基于色彩的珊瑚覆盖率计算方法技术

本发明专利技术属于生物统计领域，针对现有技术中，珊瑚覆盖率计算中由于大量人工参与而准确率下降的问题，提出基于色彩的珊瑚覆盖率计算方法，包括以下步骤：水下数码摄像机在调查断面拍照采集得到母本图像信息；水上海洋工作人员通过显示模块查看母本图像信息，并判断出珊瑚色度范围信息；水上海洋工作人员根据母本图像，通过输入模块输入珊瑚色度范围信息；处理器将母本图像信息转化为母本色度信息；对比模块将母本色度信息与珊瑚色度范围信息进行对比，将母本色度信息中符合珊瑚色度范围信息的部分作为珊瑚色度信息，计算模块根据珊瑚色度信息和母本色度信息，计算出母本图像信息中珊瑚所占的比例信息，并将比例信息发送给显示模块进行显示。

COLOUR-BASED CALCULATION METHOD FOR CORAL COVERAGE

【技术实现步骤摘要】
基于色彩的珊瑚覆盖率计算方法
本专利技术属于生物统计领域，基于色彩的珊瑚覆盖率计算方法。
技术介绍
珊瑚礁生态系统被认为是最受威胁而又有重要服务功能的全球生态系统，为人类的生产、生活和旅游提供了重要的服务功能。珊瑚礁是珊瑚礁生态系统的构架生物，它是石珊瑚目的动物形成的一种结构，这个结构可以大到影响其周围环境的物理和生态条件。在深海和浅海中均有珊瑚礁存在，它们是成千上万的由碳酸钙组成的珊瑚虫的骨骼在数百年至数千年的生长过程中形成的。珊瑚礁为许多动植物提供了生活环境，其中包括蠕虫、软体动物、海绵、棘皮动物和甲壳动物，此外珊瑚礁还是大洋带的鱼类的幼鱼生长地。因此，对很多商业价值的鱼类而言，珊瑚礁提供了食物来源及繁殖场所，珊瑚礁能够维持渔业资源。此外，在所有的海洋生态系中，珊瑚礁的生物多样性是最丰富的，珊瑚礁的破坏无异于是对世界生物多样性的严重威胁。再从理论上来考量，有许多实际的理由说明何以维护生物多样性的重要：在珊瑚礁中有许多资源可制造药品、化学物质及食物，当珊瑚礁被破坏了，许多物种也就在被发现其作用前消失了。由于人为活动的影响使得大气中的二氧化碳含量增加，导致海洋表面温度增高、碳酸盐含量下降以及海平面上升，也对珊瑚礁构成了压力，造成珊瑚严重漂白或大量死亡。局地、区域和全球的环境压力，导致珊瑚礁的退化，这种状况将对珊瑚礁的健康、功能及其相关的价值造成破坏，并有可能最终导致珊瑚礁这种珍贵资源的丧失。近几十年来，由于人类的直接和间接影响，全球珊瑚礁生态系统出现衰退的趋势，对珊瑚礁健康状况的研究日益关注，各种评价方法相继被提出并得到发展，评价珊瑚状况的指标很多，最常用的是珊瑚覆盖率，WILKINSON认为活珊瑚覆盖率大于75％的珊瑚礁状况为极好，在50％～75％之间的珊瑚礁状况为较好，在25％～50％之间的珊瑚礁,其健康状况为一般，健康状况较差的珊瑚礁的活珊瑚覆盖率低于25％。根据珊瑚专家长期监测观察，当珊瑚覆盖率大于30％，一般珊瑚礁生态系统保持自然属性，生物多样性及生态系统结构基本稳定，生态系统主要服务功能正常发挥，环境污染、人为破坏、资源的不合理利用等生态压力基本在生态系统的承载范围之类，珊瑚礁属于健康状态。李元超等采用半定性估算尺度对海南铜鼓岭国家级自然保护区及三亚后海海域珊瑚礁生态系统的健康状况及其影响因素分析，认为珊瑚覆盖率在30.00％以上时，珊瑚礁生态系统及其珊瑚礁属于健康状态。因此珊瑚覆盖率在珊瑚评价中是最主要的指标。为提高人们对于珊瑚礁生态圈现状的认知，海洋工作人员常常下水调查珊瑚礁的状况、珊瑚礁内生物的生活状况等。对于水下珊瑚状况的调查，海洋工作人员通常采用断面法调查和鳐式调查方法。断面法调查：S1，根据海底地形、风向、涨落潮引起水深改变等因素，选择适宜的珊瑚集中区域作为调查区域；S2，在每个调查区域设置至少4条调查断面，每条断面长10m，这些断面均在1～3m和4～8m水深处布设，断面沿珊瑚礁长轴方向布设，各断面不能重复，断面分布应覆盖整个调查区域，尽量均匀；S3，选择一条长10m带刻度(1cm)的皮尺在断面较平坦的地段上布设，用水下数码摄像机从断面上尺的一端沿着皮尺拍摄，水下摄影、拍照完后，用GPS测定断面两端的坐标，为下次监控提供准确位置；S4，回到实验室后在电脑上进行判读，观察皮尺下活珊瑚的绳长，小于10cm的不记，记下断面线下活珊瑚、死珊瑚的总长度及珊瑚礁病害等，并对断面上的各种造礁珊瑚种类进行鉴定；如果断面线下有砂质或礁石等底质，记录其所占的长度，计算出各底质类型覆盖度。S5，在测量珊瑚的规格的同时测定断面上硬珊瑚总个数及死亡个数，并估计死亡时间，记录下来。其中，S5中，推断珊瑚死亡时间的标准如下：30d以内，珊瑚单体骨骼白色、完整清晰；0.5a以内，珊瑚单体被小型藻类或薄层沉积物覆盖；1～2a以内，珊瑚单体结构轻微腐蚀，但仍然能分辨出珊瑚的属级分类单位；2a以上，珊瑚单体结构消失，或单体上的附着生物(藻类、无脊椎动物等)已经很难取下。上述珊瑚覆盖率计算方法在实战时，承担水上工作的海洋工作人员查看水下摄影器械传送来的画面，逐步分析出画面中珊瑚的种类、珊瑚存活数量和珊瑚死亡状况。断面的布设和拍摄至少需要两人；并且在波浪或海流下所拍摄视频，时常出现视频画面晃动，刻度难以看清，为提高精确度，水上工作人员需要重复多次查看刻度，造成水上工作人员在野外和室内工作量巨大，并且面对抖动的视频画面，水上工作日很容易出现模糊判读，从而使得水上工作人员对于画面中珊瑚的分析结果并不符合实际情况，影响整个珊瑚覆盖率计算的准确率。鳐式调查方法：进行鳐式调查时，一般拖曳速度为3～5km/h，应随海流和海况等因素适当调整。每调查2min时段海区作一个调查单元，在连续拖曳观测2min后，拖曳船停下来，使观察者便于登记固定于鳐式板上的调查记录表。记录指标为硬珊瑚盖度，软珊瑚盖度及底栖藻类盖度，盖度。驾船者同时记录拖曳次数和船在一个调查单元的起点及终点坐标。重复该过程，直到调查结束。一位观察者最多能连续参与15次拖曳观察。15次之后，观察者和驾驶者要交换角色，或替换新的观察者。如果不可能在一次连续拖曳中完成区域调查，应留下浮标标明下次调查的起点。鳐式调查方法要求调查环境苛刻，尤其必须是在风平浪静、水质透明度非常高的海域进行，对观察者能力要求高，既要潜水的体力耐力，更要有丰富的珊瑚覆盖率判读经验，但该方法判读珊瑚也存在一定的个人倾向，不同的人由于心中的判读依据不同，判读出来的数据千差万别，从而影响整个区域的珊瑚覆盖率。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于色彩的珊瑚覆盖率计算方法，解决现有技术中，珊瑚覆盖率计算中由于大量人工参与而准确率下降的问题。本专利技术的基础方案为：基于色彩的珊瑚覆盖率计算方法，包括以下步骤：S1，水下数码摄像机在调查区域的调查断面进行拍照采集；S2，水下数码摄像机将所采集的母本图像信息发送给水上的显示模块和处理器，水上海洋工作人员通过显示模块查看母本图像信息，并判断出珊瑚色度范围信息；S3，水上海洋工作人员根据母本图像，通过输入模块向对比模块输入珊瑚色度范围信息；S4，处理器将母本图像信息转化为母本色度信息，并将母本色度信息发送给对比模块和计算模块；S5，对比模块将母本色度信息与珊瑚色度范围信息进行对比，将母本色度信息中符合珊瑚色度范围信息的部分作为珊瑚色度信息，并将珊瑚色度信息发送给计算模块；S6，计算模块根据珊瑚色度信息和母本色度信息，计算出母本图像信息中珊瑚所占的比例信息，并将比例信息发送给显示模块进行显示。基础方案的原理为：方案中，母本图像信息为图片格式，工作人员预定基础色差。S4中，将图片格式的母本图像信息转化为母本色度信息的方法可以是：将图片格式的母本图像信息利用RGB模型，分解为R模型子本图像信息、G模型子本图像信息和B模型子本图像信息，而后按照提前预定的色差，将R模型子本图像信息、G模型子本图像信息和B模型子本图像信息进行色度量化，从而得到母本色度信息。如，母本图像信息中的某个像素信息经过分解后的母本色度信息为(R0，G28，B64)。基础方案的有益效果为：本方案中，水上海洋工作人员将自己判断图中画面所代表的是否为珊瑚的标准作为珊瑚色度范围信息发送给对比模块，将水上海洋工作人员的经本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于色彩的珊瑚覆盖率计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，水下数码摄像机在调查区域的调查断面进行拍照采集；S2，水下数码摄像机将所采集的母本图像信息发送给水上的显示模块和处理器，水上海洋工作人员通过显示模块查看母本图像信息，并判断出珊瑚色度范围信息；S3，水上海洋工作人员根据母本图像，通过输入模块向对比模块输入珊瑚色度范围信息；S4，处理器将母本图像信息转化为母本色度信息，并将母本色度信息发送给对比模块和计算模块；S5，对比模块将母本色度信息与珊瑚色度范围信息进行对比，将母本色度信息中符合珊瑚色度范围信息的部分作为珊瑚色度信息，并将珊瑚色度信息发送给计算模块；S6，计算模块根据珊瑚色度信息和母本色度信息，计算出母本图像信息中珊瑚所占的比例信息，并将比例信息发送给显示模块进行显示。

【技术特征摘要】
1.基于色彩的珊瑚覆盖率计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，水下数码摄像机在调查区域的调查断面进行拍照采集；S2，水下数码摄像机将所采集的母本图像信息发送给水上的显示模块和处理器，水上海洋工作人员通过显示模块查看母本图像信息，并判断出珊瑚色度范围信息；S3，水上海洋工作人员根据母本图像，通过输入模块向对比模块输入珊瑚色度范围信息；S4，处理器将母本图像信息转化为母本色度信息，并将母本色度信息发送给对比模块和计算模块；S5，对比模块将母本色度信息与珊瑚色度范围信息进行对比，将母本色度信息中符合珊瑚色度范围信息的部分作为珊瑚色度信息，并将珊瑚色度信息发送给计算模块；S6，计算模块根据珊瑚色度信息和母本色度信息，计算出母本图像信息中珊瑚所占的比例信息，并将比例信息发送给显示模块进行显示。2.根据权利要求1所述的基于色彩的珊瑚覆盖率计算方法，其特征在于：S3中，水上海洋工作人员还根据母本图像信息，通过输入模块向对比模块输入珊瑚条件信息，所述珊瑚条件信息与所述珊瑚色度范围信息相互关联；S...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴钟解，李元超，陈石泉，何晓娜，沈捷，王道儒，
申请(专利权)人：海南省海洋与渔业科学院，
类型：发明
国别省市：海南,46