基于声呐阵列与视觉识别的智能水产精准投饲平台及投饲方法技术

本发明专利技术公开了基于声呐阵列与视觉识别的智能水产精准投饲平台及投饲方法，包括漂浮板、撒料机构、探测机构和信息处理机构，撒料机构设在漂浮板上，撒料机构包括撒料件和转动组件，转动组件用于驱动撒料件转动，多个探测机构环形阵列分布在漂浮板底部，探测机构包括探测架、声呐和水下摄像机，探测架顶部与漂浮板固定，底部安装声呐和水下摄像机，多个声呐用于获取鱼群聚集的具体方位信息，多个水下摄像机用于拍摄具体方位信息的鱼群图像，信息处理机构设在漂浮板用于分析鱼群图像中鱼群的大小与聚集程度，能够精确投料，防止因饲料过量对环境造成影响，或饲料不足影响水产动物的生长。长。长。

【技术实现步骤摘要】
基于声呐阵列与视觉识别的智能水产精准投饲平台及投饲方法


[0001]本专利技术涉及水产养殖
，具体涉及基于声呐阵列与视觉识别的智能水产精准投饲平台及投饲方法。

技术介绍

[0002]目前水产行业对饲料的投放通常采用人工投放的方式，而采用人工投放的缺点有：
[0003]1)投料不均匀，从而造成不同区域的鱼生长不均匀，进而导致成鱼大小不一，影响经济效益；
[0004]2)无法根据鱼的需要进行定量投喂，从而导致饲料的浪费以及对水源的污染；
[0005]3)投放人员存在较大的安全隐患。
[0006]随着我国水产养殖业的不断发展，产业对环境的影响也日益凸显。由于水产饲料含有大量的氮、磷元素，饲料过量的投放不仅会对环境造成非常严重的影响，还会影响环境中鱼类的健康生长，而饲料投喂量不足又会减缓水产动物的生长速度。

技术实现思路

[0007]根据现有技术的不足，本专利技术的目的是提供基于声呐阵列与视觉识别的智能水产精准投饲平台及投饲方法，能够精确投料，防止因饲料过量对环境造成影响，或饲料不足影响水产动物的生长。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0009]基于声呐阵列与视觉识别的智能水产精准投饲平台，包括漂浮板、撒料机构、探测机构和信息处理机构，所述撒料机构设在所述漂浮板，所述撒料机构包括撒料件和转动组件，所述转动组件用于驱动撒料件在水平方向转动任意角度进行撒料，多个所述探测机构环形阵列分布在所述漂浮板底部，所述探测机构包括探测架、声呐和水下摄像机，所述探测架顶部与所述漂浮板固定，底部安装所述声呐和所述水下摄像机，多个所述声呐用于获取鱼群聚集的具体方位信息，多个所述水下摄像机用于拍摄所述具体方位信息的鱼群图像，所述信息处理机构设在漂浮板用于分析鱼群图像中鱼群的大小与聚集程度。
[0010]进一步地，所述探测架为伸缩杆。
[0011]进一步地，所述转动组件包括第一转动电机、主动轮和从轮动，所述第一转动电机安装在所述漂浮板上，所述主动轮设在所述第一转动电机的输出轴上，所述从动轮设在所述撒料机构上且与所述主动轮啮合。
[0012]进一步地，所述撒料件包括撒料框、料筒、撒料盒和风机，所述撒料框与所述转动组件相连，所述料筒上设有进料口和出料口，所述撒料盒上设有送料口和撒料口，所述风机与所述撒料盒相连，所述料筒通过出料口将所述料筒内的饲料投入到所述撒料盒的送料口内，所述撒料盒通过撒料电机驱动在竖直方向转动任意角度，通过所述风机能够将进入到
送料口的饲料从所述撒料盒的撒料口抛出。
[0013]进一步地，所述投饲平台设在投饲船上。
[0014]进一步地，所述水下摄像机采用红外水下摄像机。
[0015]一种智能水产精准投饲方法，包括：
[0016]步骤1、所述信息处理机构使用YOLOv4模型对鱼群图像中的鱼群进行检测，在检测之前，将大量鱼群图像作为训练样本对YOLOv4模型进行训练；
[0017]步骤2、将多个智能水产精准投饲平台均匀设在投饲船外侧，通过多个所述声呐构成声呐系统，所述声呐系统采用多波束扫描成像的方式进行探测，通过多个所述声呐完成对平台周围全方位扫描，扫描完成后，得到周围鱼群与平台之间距离的波形图，通过设在所述信息处理机构中滤波器滤除干扰信号后，获取鱼群聚集的具体方位信息；
[0018]步骤3、根据鱼群聚集的具体方位信息，调用接近位置的水下摄像头拍摄该具体方位下的鱼群图像；
[0019]步骤4、在检测时，所述YOLOv4模型将对鱼群图像进行图像处理，并通过训练出来的YOLOv4模型对图像多层映射处理，获取未完成摄食区域，得到未完成摄食区域的鱼群密度与鱼群聚集的面积；
[0020]步骤5、通过所述撒料机构对未完成摄食区域进行投饲。
[0021]进一步地，在步骤4中，在鱼群图像划分为若干个区域，计算出每个区域中鱼群的密度，之后遍历每个区域并与阈值进行比较，获得未完成摄食区域，将所有未完成摄食区域进行拼接组合，计算出鱼群图像中未完成摄食的鱼群密度与鱼群聚集的面积。
[0022]进一步地，所述声呐采用球形阵对周围鱼群进行探测，所述声呐采用宽波束发射且同时使用多个接收波来得到大规模扇形的距离信息和方位信息，获取鱼群的距离和方位。
[0023]进一步地，所述信息处理机构包括信息处理交换器，所述信息处理交换器使用Jetson Nano主板。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：
[0025]1.本专利技术所述的基于声呐阵列与视觉识别的智能水产精准投饲平台及投饲方法，将声呐阵列依据水体环境进行改进，研究定位算法使得视觉技术与声呐检测数据相匹配，达到精准确定鱼群的具体方位信息，获取未完成摄食区域，得到未完成摄食区域的鱼群密度与鱼群聚集的面积。
[0026]2.本专利技术所述的基于声呐阵列与视觉识别的智能水产精准投饲平台及投饲方法，可适配安装于多种小型船只。
附图说明
[0027]图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0028]图2为本专利技术撒料机构一个角度的结构示意图；
[0029]图3为本专利技术撒料机构另一个角度的结构示意图；
[0030]图4为本专利技术撒料件的精准投料原理示意图；
[0031]图5为本专利技术提出的投饲平台安装于船体的示意图。
[0032]图6为本专利技术投饲方法的流程图。
[0033]图中：1、水下摄像机；2、声呐；3、探测架；4、漂浮板；5、主动轮；6、撒料件、7、从动轮；8、转动套；9、第一转动电机；10、信息处理机构；11、风机；12、撒料框；13、撒料盒；14、推进器；15、转动组件；16、撒料机构；17、探测机构；18、料筒；19、撒料板；20、第二转动电机；21、第三转动电机；22、投饲船。
具体实施方式
[0034]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0035]基于声呐阵列与视觉识别的智能水产精准投饲平台，如图1
‑
图5所示，包括漂浮板4、撒料机构16、探测机构17和信息处理机构10。
[0036]如图2所示，漂浮板4设在投饲船22上，投饲船22上设有推进器14，撒料机构16、探测机构17和信息处理机构10均设在漂浮板4上。
[0037]如图1和图2所示，撒料机构16设在漂浮板4上，撒料机构16包括撒料件6和转动组件15，转动组件15用于驱动撒料件6在水平方向转动任意角度进行撒料，多个探测机构17环形阵列分布在漂浮板4底部，探测机构17包括探测架3、转动套8、声呐1和水下摄像机1，探测架3顶部与漂浮板4固定，底部设有能够转动的转动套8，转动套8上安装声呐1和水下摄像机1，水下摄像机1采用红外水下摄像机，转动套8包括转动壳体和驱动转动套8转动的第二转动电机20，声呐1和水下摄像机1安装在转动壳体上。
[0038]在工作过程中，通过多个声呐1用于获取鱼群本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于声呐阵列与视觉识别的智能水产精准投饲平台，其特征在于：包括漂浮板、撒料机构、探测机构和信息处理机构，所述撒料机构设在所述漂浮板，所述撒料机构包括撒料件和转动组件，所述转动组件用于驱动撒料件在水平方向转动任意角度进行撒料，多个所述探测机构环形阵列分布在所述漂浮板底部，所述探测机构包括探测架、声呐和水下摄像机，所述探测架顶部与所述漂浮板固定，底部安装所述声呐和所述水下摄像机，多个所述声呐用于获取鱼群聚集的具体方位信息，多个所述水下摄像机用于拍摄所述具体方位信息的鱼群图像，所述信息处理机构设在漂浮板用于分析鱼群图像中鱼群的大小与聚集程度。2.根据权利要求1所述的基于声呐阵列与视觉识别的智能水产精准投饲平台，其特征在于：所述探测架为伸缩杆。3.根据权利要求1所述的基于声呐阵列与视觉识别的智能水产精准投饲平台，其特征在于：所述转动组件包括第一转动电机、主动轮和从轮动，所述第一转动电机安装在所述漂浮板上，所述主动轮设在所述第一转动电机的输出轴上，所述从动轮设在所述撒料机构上且与所述主动轮啮合。4.根据权利要求1所述的基于声呐阵列与视觉识别的智能水产精准投饲平台，其特征在于：所述撒料件包括撒料框、料筒、撒料盒和风机，所述撒料框与所述转动组件相连，所述料筒上设有进料口和出料口，所述撒料盒上设有送料口和撒料口，所述风机与所述撒料盒相连，所述料筒通过出料口将所述料筒内的饲料投入到所述撒料盒的送料口内，所述撒料盒通过撒料电机驱动在竖直方向转动任意角度，通过所述风机能够将进入到送料口的饲料从所述撒料盒的撒料口抛出。5.根据权利要求1所述的基于声呐阵列与视觉识别的智能水产精准投饲平台，其特征在于：所述投饲平台设在投饲船上。6.根据权利要求1所述的基于声呐阵列与视觉识别的智能水产精准投饲平台，其特征在于：所述水下摄像机采用红外水下摄像机。...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国良，张晓雷，陈昱合，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：