[发明专利]一种采用神经网络识别的鱼体定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字图像领域，尤其涉及一种采用神经网络识别的鱼体定位方法。

背景技术

现有技术中的捕鱼模式偏依赖于人工，而且无法判断水下鱼群情况，更无法自适应地根据水下鱼群状态进行动态可调整地撒网捕鱼。

为此，本发明提供了一种采用神经网络识别的鱼体定位系统，能够直接与水下接触，识别鱼体目标，在水下判断鱼体动态，从而确定鱼体位置，控制撒网策略，实现自适应地水下捕鱼，以机器捕鱼模式替代人工捕鱼模式，可持续时间更久，效果更高，捕鱼成果尤为显著。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种采用神经网络识别的鱼体定位系统，利用特有结构的水下机器人作为捕鱼载体，引入中值滤波子设备、低通滤波子设备和同态滤波子设备进行水下图像预处理，采用神经网络识别的图像技术以适应水下环境，还引入水下定位设备以准确定位水下鱼体位置。

根据本发明的一方面，提供了一种采用神经网络识别的鱼体定位方法，该方法包括：1)提供一种采用神经网络识别的鱼体定位系统，所述定位系统包括水下机器人主体、特征提取设备和鱼体类型识别设备，所述特征提取设备和所述鱼体类型识别设备都位于所述水下机器人主体上，用于分别提取水下鱼体特征和确定鱼体类型，并在确定鱼体类型为珍稀保护类型时发出报警信息；2)使用所述定位系统来进行定位。

更具体地，在所述采用神经网络识别的鱼体定位系统中，还包括：渔网容器，设置在所述水下机器人主体上，用于在非捕鱼状态下容纳渔网，所述渔网容器包括电动锁扣、继电器和开口，所述电动锁扣在接收到捕鱼启动信号时，打开所述开口，所述电动锁扣在接收到回收完毕信号时，关闭所述开口，所述继电器与电动锁扣和供电设备分别连接，用于为所述电动锁扣供电并控制所述电动锁扣的打开操作和关闭操作；渔网释放驱动器，设置在所述水下机器人主体上，与所述渔网连接，用于根据所述渔网释放力度和所述渔网释放角度控制所述渔网的释放；渔网回收驱动器，设置在所述水下机器人主体上，与所述渔网连接，用于在接收到捕鱼结束信号时，控制所述渔网以将所述渔网回收到所述渔网容器内；释放电机，设置在所述水下机器人主体上，与所述渔网释放驱动器连接，为所述渔网释放驱动器对渔网释放的控制提供动力；回收电机，设置在所述水下机器人主体上，与所述渔网回收驱动器连接，为所述渔网回收驱动器对渔网释放的控制提供动力；水上信号接收器，设置在所述水下机器人主体上，与所述电动锁扣和所述渔网回收驱动器分别连接，通过电缆与所述水上处理设备连接，用于在所述渔网完全回收到所述渔网容器内后在水上人员的操作下提供回收完毕信号，还用于在水上人员的操作下提供捕鱼结束信号；所述水下机器人主体包括驱动设备和机器人机械架构，所述驱动设备包括驱动控制器、左舷直流减速电机、右舷直流减速电机、沉浮电机、正螺旋桨、反螺旋桨、附带螺旋桨和联轴器，所述左舷直流减速电机、所述右舷直流减速电机和所述沉浮电机分别通过所述联轴器与所述正螺旋桨、所述反螺旋桨和所述附带螺旋桨连接，所述驱动控制器接收所述水上处理设备发送的驱动控制信号，以根据所述驱动控制信号的内容驱动所述左舷直流减速电机和所述右舷直流减速电机以分别控制所述正螺旋桨和所述反螺旋桨，驱动水下机器人主体实现前进、后退和左右动作，还用于根据所述驱动控制信号的内容驱动所述沉浮电机以控制所述附带螺旋桨，驱动水下机器人主体实现上升与下潜动作；水下摄像设备，设置在所述水下机器人主体上，包括半球形防水透明罩、辅助照明子设备和CMOS摄像头，所述半球形防水透明罩用于容纳所述辅助照明子设备和所述CMOS摄像头，所述辅助照明子设备为所述CMOS摄像头的水下拍摄提供辅助照明，所述CMOS摄像头对前方目标拍摄以获得包含前方目标的水下图像；预处理设备，设置在所述水下机器人主体上，与所述CMOS摄像头连接，包括中值滤波子设备、低通滤波子设备和同态滤波子设备；所述中值滤波子设备与所述CMOS摄像头连接，用于对所述水下图像执行中值滤波，以滤除所述水下图像中的点噪声，获得第一滤波图像；所述低通滤波子设备与所述中值滤波子设备连接，用于去除所述第一滤波图像中的随机噪声，获得第二滤波图像；所述同态滤波子设备与所述低通滤波子设备连接，用于对所述第二滤波图像执行图像增强，以获得增强水下图像；所述特征提取设备，设置在所述水下机器人主体上，与所述预处理设备连接，包括图像分割子设备和特征向量识别子设备，所述图像分割子设备基于鱼体图像灰度阈值范围将所述增强水下图像中的鱼体目标识别出来以获得水下鱼体图像；所述特征向量识别子设备与所述图像分割子设备连接，基于所述水下鱼体图像确定水下鱼体目标的8个几何特征：欧拉孔数、圆度、角点数、凸凹度、光滑度、长径比、紧密度和主轴角度，并将所述8个几何特征组成特征向量；所述鱼体类型识别设备，设置在所述水下机器人主体上，与所述特征提取设备连接，采用8输入4输出的单隐层BP神经网络，以水下鱼体目标的8个几何特征作为输入层神经元，输出层为水下鱼体类型，所述水下鱼体类型包括珍稀保护类型、危险类型、食用类型和其他类型，在输出的水下鱼体类型为食用类型时，基于所述水下鱼体图像在所述水下图像中的相对位置计算水下鱼体偏离角度；水上浮标，设置在所述水下机器人主体的上方水面上；供电设备，设置在所述水上浮标上，包括防水密封罩、太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器，所述防水密封罩用于容纳所述太阳能供电器件、所述蓄电池、所述切换开关和所述电压转换器，所述切换开关与所述太阳能供电器件和所述蓄电池分别连接，根据蓄电池的剩余电量决定是否切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电，所述电压转换器与所述切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压；北斗星定位设备，设置在所述水上浮标上，由所述供电设备提供电力供应，用于接收北斗星卫星发送的北斗星定位数据；声纳探测设备，设置在所述水上浮标上，由所述供电设备提供电力供应，用于探测所述潜水器主体到所述水上浮标的相对距离，并作为第一相对距离输出；超声波测距设备，设置在所述水下机器人主体上，用于测量所述水下机器人主体距离前方鱼体目标的距离，并作为第二相对距离输出；单片机，设置在所述水下机器人主体上，与所述鱼体类型识别设备、所述北斗星定位设备、所述声纳探测设备和所述超声波测距设备分别连接，当接收到所述水下鱼体类型为珍稀保护类型时，发出报警信号，并基于所述北斗星定位数据、所述第一相对距离和所述第二相对距离计算鱼体定位数据；其中，所述单片机还与所述电动锁扣、所述渔网释放驱动器和所述渔网回收驱动器分别连接，当接收到所述水下鱼体类型为食用类型时，根据第二相对距离和渔网重量确定渔网释放力度；根据水下鱼体偏离角度确定渔网释放角度，并向所述电动锁扣发送所述捕鱼启动信号；所述单片机还与所述水上信号接收器连接，以通过电缆将所述报警信号和所述鱼体定位数据发送到所述水上处理设备。