[发明专利]一种端到端的浮游生物数据库构建系统及方法

说明书

本发明提供一种端到端的浮游生物数据库构建系统及方法，系统包括视频采集处理单元，目标检测单元，目标识别单元和浮游生物数据库构建单元，其中，视频采集处理单元记录浮游生物生存状态的视频信息并拆分成帧图像；目标检测单元进行基于清晰度的扫描和图像分割，得到清晰的浮游生物感兴趣域；目标识别单元识别浮游生物感兴趣域中的目标对象；浮游生物数据库构建单元同一目标对象在不同的浮游生物感兴趣域中的图像信息进行融合，形成每个目标对象清晰的形态结构特征数据库。本发明可解决数据冗余现象，减少内存消耗，有利于对浮游生物实时监控，同时提供了完整的浮游生物形态结构特征，提高准确性，对生物多样性和海洋生态研究具有重要意义。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及一种端到端的浮游生物数据库构建系统及方法。

背景技术

水下原位视频采集技术的发展与应用为水下环境的有效监控注入了新的活力的同时也带来了一些新的问题。一方面高速的视频采集系统产生了大量冗余数据，占用了大量的计算机内存，降低了浮游生物研究的效率，从而阻碍了浮游生物的实时性研究。另一方面，机器学习的发展需要大量的训练数据，对海量的数据进行人工标定耗时费力，自动处理的方法亟待提出。同时，由于景深，目标运动等因素的影响，高速显微视频采集设备中获得的数据往往存在部分模糊的现象，严重影响浮游生物数据库的质量进而影响到科学家们对浮游生物的研究。因此一种高效而准确的浮游生物数据库的构建方法亟待提出。

发明内容

基于上述情况，本发明首先提供一种端到端的浮游生物数据库自动构建系统，以得到高质量的浮游生物的数据库，为海洋生态系统以及生物多样性的研究提供便捷条件。

为了实现上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：

一种端到端的浮游生物数据库构建系统，其关键在于：包括视频采集处理单元、目标检测单元、目标识别单元以及浮游生物数据库构建单元，其中：

所述视频采集处理单元用于记录浮游生物生存状态的视频信息并拆分成帧图像；

所述目标检测单元：用于接收所述视频采集处理单元上传的帧图像，并进行基于清晰度的扫描和图像分割，得到清晰的浮游生物感兴趣域；

所述目标识别单元：用于识别所述浮游生物感兴趣域中的同一目标对象

所述浮游生物数据库构建单元：用于将同一目标对象在不同的浮游生物感兴趣域中的图像信息进行融合，形成每个目标对象清晰的形态结构特征数据库。

基于上述系统，本发明还提出一种端到端的浮游生物数据库构建方法，包括以下步骤：

S1：通过视频采集处理单元记录浮游生物生存状态的视频信息并拆分成帧图像F_i，i为图像帧序号；

S2：对每一帧图像进行基于清晰度的扫描和图像分割，得到清晰的浮游生物感兴趣域R_i；

S3：用于识别所述浮游生物感兴趣域中的同一目标对象；

S4：将同一目标对象在不同的浮游生物感兴趣域中的图像信息进行融合，形成每个目标对象清晰的形态结构特征数据库。

进一步地，步骤S2包括：

S21：将帧图像F_i进行拉普拉斯变换得到相应的高通图像H_i；

S22：删除全局清晰度指标低于预设阈值的高通图像；

S23：将筛选出的高通图像进行阈值分割和形态学处理，将浮游生物区域与背景区域隔离得到二值图像B_i，通过图像分割得到浮游生物感兴趣域；

S24：删除局部清晰度指标低于预设阈值的浮游生物感兴趣域，得到最终清晰的浮游生物感兴趣域R_i。