基于水下机器视觉的河蟹养殖精准投饲技术研究
发布时间：2021-09-21 23:07
随着经济的发展,全国各地的河蟹养殖规模不断扩大,但是如今的水产养殖管理模式还是原始、粗放的养殖方式,养殖效率不高且饲料利用率低。饵料投喂的高效性和精准性是影响河蟹池塘养殖经济效益的两个关键指标,精准投饵能够充分发挥饵料的效能,获得最大的经济效益,因此本文开展基于水下机器视觉的河蟹养殖精准投饲技术研究:通过水下河蟹图像预处理以及河蟹目标的识别,可准确获得蟹塘水下河蟹的数量、大小和分布信息,以解决往哪里投饲的问题;通过自巡航变量投饲设备的开发,以解决小范围饲料密度分布和范围可控的高效投饲。通过二者的有机结合,实现中小型蟹塘养殖中高效精准的饵料投饲。本文的主要研究内容如下:一、为了改善蟹塘水下模糊河蟹图像的成像质量,提高图像清晰度和丰富图像细节,从而提高河蟹的识别准确率,本文根据水下光学成像原理和水对光线的吸收、散射特性,分别对包括直方图均衡、受限对比度自适应直方图均衡、伽马校正、基于暗通道先验的图像复原算法和基于图像模糊度和光吸收的图像复原算法进行对比分析,其中根据水体对长波（红光）最先吸收的原理,重点提出改进的基于暗通道先验的图像复原算法,并进行对比实验,从图像质量定性和定量分析中评价该...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无人作战舰艇SpartanScout（左）和Protector（右）
江苏大学硕士学位论文3重新设计后的舰艇航行速度也得到有效提升。图1.1无人作战舰艇SpartanScout（左）和Protector（右）Fig.1.1UnmannedcombatshipSpartanScout(left)andprotector(right)受限于历史发展等诸多因素，国内对于无人作业船的研究起步较晚，与发达国家存在较大差距。经过较长时间的理论研究，直到2008年，由航天科工集团研制的“天象一号”成为国内首款无人作业船，如图1.2所示。该无人作业船的主要功能是采集特定水域的气象信息，因此也成为世界上首艘气象监测无人作业船[8]。2013年，国内云洲技术团队成功研发出水质监测无人作业船，用于对特定水域的水质监测与上报，提高水质监测作业的高效性。图1.2天象一号无人船Fig.1.2Tianxiang-1unmannedboat从国内外研究现状可以看出，国外对无人作业船的研究主要涉及军事领域，而国内对无人作业船的应用领域主要为气象、水质等参数监测，而在水产养殖业无人作业船的研究较为少见。因此无人水产养殖作业船具有广阔的市场需求以及发展空间。1.2.2水下机器视觉预处理方法研究现状近年来水下机器视觉技术的发展为科学分析水生动物的生长状态提供了可能，中国农业大学的李道亮团队为实现海参捕捞和海参疾病诊断的自动化，采用受限对比度的自适应直方图均衡算法实现对海水环境下的图像增强[9]。而自然水域中含有大量的细小微粒，当光线在水中传播时，这些细小颗粒加重了光在水中的散射作用，因而采集到的水下图像往
江苏大学硕士学位论文11图2.2水下不同色光的衰减的视觉图例Fig.2.2Illustrationofdiminishingunderwatercolor自然水域中含有大量微粒介质，光线在水中直线传播时发生偏离直线方向的现象称之为散射作用。其对应的散射系数与微粒介质相关，当入射光线的波长大于微粒介质的直径时，散射系数服从瑞利定律；反之，系数服从米氏散射定律。根据传播介质的不同，散射作用可分为：（1）纯水水体本身产生的散射作用；（2）悬浮于水中的微粒介质产生的散射作用。根据散射作用的形式，散射作用又能细分为前向和后向：（1）前向散射：指目标的反射光到达水下相机镜头前，遇到水中悬浮粒子发生小角度随机散射而产生的光学效应。（2）后向散射：指非目标散射光到达相机镜头前，遇到水中悬浮粒子发生小角度随机散射而引起的光学效应。通常情况，光线的后向散射影响大于前向散射作用。由Schechner和Kapel[36]所述，水下图像的模糊效果主要由后向散射效应引起，水中的存在的各种杂质和浮游生物同样也加剧了水下图像的模糊，致使水下河蟹图像预处理面临着更大的挑战。2.3水下河蟹图像预处理2.3.1水下图像增强算法2.3.1.1直方图均衡（HistogramEqualization,HE）彩色图像经灰度变换转变为灰度图是图像处理中最常见的方式，彩色图像三要素为色
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种利用前景模型的水下图像增强算法[J]. 徐岩,马硕,王权威. 小型微型计算机系统. 2017(12)
[2]基于对比度受限直方图均衡化的水下海参图像增强方法[J]. 杨卫中,徐银丽,乔曦,饶伟,李道亮,李振波. 农业工程学报. 2016(06)
[3]渔用投饲机产品现状及发展趋势[J]. 吴强泽,袁永明. 江苏农业科学. 2015(10)
[4]无人船艇的发展及展望[J]. 张树凯,刘正江,张显库,刘玉. 世界海运. 2015(09)
[5]无人驾驶船舶规模应用指日可待[J]. 林平. 交通与运输. 2015(03)
[6]图像引导滤波的局部多尺度Retinex算法[J]. 方帅,杨静荣,曹洋,武鹏飞,饶瑞中. 中国图象图形学报. 2012(07)
[7]水产颗粒饲料投饵装置的原理与应用[J]. 朱健康. 福建水产. 2011(05)
[8]河蟹池塘生态养殖生长特性及投饵技术研究[J]. 董江水,陈红军,王新华. 江苏农业科学. 2010(06)
硕士论文
[1]大规格河蟹健康养殖技术研究[D]. 陈卫境.南京农业大学 2007
本文编号：3402673
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无人作战舰艇SpartanScout（左）和Protector（右）
江苏大学硕士学位论文3重新设计后的舰艇航行速度也得到有效提升。图1.1无人作战舰艇SpartanScout（左）和Protector（右）Fig.1.1UnmannedcombatshipSpartanScout(left)andprotector(right)受限于历史发展等诸多因素，国内对于无人作业船的研究起步较晚，与发达国家存在较大差距。经过较长时间的理论研究，直到2008年，由航天科工集团研制的“天象一号”成为国内首款无人作业船，如图1.2所示。该无人作业船的主要功能是采集特定水域的气象信息，因此也成为世界上首艘气象监测无人作业船[8]。2013年，国内云洲技术团队成功研发出水质监测无人作业船，用于对特定水域的水质监测与上报，提高水质监测作业的高效性。图1.2天象一号无人船Fig.1.2Tianxiang-1unmannedboat从国内外研究现状可以看出，国外对无人作业船的研究主要涉及军事领域，而国内对无人作业船的应用领域主要为气象、水质等参数监测，而在水产养殖业无人作业船的研究较为少见。因此无人水产养殖作业船具有广阔的市场需求以及发展空间。1.2.2水下机器视觉预处理方法研究现状近年来水下机器视觉技术的发展为科学分析水生动物的生长状态提供了可能，中国农业大学的李道亮团队为实现海参捕捞和海参疾病诊断的自动化，采用受限对比度的自适应直方图均衡算法实现对海水环境下的图像增强[9]。而自然水域中含有大量的细小微粒，当光线在水中传播时，这些细小颗粒加重了光在水中的散射作用，因而采集到的水下图像往
江苏大学硕士学位论文11图2.2水下不同色光的衰减的视觉图例Fig.2.2Illustrationofdiminishingunderwatercolor自然水域中含有大量微粒介质，光线在水中直线传播时发生偏离直线方向的现象称之为散射作用。其对应的散射系数与微粒介质相关，当入射光线的波长大于微粒介质的直径时，散射系数服从瑞利定律；反之，系数服从米氏散射定律。根据传播介质的不同，散射作用可分为：（1）纯水水体本身产生的散射作用；（2）悬浮于水中的微粒介质产生的散射作用。根据散射作用的形式，散射作用又能细分为前向和后向：（1）前向散射：指目标的反射光到达水下相机镜头前，遇到水中悬浮粒子发生小角度随机散射而产生的光学效应。（2）后向散射：指非目标散射光到达相机镜头前，遇到水中悬浮粒子发生小角度随机散射而引起的光学效应。通常情况，光线的后向散射影响大于前向散射作用。由Schechner和Kapel[36]所述，水下图像的模糊效果主要由后向散射效应引起，水中的存在的各种杂质和浮游生物同样也加剧了水下图像的模糊，致使水下河蟹图像预处理面临着更大的挑战。2.3水下河蟹图像预处理2.3.1水下图像增强算法2.3.1.1直方图均衡（HistogramEqualization,HE）彩色图像经灰度变换转变为灰度图是图像处理中最常见的方式，彩色图像三要素为色
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种利用前景模型的水下图像增强算法[J]. 徐岩,马硕,王权威. 小型微型计算机系统. 2017(12)
[2]基于对比度受限直方图均衡化的水下海参图像增强方法[J]. 杨卫中,徐银丽,乔曦,饶伟,李道亮,李振波. 农业工程学报. 2016(06)
[3]渔用投饲机产品现状及发展趋势[J]. 吴强泽,袁永明. 江苏农业科学. 2015(10)
[4]无人船艇的发展及展望[J]. 张树凯,刘正江,张显库,刘玉. 世界海运. 2015(09)
[5]无人驾驶船舶规模应用指日可待[J]. 林平. 交通与运输. 2015(03)
[6]图像引导滤波的局部多尺度Retinex算法[J]. 方帅,杨静荣,曹洋,武鹏飞,饶瑞中. 中国图象图形学报. 2012(07)
[7]水产颗粒饲料投饵装置的原理与应用[J]. 朱健康. 福建水产. 2011(05)
[8]河蟹池塘生态养殖生长特性及投饵技术研究[J]. 董江水,陈红军,王新华. 江苏农业科学. 2010(06)
硕士论文
[1]大规格河蟹健康养殖技术研究[D]. 陈卫境.南京农业大学 2007
本文编号：3402673
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