并向所述電動鎖扣發送所述捕魚啟動信號。