申请/专利权人：中国计量大学

申请日：2016-12-13

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN106780461B

主分类号：G06T7/00

分类号：G06T7/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2017.06.23#实质审查的生效;2017.05.31#公开

摘要：本发明公开了一种水产动物幼苗自动计数装置。本发明由箱体、储物箱、储水箱、大电磁阀、小电磁阀、粗管道、细管道、下坡板、柔性连接件、取像板、固定杆、固定杆同步轮、履带、电机同步轮、电机、CCD摄像头、含有图像采集卡的PC机、单片机控制器以及支架组成，可配合相应计算机视觉检测技术对多种水产动物幼苗进行计数。本发明装置机械结构设计较为简单、易于组装，造价低廉、误差较小且对水产动物幼苗生命体不会造成不良影响，便于基层渔业养殖者使用。

主权项：1.水产动物幼苗自动计数装置，包括箱体、储物箱、储水箱、大电磁阀、小电磁阀、粗管道、细管道、下坡板、柔性连接件、取像板、固定杆、固定杆同步轮、履带、电机同步轮、电机、CCD摄像头、含有图像采集卡的PC机、单片机控制器以及支架，其特征在于：所述的箱体按照从左至右以1:2比例分为A、B两区，所述的箱体B区外部正中间处下方前后各有一个圆孔，所述的箱体B区右侧下方有一个长方形开口，且所述长方形开口下方有一个由左至右逐渐下降的坡板；所述箱体A区上板上方通过大电磁阀连接储物箱、通过小电磁阀连接一个储水箱、通过另一个小电磁阀连接另一个储水箱，所述箱体A区上板下方通过大电磁阀连接粗管道、通过小电磁阀连接一个细管道，通过另一个小电磁阀连接另一个细管道，且所述粗管道固定在所述箱体A区上板上方正中心，两个细管道固定在所述箱体A区上板上方；所述下坡板安装在所述箱体A区内部左侧，且所述下坡板位于所述粗管道与两个所述细管道正下方，所述下坡板通过所述柔性连接件与所述取像板相连接；所述下坡板长度与所述箱体内部宽度相同，所述柔性连接件长度与所述箱体内部宽度相同，所述取像板宽度与所述箱体内部宽度相比，左右各减少1mm；所述固定杆直径小于所述箱体B区的圆孔直径1mm，且所述固定杆通过所述箱体B区圆孔贯穿于整个所述箱体，所述固定杆左右两端各连接一个轴承座，且两个轴承座固定于所述支架上，所述取像板固定于所述固定杆之上，所述取像板上表面右侧末端紧贴于所述箱体B区右侧下方长方形开口的上方且取像板宽度与长方形开口长度相同；所述CCD摄像头固定于所述箱体上板B区下方正中心，所述CCD摄像头取景范围刚好为所述取像板上方所在所述箱体B区的全部范围；所述箱体固定于所述支架上方，所述电机固定于所述支架上，所述电机末端连接所述电机同步轮，且固定杆末端安装所述固定杆同步轮，所述电机与所述轴承座位于所述箱体外部前方，所述电机同步轮与所述固定杆同步轮通过所述履带相连接，并且所述履带处于张紧状态，所述固定杆可随着所述电机的转动而转动；所述大电磁阀、两个小电磁阀、电机由单片机控制器控制，所述单片机控制器和所述CCD摄像头与所述含有图像采集卡的PC机分别连接；初始状态下，将需要进行计数的水产动物幼苗和适量的水共同加入到所述储物箱中，将适量的水加入到两个所述储水箱，大电磁阀与两个小电磁阀处于关闭状态，CCD摄像头一直处于开启状态，且所述取像板的位置为平行于水平面，履带处于张紧状态；在单片机控制器的控制下，水产动物幼苗在大电磁阀打开后，从储物箱经过粗管道、下坡板和柔性连接件进入箱体内部水平的取像板上，稳定后由CCD摄像头摄像，在CCD摄像头摄像之后，在单片机的控制下，通过电机带动固定杆转动，使取像板倾斜，同时小电磁阀打开，将储水箱中的水经过细管道、下坡板和柔性连接件进入到已经倾斜的箱体内部的取像板上，将取像板表面的水产动物幼苗冲离装置；之后装置各部分都在单片机控制下回归初始化状态，所获取的照片传回到含有图像采集卡的PC机中，以供后续的计算机视觉检测处理，从而进行对水产动物幼苗的计数；当所拍摄的照片传回至PC机时，PC机开始对水产动物幼苗进行计数，同时，在单片机控制器的控制下，电机开始顺时针方向转动，由于履带张紧，所以电机带动固定杆顺时针方向转动，从而使固定于固定杆上的取像板向右侧倾斜一定角度，当取像板开始倾斜的同时，单片机控制器控制两个小电磁阀打开，使两个储水箱中的水流经两个细管道，再经过下坡板和柔性连接件，进入取像板，由于柔性连接件的柔性特点，所以不会影响到取像板转动，在重力的作用下，取像板上的水产动物幼苗被水冲离装置，完成一次对原始图像采集的装置需要；当取像板向右倾斜5°时，在单片机控制器的控制下，控制取像板处于倾斜状态保持3秒，之后控制大电磁阀和两个小电磁阀回到初始关闭状态，同时控制电机逆时针方向转动，转动角度与工作时顺时针转动角度相同，使固定杆上的取像板回归初始与水平面平行的状态。

全文数据：水产动物幼苗自动计数装置技术领域[0001]本发明涉及一种自动计数装置，尤其涉及一种适用于计算机视觉检测技术对水产动物幼苗进行自动计数的装置。背景技术[0002]在水产动物养殖的过程中对一定水域的幼苗放养密度、计量投放饲料、直至幼苗运输销售等环节均需对幼苗进行定量计数。长期以来，国内外对水产动物幼苗计数装置进行了积极的研宄工作，但遍查国内外专利文献和非专利文献，所获资料较少，并且在现有的仪器中，要么结构复杂且造价高昂，要么结构简陋且误差较大。就国内而言，现在的计数方法一般仍然采用传统的方法，即量少时采用人工计数;量多时则采用分格法、抽样法用一部分样本来估算总量，这些方法误差较大，容易引起买卖双方的争议，影响了水产动物幼苗的正常养殖工作。因此，目前迫切需要研制一种较为客观合理、计数准确的计量方法和装置。[0003]近年来，由于目前计算机行业发展迅猛，计算机的运算处理功能也十分强大，进而新兴的计算机视觉检测技术，为传统的水产动物幼苗计数方法开辟了一扇新的大门。所谓计算机视觉检测的基本原理就是用计算机来代替人的眼睛和大脑，对客观世界进行感知和理解以完成特定的任务。其检测的基本过程是通过各种摄像头或相机获取图像并输入计算机，采用一定的算法完成图像预处理和图像特征提取，应用模式识别方法来达到对处理过的源图像进行识别、分类、计数等，从而完成对图像的分析和理解。运用计算机视觉检测的方法计数有着误差小、速度快，且不会对水产动物幼苗生命体造成不良影响等优点。[0004]因此，设计发明一种新的自动计数装置，以配合计算机视觉检测技术在水产动物幼苗计数领域的应用，显然十分必要。发明内容[0005]本发明的目的是提供一种用于计算机视觉检测技术的水产动物幼苗自动计数装置，能够配合相应的计算机视觉检测技术实现对不同种类的水产动物幼苗如:牡蛎、螺蛳、虾类等进行获取、拍照、排出等快速处理，并为相应的计算机视觉检测技术提供所需要的原始图像。[0006]为实现以上技术目的，本发明所采用的技术方案是：本发明由箱体、储物箱、储水箱（2个）、大电磁阀、小电磁阀（2个）、粗管道、细管道（2个、下坡板、柔性连接件、取像板、固定杆、固定杆同步轮、履带、电机同步轮、电机、C⑶摄像头、含有图像采集卡的PC机、单片机控制器以及支架组成。[0007]所述箱体按照从左至右以1:2比例分为A、B两区，所述箱体B区外部正中间处下方前后各有一个圆孔，所述箱体B区右侧下方有一个长方形开口，且所述长方形开口下方有一个由左至右逐渐下降的坡板。[0008]所述箱体A区上板上方通过大电磁阀连接储物箱、通过小电磁阀连接一个储水箱、通过另一个小电磁阀连接另一个储水箱，所述箱体A区上板下方通过大电磁阀连接粗管道、通过小电磁阀连接一个细管道，通过另一个小电磁阀连接一个细管道，且所述粗官道固定在所述箱体A区上板上方正中心，所述两个细管道固定在所述箱体A区上板上方，且两个细管道关于所述箱体A区上板上方正中心，即粗管道中心所在位置的所处的中线相对称。[0009]所述下坡板安装在所述箱体A区内部左侧，且所述下坡板位于所述粗管道与两个所述细管道正下方，所述下坡板通过所述柔性连接件与所述取像板相连接。所述下坡板长度与所述箱体内部宽度相同，所述柔性连接件长度与所述箱体内部宽度相同，所述取像板宽度与所述箱体内部宽度相比，左右各减少1_。[0010]所述固定杆直径小于所述箱体B区的圆孔直径lram，且所述固定杆通过所述箱体B区圆孔贯穿于整个所述箱体，且所述固定杆左右两端各连接一个轴承座，且两个轴承座固定于所述支架上，且所述取像板固定于所述固定杆之上，所述取像板上表面右侧末端紧贴于所述箱体B区右侧下方长方形开口的上方且取像板宽度与长方形开口长度相同。[0011]所述CCD摄像头固定于所述箱体上板B区下方正中心，所述CCD摄像头取景范围刚好为所述取像板上方所在所述箱体B区的全部范围。[0012]所述箱体固定于所述支架上方。为所述装置结构局部放大立体不意图，所述电机固定于所述支架上，所述电机末端连接所述电机同步轮，且固定杆末端安装所述固定杆同步轮，所述电机与所述轴承座位于所述箱体外部前方，所述电机同步轮与所述固定杆同步轮通过所述履带相连接，并且所述履带处于张紧状态，所述固定杆可以随着所述电机的转动而转动。[0013]所述大电磁阀、所述两个小电磁阀与所述电机由所述单片机控制器所连接并控制，所述单片机控制器和所述CCD摄像头与所述含有图像采集卡的PC机分别连接。[0014]初始状态下，将需要进行计数的水产动物幼苗和适量的水共同加入到所述储物箱中，将适量的水加入到两个所述储水箱，大电磁阀与两个小电磁阀处于关闭状态，CCD摄像头处于开启状态，且所述取像板的位置为平行于水平面，履带处于张紧状态。[0015]装置开始工作后，单片机控制器控制大电磁阀打开，使储物箱中适量的水和水产动物幼苗一同流经粗管道，经过下坡板的缓冲与引导，再经过柔性连接件，进入取像板，由于取像板的宽度与箱体内部宽度相比左右两端各短1mm，所以与水产动物幼苗一同流下的多余的水将通过取像板左右两端与箱体内部所形成的两个狭长的缝隙逐渐流出进入到箱体内部的下方，由于两边的缝隙宽度只有1mm，柔性连接件长度与箱体内部宽度相同，并且取像板上表面与箱体B区右侧下方的长方形开口上端紧贴且取像板宽度与长方形开口长度相同，所以不会使取像板上的水产动物幼苗流出取像板。由于水面高度慢慢降低，使得取像板上的水产动物幼苗缺少了活动所需要的介质，所以取像板上的水产动物幼苗们逐渐停止活动。待取像板上的水产动物幼苗基本全部静止不动后，在PC机的控制下，CCD摄像头对取像板上的水产动物幼苗进行拍照，并将相应的照片传回PC机的图像采集卡中。当所拍摄的照片传回至PC机时，PC机开始对水产动物幼苗进行计数，同时，在单片机控制器的控制下，电机开始顺时针方向转动，由于履带张紧，所以电机带动固定杆顺时针方向转动，从而使固定于固定杆上的取像板向右侧倾斜一定角度，当取像板开始倾斜的同时，单片机控制器控制两个小电磁阀打开，使两个储水箱中的水流经两个细管道，再经过下坡板和柔性连接件，进入取像板，由于柔性连接件的柔性特点，所以不会影响到取像板转动，在重力的作用下，取像板上的水产动物幼苗被水冲离装置，完成一次对原始图像采集的装置需要。当取像板向右倾斜5°时，在单片机控制器的控制下，控制取像板处于倾斜状态保持3秒，之后控制大电磁阀和两个小电磁阀回到初始关闭状态，同时控制电机逆时针方向转动，转动角度与工作时顺时针转动角度相同，使固定杆上的取像板回归初始与水平面平行的状态，以备装置下次工作。PC机对CCD摄像头所采集的原始图像以相应的计算机视觉检测技术进行图像处理，从而对水产动物幼苗进行计数。[0016]与现有的传统水产动物幼苗计数方法相比，本发明的有益效果是:本发明为计算机视觉检测技术应用于渔产养殖业，提供了一种新型的应用平台，从而使计算机视觉检测技术在水产动物幼苗计数领域的使用范围更加广泛，进而降低了传统水产动物幼苗计数方法所带来的误差，解决了人工检测难以保持的连续长时间工作能力以及人为主观因素等问题。本发明结构较为简单，组装方便、技术误差小且不会对水产动物幼苗本体生命造成不良影响，在基层渔民使用推广中具有较高的商业潜能。附图说明[0017]图1为本发明技术装置零件“箱体”的结构示意图。[0018]图2为本发明技术装置的内部结构示意主视图。[0019]图3为本发明技术装置的内部结构示意左视图。[0020]图4为本发明技术装置主要传动机构立体示意图。[0021]图5为本发明技术装置计数工作区局部放大俯视图。[0022]图6为本发明技术装置的内部结构由于工作状态所发生变化的示意主视图。[0023]图中，1.箱体，2.下坡板，3.细管道，4.粗管道，5.细管道，6.小电磁阀，7.大电磁阀，8.小电磁阀，9.储水箱，10.储物箱，11.储水箱，12.CCD摄像头，13.图像采集卡，14.PC机，15•取像板，16.履带，17.电机，18,固定杆，19.支架，20.柔性连接件，21.轴承座，22.固定杆同步轮，23.电机同步轮，24.轴承座，25.单片机控制器。具体实施方式[0024]以下结合附图对本发明做进一步描述。[0025]如图1所示，为箱体结构示意主视图，将所述箱体1按照从左至右以1:2比例分为A、B两区，所述箱体B区外部正中间处下方前后各有一个圆孔，所述箱体B区右侧下方有一个长方形开口，且所述长方形开口下方有一个由左至右逐渐下降的坡板。[0026]如图2所示，为装置内部结构示意左视图，所述箱体A区上板上方通过大电磁阀7连接储物箱1〇、通过小电磁阀6连接一个储水箱9、通过另一个小电磁阀8连接另一个储水箱11，所述箱体A区上板下方通过大电磁阀7连接粗管道4、通过小电磁阀6连接一个细管道3，通过另一个小电磁阀8连接一个细管道5,且所述粗管道4固定在所述箱体A区上板上方正中心，所述两个细管道3、5固定在所述箱体A区上板上方，且两个细管道3、5关于所述箱体A区上板上方正中心，即粗管道4中心所在位置的中线相对称。[0027]如图3所示，为装置内部结构示意主视图，所述下坡板2安装在所述箱体A区内部左侧，且所述下坡板位于所述粗管道与两个所述细管道3、5正下方，所述下坡板2通过所述柔性连接件20与所述取像板15相连接。如图2所示，所述下坡板2长度与所述箱体1内部宽度相同，所述柔性连接件2〇长度与所述箱体1内部宽度相同，所述取像板15宽度与所述箱体1内部宽度相比，左右各减少1臟。[0028]如图2所示，所述固定杆18直径小于所述箱体B区的圆孔直径1mm，且所述固定杆通过所述箱体B区圆孔贯穿于整个所述箱体，且所述固定杆左右两端各连接一个轴承座21、24,且两个轴承座固定于所述支架19上，且所述取像板15固定于所述固定杆18之上，如图3所示，所述取像板15上表面右侧末端紧贴于所述箱体B区右侧下方长方形开口的上方且取像板宽度与长方形开口长度相同。[0029]所述CCD摄像头12固定于所述箱体上板B区下方正中心，所述CCD摄像头取景范围刚好为所述取像板上方所在所述箱体B区的全部范围。[0030]如图3所示，所述箱体固定于所述支架上方。如图4所示，为所述装置结构局部放大立体示意图，所述电机17固定于所述支架19上，所述电机17末端连接所述电机同步轮23，且固定杆末端安装所述固定杆同步轮，所述电机17与所述轴承座2丨位于所述箱体1外部前方，所述电机同步轮与所述固定杆同步轮22通过所述履带16相连接，并且所述履带I6处于张紧状态，所述固定杆18可以随着所述电机的转动而转动。[0031]如图3所示，所述大电磁阀7、所述两个小电磁阀6、8与所述电机17由所述单片机控制器25所连接并控制，所述单片机控制器25和所述CCD摄像头与所述含有图像采集卡I3的PC机14分别连接。[0032]初始状态下，将需要进行计数的水产动物幼苗和适量的水共同加入到所述储物箱10中，将适量的水加入到两个所述储水箱9、11，大电磁阀7与两个小电磁阀6、8处于关闭状态，C⑶摄像头12处于开启状态，且所述取像板15的位置为平行于水平面，履带I6处于张紧状态，具体实施步骤如下：1.单片机控制器控制大电磁阀打开，使储物箱中适量的水和水产动物幼苗一同流经粗管道，经过下坡板的缓冲与引导，再经过柔性连接件，进入取像板，由于取像板的宽度与箱体内部宽度相比左右两端各短1mm，所以与水产动物幼苗一同流下的多余的水将通过取像板左右两端与箱体内部所形成的两个狭长的缝隙逐渐流出进入到箱体内部的下方，由于两边的缝隙宽度只有1mm，柔性连接件长度与箱体内部宽度相同，并且取像板上表面与箱体B区右侧下方的长方形开口上端紧贴且取像板宽度与长方形开口长度相同，如图5所示，所以不会使取像板上的水产动物幼苗流出取像板15。由于水面高度慢慢降低，使得取像板上的水产动物幼苗缺少了活动所需要的介质，所以取像板15上的水产动物幼苗们逐渐停止活动。[0033]2•待取像板上的水产动物幼苗基本全部静止不动后，在PC机的控制下，C⑶摄像头对取像板上的水产动物幼苗进行拍照，并将相应的照片传回PC机的图像采集卡中。[0034]3•当所拍摄的照片传回至PC机时，PC机开始对水产动物幼苗进行计数，同时，在单片机控制器的控制下，电机开始顺时针方向转动，由于履带张紧，所以电机带动固定杆顺时针方向转动，从而使固定于固定杆上的取像板向右侧倾斜一定角度，当取像板开始倾斜的同时，单片机控制器控制两个小电磁阀6、8打开，使两个储水箱9、11中的水流经两个细管道3、5，再经过下坡板2和柔性连接件2〇，进入取像板，由于柔性连接件20的柔性特点，所以不会影响到取像板I5转动，在重力的作用下，取像板上的水产动物幼苗被水冲离装置，完成一次对原始图像采集的装置需要，如图6所示。[0035]4•当取像板向右倾斜5°时，在单片机控制器的控制下，控制取像板处于倾斜状态保持3秒，之后控制大电磁阀和两个小电磁阀6、8回到初始关闭状态，同时控制电机17逆时针方向转动，转动角度与工作时顺时针转动角度相同，使固定杆18上的取像板回归初始与水平面平行的状态，以备装置下次工作。_[0036]5.PC机14对CCD摄像头12所采集的原始图像以相应的计算机视觉检测技术进行图像处理，进而对水产动物幼苗进行计数。

权利要求：1.水产动物幼苗自动计数装置，包括箱体、储物箱、储水箱、大电磁阀、小电磁阀、粗管道、细管道、下坡板、柔性连接件、取像板、固定杆、固定杆同步轮、履带、电机同步轮、电机、CCD摄像头、含有图像采集卡的PC机、单片机控制器以及支架，其特征在于：所述的箱体按照从左至右以1:2比例分为A、B两区，所述的箱体B区外部正中间处下方前后各有一个圆孔，所述的箱体B区右侧下方有一个长方形开口，且所述长方形开口下方有一个由左至右逐渐下降的坡板；所述箱体A区上板上方通过大电磁阀连接储物箱、通过小电磁阀连接一个储水箱、通过另一个小电磁阀连接另一个储水箱，所述箱体A区上板下方通过大电磁阀连接粗管道、通过小电磁阀连接一个细管道，通过另一个小电磁阀连接另一个细管道，且所述粗管道固定在所述箱体A区上板上方正中心，所述两个细管道固定在所述箱体A区上板上方；所述下坡板安装在所述箱体A区内部左侧，且所述下坡板位于所述粗管道与两个所述细管道正下方，所述下坡板通过所述柔性连接件与所述取像板相连接;所述下坡板长度与所述箱体内部宽度相同，所述柔性连接件长度与所述箱体内部宽度相同，所述取像板宽度与所述箱体内部宽度相比，左右各减少1_;所述固定杆直径小于所述箱体B区的圆孔直径lmm，且所述固定杆通过所述箱体B区圆孔贯穿于整个所述箱体，所述固定杆左右两端各连接一个轴承座，且两个轴承座固定于所述支架上，所述取像板固定于所述固定杆之上，所述取像板上表面右侧末端紧贴于所述箱体B区右侧下方长方形开口的上方且取像板宽度与长方形开口长度相同；所述CCD摄像头固定于所述箱体上板B区下方正中心，所述CCD摄像头取景范围刚好为所述取像板上方所在所述箱体B区的全部范围；所述箱体固定于所述支架上方，所述电机固定于所述支架上，所述电机末端连接所述电机同步轮，且固定杆末端安装所述固定杆同步轮，所述电机与所述轴承座位于所述箱体外部前方，所述电机同步轮与所述固定杆同步轮通过所述履带相连接，并且所述履带处于张紧状态，所述固定杆可随着所述电机的转动而转动；所述大电磁阀、两个小电磁阀、电机由单片机控制器控制，所述单片机控制器和所述CCD摄像头与所述含有图像采集卡的PC机分别连接；初始状态下，将需要进行计数的水产动物幼苗和适量的水共同加入到所述储物箱中，将适量的水加入到两个所述储水箱，大电磁阀与两个小电磁阀处于关闭状态，CCD摄像头一直处于开启状态，且所述取像板的位置为平行于水平面，履带处于张紧状态；在单片机控制器的控制下，水产动物幼苗在大电磁阀打开后，从储物箱经过粗管道、下坡板和柔性连接件进入箱体内部水平的取像板上，稳定后由CCD摄像头摄像，在CCD摄像头摄像之后，在单片机的控制下，通过电机带动固定杆转动，使取像板倾斜，同时小电磁阀打开，将储水箱中的水经过细管道、下坡板和柔性连接件进入到已经倾斜的箱体内部的取像板上，将取像板表面的水产动物幼苗冲离装置;之后装置各部分都在单片机控制下回归初始化状态，所获取的照片传回到含有图像采集卡的PC机中，以供后续的计算机视觉检测处理，从而进行对水产动物幼苗的计数。

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