一種魚(yú)、蝦智能精準(zhǔn)投餌系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域，設(shè)及一種養(yǎng)殖魚(yú)、郵的智能精準(zhǔn)投巧系統(tǒng)，具體設(shè)及一 種基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)和組態(tài)控制技術(shù)的魚(yú)、郵智能精準(zhǔn)投巧系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前對(duì)于工廠化養(yǎng)殖魚(yú)郵的巧料投喂主要依靠人工投巧W及機(jī)器定時(shí)定量投巧， 人工投喂雖能較好地依靠人工經(jīng)驗(yàn)對(duì)養(yǎng)殖對(duì)象的攝食欲望進(jìn)行判斷，提高巧料的利用率， 但成本較高，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；而一般的機(jī)器定時(shí)定量投喂雖然在一定程度上節(jié)省了人工成本，但 容易造成巧料過(guò)量投喂或者投喂不足等情況；本發(fā)明提出的基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)和組態(tài)控 制技術(shù)的魚(yú)郵智能投喂系統(tǒng)，能在人工成本被有效降低的情況下，提高巧料的利用，保證養(yǎng) 殖魚(yú)郵的福利化生長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高效便捷的基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技 術(shù)和組態(tài)控制技術(shù)的魚(yú)郵智能精準(zhǔn)投巧系統(tǒng)及方法，為水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域針對(duì)不同對(duì)象的合理 化投喂提供技術(shù)支持。
[0004] 本發(fā)明的魚(yú)、郵智能精準(zhǔn)投巧系統(tǒng)，包括DSP、PLC觸摸屏一體機(jī)、主機(jī)顯示器一體 機(jī)及若干養(yǎng)殖池，每個(gè)養(yǎng)殖池一側(cè)邊緣設(shè)有圓形的巧光標(biāo)記，其對(duì)側(cè)邊緣安置有投巧裝置， 投巧裝置包括稱重傳感器及設(shè)于其上的風(fēng)機(jī)、螺旋推進(jìn)器和巧料存儲(chǔ)倉(cāng)，螺旋推進(jìn)器的進(jìn) 料口連接巧料存儲(chǔ)倉(cāng)的出料口，螺旋推進(jìn)器的出料口處設(shè)有投巧口，螺旋推進(jìn)器連接風(fēng)機(jī)， 風(fēng)機(jī)用于將位于投巧口處的巧料吹出進(jìn)行投喂，巧料存儲(chǔ)倉(cāng)的側(cè)壁上裝有攝像頭，攝像頭 位于投巧口正上方； 陽(yáng)〇化]每個(gè)投巧裝置還包括模擬量采集模塊、變頻器二和變頻器一，稱重傳感器與模擬 量采集模塊連接，螺旋推進(jìn)器與變頻器一連接，風(fēng)機(jī)與變頻器二連接，模擬量采集模塊、變 頻器一和變頻器二均與PLC觸摸屏一體機(jī)相接，攝像頭與DSP相連，PLC觸摸屏一體機(jī)、DSP 均與主機(jī)顯示器一體機(jī)相連。
[0006] 應(yīng)用上述魚(yú)、郵智能精準(zhǔn)投巧系統(tǒng)的方法，包括W下步驟：
[0007] 1)建立有效投巧距離查詢表：
[0008]A、攝像頭具有=種安裝角度，即與巧料存儲(chǔ)倉(cāng)倉(cāng)壁夾角a為30。、45°或60。， 投巧口具有四種安裝角度，即與巧料存儲(chǔ)倉(cāng)倉(cāng)壁的夾角P為45。、50°、55°或60。，二者 按照不同的安置角度，共有12種不同安置組合；
[0009] 在每種安置組合中，將巧光標(biāo)記放在攝像頭視線內(nèi)的養(yǎng)殖池一側(cè)邊緣各個(gè)不同位 置，在每一位置處，攝像頭將實(shí)時(shí)畫(huà)面?zhèn)魉椭罝SP，DSP對(duì)視頻畫(huà)面進(jìn)行去噪處理，并在R分 量下利用ACWE(無(wú)邊界主動(dòng)輪廓技術(shù)）對(duì)巧光標(biāo)記進(jìn)行識(shí)別、提??；
[0010]B、利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)計(jì)算巧光標(biāo)記面積SW及其8個(gè)極限像素點(diǎn)的坐標(biāo)：兩個(gè) 水平切線點(diǎn)A1、A2,兩個(gè)垂直切線點(diǎn)B1、B2,兩個(gè)45°斜切線點(diǎn)C1、C2,兩個(gè)135°斜切線點(diǎn) D1、D2,獲得一組參數(shù)組合；
[0011] C、人工量出巧光標(biāo)記處于每一位置時(shí)，點(diǎn)A2距離投巧口的直線距離L;
[0012] D、對(duì)每種安置組合建立其有效投巧距離查詢表：表中每組參數(shù)組合映射唯一一個(gè) 直線距離L;獲得各安置組合的有效投巧距離查詢表；
[0013] 2)人工選擇當(dāng)前投巧裝置應(yīng)用的養(yǎng)殖對(duì)象為魚(yú)或郵，并調(diào)整投巧口和攝像頭各 自位置確定安置組合；攝像頭將實(shí)時(shí)畫(huà)面?zhèn)魉椭罝SP，DSP對(duì)視頻畫(huà)面進(jìn)行去噪處理，并在R 分量下利用ACWE(無(wú)邊界主動(dòng)輪廓）技術(shù)對(duì)巧光標(biāo)記進(jìn)行識(shí)別、提取，獲得實(shí)時(shí)參數(shù)組合； 查詢步驟1)建立的有效投巧距離查詢表，獲得相應(yīng)的預(yù)估投巧距離；
[0014] 3) DSP將2)中所預(yù)估的投巧距離發(fā)送至主機(jī)顯示器一體機(jī)，主機(jī)顯示器一體機(jī)繼 而將該信息反饋至PLC觸摸屏一體機(jī)，PLC觸摸屏一體機(jī)根據(jù)所投喂巧料種類(lèi)W及事先擬 合好的巧料投出拋物線方程，計(jì)算出該投巧距離內(nèi)變頻器一和變頻器二的最佳參數(shù)設(shè)置組 合；利用該參數(shù)組合可使在預(yù)估的投巧距離內(nèi)經(jīng)投巧口噴灑出的巧料的作用范圍最大化；
[0015] 4)當(dāng)養(yǎng)殖對(duì)象為魚(yú)時(shí)：PLC觸摸屏一體機(jī)按照3)中計(jì)算出的變頻器一和變頻器 二的最佳參數(shù)組合進(jìn)行投巧，同時(shí)攝像頭將魚(yú)群實(shí)時(shí)攝食畫(huà)面?zhèn)鬏斨罝SP進(jìn)行魚(yú)群攝食 Kinetic動(dòng)能E計(jì)算，具體為：
[0016] ①DSP利用粒子平流方案particle advection scheme對(duì)當(dāng)前畫(huà)面中魚(yú)群目標(biāo)進(jìn) 行提?。o(wú)需進(jìn)行背景去除）；
[0017] ②DSP在化分量下對(duì)經(jīng)①處理好的畫(huà)面進(jìn)行魚(yú)群攝食Kenetic動(dòng)能計(jì)算，公式如 下：
[0018]
[0019] 其中m為所提取魚(yú)群中的目標(biāo)個(gè)數(shù)，Vi為魚(yú)群中每個(gè)目標(biāo)的速度，ly為速度賭 (entropy)，即在不同速度范圍內(nèi)目標(biāo)個(gè)數(shù)所占百分比的賭之和。
[0020] 再將計(jì)算結(jié)果經(jīng)主機(jī)顯示器一體機(jī)同步發(fā)送至PLC觸摸屏一體機(jī)，PLC觸摸屏一 體機(jī)根據(jù)Kenetic動(dòng)能大小實(shí)時(shí)調(diào)整變頻器一和變頻器二的參數(shù)，繼而改變投巧量；
[0021] 當(dāng)養(yǎng)殖對(duì)象為郵時(shí)：PLC觸摸屏一體機(jī)根據(jù)3)中計(jì)算出的變頻器一進(jìn)行投巧，當(dāng) 當(dāng)前投喂量已完成設(shè)定投喂量的90%時(shí)，PLC觸摸屏一體機(jī)改變變頻器一和變頻器二的參 數(shù)組合，使得經(jīng)投巧口噴灑巧料速率降低，繼續(xù)投巧；當(dāng)繼續(xù)投巧量達(dá)到99%時(shí)，PLC觸摸 屏一體機(jī)繼續(xù)改變變頻器一和變頻器二的參數(shù)組合，使得經(jīng)投巧口噴灑巧料速率進(jìn)一步降 低，繼續(xù)投巧；反復(fù)如此，直至最后未投巧量低于稱重傳感器的最小靈敏度為止。
[0022] 本發(fā)明的有益效果是：
[0023] 本發(fā)明的基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)和組態(tài)控制技術(shù)的魚(yú)郵智能精準(zhǔn)投巧系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，操作方便，所采用的計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)和組態(tài)控制技術(shù)分別主要由DSP和PLC執(zhí)行，可在 保證在較低的人工成本W(wǎng)及較高巧料利用率的前提下實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖對(duì)象的福利化生長(zhǎng)。采用本 發(fā)明的系統(tǒng)進(jìn)行魚(yú)郵的智能投巧，方法簡(jiǎn)單，快捷高效，可極大程度上避免不必要的人工成 本，提高巧料的利用率，為養(yǎng)殖魚(yú)郵的福利化生長(zhǎng)提供技術(shù)支持。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本發(fā)明的魚(yú)、郵智能精準(zhǔn)投巧系統(tǒng)； 陽(yáng)0巧]圖2是巧光標(biāo)記的示意圖； 陽(yáng)0%] 圖中：1-巧光標(biāo)記；2-養(yǎng)殖池；3-變頻器一；4-變頻器二；5-模擬量采集模塊； 6-DSP;7-PLC觸摸屏一體機(jī)；8-主機(jī)顯示器一體機(jī)；9-稱重傳感器；10-風(fēng)機(jī)；11-巧料存 儲(chǔ)倉(cāng)；12-螺旋推進(jìn)器；13-投巧口；14-攝像頭。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0028] 參照?qǐng)D1，本發(fā)明的基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)和組態(tài)控制技術(shù)的魚(yú)郵智能精準(zhǔn)投巧系 統(tǒng)，包括DSP6、PLC觸摸屏一體機(jī)7、主機(jī)顯不器一體機(jī)8及若干養(yǎng)殖池2,每個(gè)養(yǎng)殖池2 - 側(cè)邊緣設(shè)有圓形的巧光標(biāo)記1，其對(duì)側(cè)邊緣安置有投巧裝置，投巧裝置包括稱重傳感器9及 設(shè)于其上的風(fēng)機(jī)10、螺旋推進(jìn)器12和巧料存儲(chǔ)倉(cāng)11，螺旋推進(jìn)器12的進(jìn)料口連接巧料存 儲(chǔ)倉(cāng)11的出料口，螺旋推進(jìn)器12的出料口處設(shè)有投巧口 13,螺旋推進(jìn)器12連接風(fēng)機(jī)10， 風(fēng)機(jī)10用于將位于投巧口處的巧料吹出進(jìn)行投喂，巧料存儲(chǔ)倉(cāng)11的側(cè)壁上裝有攝像頭14， 攝像頭14位于投巧口正上方；
[0029] 每個(gè)投巧裝置還包括模擬量采集模塊5、變頻器二4和變頻器一 3,稱重傳感器9 與模擬量采集模塊5連接，螺旋推進(jìn)器12與變頻器一 3連接，風(fēng)機(jī)10與變頻器二4連接， 模擬量采集模塊5、變頻器一 3和變頻器二4均與PLC觸摸屏一體機(jī)7相接，攝像頭14與 DSP6相連，PLC觸摸屏一體機(jī)7、DSP6均與主機(jī)顯示器一體機(jī)8相連。
[0030] 巧光標(biāo)記1安置在攝像頭14視野范圍內(nèi)并正對(duì)投巧口 13,攝像頭14可與巧料存 儲(chǔ)倉(cāng)11倉(cāng)壁呈=個(gè)角度安置，夾角a可W為30°、45°、60° ;投巧口 13可與巧料存儲(chǔ)倉(cāng) 11倉(cāng)壁呈四個(gè)角度安置，夾角P可W為45。、50°、55°、60°。其次，PLC觸摸屏一體機(jī)7 和主機(jī)顯示器一體機(jī)8上可反復(fù)進(jìn)行巧料存儲(chǔ)倉(cāng)中巧料質(zhì)量的清零工作；PLC觸摸屏一體 機(jī)和主機(jī)顯示器一體機(jī)上可同時(shí)顯示多個(gè)投巧裝置的多種投巧信息：巧料余量、所投巧料 種類(lèi)、下次投巧時(shí)間、上次投巧時(shí)間、當(dāng)日已投巧次數(shù)、當(dāng)日已投巧量、下次投巧量、上次投 巧量、當(dāng)日還剩投巧次數(shù)、當(dāng)日還剩投巧量；PLC觸摸屏一體機(jī)和主機(jī)顯示器一體機(jī)上還可 同時(shí)設(shè)置和更改多個(gè)投巧裝置的多種投巧信息：養(yǎng)殖對(duì)象（魚(yú)或郵）、一個(gè)月內(nèi)的每日投巧 時(shí)間、一個(gè)月內(nèi)的每日每次投巧量、巧料存儲(chǔ)倉(cāng)內(nèi)的巧料警戒余量、當(dāng)前所投巧料種類(lèi)。該 系統(tǒng)針對(duì)的養(yǎng)殖對(duì)象魚(yú)為游泳型魚(yú)類(lèi)，即搶食型魚(yú)類(lèi)；當(dāng)投喂對(duì)象是魚(yú)時(shí)，攝像頭會(huì)實(shí)時(shí)將 魚(yú)攝食畫(huà)面?zhèn)鬏斨罝SP進(jìn)行處理；針對(duì)的養(yǎng)殖對(duì)象郵為南美白對(duì)郵；當(dāng)投喂對(duì)象是郵時(shí)，攝 像頭不會(huì)實(shí)時(shí)將郵攝食畫(huà)面?zhèn)鬏斨罝SP進(jìn)行處理；當(dāng)巧料存儲(chǔ)倉(cāng)內(nèi)的巧料余量小于設(shè)定的 巧料警戒余量時(shí)，PLC觸摸屏一體機(jī)和主機(jī)顯示器一體機(jī)上對(duì)應(yīng)的投巧裝置選項(xiàng)將會(huì)發(fā)出 警報(bào)；每次投巧時(shí)，當(dāng)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間內(nèi)所設(shè)定巧料量還未投喂完畢時(shí)，系統(tǒng)將默認(rèn)設(shè)備出 現(xiàn)故障，PLC觸摸屏一體機(jī)和主機(jī)顯示器一體機(jī)上亦會(huì)同時(shí)發(fā)出設(shè)備故障警報(bào)。
[0031] 應(yīng)用該系統(tǒng)進(jìn)行魚(yú)、郵智能精準(zhǔn)投巧的方法，具體為：
[0032] 1)建立有效投巧距離查詢表：
[0033] A、攝像頭14具有=種安裝角度，即與巧料存儲(chǔ)倉(cāng)11倉(cāng)壁夾角a為30。、45°或 60°，投巧口 13具有四種安裝角度，即與巧料存儲(chǔ)倉(cāng)11倉(cāng)壁的夾角P為45。、50°、55° 或60°，二者按照不同的安置角度，共有12種不同安置組合；
[0034] 在每種安置組合中，將巧光標(biāo)記1放在攝像頭14視線內(nèi)的養(yǎng)殖池2 -側(cè)邊緣