高密度養(yǎng)殖池的自動(dòng)投喂控制

研究背景

高密度養(yǎng)殖池的自動(dòng)投喂控制難度巨大。大多數(shù)研究都是在小規(guī)模養(yǎng)殖池進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但是實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境養(yǎng)殖池尺寸大，遙測(cè)設(shè)備無(wú)法全區(qū)域監(jiān)測(cè)。和實(shí)驗(yàn)室條件相比，生產(chǎn)環(huán)境下，魚(yú)類(lèi)圖像難以分割。本文使用分區(qū)監(jiān)測(cè)的方法提取攝食活躍區(qū)，使用區(qū)域圖像分析全域攝食行為，通過(guò)飼料的消耗速率控制投喂過(guò)程。

材料和方法

實(shí)驗(yàn)設(shè)置：將攝像機(jī)放置在一個(gè)高密度魚(yú)缸的水面上方，該魚(yú)缸有大約10,000條魚(yú)，由于魚(yú)缸尺寸較大，攝像機(jī)只能捕獲部分水面。

1. 魚(yú)類(lèi)活躍度監(jiān)測(cè)方法

將養(yǎng)殖區(qū)劃分為九宮格形狀，每個(gè)區(qū)域有一個(gè)特征向量，特征向量有三個(gè)分量，分別是：幀間差分值，灰度圖像均值，灰度圖像方差。每一幀圖像有27個(gè)特征值。

2. 使用魚(yú)類(lèi)活躍度判斷攝食開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間

使用SVM分類(lèi)結(jié)果判斷攝食開(kāi)始和結(jié)束時(shí)刻。每一幀圖像都有一個(gè)標(biāo)簽，代表魚(yú)群是否正在攝食，使用當(dāng)前時(shí)刻以及前9幀圖像的分類(lèi)結(jié)果共同決策。若這10幀圖像中有5幀即以上的幀判斷為正在攝食，結(jié)果為1，否則為0。使用100幀圖判斷攝食開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間，閾值為50

3. 飼料檢測(cè)

準(zhǔn)確估算漂浮在水面上的過(guò)量飼料是任何智能水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。但是，由于飼料很小，并且有水面反射光干擾（光斑會(huì)被誤判為飼料），因此檢測(cè)單個(gè)飼料非常具有挑戰(zhàn)性。檢測(cè)器具有三個(gè)組成部分：1）使用相關(guān)濾波器檢測(cè)所有可能的飼料；2）分類(lèi)器檢測(cè)判斷，減少錯(cuò)誤結(jié)果；3）搜索局部區(qū)域以化計(jì)算效率和準(zhǔn)確性。

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