鱼塘养殖自动喂食系统的制作方法

本发明涉及养殖领域，尤其涉及一种鱼塘养殖自动喂食系统。

背景技术：

鱼塘是指捕鱼或养鱼的地方，特指鱼围塘的内部间格或圈住鱼的围网。一般理想的鱼塘，要求面积较大，池水较深，光照充分，水源畅通，水质肥沃，交通方便，以利于鱼类的生长和产量的提高，并利于生产管理。

具体来说，合格的鱼塘在应具备如下的几方面的条件：

1、面积和水深。池塘的大小和深浅，与鱼产量的高低有着非常密切的关系。生产实践证明，成鱼塘的面积以4—10亩以宜，水深最好是2—3米。鱼种塘的面积则可在5亩以下，水深1.5米左右。

2、土质和底质。鱼塘多是挖土修建而成，土质对水质的影响极大。池塘的土质以黑土最好，粘土次之，砂土最差。池塘经过一段时间养鱼后，塘底逐渐形成一层厚的淤泥，这是残剩的饲料、肥料、鱼粪和死亡的生物体等不断沉积，与池底的泥砂混合而成。池塘中有一定的淤泥，塘水容易变肥，有利于养鱼和高产。但淤泥过多会使水质恶化，影响鱼类的生长，甚至引起鱼的死亡。因此，淤泥过多必须及时清除，以保持良好的水质。

3、水源和水质。良好的水质，要求溶氧充足，酸碱适中(ph值7—8.5)，水温较好(最好25—30℃)，营养盐丰富，水质较肥(水色为绿豆色、黄绿色、黄褐色和淡酱油色，透明度为25—30cm)，不含有毒物质。

4、池塘的形状和方向。池塘的形状以长方形为好。长宽之比为2—3∶1，宽边长度为30—50米，以便于管理和拉网捕鱼。池塘的方向为东西向为宜，这样有利于延长日照时间，对水中的浮游生物和增加溶氧都有好处。池塘周围不宜有高山和高大的树木遮光挡风。

鱼塘养殖如果养殖方希望获得足够高的经济回报，在对鱼塘内的鱼体进行及时的喂食是最关键的要点，然而现有技术中鱼塘养殖喂食都是采用人工定期喂食方式，在浪费人工成本之外，喂食员工无法确定鱼塘内的鱼体数量，自然无法准确确定需要投放的饲料的体积，一方面，如果喂食过少，容易导致鱼体饿瘦，降低经济效益，另一方面，如果喂食过多，容易导致饲料的浪费，同时将会恶化鱼塘的水体环境。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种鱼塘养殖自动喂食系统，该系统能够准确鉴别鱼塘内的实时鱼体数量，并能够基于实时鱼体数量实现自动的适量饲料投放，从而节约了人工成本和饲料成本，保证了鱼塘内鱼体的正常生长。

本发明至少具有以下三个重要发明点：

(1)通过定制的图像识别模式精确识别到鱼塘内的待喂食鱼体数量，并引入自动喂食设备以基于所述待喂食鱼体数量实现饲料的自动喷撒，从而将人们从繁重的喂养工作中解放出来，提高了养殖产业的智能化水准；

(2)对待处理图像中的非目标区域不进行任何滤波处理，对待处理图像的不同目标区域制定相应的基于目标区域的几何尺寸和信噪比的不同滤波机制，从而在减少滤波处理数据量的同时，提高了图像中目标数据的滤波效果；

(3)通过目标面积检测设备、第一增强设备和第二增强设备实现对采集图像的针对性的图像处理，其中目标面积检测设备结合像素值的分析以及面积的比较，提高了有效目标区域的判断精度。

本发明提供了一种鱼塘养殖自动喂食系统，所述系统包括：

立柱结构，由左侧立柱和右侧立柱组成，所述左侧立柱和所述右侧立柱分别设置在鱼塘水面上径向长度最大宽度位置的两侧；

监控横杆，被设置在鱼塘正上方，一端由所述左侧立柱支撑，另一端由所述右侧立柱支撑，以横跨在鱼塘水面上径向长度最大宽度位置的正上方，所述监控横杆距离鱼塘水面的高度为动态可调；

全景摄像设备，设置在所述监控横杆的中央，用于对所述监控横杆正下方的鱼塘水平进行全景图像采集，以获得并输出实时全景图像；

高度调节电机，与所述全景摄像设备连接，用于接收所述全景摄像设备在采集所述实时全景图像之前拍摄的预览图像，基于预览图像的成像效果调节所述监控横杆距离鱼塘水面的高度；

自动喷洒设备，基于对所述实时全景图像的即时鱼体数量分析结果从饲料储存罐内提取相应体积的食用饲料以喷洒到鱼塘水面上。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的鱼塘养殖自动喂食系统的结构示意图。

图2为根据本发明实施方案示出的鱼塘养殖自动喂食系统的滤波执行设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的鱼塘养殖自动喂食系统的实施方案进行详细说明。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种鱼塘养殖自动喂食系统，具体技术方案如下。

图1为根据本发明实施方案示出的鱼塘养殖自动喂食系统的结构示意图，所述系统包括：

立柱结构，由左侧立柱(未图示)和右侧立柱2组成，所述左侧立柱和所述右侧立柱分别设置在鱼塘1的水面上径向长度最大宽度位置的两侧；

监控横杆3，被设置在鱼塘正上方，一端由所述左侧立柱支撑，另一端由所述右侧立柱支撑，以横跨在鱼塘水面上径向长度最大宽度位置的正上方，所述监控横杆距离鱼塘水面的高度为动态可调；

全景摄像设备4，设置在所述监控横杆的中央，用于对所述监控横杆正下方的鱼塘水平进行全景图像采集，以获得并输出实时全景图像；

高度调节电机，与所述全景摄像设备连接，用于接收所述全景摄像设备在采集所述实时全景图像之前拍摄的预览图像，基于预览图像的成像效果调节所述监控横杆距离鱼塘水面的高度；

无线数据接收设备5，用于接收鱼塘现场无线发送的数据；

养殖控制中心处的服务器6，与所述无线数据接收设备连接，用于接收所述无线数据接收设备转发的鱼塘现场数据。

接着，继续对本发明的鱼塘养殖自动喂食系统的具体结构进行进一步的说明。

所述鱼塘养殖自动喂食系统中还可以包括：

目标面积检测设备，与所述高度调节电机连接，用于接收实时全景图像，对所述实时全景图像中的每一个像素进行目标像素分析，将所述实时全景图像中的所有目标像素组成多个待处理区域，将面积大于预设面积阈值的待处理区域确定为目标区域，输出多个目标区域；

其中，所述目标像素分析包括：将像素的y通道值与预设目标y通道值范围进行匹配，将每一个像素的u通道值与预设目标u通道值范围进行匹配，将每一个像素的v通道值与预设目标v通道值范围进行匹配，当像素的y通道值落在预设目标y通道值范围内、像素的u通道值落在预设目标u通道值范围内以及像素的v通道值落在预设目标v通道值范围内时，判断该像素为目标像素，否则判断该像素为非目标像素；

第一增强设备，与所述目标面积检测设备连接，用于接收所述多个目标区域，并在所述实时全景图像中提高每一个目标区域的所有像素的灰度值等级以获得与所述实时全景图像对应的第一增强图像；

第二增强设备，与所述第一增强设备连接，用于对所述第一增强图像执行边缘锐化处理，以获得锐化处理图像，并增强所述锐化处理图像中的亮部区域，同时减少所述锐化处理图像中的暗部区域，以获得第二增强图像；

状态分析设备，与所述第二增强设备连接，用于接收所述第二增强图像，对所述第二增强设备中多个目标区域进行状态分析，以确定每一个目标区域的几何尺寸和信噪比；

滤波执行设备，与所述状态分析设备连接，用于基于每一个目标区域的几何尺寸和信噪比确定对每一个目标区域执行的滤波模式，并基于确定的滤波模式对每一个目标区域执行相应的独立滤波处理，并将各个独立滤波处理后的目标区域与未经过滤波处理的所述第二增强图像中非目标区域进行合并，以获得识别参考图像；其中，所述滤波模式包括同态滤波、维纳滤波、不同滤波窗口的中值滤波以及不同维数的小波滤波；

图2为所述滤波执行设备的一种实施方式，所述滤波执行设备包括滤波选择开关和同态滤波执行单元、维纳滤波执行单元、中值滤波执行单元和小波滤波执行单元，其中，所述滤波选择开关分别与所述同态滤波执行单元、所述维纳滤波执行单元、所述中值滤波执行单元和所述小波滤波执行单元连接。

鱼体搜索设备，与所述滤波执行设备连接，用于接收所述识别参考图像，并基于预设基准鱼体轮廓从所述识别参考图像中搜索多个鱼体，并将搜索到的鱼体的数量作为即时鱼体数量输出；

饲料储存罐，被设置在鱼塘附近，用于储存食用饲料，所述食用饲料用于喂养鱼塘内的鱼体；

自动喷洒设备，分别与所述饲料储存罐和所述鱼体搜索设备连接，用于接收所述即时鱼体数量，并基于所述即时鱼体数量确定单位时间内的食用饲料的喷洒体积，并基于确定的单位时间内的食用饲料的喷洒体积从所述饲料储存罐内提取相应体积的食用饲料以喷洒到鱼塘水面上。

所述鱼塘养殖自动喂食系统中还可以包括：

sd存储芯片，与所述目标面积检测设备连接，用于存储所述预设目标y通道值范围、所述预设目标u通道值范围和所述预设目标v通道值范围，还用于存储所述预设面积阈值。

在所述鱼塘养殖自动喂食系统中：

所述自动喷洒设备被设置在鱼塘附近，通过蓝牙通信接口与所述鱼体搜索设备连接。

在所述鱼塘养殖自动喂食系统中：

所述sd存储芯片还与所述滤波执行设备连接；

其中，所述sd存储芯片还用于存储与同态滤波、维纳滤波、不同滤波窗口的中值滤波以及不同维数的小波滤波分别对应的滤波方法。

在所述鱼塘养殖自动喂食系统中：

所述sd存储芯片还与所述鱼体搜索设备连接，用于存储所述预设基准鱼体轮廓。

在所述鱼塘养殖自动喂食系统中：

所述不同滤波窗口的中值滤波包括圆形滤波窗口、矩形滤波窗口、十字形滤波窗口以及星形滤波窗口的中值滤波。

所述鱼塘养殖自动喂食系统中还可以包括：

辅助照明设备，设置在所述全景摄像设备附近，用于为所述全景摄像设备的实时全景图像的图像采集提供现场辅助照明。

另外，所述全景摄像设备可采用cmos图像传感器进行所述实时全景图像的获取。

cmos(complementarymetal-oxide-semiconductor)，中文学名为互补金属氧化物半导体，他本是计算机系统内一种重要的芯片，保存了系统引导最基本的资料。cmos的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在cmos上共存着带n(带-电)和p(带+电)级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。后来发现cmos经过加工也可以作为数码摄影中的图像传感器。

对于独立于电网的便携式应用而言，以低功耗特性而著称的cmos技术具有一个明显的优势：cmos图像传感器是针对5v和3.3v电源电压而设计的。而ccd芯片则需要大约12v的电源电压，因此不得不采用一个电压转换器，从而导致功耗增加。在总功耗方面，把控制和系统功能集成到cmos传感器中将带来另一个好处：他去除了与其他半导体元件的所有外部连接线。其高功耗的驱动器如今已遭弃用，这是因为在芯片内部进行通信所消耗的能量要比通过pcb或衬底的外部实现方式低得多。

cmos传感器也可细分为被动式像素传感器(passivepixelsensorcmos)与主动式像素传感器(activepixelsensorcmos)。

被动式像素传感器(passivepixelsensor，简称pps)，又叫无源式像素传感器，他由一个反向偏置的光敏二极管和一个开关管构成。光敏二极管本质上是一个由p型半导体和n型半导体组成的pn结，他可等效为一个反向偏置的二极管和一个mos电容并联。当开关管开启时，光敏二极管与垂直的列线(columnbus)连通。位于列线末端的电荷积分放大器读出电路(chargeintegratingamplifier)保持列线电压为一常数，当光敏二极管存贮的信号电荷被读出时，其电压被复位到列线电压水平，与此同时，与光信号成正比的电荷由电荷积分放大器转换为电荷输出。

主动式像素传感器(activepixelsensor，简称aps)，又叫有源式像素传感器。几乎在cmospps像素结构发明的同时，人们很快认识到在像素内引入缓冲器或放大器可以改善像素的性能，在cmosaps中每一像素内都有自己的放大器。集成在表面的放大晶体管减少了像素元件的有效表面积，降低了“封装密度”，使40％～50％的入射光被反射。这种传感器的另一个问题是，如何使传感器的多通道放大器之间有较好的匹配，这可以通过降低残余水平的固定图形噪声较好地实现。由于cmosaps像素内的每个放大器仅在此读出期间被激发，所以cmosaps的功耗比ccd图像传感器的还小。

采用本发明的鱼塘养殖自动喂食系统，针对现有技术中鱼塘养殖人工投放饲料无法兼顾经济成本和鱼体正常食用的技术问题，采用定制的图像识别机制准确获取鱼塘内养殖的鱼体数量，基于所述鱼体数量自动投放相应的饲料，从而替换了繁琐的人工操作，在经济成本和鱼体正常生长之间达到平衡。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。