[發明專利]一種無接觸式魚類形態表型自動獲取裝置及方法

有效

• 申請號: 202010585968.0
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111738279B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 劉海平;牟振波;肖世俊;胡宇松
• 申請（專利權）人: 西藏自治區農牧科學院水產科學研究所;武漢理工大學
• 主分類號: G06V20/05
• 分類號: G06V20/05;G06V10/764;G06V10/50;G06V10/774;G06V10/26;G06V10/22;G06V10/147;G06T7/90;G06T7/13;G06T7/10;G06T7/62
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

1.一種無接觸式魚類形態表型自動獲取方法，其特征在于，包括下述步驟：

步驟1：工作準備

將待提取表型魚類放入透明魚缸，將透明魚缸放在拍攝支架(4)內；

步驟2：獲取三視圖

同時使用第一CCD傳感器(1)、第二CCD傳感器(2)、第三CCD傳感器(3)分別獲取待提取表型魚類的主視圖P₁、俯視圖P₂、左視圖P₃，得到一組圖像{P₁,P₂,P₃}，并將該組圖像傳輸給圖像處理裝置(5),圖像處理裝置(5)執行步驟3至步驟9；

步驟3：判斷所述一組圖像是否符合表型提取要求

步驟3.1：分別提取主視圖P₁、左視圖P₃的HOG特征向量hog₁、hog₃,將hog₁、hog₃分別輸入第一分類器、第二分類器，分別得到主視圖P₁、左視圖P₃的類別；其中，所述第一分類器以主視圖的HOG特征向量為輸入、圖像類別為輸出，所述第二分類器以左視圖的HOG特征向量為輸入、圖像類別為輸出，所述圖像類別包括符合要求、不符合要求；所述第一分類器由第一CCD傳感器(1)獲取的魚類主視圖正樣本和負樣本訓練得到，所述第二分類器由第三CCD傳感器(3)獲取的魚類左視圖正樣本和負樣本訓練得到，所述正樣本為魚類處于伸直狀態的圖像也即符合要求的圖像，所述負樣本為魚類處于蜷曲狀態的圖像也即不符合要求的圖像；

步驟3.2：利用圖像骨架提取技術對俯視圖P₂進行圖像骨架提取，得到待提取表型魚類的骨架線L⁰,將所述骨架線L⁰的首尾兩點相連形成的直線向該直線的兩側分別平移距離a,平移后得到的兩條直線形成一個矩形區域，計算骨架線L⁰上的點落在矩形區域內的數目占骨架線L⁰上的點總數目的比值，若該比值大于設定的閾值b，則俯視圖P₂符合要求，反之不符合要求；

步驟3.3：若主視圖P₁、俯視圖P₂、左視圖P₃均符合要求，則所述一組圖像符合表型提取要求，將所述一組圖像作為待處理圖像，進入步驟4；若主視圖P₁、俯視圖P₂、左視圖P₃中有一個圖不符合要求，則所述一組圖像不符合表型提取要求，過一個隨機時間s,轉至步驟2；

步驟4：根據俯視圖獲取魚的方位參數與寬度參數

步驟4.1：利用基于sobel算子的輪廓發現技術對俯視圖P₂進行處理，得到魚的俯視輪廓S⁰；

步驟4.2獲取骨架線L⁰的首尾兩點相連形成的直線的方位參數，所述方位參數為該直線與x軸之間的夾角，利用所述方位參數對俯視圖P₂進行旋轉，使得骨架線L⁰的首尾兩點相連形成的直線與x軸平行，得到旋轉后的俯視輪廓S與骨架線L；

步驟4.3：結合旋轉后的俯視輪廓S與骨架線L獲取魚的寬度參數；

步驟5：從主視圖與左視圖中選取用于表型提取的主圖

若骨架線L⁰的首尾兩點相連形成的直線與x軸、y軸構成三角形，則選取所述三角形的最長直角邊所在方位對應的視圖作為用于表型提取的主圖P⁰；若不構成三角形，則轉至步驟2；

步驟6：獲取主圖的主要顏色區間

用所述三角形的最長直角邊和斜邊的比值，對所述主圖P⁰使用雙線性插值進行拉伸，得到拉伸后的主圖P^*作為用于表型提取的正面圖像，提取拉伸后的主圖P^*的全局亮度參數與主要顏色區間；所述全局亮度參數包括拉伸后的主圖P^*中每個像素點在每個通道上的亮度值；

步驟7：提取魚頭、魚尾、魚鰭的boundingbox

步驟7.1：利用選擇性搜索算法對拉伸后的主圖P^*進行處理，獲取區域框建議；

步驟7.2：對每個區域框提取daisy+hog混合特征；

步驟7.3：將每個區域框的daisy+hog混合特征輸入第三分類器，輸出每個區域框的類別；所述第三分類器以區域框的daisy+hog混合特征為輸入、區域框類別為輸出，并由獲取的包含魚頭、魚尾或魚鰭的區域框樣本集訓練得到，所述區域框類型包括魚頭、魚尾、魚鰭；

步驟7.4：使用非極大抑制算法，提取出魚頭、魚尾、魚鰭的boundingbox；

步驟8：提取魚類各個部位的特征點

利用特征點提取技術對魚頭、魚尾、魚鰭的boundingbox進行處理，提取各個部位的輪廓點集，提取各輪廓的特征點，并計算出每個特征點在拉伸后的主圖P^*上的坐標；

步驟9：計算表型參數

根據所述特征點計算待提取表型魚類的全局表型參數。