一種用于試驗(yàn)水產(chǎn)趨光行為的裝置和方法

專利名稱：一種用于試驗(yàn)水產(chǎn)趨光行為的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)施農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域，更具體的說，是涉及一種用于試驗(yàn)水產(chǎn)趨光行為的裝置和方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中常使用人工光源(人工光源包括白熾燈和熒光燈)研究水產(chǎn)對光的光照強(qiáng)度和波長的趨光行為。為了獲得所需要波長和光照強(qiáng)度的光，常通過不同的顏色過濾器、濾光紙、耐溫膠片和不同種顏色的網(wǎng)片濾光，或者通過遠(yuǎn)鏡組、干涉濾色片、中性衰減片、反射鏡和毛玻璃組成的光路過濾出所需波長和光照強(qiáng)度的光，或者通過調(diào)壓變壓器調(diào)節(jié)出所需要光照強(qiáng)度和波長的光。 在通過上述方法濾出的相應(yīng)波長的光的半波寬在30nm左右，精度低。通過調(diào)壓變壓器調(diào)節(jié)出相應(yīng)光照強(qiáng)度的光源的波長會發(fā)生偏移導(dǎo)致測量結(jié)果存在誤差。綜上，通過現(xiàn)有技術(shù)濾出的光與所需要光的波長和光照強(qiáng)度存在誤差，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種于試驗(yàn)水產(chǎn)趨光行為的裝置和方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中由于通過現(xiàn)有技術(shù)濾出的光與所需要光的波長和光照強(qiáng)度存在誤差，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案—種用于試驗(yàn)水產(chǎn)趨光行為的裝置，包括內(nèi)殼；套設(shè)在所述內(nèi)殼外側(cè)，且頂端與所述內(nèi)殼的頂端平齊的外殼，且所述內(nèi)殼的底端與所述外殼的底端平齊；密封設(shè)置在所述外殼的底端的底蓋；設(shè)置于所述內(nèi)殼與所述外殼之間并分割成若干飼養(yǎng)腔的多個分隔板，且每個所述分隔板的一組相對邊中的一者與所述內(nèi)殼的外壁相連，另一者與所述外殼的內(nèi)壁相連；相鄰的所述飼養(yǎng)腔之間設(shè)置有供水產(chǎn)穿梭的穿梭孔；所述內(nèi)殼與各個飼養(yǎng)腔之間設(shè)置有供水產(chǎn)穿梭的穿梭孔；設(shè)置在每個所述飼養(yǎng)腔內(nèi)或所述飼養(yǎng)腔壁用于采集水產(chǎn)活動視頻圖像的視頻采集模塊，所述視頻采集模塊的鏡頭與水平面垂直；設(shè)置在每個所述飼養(yǎng)腔內(nèi)、所述飼養(yǎng)腔壁或所述飼養(yǎng)腔的上方的光源，且各個所述飼養(yǎng)腔內(nèi)的光源的光照強(qiáng)度和/或波長不同；設(shè)置在所述內(nèi)殼、所述外殼、所述分隔板和/或所述外殼的底蓋，且用于采集水體溫度的溫度傳感器。其中，還包括
與所述視頻采集模塊相連，將所述視頻采集模塊采集的水產(chǎn)活動視頻圖像進(jìn)行處理，以得到所述水產(chǎn)的行為狀態(tài)參數(shù)的第一微處理器，所述水產(chǎn)的行為狀態(tài)參數(shù)包括在不同飼養(yǎng)腔內(nèi)停留的時間、不同飼養(yǎng)腔之間穿梭次數(shù)、休息時對飼養(yǎng)腔的選擇情況、在一觀察周期各個飼養(yǎng)腔中水產(chǎn)跳出水面的數(shù)量和不同飼養(yǎng)腔內(nèi)的運(yùn)動軌跡中的一種或多種。其中，還包括與所述光源相連，通過生成的PWM信號驅(qū)動所述光源產(chǎn)生相應(yīng)光照強(qiáng)度和波長的光的光源驅(qū)動模塊；與所述光源驅(qū)動模塊相連，當(dāng)檢測到所在飼養(yǎng)腔的光源的光照強(qiáng)度與設(shè)定的光照強(qiáng)度不一致時，調(diào)整所述光源驅(qū)動模塊產(chǎn)生的PWM信號的占空比的光照強(qiáng)度傳感模塊。優(yōu)選的，還包括與所述第一微處理器相連，將所述水產(chǎn)行為狀態(tài)參數(shù)上傳至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心的通信 模塊。優(yōu)選的，還包括與所述溫度傳感器相連，獲取所述溫度傳感器采集的水體溫度，在水體溫度大于預(yù)設(shè)溫度上限時，開啟降溫設(shè)備，在水體溫度小于預(yù)設(shè)溫度下限時，開啟升溫設(shè)備的第二微處理器。優(yōu)選的，還包括與所述溫度傳感器相連，在檢測出所述降溫設(shè)備和/或所述升溫設(shè)備發(fā)生故障時，驅(qū)動揚(yáng)聲器進(jìn)行報警的第三微處理器。一種用于試驗(yàn)水產(chǎn)趨光行為的方法，其特征在于，應(yīng)用于上述任一所述裝置，包括設(shè)置每一飼養(yǎng)腔內(nèi)或飼養(yǎng)腔壁的光源的光照強(qiáng)度和/或波長；將待試驗(yàn)的水產(chǎn)放置于內(nèi)殼的內(nèi)部，以便所述待試驗(yàn)的水產(chǎn)通過每一飼養(yǎng)腔與內(nèi)殼之間的穿梭孔穿梭至各個飼養(yǎng)腔中；開啟視頻采集模塊，以使所述視頻采集模塊采集在各個飼養(yǎng)腔中的水產(chǎn)活動視頻圖像；檢測水體溫度，并控制水體溫度不大于預(yù)設(shè)溫度上限以及不小于預(yù)設(shè)溫度下限。優(yōu)選地，還包括將所述視頻采集模塊采集的水產(chǎn)活動的視頻圖像進(jìn)行處理，以得到水產(chǎn)的行為狀態(tài)參數(shù)，所述水產(chǎn)的行為狀態(tài)參數(shù)包括在不同飼養(yǎng)腔內(nèi)停留的時間、不同飼養(yǎng)腔之間穿梭次數(shù)、休息時對飼養(yǎng)腔的選擇情況、在一觀察周期各個飼養(yǎng)腔中水產(chǎn)跳出水面的數(shù)量和不同飼養(yǎng)腔內(nèi)的運(yùn)動軌跡中的一種或多種。其中，所述將所述視頻采集模塊采集的水產(chǎn)活動的視頻圖像進(jìn)行處理包括將所述視頻采集模塊采集的水產(chǎn)活動視頻圖像轉(zhuǎn)換為水產(chǎn)活動灰度視頻圖像；利用高斯平滑算法、腐蝕方法以及膨脹方法去除所述水產(chǎn)活動灰度視頻圖像中的
噪聲；從所述去除噪聲的所述水產(chǎn)活動灰度視頻圖像中獲取水產(chǎn)的位置，以得到水產(chǎn)的行為狀態(tài)參數(shù)。其中，所述從所述去除噪聲的灰度視頻圖像中獲取水產(chǎn)的位置包括
獲取所述去除噪聲的水產(chǎn)活動灰度視頻圖像的第一時刻的前景圖，并將所述第一時刻的前景圖二值化；獲取所述去除噪聲的水產(chǎn)活動灰度視頻圖像的第二時刻的前景圖，并將所述第二時刻的前景圖二值化；根據(jù)二值化的所述第一時刻的前景圖、二值化的所述第二時刻的前景圖以及像素的連通性，獲取所述水產(chǎn)的中心位置；根據(jù)預(yù)設(shè)范圍以及所述水產(chǎn)的中心位置得到所述水產(chǎn)的位置。其中，檢測水產(chǎn)跳出水面包括以所述飼養(yǎng)腔的水面為xoy面，與所述水面垂直的軸為z軸建立的三維坐標(biāo)；
從所述飼養(yǎng)腔中的每一視頻采集模塊采集的水產(chǎn)活動視頻圖像中獲取與每一視頻采集模塊對應(yīng)的所述水產(chǎn)的位置；根據(jù)所述水產(chǎn)的各個位置得到所述水產(chǎn)的z軸坐標(biāo)；當(dāng)所述z軸坐標(biāo)大于零時,確定所述水產(chǎn)跳出水面。經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例公開了一種用于試驗(yàn)水產(chǎn)趨光行為的裝置，該裝置包括內(nèi)殼和外殼，內(nèi)殼和外殼之間的空間被分隔板分隔成多個飼養(yǎng)腔，而每個飼養(yǎng)腔均設(shè)置有光源，各個光源發(fā)出的光的波長和光照強(qiáng)度可以不同，在養(yǎng)殖水產(chǎn)時，可以將相應(yīng)的水產(chǎn)養(yǎng)殖在具有相應(yīng)光照強(qiáng)度和波長的飼養(yǎng)腔里，這樣就不需要利用現(xiàn)有技術(shù)的方法將光進(jìn)行過濾，而是讓光源直接發(fā)射出所需的光，所以不會影響試驗(yàn)結(jié)果，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確。進(jìn)一步的，該裝置包括相鄰的所述飼養(yǎng)腔之間設(shè)置有供水產(chǎn)穿梭的穿梭孔以及設(shè)置在每個所述飼養(yǎng)腔內(nèi)用于采集水產(chǎn)活動視頻圖像的視頻采集模塊，當(dāng)試驗(yàn)水產(chǎn)的趨光行為時，可以設(shè)置各個光源發(fā)射不同光照強(qiáng)度和波長的光，以及利用溫度傳感器使水產(chǎn)生存環(huán)境即各個飼養(yǎng)腔內(nèi)水體的溫度相同，這樣就排除了外界條件的干擾，然后啟動視頻采集模塊錄制水產(chǎn)的行為，從而實(shí)現(xiàn)了在不同波長和光照強(qiáng)度的光的照射下，對水產(chǎn)行為連續(xù)和實(shí)時的觀察。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明實(shí)施例公開的第一種用于試驗(yàn)水產(chǎn)趨光行為的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種調(diào)節(jié)光源的光照強(qiáng)度的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種分析視頻圖像的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的第一種用于試驗(yàn)水產(chǎn)趨光行為的方法流程圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的第二種用于試驗(yàn)水產(chǎn)趨光行為的方法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例一請參閱附圖1，為本發(fā)明實(shí)施例公開的第一種用于試驗(yàn)水產(chǎn)趨光行為的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括內(nèi)殼101、外殼102、底蓋104、分隔板105、視頻采集模塊106、光源107以及溫度傳感器108，其中外殼102套設(shè)在內(nèi)殼101夕卜側(cè)，外殼102頂端與內(nèi)殼101的頂端平齊，內(nèi)殼101的底端與外殼102的底端平齊。底蓋104密封設(shè)置在外殼102的底端。
優(yōu)選的，本發(fā)明實(shí)施例還包括頂蓋，頂蓋可以密封設(shè)置在外殼102的頂端，也可以設(shè)置在外殼102的上方。分隔板105設(shè)置于內(nèi)殼101與外殼102之間，且每個分隔板105的一組相對邊中的一者與內(nèi)殼101的外壁相連，另一者與外殼102的內(nèi)壁相連。分隔板105將內(nèi)殼101與外殼102之間的空間分為若干個飼養(yǎng)腔。分隔板可以為具有反光特性的分隔板，例如熒光布，也可以為透明的有機(jī)玻璃板。為了清楚的顯示分隔板105，所以將分隔板105涂黑了，如圖I所示。相鄰的飼養(yǎng)腔之間設(shè)置有供水產(chǎn)穿梭的穿梭孔。這樣水產(chǎn)可以在各個飼養(yǎng)腔之間穿梭。具體的可以在每一分隔板上開設(shè)至少一個孔，該孔為相鄰的飼養(yǎng)腔之間的穿梭孔。內(nèi)殼101與各個飼養(yǎng)腔之間設(shè)置有供水產(chǎn)穿梭的穿梭孔109。視頻采集模塊106設(shè)置在每個飼養(yǎng)腔內(nèi)或飼養(yǎng)腔壁用于采集水產(chǎn)活動視頻圖像。且視頻采集模塊106的鏡頭與試驗(yàn)水產(chǎn)趨光行為的裝置存儲的水的水面垂直。光源107設(shè)置在每個飼養(yǎng)腔內(nèi)、飼養(yǎng)腔壁或飼養(yǎng)腔上方,且各個飼養(yǎng)腔內(nèi)或飼養(yǎng)腔壁的光源的光照強(qiáng)度和/或波長不同。飼養(yǎng)腔壁是由內(nèi)殼101的外偵彳、外殼102的內(nèi)側(cè)、底蓋104、分隔板105組成。溫度傳感器108設(shè)置在內(nèi)殼101、外殼102、分隔板105和外殼102的底蓋104任
一位置上，溫度傳感器用于采集水體溫度。本發(fā)明實(shí)施例，該裝置包括內(nèi)殼和外殼，內(nèi)殼和外殼之間的空間被分隔板分隔成多個飼養(yǎng)腔，而每個飼養(yǎng)腔均設(shè)置有光源，各個光源發(fā)出的光的波長和光照強(qiáng)度可以不同，在養(yǎng)殖水產(chǎn)時，可以將相應(yīng)的水產(chǎn)養(yǎng)殖在具有相應(yīng)光照強(qiáng)度和波長的飼養(yǎng)腔里，這樣就不需要利用現(xiàn)有技術(shù)的方法將光進(jìn)行過濾，而是讓光源直接發(fā)射出所需的光，所以不會影響試驗(yàn)結(jié)果，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確。進(jìn)一步的，該裝置包括相鄰的所述飼養(yǎng)腔之間設(shè)置有供水產(chǎn)穿梭的穿梭孔以及設(shè)置在每個所述飼養(yǎng)腔內(nèi)用于采集水產(chǎn)活動視頻圖像的視頻采集?！缞A，當(dāng)試驗(yàn)水產(chǎn)的趨光行為時，可以設(shè)置各個光源發(fā)射不同光照強(qiáng)度和波長的光，以及利用溫度傳感器使水產(chǎn)生存環(huán)境即各個飼養(yǎng)腔內(nèi)水體的溫度相同，這樣就排除了外界條件的干擾，然后啟動視頻采集模塊錄制水產(chǎn)的行為，從而實(shí)現(xiàn)了在不同波長和光照強(qiáng)度的光的照射下，對水產(chǎn)行為連續(xù)和實(shí)時的觀察。圖I中的試驗(yàn)水產(chǎn)趨光行為的裝置中的內(nèi)殼101和外殼102均為圓柱,一共有五個飼養(yǎng)腔，圖I中并未畫出視頻采集模塊以及光源，但是內(nèi)殼101和外殼102并不限定于圓柱，還可以為其他形狀。內(nèi)殼101與外殼102之間并不限定于五個飼養(yǎng)腔，只要是兩個或兩個以上即可，為了附圖更加清晰，并未在圖中畫出各個飼養(yǎng)腔之間的穿梭孔，只畫出了內(nèi)殼101與各個飼養(yǎng)腔之間設(shè)置有供水產(chǎn)穿梭的穿梭孔109，圖中穿梭孔109的形狀為圓形，但并不限定于圓形，穿梭孔的形狀可以是任意形狀，只要水產(chǎn)可以通過即可。為了畫圖方便，圖I中為畫出視頻采集模塊106、光源107以及溫度傳感器108。實(shí)施例二本發(fā)明實(shí)施例還提供了第二種用于試驗(yàn)水產(chǎn)趨光行為的裝置，該裝置包括內(nèi)殼101、外殼102、底蓋104、分隔板105、視頻采集模塊106、光源107、溫度傳感器108以及第一微處理器，其中
外殼102套設(shè)在內(nèi)殼101夕卜側(cè)，外殼102頂端與內(nèi)殼101的頂端平齊，內(nèi)殼101的底端與外殼102的底端平齊。底蓋104密封設(shè)置在外殼102的底端。優(yōu)選的，本發(fā)明實(shí)施例還包括頂蓋，頂蓋可以密封設(shè)置在外殼102的頂端，也可以設(shè)置在外殼102的上方。內(nèi)殼101、外殼102以及底蓋104的材料可以為透明有機(jī)玻璃。分隔板105設(shè)置于內(nèi)殼101與外殼102之間，且每個分隔板105的一組相對邊中的一者與內(nèi)殼101的外壁相連，另一者與外殼102的內(nèi)壁相連。分隔板105將內(nèi)殼101與外殼102之間的空間分為若干個飼養(yǎng)腔。分隔板可以為具有反光特性的分隔板，例如熒光布，也可以為透明的有機(jī)玻璃板。相鄰的飼養(yǎng)腔之間設(shè)置有供水產(chǎn)穿梭的穿梭孔。內(nèi)殼101與各個飼養(yǎng)腔之間設(shè)置有供水產(chǎn)穿梭的穿梭孔109。視頻采集模塊106設(shè)置在每個飼養(yǎng)腔內(nèi)用于采集水產(chǎn)活動視頻圖像。且視頻采集模塊106的鏡頭與試驗(yàn)水產(chǎn)趨光行為的裝置存儲的水的水面垂直。視頻采集模塊106可以為0V7620攝像頭，0V7620攝像頭是一款高度集成和高分辨率的CMOS圖像傳感器，支持YCbCr和RGB數(shù)據(jù)格式輸出，分辨率為640 X 480。0V7620攝像頭內(nèi)部的可編程功能寄存器設(shè)置有上電模式和SCCB編程模式。本發(fā)明實(shí)施例可以采用SCCB編程模式，SCCB編程模式可以連續(xù)掃描8位RGB數(shù)據(jù)輸出。SCCB是簡化的I2C協(xié)議，SIO-O是串行雙向數(shù)據(jù)線，SI0-1是串行時鐘輸入線，相當(dāng)于I2C協(xié)議中的SCL和SDA。SCCB總線時序與I2C基本相同，一個傳輸單元的第9位為它的響應(yīng)信號ACK，分為NA位和Don’ tcare位。NA位由主機(jī)產(chǎn)生，Don’ t care位由從機(jī)產(chǎn)生，由于SCCB不支持對多字節(jié)的連續(xù)讀寫，NA位必須保持高電平。另外，在SCCB中沒有重復(fù)起始的概念，因此在SCCB讀周期中，當(dāng)主機(jī)發(fā)送片內(nèi)寄存器的地址之后，必須發(fā)送總線停止條件，不然發(fā)送讀命令時，從機(jī)將不能正確產(chǎn)生Don’ t care響應(yīng)信號。光源107設(shè)置在每個飼養(yǎng)腔內(nèi)或飼養(yǎng)腔壁，且各個飼養(yǎng)腔內(nèi)或飼養(yǎng)腔壁的光源的光照強(qiáng)度和/或波長不同。優(yōu)選的，光源107可以為半導(dǎo)體光源，半導(dǎo)體光源包括發(fā)光二極管或激光二極管，其中發(fā)光二極管包括有機(jī)發(fā)光二極管和無機(jī)發(fā)光二極管。光源107發(fā)出光的波長可以為370nm-420nm(紫光)、420nm-500nm(藍(lán)光)、500nm-560nm(綠光)、560nm_590nm(黃光)、591 nm_610nm(橙光)、620_700nm(紅光)六種顏色波長或者不同色溫不同波長的白光。內(nèi)殼101內(nèi)部的光源可以為色溫6000K以上，3200K-6000K及3200K以下的暖白光，也可以無光。溫度傳感器108設(shè)置在內(nèi)殼101、外殼102、分隔板105和外殼102的底蓋104任
一位置上，溫度傳感器用于采集水體溫度。第一微處理器與視頻采集模塊106相連，將視頻采集模塊106采集的水產(chǎn)活動視頻圖像進(jìn)行處理，以得到水產(chǎn)的行為狀態(tài)參數(shù)。水產(chǎn)的行為狀態(tài)參數(shù)包括在不同飼養(yǎng)腔內(nèi)停留的時間、不同飼養(yǎng)腔之間穿梭次數(shù)、休息時對飼養(yǎng)腔的選擇情況、在一觀察周期各個飼養(yǎng)腔中水產(chǎn)跳出水面的數(shù)量和不同飼養(yǎng)腔內(nèi)的運(yùn)動軌跡中的一種或多種。 第一微處理器可以是高性能、低功耗的8位ATm egal6單片機(jī)。本發(fā)明實(shí)施例具有實(shí)施例一的有益效果，且由于本發(fā)明實(shí)施例是通過第一微處理器分析水產(chǎn)的行為，不需要人為分析，所以得到的水產(chǎn)趨光行為更加客觀，從而也更加準(zhǔn)確。實(shí)施例三本發(fā)明實(shí)施例還提供了第三種用于試驗(yàn)水產(chǎn)趨光行為的裝置的，該裝置包括內(nèi)殼101、外殼102、底蓋104、分隔板105、視頻采集模塊106、光源107、溫度傳感器108、第一微處理器201、光源驅(qū)動模塊202以及光照強(qiáng)度傳感模塊203，其中內(nèi)殼101、外殼102、底蓋104、分隔板105、視頻采集模塊106、光源107、溫度傳感器108、第一微處理器201的連接關(guān)系與實(shí)施例一和實(shí)施例二所述相同。請參閱圖2，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種調(diào)節(jié)光源的光照強(qiáng)度的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括光源107、光源驅(qū)動模塊202以及光照強(qiáng)度傳感模塊203。請參閱圖3，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種分析視頻圖像的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括視頻采集模塊106以及第一微處理器201。光源驅(qū)動模塊202與光源107相連，光源驅(qū)動模塊202通過自身生成的PWM信號驅(qū)動光源107產(chǎn)生相應(yīng)光照強(qiáng)度的光。光照強(qiáng)度傳感模塊203與光源驅(qū)動模塊202相連，當(dāng)檢測到所在飼養(yǎng)腔的光源的光照強(qiáng)度與設(shè)定的光照強(qiáng)度不一致時，調(diào)整光源驅(qū)動模塊202產(chǎn)生的PWM信號的占空比。本發(fā)明實(shí)施例提供的裝置還包括第二微處理器204。第二微處理器204與第一微處理器201相連，用于獲取所述溫度傳感器108采集的水體溫度，在水體溫度大于預(yù)設(shè)溫度上限時，開啟降溫設(shè)備，在水體溫度小于預(yù)設(shè)溫度下限時，開啟升溫設(shè)備。本發(fā)明實(shí)施例提供的裝置還包括通信模塊205。通信模塊205與第一微處理器201相連，用于將所述水產(chǎn)行為狀態(tài)參數(shù)上傳至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心。第一微處理器201以及第二微處理器204可以是同一微處理器，也可以是具有相應(yīng)功能的不同微處理器。第一微處理器201以及第二微處理器2042可以是高性能、低功耗的8位ATmegal6單片機(jī)，該單片機(jī)具有如下特點(diǎn)16k字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash (具有同時讀寫的能力)；512字節(jié)EEPROM;lk字節(jié)SRAM;32個通用I/O 口線；32個通用工作寄存器，用于邊界掃描的JTAG接口，支持片內(nèi)調(diào)試與編程，3個具有比較模式的靈活的定時器/計數(shù)器；可編程串行接口 ；低功耗空閑和掉電方式等，支持C語言編程。同時內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換，在連接外部電路時可省去外部模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。下位機(jī)程序要求完成數(shù)據(jù)的采集、轉(zhuǎn)換以及與上位機(jī)的通訊等功能。程序應(yīng)包括主程序初始化、檢測程序、測量子程序和串行通訊程序。上位機(jī)要求實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的界面，建立數(shù)據(jù)庫。ATm egal6內(nèi)置的RC振蕩線路可產(chǎn)生1M, 2M, 4M, 8M的振蕩頻率，但在要求較高場合一般使 用外部晶振線路。Yl為石英晶體振蕩器，C15和C16為容值相等的兩個電容，單片機(jī)采用+5V電壓供電，并在P7 口接入上拉電阻和一個發(fā)光的二極管，起到電源指示作用。上述本發(fā)明公開的實(shí)施例中詳細(xì)描述了裝置，本發(fā)明的裝置可應(yīng)用于很多應(yīng)用場景中，因此本發(fā)明還公開了幾種使用該裝置的方法，下面給出具體的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例四請參閱圖4，為本發(fā)明實(shí)施例提供的第一種用于試驗(yàn)水產(chǎn)趨光行為的方法流程圖，該方法應(yīng)用于上述裝置實(shí)施例所述裝置，該方法包括步驟S401 :設(shè)置每一飼養(yǎng)腔內(nèi)或飼養(yǎng)腔壁的光源的光照強(qiáng)度和/或波長。步驟S402 :將待試驗(yàn)的水產(chǎn)放置于內(nèi)殼的內(nèi)部，以便所述待試驗(yàn)的水產(chǎn)通過每一飼養(yǎng)腔與內(nèi)殼之間的穿梭孔穿梭至各個飼養(yǎng)腔中。步驟S403 :開啟視頻采集模塊，以使所述視頻采集模塊采集在各個飼養(yǎng)腔中的水產(chǎn)活動視頻圖像。步驟S404 :檢測水體溫度，并控制水體溫度不大于預(yù)設(shè)溫度上限以及不小于預(yù)設(shè)溫度下限。優(yōu)選的，可以將上述任一裝置置于黑暗封閉的環(huán)境中，在進(jìn)行水產(chǎn)趨光行為試驗(yàn)。采用本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于試驗(yàn)水產(chǎn)趨光行為的方法，將待試驗(yàn)的水產(chǎn)放置于內(nèi)殼的內(nèi)部，由于內(nèi)殼與各個飼養(yǎng)腔之間設(shè)置有供水產(chǎn)穿梭的穿梭孔，所以水產(chǎn)可以從內(nèi)殼與各個飼養(yǎng)腔之間的穿梭孔穿梭至其他飼養(yǎng)腔中，而且內(nèi)殼位于試驗(yàn)水產(chǎn)趨光行為裝置的中心，所以水產(chǎn)穿梭于各個飼養(yǎng)腔的幾率是相同的，所以實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確。在放置待試驗(yàn)的水產(chǎn)后，就可以開啟視頻采集模塊，采集水產(chǎn)的行為了。而且試驗(yàn)水產(chǎn)趨光行為裝置中的光源發(fā)出的光的光照強(qiáng)度和波長為預(yù)設(shè)值，所以不用通過現(xiàn)有技術(shù)的方法對光源進(jìn)行濾光，所以光源的光照強(qiáng)度和波長也沒有誤差，從而使試驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確。實(shí)施例五請參閱圖5，為本發(fā)明實(shí)施例提供的第二種用于試驗(yàn)水產(chǎn)趨光行為的方法流程圖，該方法應(yīng)用于上述裝置實(shí)施例所述裝置，該方法包括步驟S501 :設(shè)置每一飼養(yǎng)腔內(nèi)或飼養(yǎng)腔壁的光源的光照強(qiáng)度和/或波長。步驟S502 :將待試驗(yàn)的水產(chǎn)放置于內(nèi)殼的內(nèi)部，以便所述待試驗(yàn)的水產(chǎn)通過每一飼養(yǎng)腔與內(nèi)殼之間的穿梭孔穿梭至各個飼養(yǎng)腔中。步驟S503 :開啟視頻采集模塊，以使所述視頻采集模塊采集在各個飼養(yǎng)腔中的水產(chǎn)活動視頻圖像。步驟S504 :檢測水體溫度，并控制水體溫度不大于預(yù)設(shè)溫度上限以及不小于預(yù)設(shè)溫度下限。步驟S505 :將所述視頻采集模塊采集的水產(chǎn)活動的視頻圖像進(jìn)行處理，以得到水產(chǎn)的行為狀態(tài)參數(shù)。水產(chǎn)的行為狀態(tài)參數(shù)包括在不同飼養(yǎng)腔內(nèi)停留的時間、不同飼養(yǎng)腔之間穿梭次數(shù)、休息時對飼養(yǎng)腔的選擇情況、在一觀察周期各個飼養(yǎng)腔中水產(chǎn)跳出水面的數(shù)量和不同飼養(yǎng)腔內(nèi)的運(yùn)動軌跡中的一種或多種。具體的，將視頻采集模塊采集的水產(chǎn)活動的視頻圖像進(jìn)行處理包括將視頻采集模塊采集的水產(chǎn)活動視頻圖像轉(zhuǎn)換為水產(chǎn)活動灰度視頻圖像；利用高斯平滑算法、腐蝕方法以及膨脹方法去除水產(chǎn)活動灰度視頻圖像中的噪聲；從去除噪聲的所述水產(chǎn)活動灰度視頻圖像中獲取水產(chǎn)的位置，以得到水產(chǎn)的行為狀態(tài)參數(shù)。
視頻采集模塊采集的水產(chǎn)活動的視頻圖像為幀圖像，幀圖像的像素可以為640*480?？梢岳酶咚蛊交惴ㄈコ龓瑘D像中的普通噪聲，再利用腐蝕方法以及膨脹方法，去除圖像中由光線等外部環(huán)境變化產(chǎn)生的噪聲。從所述去除噪聲的灰度視頻圖像中獲取水產(chǎn)的位置包括獲取去除噪聲的水產(chǎn)活動灰度視頻圖像的第一時刻的前景圖，并將第一時刻的前景圖二值化；獲取去除噪聲的水產(chǎn)活動灰度視頻圖像的第二時刻的前景圖，并將第二時刻的前景圖二值化；根據(jù)二值化的所述第一時刻的前景圖、二值化的第二時刻的前景圖以及像素的連通性，獲取水產(chǎn)的中心位置；根據(jù)預(yù)設(shè)范圍以及所述水產(chǎn)的中心位置得到所述水產(chǎn)的位置?？梢岳脦罘ǐ@取去除噪聲的水產(chǎn)活動灰度視頻圖像的前景圖，第一時刻的前景圖為第二時刻的前景圖的歷史圖像，由于水產(chǎn)是不斷運(yùn)動的，所以第二時刻的前景圖與第一時刻的前景圖不一樣的部分為運(yùn)動的水產(chǎn)，為了使結(jié)果更加準(zhǔn)確，還可以獲得第三時刻的前景圖，第四時刻的前景圖，其中第二時刻的前景圖為第三時刻前景圖的歷史圖像，第三時刻的前景圖為第四時刻前景圖的歷史圖像。將各個時刻的前景圖進(jìn)行二值化后，就得到了各個時刻運(yùn)動水產(chǎn)的大致輪廓，用二值化后的第二時刻的前景圖更新二值化后的第一時刻的前景圖，用二值化后的第三時刻的前景圖更新二值化后的第二時刻的前景圖，用二值化后的第四時刻的前景圖更新二值化后的第三時刻的前景圖，由于水產(chǎn)在運(yùn)動，所以各個時刻二值化后的前景圖中水產(chǎn)的輪廓可能不在一個位置，這樣就可以尋找到水產(chǎn)的大致輪廓，再根據(jù)像素的連通性將各個時刻前景圖中的運(yùn)動水產(chǎn)的輪廓進(jìn)行連通，在標(biāo)記出連通后圖像的中心位置，然后對一定范圍(該范圍與水產(chǎn)的體積有關(guān))內(nèi)的運(yùn)動碎片進(jìn)行聚集平均，得到一個區(qū)域，視該區(qū)域?yàn)樗a(chǎn)所在的區(qū)域。檢測水產(chǎn)跳出水面包括以所述飼養(yǎng)腔的水面為xoy面，與所述水面垂直的軸為z軸建立的三維坐標(biāo)；從所述飼養(yǎng)腔中的每一視頻采集模塊采集的水產(chǎn)活動視頻圖像中獲取與每一視頻采集模塊對應(yīng)的所述水產(chǎn)的位置；根據(jù)所述水產(chǎn)的各個位置得到所述水產(chǎn)的z軸坐標(biāo)；當(dāng)所述Z軸坐標(biāo)大于零時，確定所述水產(chǎn)跳出水面。視頻采集模塊距離水面的高度可以為3米，為了得到水產(chǎn)的坐標(biāo)值，可以放置一張黑白正方格子相間的標(biāo)定紙(該標(biāo)定紙的大小可以為16*16)，該標(biāo)定紙平行于待監(jiān)控的水面，然后再通過兩個視頻采集模塊對待監(jiān)控的水面進(jìn)行標(biāo)定(此時每一飼養(yǎng)腔至少設(shè)置有兩個視頻采集模塊)，建立兩個視頻采集模塊關(guān)于監(jiān)控水面的3維坐標(biāo)，通過該3維坐標(biāo)就可以計算出待監(jiān)控畫面中水產(chǎn)的Z軸坐標(biāo)，即可計算出該水產(chǎn)距離水面的距離；若水產(chǎn)的Z值為正,則表不該水產(chǎn)位于待監(jiān)控水面上方,若Z值為負(fù)，則表不該水產(chǎn)位于待監(jiān)控水面下方。具體的，可以利用matlab的camera-calibration-toolbox工具，獲得水產(chǎn)的z軸坐標(biāo)。為了本領(lǐng)域技術(shù)人員更加理解本發(fā)明實(shí)施例，下面在舉幾個具體例子對上述實(shí)施例進(jìn)行說明。案例一，研究水產(chǎn)對不同顏色光照的喜厭特性，將光源顏色分別換成紅色、黃色、綠色、藍(lán)色、紫色、白色，內(nèi)殼內(nèi)部無光且不放置飼料和飲水，各個飼養(yǎng)腔中的光源可以 發(fā)出不同顏色的光，且各個飼養(yǎng)腔中同一位置處放置等量的飼料和飲水，并每日定時補(bǔ)充，將水產(chǎn)放于內(nèi)殼內(nèi)部(內(nèi)殼內(nèi)部可以無光)，讓其在不同的飼養(yǎng)腔中生活，通過視頻采集模塊采集水產(chǎn)每日的活動情況，通過第一微處理器分析得到整個實(shí)驗(yàn)期間水產(chǎn)在不同飼養(yǎng)腔中停留的總時間，從而得到水產(chǎn)對某種或某幾種顏色光的趨光行為。案例二 研究水產(chǎn)對不同光照強(qiáng)度的喜厭特性，將所有的光源(假設(shè)所有光源的顏色均為紅色)固定為同一個顏色且同一波長或者所有光源的顏色均為白色，那么將白色的光限定在同一色溫(如3000K)，然后調(diào)節(jié)各個飼養(yǎng)腔中的光照強(qiáng)度分別為IOlx, 201x, 301x, 401x, 501x, 601x，其他條件一致，通過視頻采集模塊采集水產(chǎn)的行為情況從而得到水產(chǎn)對光照強(qiáng)度的趨避特性。上述具體實(shí)施方式
是用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改版，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。本說明書中各個實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實(shí)施例公開的方法而言，由于其與實(shí)施例公開的裝置相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見裝置部分說明即可。結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結(jié)合來實(shí)施。軟件模塊可以置于隨機(jī)存儲器(RAM)、內(nèi)存、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動磁盤、CD-ROM、或技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所公知的任意其它形式的存儲介質(zhì)中。對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于試驗(yàn)水產(chǎn)趨光行為的裝置，其特征在于，包括 內(nèi)殼; 套設(shè)在所述內(nèi)殼外側(cè)，且頂端與所述內(nèi)殼的頂端平齊的外殼，且所述內(nèi)殼的底端與所述外殼的底端平齊； 密封設(shè)置在所述外殼的底端的底蓋； 設(shè)置于所述內(nèi)殼與所述外殼之間并分割成若干飼養(yǎng)腔的多個分隔板，且每個所述分隔板的一組相對邊中的一者與所述內(nèi)殼的外壁相連，另一者與所述外殼的內(nèi)壁相連； 相鄰的所述飼養(yǎng)腔之間設(shè)置有供水產(chǎn)穿梭的穿梭孔； 所述內(nèi)殼與各個飼養(yǎng)腔之間設(shè)置有供水產(chǎn)穿梭的穿梭孔； 設(shè)置在每個所述飼養(yǎng)腔內(nèi)或所述飼養(yǎng)腔壁用于采集水產(chǎn)活動視頻圖像的視頻采集模塊，所述視頻采集模塊的鏡頭與水平面垂直； 設(shè)置在每個所述飼養(yǎng)腔內(nèi)、所述飼養(yǎng)腔壁或所述飼養(yǎng)腔的上方的光源，且各個所述飼養(yǎng)腔內(nèi)的光源的光照強(qiáng)度和/或波長不同； 設(shè)置在所述內(nèi)殼、所述外殼、所述分隔板和/或所述外殼的底蓋，且用于采集水體溫度的溫度傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，還包括 與所述視頻采集模塊相連，將所述視頻采集模塊采集的水產(chǎn)活動視頻圖像進(jìn)行處理，以得到所述水產(chǎn)的行為狀態(tài)參數(shù)的第一微處理器，所述水產(chǎn)的行為狀態(tài)參數(shù)包括在不同飼養(yǎng)腔內(nèi)停留的時間、不同飼養(yǎng)腔之間穿梭次數(shù)、休息時對飼養(yǎng)腔的選擇情況、在一觀察周期各個飼養(yǎng)腔中水產(chǎn)跳出水面的數(shù)量和不同飼養(yǎng)腔內(nèi)的運(yùn)動軌跡中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I至2任一項所述裝置，其特征在于，還包括 與所述光源相連，通過生成的PWM信號驅(qū)動所述光源產(chǎn)生相應(yīng)光照強(qiáng)度和波長的光的光源驅(qū)動模塊； 與所述光源驅(qū)動模塊相連，當(dāng)檢測到所在飼養(yǎng)腔的光源的光照強(qiáng)度與設(shè)定的光照強(qiáng)度不一致時，調(diào)整所述光源驅(qū)動模塊產(chǎn)生的PWM信號的占空比的光照強(qiáng)度傳感模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述裝置，其特征在于，還包括 與所述第一微處理器相連，將所述水產(chǎn)行為狀態(tài)參數(shù)上傳至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心的通信模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述裝置，其特征在于，還包括 與所述溫度傳感器相連，獲取所述溫度傳感器采集的水體溫度，在水體溫度大于預(yù)設(shè)溫度上限時，開啟降溫設(shè)備，在水體溫度小于預(yù)設(shè)溫度下限時，開啟升溫設(shè)備的第二微處理器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述裝置，其特征在于，還包括 與所述溫度傳感器相連，在檢測出所述降溫設(shè)備和/或所述升溫設(shè)備發(fā)生故障時，驅(qū)動揚(yáng)聲器進(jìn)行報警的第三微處理器。
7.一種用于試驗(yàn)水產(chǎn)趨光行為的方法，其特征在于，應(yīng)用于權(quán)利要求I所述裝置，包括 設(shè)置每一飼養(yǎng)腔內(nèi)或飼養(yǎng)腔壁的光源的光照強(qiáng)度和/或波長； 將待試驗(yàn)的水產(chǎn)放置于內(nèi)殼的內(nèi)部，以便所述待試驗(yàn)的水產(chǎn)通過每一飼養(yǎng)腔與內(nèi)殼之間的穿梭孔穿梭至各個飼養(yǎng)腔中；開啟視頻采集模塊，以使所述視頻采集模塊采集在各個飼養(yǎng)腔中的水產(chǎn)活動視頻圖像； 檢測水體溫度，并控制水體溫度不大于預(yù)設(shè)溫度上限以及不小于預(yù)設(shè)溫度下限。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述方法，其特征在于，還包括 將所述視頻采集模塊采集的水產(chǎn)活動的視頻圖像進(jìn)行處理，以得到水產(chǎn)的行為狀態(tài)參數(shù)，所述水產(chǎn)的行為狀態(tài)參數(shù)包括在不同飼養(yǎng)腔內(nèi)停留的時間、不同飼養(yǎng)腔之間穿梭次數(shù)、休息時對飼養(yǎng)腔的選擇情況、在一觀察周期各個飼養(yǎng)腔中水產(chǎn)跳出水面的數(shù)量和不同飼養(yǎng)腔內(nèi)的運(yùn)動軌跡中的一種或多種。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述方法，其特征在于，所述將所述視頻采集模塊采集的水產(chǎn)活動的視頻圖像進(jìn)彳丁處理包括 將所述視頻采集模塊采集的水產(chǎn)活動視頻圖像轉(zhuǎn)換為水產(chǎn)活動灰度視頻圖像； 利用高斯平滑算法、腐蝕方法以及膨脹方法去除所述水產(chǎn)活動灰度視頻圖像中的噪聲； 從所述去除噪聲的所述水產(chǎn)活動灰度視頻圖像中獲取水產(chǎn)的位置，以得到水產(chǎn)的行為狀態(tài)參數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述方法，其特征在于，所述從所述去除噪聲的灰度視頻圖像中獲取水產(chǎn)的位置包括 獲取所述去除噪聲的水產(chǎn)活動灰度視頻圖像的第一時刻的前景圖，并將所述第一時刻的前景圖二值化； 獲取所述去除噪聲的水產(chǎn)活動灰度視頻圖像的第二時刻的前景圖，并將所述第二時刻的前景圖二值化； 根據(jù)二值化的所述第一時刻的前景圖、二值化的所述第二時刻的前景圖以及像素的連通性，獲取所述水產(chǎn)的中心位置； 根據(jù)預(yù)設(shè)范圍以及所述水產(chǎn)的中心位置得到所述水產(chǎn)的位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述方法，其特征在于，檢測水產(chǎn)跳出水面包括 以所述飼養(yǎng)腔的水面為xoy面，與所述水面垂直的軸為z軸建立的三維坐標(biāo)； 從所述飼養(yǎng)腔中的每一視頻采集模塊采集的水產(chǎn)活動視頻圖像中獲取與每一視頻采集模塊對應(yīng)的所述水產(chǎn)的位置； 根據(jù)所述水產(chǎn)的各個位置得到所述水產(chǎn)的z軸坐標(biāo)； 當(dāng)所述z軸坐標(biāo)大于零時，確定所述水產(chǎn)跳出水面。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種用于試驗(yàn)水產(chǎn)趨光行為的裝置和方法，該裝置包括內(nèi)殼；外殼；密封設(shè)置在所述外殼的底端的底蓋；設(shè)置于所述內(nèi)殼與所述外殼之間并分割成若干飼養(yǎng)腔的多個分隔板；相鄰的所述飼養(yǎng)腔之間設(shè)置有供水產(chǎn)穿梭的穿梭孔；所述內(nèi)殼與各個飼養(yǎng)腔之間設(shè)置有供水產(chǎn)穿梭的穿梭孔；設(shè)置在每個所述飼養(yǎng)腔內(nèi)或飼養(yǎng)前壁用于采集水產(chǎn)活動視頻圖像的視頻采集模塊；設(shè)置在每個所述飼養(yǎng)腔內(nèi)或所述飼養(yǎng)腔壁或飼養(yǎng)腔上方的光源；設(shè)置在所述內(nèi)殼、所述外殼、所述分隔板和/或所述外殼的底蓋，且用于采集水體溫度的溫度傳感器。采用本發(fā)明實(shí)施例提供的裝置和方法，可以使水產(chǎn)光生物學(xué)研究的試驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確。
文檔編號A01K61/00GK102960284SQ20121054975
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者李許可, 葉章穎, 周泓 申請人:杭州朗拓生物科技有限公司