一种辅助双目视觉的非接触鱼体测量装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种辅助双目视觉的非接触鱼体测量装置与方法，包括水下结构体，包括相连接的结构面板和结构壳体，结构面板上设有双目光学镜片和深度光学镜片；光学单元，位于水下结构体内部，包括双目图像传感器和深度图像传感器，均通过滑动单元与结构面板连接。结构壳体的侧壁上设有电气接口，导线通过电气接口接入水下结构体的内部通过灌胶接头实现密封。在密封的水下结构体中设置双目图像传感器和深度图像传感器，获取水下场景中鱼体的图像信息后，通过图像处理实现两者像素级的融合，以此来获得更高精度的水下场景深度图，从高精度图像中快速、高效的获得鱼体尺寸数据，减少了传统手工测量对鱼体自身的伤害。统手工测量对鱼体自身的伤害。统手工测量对鱼体自身的伤害。

【技术实现步骤摘要】
一种辅助双目视觉的非接触鱼体测量装置与方法


[0001]本专利技术涉及鱼体质量检测
，具体为一种辅助双目视觉的非接触鱼体测量装置与方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]渔业养殖过程中，鱼的尺寸等生长态势信息对于养殖管理有着重要作用。鱼的尺寸及其变化信息不仅反映了其自身的生长状况，还反映了在水产养殖过程中鱼苗的品质，光照、水温以及饵料的配比。
[0004]传统的鱼体尺寸测量方法是将鱼捞出后用尺子等工具进行手工测量，或是将鱼体放置在较窄的鱼缸内，在鱼缸壁上粘贴刻度尺，通过拍照的方式获得鱼体尺寸，此类方法不仅费时费力，还会对深海养殖过程中对光照、温度较为敏感的鱼体本身产生一定的伤害。

技术实现思路

[0005]为了解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供一种辅助双目视觉的非接触鱼体测量装置与方法，在密封的水下结构体中设置两台双目图像传感器和一台深度图像传感器，获取水下场景中鱼体的图像信息后，经电缆传输至水体外部的上位机中，通过设计TOF深度能量函数指导双目立体匹配过程，提高了双目匹配在低纹理区域和重复纹理区域的匹配正确率，利用TOF和双目立体匹配置信度权重函数，实现两者像素级的融合，以此来获得更高精度的水下场景深度图，从高精度图像中快速、高效的获得鱼体尺寸数据，减少了传统手工测量对鱼体自身的伤害。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术的第一个方面提供一种辅助双目视觉的非接触鱼体测量装置，包括：
[0008]水下结构体，包括相连接的结构面板和结构壳体，结构面板上设有双目光学镜片和深度光学镜片；
[0009]光学单元，位于水下结构体内部，包括双目图像传感器和深度图像传感器，均通过滑动单元与结构面板连接。
[0010]结构壳体的侧壁上设有电气接口，导线通过电气接口接入水下结构体的内部通过灌胶接头实现密封。
[0011]滑动单元包括连接在结构面板内侧的底座，底座连接两组并列布置且伸入到结构壳体内部的的纵向移动面板，两组纵向移动面板之间设有与其滑动连接的水平滑动导轨；双目图像传感器通过第一驱动单元连接在水平滑动导轨上，在第一驱动单元的带动下沿水平滑动导轨的方向滑动；水平滑动导轨通过第二驱动单元带动使其沿纵向移动面板的方向运动；两组纵向移动面板之间还设有沿垂直方向布置的激光移动单元，激光移动单元连接深度图像传感器。
[0012]激光移动单元包括垂直布置的导轨和通过第三驱动单元连接的移动架，深度图像传感器连接在移动架上。
[0013]结构面板的内顶面和结构壳体的外顶面之间设有两级防水结构，第一级防水结构位于第二级防水结构外侧。
[0014]第一级防水结构包括，结构面板的第一内底面上的第一密封槽，和与其抵接的结构壳体的第一外顶面，第一密封槽中设有密封圈。
[0015]第二级防水结构包括，结构面板的第二内底面上的第二密封槽，和与其抵接的结构壳体的第二外顶面，以及安装在第二密封槽中设有密封圈。
[0016]本专利技术的第二个方面提供利用上述装置实现鱼体测量的方法，包括以下步骤：
[0017]获取被测场景的深度图像和两个视角下的双目图像，根据双目图像传感器的标定数据对双目图像立体匹配，得到双目场景下的视差图；深度图像数据以其中一个双目图像传感器为参考进行转换，根据视差值和深度值之间的转换关系，得到深度图像数据的视差图；
[0018]根据深度图像数据中光强图上任一像素点调制的光强图深度可信权重，和深度值惩罚项形成的能量代价函数，优化初始的双目匹配代价函数，利用优化后的匹配代价函数寻找最佳匹配点，得到优化后的双目图像立体匹配视差图；
[0019]根据双目图像和深度图像的置信度函数以及权重，将双目图像的视差结果和深度图像的视差结果融合，根据融合图像中像素的数量得到鱼体的尺寸信息。
[0020]在能量代价函数带入深度图像数据之前，将颜色相近、距离相近的像素点放到同一窗口内，像素点之间的相似程度用特征距离来衡量，从而在目标图像上找到与参考图像匹配的像素点；利用匹配代价聚合对所有纳入窗口的像素点搜索，寻找最佳匹配点，以增加匹配正确率。
[0021]本专利技术的第三个方面提供一种辅助双目视觉的非接触鱼体测量系统，包括上述测量装置与其连接的上位机，上位机被配置为上述测量方法中的步骤。
[0022]与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0023]1、装置置于水体中，双目图像传感器和深度图像传感器获取的图像通过电缆传递出水体外，经过图像处理后以非接触的方式得到鱼体尺寸信息，不再需要传统方式中将鱼体从水中捞出人工测量的方式。
[0024]2、装置通过两级防水结构实现密封，确保双目图像传感器和深度图像传感器工作可靠。
[0025]3、以图像处理的方式实现非接触式测量，通过设计TOF深度能量函数指导双目立体匹配过程，提高了双目匹配在低纹理区域和重复纹理区域的匹配正确率。而在图片的其他区域，分别设计了TOF和双目立体匹配置信度权重函数，实现两者像素级的融合，以此来获得更高精度的水下场景深度图，进而利用高精度的水下场景深度图获取鱼体的尺寸信息。
附图说明
[0026]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0027]图1是本专利技术一个或多个实施例提供的测量装置整体结构示意图；
[0028]图2是本专利技术一个或多个实施例提供的测量装置内部结构示意图；
[0029]图3是本专利技术一个或多个实施例提供的测量装置内部结构的仰视视角示意图；
[0030]图4是本专利技术一个或多个实施例提供的测量装置俯视结构示意图；
[0031]图5是本专利技术一个或多个实施例提供的测量装置去除面板保留壳体的结构示意图；
[0032]图6是本专利技术一个或多个实施例提供的测量装置去除壳体保留面板的结构示意图；
[0033]图7是本专利技术一个或多个实施例提供的测量装置中深度光学镜片的结构示意图；
[0034]图8是本专利技术一个或多个实施例提供的测量装置中双目光学镜片的结构示意图；
[0035]图9是本专利技术一个或多个实施例提供的测量装置电气接口的结构示意图；
[0036]图10是本专利技术一个或多个实施例提供的测量装置内部底座与纵向移动面板的结构示意图；
[0037]图11是本专利技术一个或多个实施例提供的利用测量装置实现鱼体长度非接触测量的流程示意图；
[0038]图12(a)
‑
(c)分别是本专利技术一个或多个实施例提供的鱼体长度测量过程中的原图、深度图和合成图；
[0039]图中：1、水下结构体，2、光学单元，3、结构面板，4、结构壳体，5、双目光学镜片，6、深度光学镜片，7、电气接口，8、进线口，9、灌胶口，1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种辅助双目视觉的非接触鱼体测量装置，其特征在于：包括：水下结构体，包括相连接的结构面板和结构壳体，结构面板上设有双目光学镜片和深度光学镜片；结构面板的内顶面和结构壳体的外顶面之间设有两级防水结构，第一级防水结构位于第二级防水结构外侧；光学单元，位于水下结构体内部，包括双目图像传感器和深度图像传感器，均通过滑动单元与结构面板连接。2.如权利要求1所述的一种辅助双目视觉的非接触鱼体测量装置，其特征在于：所述滑动单元包括连接在结构面板内侧的底座，底座连接两组并列布置且伸入到结构壳体内部的的纵向移动面板，两组纵向移动面板之间设有与其滑动连接的水平滑动导轨。3.如权利要求2所述的一种辅助双目视觉的非接触鱼体测量装置，其特征在于：所述双目图像传感器通过第一驱动单元连接在水平滑动导轨上，在第一驱动单元的带动下沿水平滑动导轨的方向滑动；水平滑动导轨通过第二驱动单元带动使其沿纵向移动面板的方向运动；两组纵向移动面板之间还设有沿垂直方向布置的激光移动单元，激光移动单元连接深度图像传感器。4.如权利要求3所述的一种辅助双目视觉的非接触鱼体测量装置，其特征在于：所述激光移动单元包括垂直布置的导轨和通过第三驱动单元连接的移动架，深度图像传感器连接在移动架上。5.如权利要求1所述的一种辅助双目视觉的非接触鱼体测量装置，其特征在于：所述结构壳体的侧壁上设有电气接口，导线通过电气接口接入水下结构体的内部并通过灌胶接头实现密封。6.如权利要求1所述的一种辅助双目视觉的非接触鱼体测量装置，其特征在于：所述第一级防水结构包括，结构面板的第一内底面上的第一密封槽，和与其抵接的结构壳体的第一外...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕云峰，修丽欣，周洪光，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：