【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及圖像處理，具體涉及一種基于機(jī)器視覺的石蛙養(yǎng)殖生長監(jiān)測方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、石蛙是我國南方地區(qū)廣泛分布的一種蛙類。它多棲息在海拔?370?-?1500?米山溪的迥水坑、溪水旁的石縫或者石洞中，這類生境具有陰涼、昏暗的特點(diǎn)。隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，在石蛙養(yǎng)殖領(lǐng)域，計算機(jī)視覺技術(shù)為其生長監(jiān)測帶來了創(chuàng)新性的解決方案。通過在養(yǎng)殖場地合理布置攝像頭等圖像采集設(shè)備，利用圖像識別技術(shù)可以準(zhǔn)確地捕捉石蛙的形態(tài)、行為等外觀特征。深度學(xué)習(xí)算法能夠依據(jù)大量的石蛙圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練，進(jìn)而精準(zhǔn)判斷石蛙的生長狀況。同時，數(shù)據(jù)分析技術(shù)可以結(jié)合養(yǎng)殖環(huán)境的圖像信息，分析環(huán)境因素對石蛙生長的影響，如水質(zhì)的清澈程度、養(yǎng)殖場地的溫濕度等是否適宜石蛙生存。
2、但是，在實(shí)際的石蛙養(yǎng)殖生長監(jiān)測應(yīng)用中，由于石蛙具有夜行的特征，為了獲取其夜間活動狀態(tài)的圖像數(shù)據(jù)，通常需要利用夜視相機(jī)對其進(jìn)行拍攝監(jiān)測。但石蛙的皮膚較為粗糙，并且在養(yǎng)殖環(huán)境中，其皮膚顏色和反射率往往與周圍的石頭、泥土等物體相近，使得石蛙很容易與背景環(huán)境融為一體。更為棘手的是，當(dāng)石蛙受到相似的石頭、泥土等物體部分遮擋時，其輪廓就會變得模糊不清，這極大地增加了直接從圖像中準(zhǔn)確識別并判斷石蛙狀態(tài)的難度。為了改善這種情況，圖像增強(qiáng)技術(shù)被考慮用來提高圖像中石蛙區(qū)域的辨識度。然而，現(xiàn)有的圖像增強(qiáng)技術(shù)大多是基于像素點(diǎn)的數(shù)量分布來進(jìn)行灰度值拉伸增強(qiáng)，但是石蛙在圖像中的實(shí)際特征，比如石蛙獨(dú)特的外形輪廓、紋理特點(diǎn)以及與周圍環(huán)境的相對關(guān)系等都會對圖像的辨識度產(chǎn)生影響。因此，在基于像素點(diǎn)的數(shù)量對石蛙養(yǎng)殖監(jiān)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決圖像中石蛙的辨識精確度較低，進(jìn)一步導(dǎo)致石蛙養(yǎng)殖生長監(jiān)測的評估的全面性和精確性較低的技術(shù)問題，本專利技術(shù)的目的在于提供一種基于機(jī)器視覺的石蛙養(yǎng)殖生長監(jiān)測方法及系統(tǒng)。
2、為解決上述技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案具體如下：
3、本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種基于機(jī)器視覺的石蛙養(yǎng)殖生長監(jiān)測方法，包括：獲取石蛙所處的待監(jiān)測養(yǎng)殖環(huán)境的監(jiān)測圖像；利用與當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像相鄰的監(jiān)測圖像中的差異像素點(diǎn)確定當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的參考區(qū)域的石蛙運(yùn)動特征指數(shù)，參考區(qū)域表征可能出現(xiàn)石蛙的超像素塊；根據(jù)石蛙運(yùn)動特征指數(shù)確定當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的石蛙參考區(qū)域；根據(jù)石蛙參考區(qū)域中的邊緣線、邊緣線的主軸方向和石蛙參考區(qū)域中各灰度級的像素點(diǎn)確定當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的各灰度級的石蛙增強(qiáng)特征信息量；根據(jù)當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的各灰度級的像素點(diǎn)的第一數(shù)量、當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的所有像素點(diǎn)的第二數(shù)量、石蛙參考區(qū)域中灰度級的第三數(shù)量以及各灰度級的石蛙增強(qiáng)特征信息量，確定當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像在直方圖均衡化過程中灰度級的灰度級映射關(guān)系；基于灰度級的灰度級映射關(guān)系對監(jiān)測圖像進(jìn)行圖像增強(qiáng)，得到目標(biāo)圖像，并利用目標(biāo)圖像對石蛙的生長狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。
4、可選的，利用與當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像相鄰的監(jiān)測圖像中的差異像素點(diǎn)確定當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的參考區(qū)域的石蛙運(yùn)動特征指數(shù)包括：利用超像素分割算法對監(jiān)測圖像進(jìn)行分割，得到多個超像素塊；利用幀差法獲取當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像與當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像相鄰的上一幀的監(jiān)測圖像之間的差異像素點(diǎn)，并標(biāo)記具備差異像素點(diǎn)的超像素塊，將具備差異像素點(diǎn)的超像素塊作為當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的參考區(qū)域；根據(jù)當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的參考區(qū)域中的各差異像素點(diǎn)的連通域凸包與上一幀的監(jiān)測圖像中各差異像素點(diǎn)的連通域凸包，確定當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的參考區(qū)域的差異像素點(diǎn)的連通域的動態(tài)相似特征；選取動態(tài)相似特征最大的差異像素點(diǎn)的連通域?yàn)楫?dāng)前幀的監(jiān)測圖像的參考區(qū)域的差異像素點(diǎn)的連通域在上一幀的監(jiān)測圖像的參考連通域；計算當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的參考區(qū)域中差異像素點(diǎn)的連通域與當(dāng)前幀之前的各幀的監(jiān)測圖像的參考連通域之間的連通域質(zhì)心坐標(biāo)方差；根據(jù)當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的參考區(qū)域中的差異像素點(diǎn)的連通域與當(dāng)前幀之前的各幀的監(jiān)測圖像的參考連通域之間的動態(tài)相似特征均值、連通域質(zhì)心坐標(biāo)方差以及面積差異均值，確定當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的參考區(qū)域的石蛙運(yùn)動特征指數(shù)。
5、可選的，根據(jù)當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的參考區(qū)域中的各差異像素點(diǎn)的連通域凸包與上一幀的監(jiān)測圖像中各差異像素點(diǎn)的連通域凸包，確定當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的參考區(qū)域的差異像素點(diǎn)的連通域的動態(tài)相似特征包括：計算當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的參考區(qū)域中的差異像素點(diǎn)的連通域凸包的質(zhì)心像素點(diǎn)坐標(biāo)與上一幀的監(jiān)測圖像中差異像素點(diǎn)的連通域凸包的質(zhì)心像素點(diǎn)坐標(biāo)之間的歐氏距離；計算當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的參考區(qū)域中的差異像素點(diǎn)的連通域凸包與上一幀的監(jiān)測圖像中差異像素點(diǎn)的連通域凸包之間的豪斯多夫距離；確定豪斯多夫距離與歐氏距離之間的第一乘積的倒數(shù)為動態(tài)相似特征。
6、可選的，根據(jù)當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的參考區(qū)域中的差異像素點(diǎn)的連通域與當(dāng)前幀之前的各幀的監(jiān)測圖像的參考連通域之間的動態(tài)相似特征均值、連通域質(zhì)心坐標(biāo)方差以及面積差異均值，確定當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的參考區(qū)域的石蛙運(yùn)動特征指數(shù)包括：對動態(tài)相似特征均值進(jìn)行歸一化處理，得到歸一化數(shù)值；計算歸一化數(shù)值、連通域質(zhì)心坐標(biāo)方差以及面積差異均值三者之間的第二乘積，并對各第二乘積進(jìn)行疊加，得到當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的參考區(qū)域的石蛙運(yùn)動特征指數(shù)。
7、可選的，根據(jù)石蛙運(yùn)動特征指數(shù)確定當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的石蛙參考區(qū)域包括：選取石蛙運(yùn)動特征指數(shù)最大的目標(biāo)參考區(qū)域；獲取目標(biāo)參考區(qū)域中的目標(biāo)灰度級；從當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的超像素塊中選取包含目標(biāo)灰度級的超像素塊作為石蛙參考區(qū)域。
8、可選的，根據(jù)石蛙參考區(qū)域中的邊緣線、邊緣線的主軸方向和石蛙參考區(qū)域中各灰度級的像素點(diǎn)確定當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的各灰度級的石蛙增強(qiáng)特征信息量包括：
9、獲取石蛙參考區(qū)域中的邊緣線和邊緣線的主軸方向，基于邊緣線和主軸方向確定邊緣線的參考像素點(diǎn)；計算當(dāng)前邊緣線的參考像素點(diǎn)與其他的邊緣線的參考像素點(diǎn)之間的距離，并選取最小距離作為當(dāng)前邊緣線的縫隙距離特征；根據(jù)石蛙參考區(qū)域的像素點(diǎn)的第四數(shù)量、邊緣線的縫隙距離特征以及邊緣線的圖像灰度均值，確定石蛙參考區(qū)域的石蛙遮擋干擾因子；確定石蛙參考區(qū)域中各灰度級的像素點(diǎn)的凸包的面積，以及對石蛙參考區(qū)域的邊緣線的像素點(diǎn)進(jìn)行聚類，得到聚類簇；選取像素點(diǎn)的數(shù)量最小的聚類簇，并獲取聚類簇中各像素點(diǎn)與其他的聚類簇中的最近像素點(diǎn)之間的歐氏距離，將歐氏距離作為增強(qiáng)特征距離；根據(jù)石蛙遮擋干擾因子、增強(qiáng)特征距離以及面積確定當(dāng)前的監(jiān)測圖像的各灰度級的石蛙增強(qiáng)特征信息量。
10、可選的，根據(jù)石蛙參考區(qū)域的像素點(diǎn)的第四數(shù)量、邊緣線的縫隙距離特征以及邊緣線的圖像灰度均值，確定石蛙參考區(qū)域的石蛙遮擋干擾因子包括：計算邊緣線的圖像灰度均值與邊緣線的縫隙距離特征之間的第三乘積的倒數(shù)，并對各邊緣線的第三乘積的倒數(shù)進(jìn)行疊加，得到疊加值；確定疊加值與第四數(shù)量之間的第四乘積為石蛙參考區(qū)域的石蛙遮擋干擾因子。
11、可選的，根據(jù)石蛙遮擋干擾因子、增強(qiáng)特征距離以及面積確定當(dāng)前的監(jiān)測圖像的各灰度級的石蛙增強(qiáng)特征信息量包括：本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于機(jī)器視覺的石蛙養(yǎng)殖生長監(jiān)測方法，其特征在于，所述基于機(jī)器視覺的石蛙養(yǎng)殖生長監(jiān)測方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺的石蛙養(yǎng)殖生長監(jiān)測方法，其特征在于，所述利用與所述當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像相鄰的監(jiān)測圖像中的差異像素點(diǎn)確定所述當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的參考區(qū)域的石蛙運(yùn)動特征指數(shù)包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于機(jī)器視覺的石蛙養(yǎng)殖生長監(jiān)測方法，其特征在于，所述根據(jù)當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的參考區(qū)域中的各差異像素點(diǎn)的連通域凸包與上一幀的監(jiān)測圖像中各所述差異像素點(diǎn)的連通域凸包，確定所述當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的參考區(qū)域的差異像素點(diǎn)的連通域的動態(tài)相似特征包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于機(jī)器視覺的石蛙養(yǎng)殖生長監(jiān)測方法，其特征在于，所述根據(jù)所述當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的參考區(qū)域中的所述差異像素點(diǎn)的連通域與所述當(dāng)前幀之前的各幀的監(jiān)測圖像的參考連通域之間的動態(tài)相似特征均值、所述連通域質(zhì)心坐標(biāo)方差以及面積差異均值，確定所述當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的參考區(qū)域的石蛙運(yùn)動特征指數(shù)包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺的石蛙養(yǎng)殖生長監(jiān)測方法，其特征在于，所述根據(jù)石蛙運(yùn)動特
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的基于機(jī)器視覺的石蛙養(yǎng)殖生長監(jiān)測方法，其特征在于，所述根據(jù)所述石蛙參考區(qū)域中的邊緣線、所述邊緣線的主軸方向和所述石蛙參考區(qū)域中各灰度級的像素點(diǎn)確定所述當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的各灰度級的石蛙增強(qiáng)特征信息量包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于機(jī)器視覺的石蛙養(yǎng)殖生長監(jiān)測方法，其特征在于，所述根據(jù)所述石蛙參考區(qū)域的像素點(diǎn)的第四數(shù)量、所述邊緣線的縫隙距離特征以及所述邊緣線的圖像灰度均值，確定所述石蛙參考區(qū)域的石蛙遮擋干擾因子包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于機(jī)器視覺的石蛙養(yǎng)殖生長監(jiān)測方法，其特征在于，所述根據(jù)所述石蛙遮擋干擾因子、所述增強(qiáng)特征距離以及所述面積確定所述當(dāng)前的監(jiān)測圖像的各灰度級的石蛙增強(qiáng)特征信息量包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺的石蛙養(yǎng)殖生長監(jiān)測方法，其特征在于，所述根據(jù)所述當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的各灰度級的像素點(diǎn)的第一數(shù)量、所述當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的所有像素點(diǎn)的第二數(shù)量、所述石蛙參考區(qū)域中灰度級的第三數(shù)量以及各灰度級的石蛙增強(qiáng)特征信息量，確定所述當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像在直方圖均衡化過程中所述灰度級的灰度級映射關(guān)系包括：
10.一種基于機(jī)器視覺的石蛙養(yǎng)殖生長監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括：處理器和存儲器；其中，存儲器用于存儲可在處理器上運(yùn)行的計算機(jī)程序；處理器，用于執(zhí)行存儲器上所存放的程序，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-9任意一項所述的基于機(jī)器視覺的石蛙養(yǎng)殖生長監(jiān)測方法的步驟。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于機(jī)器視覺的石蛙養(yǎng)殖生長監(jiān)測方法，其特征在于，所述基于機(jī)器視覺的石蛙養(yǎng)殖生長監(jiān)測方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺的石蛙養(yǎng)殖生長監(jiān)測方法，其特征在于，所述利用與所述當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像相鄰的監(jiān)測圖像中的差異像素點(diǎn)確定所述當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的參考區(qū)域的石蛙運(yùn)動特征指數(shù)包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于機(jī)器視覺的石蛙養(yǎng)殖生長監(jiān)測方法，其特征在于，所述根據(jù)當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的參考區(qū)域中的各差異像素點(diǎn)的連通域凸包與上一幀的監(jiān)測圖像中各所述差異像素點(diǎn)的連通域凸包，確定所述當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的參考區(qū)域的差異像素點(diǎn)的連通域的動態(tài)相似特征包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于機(jī)器視覺的石蛙養(yǎng)殖生長監(jiān)測方法，其特征在于，所述根據(jù)所述當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的參考區(qū)域中的所述差異像素點(diǎn)的連通域與所述當(dāng)前幀之前的各幀的監(jiān)測圖像的參考連通域之間的動態(tài)相似特征均值、所述連通域質(zhì)心坐標(biāo)方差以及面積差異均值，確定所述當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的參考區(qū)域的石蛙運(yùn)動特征指數(shù)包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺的石蛙養(yǎng)殖生長監(jiān)測方法，其特征在于，所述根據(jù)石蛙運(yùn)動特征指數(shù)確定所述當(dāng)前幀的監(jiān)測圖像的石蛙參考區(qū)域包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的基于機(jī)器視覺的石蛙養(yǎng)殖生長監(jiān)測方法，其特征在于，所述根據(jù)所述石蛙...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：姚敏，鄒曉，許忠順，鄧永進(jìn)，段仕敏，周葉鳴，李冬光，朱麗莉，金龍，蔣敏留，羅秀群，張興彥，王定華，羅虹，
申請(專利權(quán))人：貴州大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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