基于三维图像分析的水体生物跟踪方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及基于三维图像分析的水体生物跟踪方法、装置及系统。因水体生物在xyz的三维空间游动，而摄像机只在xy平面进行监测，所以当水体生物的xy坐标相同而z坐标不同时，即发生交叉现象。针对这种交叉现象，本发明专利技术采用三组摄像机分别在三个平面上拍摄，将拍摄画面传送至计算机，以xy平面分析为主，当xy平面识别出的团块个数少于预先存储的个数时，启动交叉误识别算法，分析yz、xz平面信息，确定xy平面团块中哪个是由多个水体生物构成，并且标识该团块中的不同ID。本发明专利技术解决用单个摄像机跟踪水体生物的方法在水体生物交叉游动情况下存在的误识别问题以及为了解决交叉现象，利用一般性的多维建模映射存在消耗资源过多的情况。

【技术实现步骤摘要】
基于三维图像分析的水体生物跟踪方法、装置及系统
本专利技术涉及水体生物跟踪技术。
技术介绍
现在基于图像分析方法的水体生物跟踪技术，一般都是通过连续性分析二维图像，计算当前图像的背景画面，再将每帧画面与背景画面相减，得到水体生物的团块。团块编号则采用ID（唯一标识号）最小距离延续算法，默认继承上一帧最近的一个团块ID。由于图像是二维的，而水体生物活动范围是三维的，难免出现两个或多个水体生物垂直于摄像机前后交错游动，造成在二维图像上重叠的现象。这样一来，目前的图像分析方法，就只能将两个水体生物识别成为一个团块，再基于ID最小距离延续算法，重叠的团块被当成了一个水体生物，只能就近继承上一帧最近的一个团块ID，另一个团块ID就有可能被其他水体生物误继承。二维图像拍摄与识别在这种极端情况下可能存在未能完全识别每条水体生物，并且整体ID标识错误的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种基于三维图像分析的水体生物跟踪方法、装置及系统，其能解决误继承的问题。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：基于三维图像分析的水体生物跟踪方法，其包括以下步骤：步骤1、从当前帧的第一图像中解析出用于代表水体生物的团块的数量及各团块的中心坐标，所述第一图像为缸体的X-Y平面图像，所述水体生物位于所述缸体内；步骤2、当当前帧的第一图像的团块的数量与存储的数量不相等时，读取当前帧的辅助图像，所述当前帧的辅助图像的团块的数量与存储的数量相等，计算当前帧的辅助图像的各团块的中心坐标相互之间的非Z轴的差值，将所述差值小于预设差值的当前帧的辅助图像的至少二个团块记为待绑定团块；所述辅助图像为第二图像或第三图像，第二图像为缸体的X-Z平面图像，第三图像为缸体的Y-Z平面图像；步骤3、计算当前帧的第一图像的各团块的中心坐标与待绑定团块的中心坐标的非Z轴之间的第一距离，将最小的第一距离对应的当前帧的第一图像的团块记为NID团块，所述NID团块由待绑定团块构成；步骤4、读取上一帧的辅助图像，上一帧的辅助图像的各团块均具有一唯一标识号，计算上一帧的辅助图像的各团块的中心坐标与待绑定团块的中心坐标之间的第二距离，将最小的第二距离对应的上一帧的辅助图像的团块和对应的待绑定团块进行关联，以使对应的待绑定团块继承对应的唯一标识号。优选的，步骤4之后还有以下步骤：步骤5、读取下一帧的第一图像，所述下一帧的第一图像的团块的数量与存储的数量相等，读取下一帧的辅助图像，所述下一帧的辅助图像的团块的数量与存储的数量相等，计算下一帧的辅助图像的各团块的中心坐标与待绑定团块的中心坐标之间的第三距离，将最小的第三距离对应的下一帧的辅助图像的团块和对应的待绑定团块进行关联，以使对应的下一帧的辅助图像的团块继承对应的唯一标识号；步骤6、计算下一帧的第一图像的各团块的中心坐标与对应的下一帧的辅助图像的团块的中心坐标的非Z轴之间的第四距离，将最小的第四距离对应的下一帧的第一图像的团块和对应的下一帧的辅助图像的团块进行关联，以使对应的下一帧的第一图像的团块继承对应的唯一标识号。本专利技术还提出了一种基于三维图像分析的水体生物跟踪装置，其包括以下模块：第一模块，用于从当前帧的第一图像中解析出用于代表水体生物的团块的数量及各团块的中心坐标，所述第一图像为缸体的X-Y平面图像，所述水体生物位于所述缸体内；第二模块，用于当当前帧的第一图像的团块的数量与存储的数量不相等时，读取当前帧的辅助图像，所述当前帧的辅助图像的团块的数量与存储的数量相等，计算当前帧的辅助图像的各团块的中心坐标相互之间的非Z轴的差值，将所述差值小于预设差值的当前帧的辅助图像的至少二个团块记为待绑定团块；所述辅助图像为第二图像或第三图像，第二图像为缸体的X-Z平面图像，第三图像为缸体的Y-Z平面图像；第三模块，用于计算当前帧的第一图像的各团块的中心坐标与待绑定团块的中心坐标的非Z轴之间的第一距离，将最小的第一距离对应的当前帧的第一图像的团块记为NID团块，所述NID团块由待绑定团块构成；第四模块，用于读取上一帧的辅助图像，上一帧的辅助图像的各团块均具有一唯一标识号，计算上一帧的辅助图像的各团块的中心坐标与待绑定团块的中心坐标之间的第二距离，将最小的第二距离对应的上一帧的辅助图像的团块和对应的待绑定团块进行关联，以使对应的待绑定团块继承对应的唯一标识号。优选的，第四模块之后还有以下模块：第五模块，用于读取下一帧的第一图像，所述下一帧的第一图像的团块的数量与存储的数量相等，读取下一帧的辅助图像，所述下一帧的辅助图像的团块的数量与存储的数量相等，计算下一帧的辅助图像的各团块的中心坐标与待绑定团块的中心坐标之间的第三距离，将最小的第三距离对应的下一帧的辅助图像的团块和对应的待绑定团块进行关联，以使对应的下一帧的辅助图像的团块继承对应的唯一标识号；第六模块，用于计算下一帧的第一图像的各团块的中心坐标与对应的下一帧的辅助图像的团块的中心坐标的非Z轴之间的第四距离，将最小的第四距离对应的下一帧的第一图像的团块和对应的下一帧的辅助图像的团块进行关联，以使对应的下一帧的第一图像的团块继承对应的唯一标识号。本专利技术还公开了一种基于三维图像分析的水体生物跟踪系统，其包括用于放置水体生物的缸体、用于拍摄缸体的X-Y平面并转换成第一图像的第一摄像机、用于拍摄缸体的X-Z平面并转换成第二图像的第二摄像机、用于拍摄缸体的Y-Z平面并转换成第三图像的第三摄像机以及用于获取第一图像、第二图像和第三图像的计算机；所述计算机包括以下模块：第一模块，用于从当前帧的第一图像中解析出用于代表水体生物的团块的数量及各团块的中心坐标；第二模块，用于当当前帧的第一图像的团块的数量与存储的数量不相等时，读取当前帧的辅助图像，所述当前帧的辅助图像的团块的数量与存储的数量相等，计算当前帧的辅助图像的各团块的中心坐标相互之间的非Z轴的差值，将所述差值小于预设差值的当前帧的辅助图像的至少二个团块记为待绑定团块；所述辅助图像为第二图像或第三图像；第三模块，用于计算当前帧的第一图像的各团块的中心坐标与待绑定团块的中心坐标的非Z轴之间的第一距离，将最小的第一距离对应的当前帧的第一图像的团块记为NID团块，所述NID团块由待绑定团块构成；第四模块，用于读取上一帧的辅助图像，上一帧的辅助图像的各团块均具有一唯一标识号，计算上一帧的辅助图像的各团块的中心坐标与待绑定团块的中心坐标之间的第二距离，将最小的第二距离对应的上一帧的辅助图像的团块和对应的待绑定团块进行关联，以使对应的待绑定团块继承对应的唯一标识号。优选的，第四模块之后还有以下模块：第五模块，用于读取下一帧的第一图像，所述下一帧的第一图像的团块的数量与存储的数量相等，读取下一帧的辅助图像，所述下一帧的辅助图像的团块的数量与存储的数量相等，计算下一帧的辅助图像的各团块的中心坐标与待绑定团块的中心坐标之间的第三距离，将最小的第三距离对应的下一帧的辅助图像的团块和对应的待绑定团块进行关联，以使对应的下一帧的辅助图像的团块继承对应的唯一标识号；第六模块，用于计算下一帧的第一图像的各团块的中心坐标与对应的下一帧的辅助图像的团块的中心坐标的非Z轴之间的第四距离，将最小的第四距离对应的下一帧的第一图像的团块和对应的下一帧的辅助图像的团块进行关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于三维图像分析的水体生物跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、从当前帧的第一图像中解析出用于代表水体生物的团块的数量及各团块的中心坐标，所述第一图像为缸体的X-Y平面图像，所述水体生物位于所述缸体内；步骤2、当当前帧的第一图像的团块的数量与存储的数量不相等时，读取当前帧的辅助图像，所述当前帧的辅助图像的团块的数量与存储的数量相等，计算当前帧的辅助图像的各团块的中心坐标相互之间的非Z轴的差值，将所述差值小于预设差值的当前帧的辅助图像的至少二个团块记为待绑定团块；所述辅助图像为第二图像或第三图像，第二图像为缸体的X-Z平面图像，第三图像为缸体的Y-Z平面图像；步骤3、计算当前帧的第一图像的各团块的中心坐标与待绑定团块的中心坐标的非Z轴之间的第一距离，将最小的第一距离对应的当前帧的第一图像的团块记为NID团块，所述NID团块由待绑定团块构成；步骤4、读取上一帧的辅助图像，上一帧的辅助图像的各团块均具有一唯一标识号，计算上一帧的辅助图像的各团块的中心坐标与待绑定团块的中心坐标之间的第二距离，将最小的第二距离对应的上一帧的辅助图像的团块和对应的待绑定团块进行关联，以使对应的待绑定团块继承对应的唯一标识号；步骤4之后还有以下步骤：步骤5、读取下一帧的第一图像，所述下一帧的第一图像的团块的数量与存储的数量相等，读取下一帧的辅助图像，所述下一帧的辅助图像的团块的数量与存储的数量相等，计算下一帧的辅助图像的各团块的中心坐标与待绑定团块的中心坐标之间的第三距离，将最小的第三距离对应的下一帧的辅助图像的团块和对应的待绑定团块进行关联，以使对应的下一帧的辅助图像的团块继承对应的唯一标识号；步骤6、计算下一帧的第一图像的各团块的中心坐标与对应的下一帧的辅助图像的团块的中心坐标的非Z轴之间的第四距离，将最小的第四距离对应的下一帧的第一图像的团块和对应的下一帧的辅助图像的团块进行关联，以使对应的下一帧的第一图像的团块继承对应的唯一标识号。2.基于三维图像分析的水体生物跟踪装置，其特征在于，包括以下模块：第一模块，用于从当前帧的第一图像中解析出用于代表水体生物的团块的数量及各团块的中心坐标，所述第一图像为缸体的X-Y平面图像，所述水体生物位于所述缸体内；第二模块，用于当当前帧的第一图像的团块的数量与存储的数量不相等时，读取当前帧的辅助图像，所述当前帧的辅助图像的团块的数量与存储的数量相等，计算当前帧的辅助图像的各团块的中心坐标相互之间的非Z轴的差值，将所述差值小于预设差值的当前帧的辅助图像的至少二个团块记为待绑定团块；所述辅助图像为第二图像或第三图像，第二图像为缸体的X-Z平面图像，第三图像为缸体的Y-Z平面图像；第三模块，用于计算当前帧的第一图像的各团块的中心坐标与待绑定团块的中心坐标的非Z轴之间的第一距离，将最小的第一距离对应的当前帧的第一图像的团块记为NID团块，所述NID团块由待绑定团块构成；第四模块，用于读取上一帧的辅助图像，上一帧的辅助图像的各团块均具有一唯一标识号，计算上一帧的辅助图像的各团块的中心坐标与待绑定团块的中心坐标之间的第二距离，将最小的第二距离对应的上一帧的辅助图像的团块和对应的待绑定团块进行关联，以使对应的待绑定团块继承对应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭琦，彭烨，黄凯宁，尚昭琪，
申请(专利权)人：深圳市开天源自动化工程有限公司，
类型：发明
国别省市：