[发明专利]一种基于水下视频的鱼道过鱼量自动计数系统

摘要

本发明涉及一种基于水下视频的鱼道过鱼量自动计数系统，包括水下摄像机和视频处理工作站，水下摄像机与视频处理工作站中的图像采集卡连接。鱼道入口安装有防逃网，水下摄像机安装在鱼道侧壁，并靠近防逃网出口，在拍摄场景上方安装有光源向鱼道内水下打光照明。在视频处理过程中，首先通过软件在视场中设计部分区域视为计数缓冲区以降低计算量，并在计数缓冲区中进一步设置增强计数区。当鱼从一侧逐渐进入有效记数区，系统自动、连续对鱼进行识别、跟踪，当系统跟踪到某条鱼从一侧进入增强计数区并逐渐从另一侧开始游出时，准备计数，后经在连续3帧图像内监测、确认后启动计数，实现了计数时段内鱼道内实际过鱼量的全天候自动计数。

主权项

1.一种采用基于水下视频鱼道过鱼量自动计数系统的计数方法，其特征在于，它包括以下步骤：S1：运动鱼或鱼群目标识别与跟踪，包含以下步骤：S11：抗干扰背景建模：建立有效计数区域的混合高斯背景模型，能够自适应排除有效计数区域内光照变化、水体波动、静态背景、固定位置摆动的杂物的干扰；S12：识别运动目标：将当前帧中有效计数区内图像与所建有效计数区背景模型进行差分，并对差分结果二值化，即可获得当前有效计数区内的运动目标，即为当前有效计数区内检测出的鱼或鱼群；S13：二值化图像形态学处理：因鱼游动时身体扭曲，其不同身体部位反光程度不同，二值化时可能将同一条鱼分割成多块，因而进一步对二值化图像依次进行腐蚀‑膨胀‑开运算‑闭运算，再将小面积干扰虑除，完成当前有效计数区内运动目标识别；S14：运动目标跟踪与锁定：由于每条鱼在相邻帧图像中的位置不会有大的突变，设前一帧和当前帧图像中有效计数区域内各运动目标的几何中心分别为：其中下标为图像帧序号，上标为运动目标数，以为基准，在中搜索与距离最短的中心点，即则两帧图像中的该两中心点对应的目标即为同一目标，不断重复此过程，即可实现鱼的锁定、跟踪；S2：自动计数，包含以下步骤：S21：判别运动方向：当识别到鱼正处于半进入或完全进入某侧计数缓冲带时，锁定运动目标并判断其运动方向，但不计数；方向判断的方法是：计算该鱼在相邻帧中几何中心的变化矢量，矢量方向即为其游动方向；特别地，当鱼前进至身体有部分进入增强计数区后，利用其已进入增强计数区的部分计算该鱼的几何中心，其目的同样是为降低鱼尾部运动对计算其几何中心带来的误差；S22：计数：继续跟踪过程中，若某锁定的鱼身有部分穿过了增强计数区，即有部分身体从一侧的计数缓冲带进入到了另一侧的缓冲带，准备计数，继续在后续的3帧内跟踪、锁定该鱼，若此后仍判断该鱼身体位置满足上述条件，则启动计数；计数方向由S21中的方法确定，计数增加或者减少由人为指定，如鱼顺水方向计为减少，迎水方向计为增加，否则反之；所述水下视频鱼道过鱼量自动计数系统包括水下摄像机(2)和视频处理工作站(3)，所述水下摄像机(2)与视频处理工作站(3)中的图像采集卡连接，并通过安装在视频处理工作站(3)中的计数软件进行处理、计数；鱼道(1)入口安装有防逃网(5)，所述水下摄像机(2)安装在鱼道(1)侧壁，并靠近防逃网(5)出口，在水下摄像机(2)的拍摄场景上方安装有照明光源(4)向鱼道(1)内水下打光照明。