一种简单通用的鱼群视频图像轨迹追踪方法技术

一种简单通用的鱼群视频图像轨迹追踪方法，涉及视频图像轨迹追踪领域。利用大部分的鱼体在二维平面游动时，俯视角的面积几乎保持不变，以及鱼体游动方向短时间内不可能发生突变这两个特征，结合最近邻法进行鱼群追踪；在追踪某条鱼时，首先根据这条鱼的历史信息排除面积差别较大的鱼体，而后采用连续两帧的鱼体质心连线作为鱼体的游动方向，排除方向角差别过大的目标；最后采用最邻近法对鱼体坐标位置进行前后帧间关联完成追踪；并且采用图像腐蚀的方法，解决鱼体相互遮挡的问题。追踪结果更加精确。易于泛化推广，具有广泛应用前景。可用于各类实验室鱼类行为学的研究，以获取生物群体精确的行动轨迹，构建生物活动模型，或者辅助验证假说。

【技术实现步骤摘要】
一种简单通用的鱼群视频图像轨迹追踪方法
本专利技术涉及视频图像轨迹追踪领域，尤其是涉及一种简单通用的鱼群视频图像轨迹追踪方法。
技术介绍
研究鱼类正常环境下的游泳轨迹，以及干扰条件下(如声刺激)的行为变化轨迹，常常需要测量其行为参数，如移动距离、方向和距离速度等，以评价干扰大小对其行为的影响，而这些参数的获取需要建立在准确追踪鱼群运动轨迹的基础之上。早期的鱼群追踪仅依靠观察者肉眼观察手动记录，其追踪结果往往粗糙且带有观察者的主观性，鱼群行为可能会受到来自于观察者的影响。随着科技的进步，计算机视觉技术受到了很多生物行为研究者的青睐，其原理是借助摄像机的帮助获取被观察群体的视频图像，而后在计算机上进行量化的分析，从而提取生物群体精确的行动轨迹，以构建生物活动模型，或者辅助验证假说。这种生物自自动行为监视系统的主要优点是观察过程中不需要人为干预，不受气候等客观条件影响且可进行长期监视。荷兰的Noldus公司2001年最早开发出了EthoVision系统，用于观察单条鱼的行为轨迹，Kato(KatoS,NakagawaT,OhkawaM本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种简单通用的鱼群视频图像轨迹追踪方法，其特征在于包括以下步骤：/n1)导入欲追踪的鱼群视频，对于每一帧原始图像进行灰度化处理得到原始灰度图像；/n2)获取背景图像，选取连续的n帧画面，对每一个像素点取中位数值，并且假设背景图像在一段时间内是不变的；/n3)将步骤1)中获得的原始灰度图像，减去步骤2)中获取的背景图像，即可得到待处理灰度图像；/n4)将步骤3)中得到的待处理灰度图像二值化，得到待处理的二值图像1；/n5)对于步骤4)中得到的待处理的二值图像1，使用中值滤波、闭运算处理使其平滑，得到待处理的二值图像2，可直接用于后续分析；/n6)初始化如下参数，包括图像总帧数、当前帧数、鱼体...

【技术特征摘要】
1.一种简单通用的鱼群视频图像轨迹追踪方法，其特征在于包括以下步骤：
1)导入欲追踪的鱼群视频，对于每一帧原始图像进行灰度化处理得到原始灰度图像；
2)获取背景图像，选取连续的n帧画面，对每一个像素点取中位数值，并且假设背景图像在一段时间内是不变的；
3)将步骤1)中获得的原始灰度图像，减去步骤2)中获取的背景图像，即可得到待处理灰度图像；
4)将步骤3)中得到的待处理灰度图像二值化，得到待处理的二值图像1；
5)对于步骤4)中得到的待处理的二值图像1，使用中值滤波、闭运算处理使其平滑，得到待处理的二值图像2，可直接用于后续分析；
6)初始化如下参数，包括图像总帧数、当前帧数、鱼体总数、当前帧连通域数目，调整帧间最大方向角度变化、最大鱼体面积变化率；
7)选定未发生遮挡的一帧图像作为第一帧，给所有鱼体编号，记录鱼体俯视面积和质心坐标，第2帧时开始记录每条鱼体的方向；
8)帧数N≥3时，判断当前帧连通域数目是否等于预设鱼体数，若等于，则说明未发生遮挡，可进行追踪；若当前帧的连通域数目小于预设鱼体数时，则说明发生了遮挡，将面积较大的粒子进行图像腐蚀，直至发生遮挡的粒子成功分离，将分离成功的粒子质心坐标替换发生遮挡的粒子坐标后，可进行追踪；
9)对所有帧所要追踪的鱼体追踪结束后，输出所有鱼体的轨迹并绘图。


2.如权利要求1所述一种简单通用的鱼群视频图像轨迹追踪方法，其特征在于在步骤1)中，所述鱼群视频是以俯视角拍摄获取，无多余视觉干扰，如水质不清澈或水面反光，以保持鱼体的表面特征在追踪过程中在摄像头下尽量不变，从而获取更好的追踪效果。


3.如权利要求1所述一种简单通用的鱼群视频图像轨迹追踪方法，其特征在于在步骤1)中，所述鱼群视频，采用帧率30Hz，视频像素大于576×720，以确保每一条鱼在视频中的长度大于等于15像素，鱼体数目不超过20条。


4.如权利要求1所述一种简单通用的鱼群视频图像轨迹追踪方法，其特征在于在步骤2)中，所述获取背景图像是使用时域中值滤波方法获取背景图像B；
B＝median{Pt-n,Pt-n+1,Pt-n+2,…Pt}
其中，Pt为图像中...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁剑勇，许肖梅，周阳亮，涂星滨，王荣鑫，陶毅，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35