[发明专利]一种多目标无标记的水生生物识别追踪方法及系统

说明书

本发明公开了一种多目标无标记的水生生物识别追踪方法及系统，包括：步骤(1)：通过水生生物养殖系统对水生生物进行养殖；步骤(2)：通过水生生物养殖系统顶部和侧面的两个摄像头分别对水生生物进行视频采集；两个摄像头将采集的视频传输给控制器；步骤(3)：数据处理：控制器将两个摄像头采集的视频图像进行处理，最终得到水生生物的三维踪迹。通过无标记身份识别技术与视频三维处理，解决了现有生物示踪技术中对生物个体分辨能力低、视频存储空间占用过量的问题。

技术领域

本发明涉及一种多目标无标记的水生生物识别追踪方法及系统。

背景技术

视频是生物行为研究中常用的一种研究方法，通过追踪视频中的被测生物体以观测其各种指标，然而原始的视频格式并不能用于行为数据采集，大部分用视频衡量生物行为的方法第一步就是构建一个识别追踪算法，估计生物体在待测区域中的位置、姿态，对每一个个体进行初级的识别、匹配，基于每个个体的移动是细小而平滑的假设，跟踪连续帧下的生物体。然而这种方法虽然在各个生物体分离的状态下有效率，但是当生物体彼此靠近，特别是接触甚至重合时，容易发生识别错误，出现张冠李戴的现象，且无法从该错误中恢复，一旦发生身份交换，未来的跟踪轨迹都是基于新的身份来定夺，整个轨迹路线就丧失了科研上的准确性。

以往的研究中，为了解决这个问题，人们会对被测生物体人工添加标记，或植入射频识别芯片，然而这样的标记方法对某些研究来说是耗时耗力甚至耗费大量金钱的，更有甚者，会对被测生物体造成永久性损伤，影响实验的结果。

生物个体在遗传变异、生存环境等因素的影响下，必然会产生一些与众不同的性状，这些性状类似于人类的指纹，可以直接由此确定该生物个体的身份，如果我们能在生物视频追踪中利用这些“指纹”，就能做到精确到个体的追踪。

对某些科研实验来说，准确的描绘每一个生物个体的活动踪迹是必须的要求，因此，必须要解决类似交叉换位这种对追踪结果的准确性影响至关重要的问题。

另一方面，现在大部分的视频追踪技术是基于原视频的分析，存储视频需要耗费极大的空间，尤其对于一些需要长时间观测的科研实验，基于原视频的分析是不现实的，因此将采集视频数字化也是该发明着力解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种多目标无标记的水生生物识别追踪方法及系统，通过无标记身份识别技术与视频三维处理，解决了现有生物示踪技术中对生物个体分辨能力低、视频存储空间占用过量的问题。

一种多目标无标记的水生生物识别追踪方法，包括：

步骤(1)：通过水生生物养殖系统对水生生物进行养殖；

步骤(2)：通过水生生物养殖系统顶部和侧面的两个摄像头分别对水生生物进行视频采集；两个摄像头将采集的视频传输给控制器；

步骤(3)：数据处理：控制器将两个摄像头采集的视频图像进行处理，最终得到水生生物的三维踪迹。

所述步骤(1)通过水生生物养殖系统对水生脊椎动物的成体鱼类进行养殖，每个水生生物养殖系统所养殖的成体鱼为3-10条，所述水生生物养殖系统的进水口与外部水管连接，所述水管上设有流量计，用于控制进水量和出水量；

所述步骤(2)中，其中一个摄像头用于从水生生物养殖系统的顶部采集水生生物的XY轴坐标平面的视频图像，另外一个摄像头用于从水生生物养殖系统的侧面采集水生生物的YZ轴坐标平面的视频图像。所述采集水生生物的YZ轴坐标平面的视频图像用于定位水生生物的深度。

所述步骤(3)的步骤为：

步骤(31)：从XY轴坐标平面的视频图像中提取水生生物的不同姿态的参考图像；将参考图像中水生生物各自独立的图像称为标准图像，将参考图像中水生生物有重叠的图像称为问题图像；