[發明專利]一種基于魚群行為時空特性的循環水養殖水質智能預警裝置和方法

有效

• 申請號: 202010441495.7
• 申請日: 2020-05-22
• 公開（公告）號: CN111640139B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 葉章穎;魏丹;趙建;季柏民;文彥慈;朱松明
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06T7/269
• 分類號: G06T7/269;G06V10/762;G06K9/62;H04N7/18;G01N33/18;A01K63/00;A01K63/04
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發明公開了一種基于魚群行為時空特征的循環水養殖水質智能預警裝置和方法，裝置包括循環水養殖池、循環水處理系統、深度攝像機、報警器、移動設備、顯示器和服務器；該裝置主要利用計算機視覺技術與圖像處理技術，構建出能夠反映水質變化特征的運動影響力圖，通過對魚群行為時空特征的定量分析，在不影響魚類正常生長發育的情況下，及時作出水質異常預警。本發明的裝置結構簡單，方法精準簡便，本發明的水質智能預警裝置和方法能夠有效的解決目前常用水質檢測裝備精確度不高，可靠性低的問題，以非入侵的形式確保養殖水體水質在適應的范圍內，有利于魚類養殖福利化。

技術領域

本發明涉及水質檢測和魚群行為分析技術領域，尤其是涉及一種基于魚群行為時空特性的循環水養殖水質智能預警裝置和方法。

背景技術

隨著經濟社會的快速發展和人民生活水平的顯著提高，人們對魚肉蛋白的需求不斷增加，我國的水產養殖業呈現出蓬勃發展之勢。在水產養殖中，尤其是集約化循環水養殖，水質的好壞直接影響到水生動物的生長發育狀況和生長福利，關系到水產品品質，也決定了養殖系統的產量和經濟效益，因此對養殖水體中的溶解氧、PH值、溫度、氨氮等水質參數的實時監測和發生異常前的及時預警非常重要。

目前，常用的水質監測方法一般是將多種水質檢測儀的探頭放入養殖池中，實現實時監測，但長期放置于養殖池中的檢測儀探頭會使檢測結果產生較大誤差，可靠性低，單一的檢測點也會使檢測結果不能真實地反映出養殖池整體的水質狀況。近年來，隨著人們對魚類行為學的深入研究，越來越多的學者發現魚類的行為對于水體中溶氧量的變化、溫度的變化、鹽度以及光照強度等外部水體水質環境的改變和刺激非常敏感，魚類的行為信息在一定程度上反映了養殖水體的水質參數綜合變化情況，可以為魚類的健康監控與智能預警提供重要的依據和手段。但到目前為止，少有學者根據對魚類行為信息的分析進行水質智能預警的研究，且進行的相關水質研究中并不能融合多種水質參數，不具備代表性，且大多數是基于對魚群中個體目標的追蹤，這種基于個體目標追蹤技術進行的水質研究也并不適合高密度集約化的循環水養殖形式。

基于上述問題，本發明提出的是一種基于魚群行為時空特性的循環水養殖水質智能預警方法和裝置。通過計算機視覺和圖像處理技術，在無需對魚群前景目標進行提取的前提下，構建出能夠反映魚群中個體交互特征的運動影響力圖，結合影響力圖隨水質變化的演化特征，實時監測魚群的行為時空變化信息，為循環水養殖中水質的異常變化提供智能實時預警，通過這種非入侵的形式確保養殖水體水質在適宜的范圍內，有利于魚類養殖福利化。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于魚群行為時空特性的循環水養殖水質智能預警裝置和方法，根據魚的行為時空信息所反映出的水質參數變化，為水產養殖中水質異常變化情況提供實時預警。

本發明的一種基于魚群行為時空特性的循環水養殖水質智能預警裝置，包括循環水養殖池、循環水處理系統、深度攝像機、報警器、移動設備、顯示器和服務器；

所述的循環水處理系統設于循環水養殖池的外部，用于對養殖廢水進行處理(包括過濾、殺菌、增氧等)并將處理后的養殖廢水輸送給循環水養殖池；

所述的深度攝像機安裝在循環水養殖池的正上方，與服務器的輸入端相連；

所述的服務器的輸出端同時與顯示器和報警器相連；另外，服務器的輸出端與移動設備實現無線連接。

應用上述裝置進行基于魚群行為時空特性的水產養殖水質智能預警，預警方法包括如下步驟：

1)利用深度攝像機對養殖池整體圖像進行實時監測，并將視頻畫面實時傳送至服務器；

2)服務器利用殘差密集網絡對獲取的原始圖像進行高分辨率化預處理；