本发明涉及种虾测量技术领域，尤其是涉及一种种虾体形检测和选型设备及方法。
背景技术
在虾的遗传选育的工作中，需要大量频繁的测量虾的体长、体宽等数据来进行遗传学选育研究。传统的测量方法是人为将虾拉直舒展状态，然后再用尺子来测量。该方法虾的伤害很大，而且测量的误差大，耗费时间长，且费时费力，工作效率低。
为了解决上述问题，专利号为201710291930.0，名称为《一种虾测量系统及其测量方法》的发明专利提出了一种即能减小虾伤害，又能提高测量精确度的方法。该专利通过将虾放入透明水槽，进行拍摄，然后再将拍摄的图像上传至计算机，利用软件进行处理识别。但是该方法存在下述缺点：（1）拍摄不全面，进而导致测量的准确性差；（2）拍摄的照片容易受到外界光线的干扰，导致测量存在误差；（3）需要反复打捞虾，虾受到的伤害大，而且耗费时间长，工作效率低。
技术实现要素：
本发明为了克服现有技术的不足，提供一种提高测量精确性和测量效率的种虾体形检测和选型设备及方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种种虾体形检测和选型设备，包括
具备防水、遮光功能的暗箱；
供种虾通水放入的透明管道，该透明管道贯穿于暗箱内，且透明管道的两端穿出暗箱连通外界；
至少四个均匀分布于透明管道外围，且能采集透明管道内种虾图像的工业相机，该工业相机连接于暗箱上；
连接工业相机的计算机，该计算机包括连接工业相机的图像识别模块和数据存储模块；
设于暗箱内靠近透明管道的光源；
以及连接光源、工业相机的工控机；
所述透明管道的两端可拆卸连接喇叭形接口，透明管道靠近喇叭形接口外围设有螺纹圈。
本发明采用暗箱可隔绝外部光源，进而避免外界光线对拍摄的图像的准确性产生影响，而光源可为工业相机拍摄时提供照明；测量时，种虾可逐一通过透明管道，通过至少四个均匀分布于透明管道外围的工业相机采集种虾图像；该设置可全面采集种虾的至少四个侧面的图像，进行处理、分析，进而提高测量的准确性；种虾可自然钻入透明管道内，减少人为劳动量，提高测量效率和速度；而工控机可方便控制工业相机和光源；计算机的图像识别模块可识别种虾的轮廓、尺寸等信息，并对信息进行存储；所述结构简单，容易实现，测量的准确性高，速度快，效率高；而且根据种虾喜暗、爱钻孔的特点设计，能减小人与种虾的接触，进而减小种虾的伤害；所述喇叭形结构可方便种虾进入透明管道内；而螺纹圈可与其他容器螺纹接口连接，进而方便使用。
进一步地，还包括两个沉浸箱，两个沉浸箱侧壁均设有一个螺纹孔，所述透明管道的两端分别从两个螺纹孔插入两个沉浸箱内，并连接喇叭形接口，所述透明管道两端的螺纹圈分别与两个螺纹孔螺纹连接。使用时，可在一个沉浸箱内放入种虾，然后驱赶种虾经过透明管道，进入另外一个沉浸箱，实现种虾的检测过程；而且该设计结构简单，能大大减小人与种虾的接触，对种虾起到保护作用。
进一步地，所述暗箱内壁设有反光层。该反光层可对光源进行反射，进一步保证工业相机拍照的准确性。
进一步地，所述透明管道的两端设有接头，透明管道上连接水速控制器。在透明管道两端设置接头，进而可在透明管道两端各连接一个箱体，然后在使种虾从一个箱体沿透明管道进入另外一个箱体，减少人为干预；而所述水速控制器可控制水流速度，进而达到控制种虾流动速度的目的。
进一步地，所述暗箱位于透明管道一端处连接底座，所述底座设有安装孔，所述底座上位于暗箱外围正对工业相机处设有与透明管道平行的调位柱，所述调位柱上设有可沿调位柱移动的调位架；所述工业相机设于调位架上；所述暗箱上设有供工业相机伸入的摄像孔和/或者摄像间隙。所述底座、安装孔可方便对暗箱进行固定；调位架可沿调位柱移动，进而调节工业相机的位置，使用更加灵活、方便。
进一步地，所述透明管道内设置沿透明管道长度方向延伸的标尺。该标尺可作为种虾长度测量的参考。
另外，本发明还提供了一种用于种虾体形检测和选型方法，包括如下步骤：
（a）预处理：将贯穿暗箱的透明管道通水，再将尾部标记不同荧光色的种虾逐一通过喇叭形接口进入透明管道；
（b）图像采集：工业相机采集种虾至少四个侧面的图像，然后传输至计算机；可通过光源调节透明管道的亮度；
（c）图像识别：计算机的图像识别模块对种虾尾部的荧光标颜色进行识别；然后种虾的其全体轮廓进行识别和测量。
（a）数据处理：图像识别模块将识别的信息传输至数据库进行存储。
上述方法可减少人与种虾的接触，进而减小种虾的伤害，而且测量速度快，效率高，图像采集全面，测量的准确性高。
进一步地，所述步骤（c）中，判断种虾全体轮廓信息包括种虾的颜色特征、背部长度、背部宽度、背部截面积、侧面长度、侧面厚度、侧面截面积、采集时间、采集图像路径。该测量数据多，且全面。
进一步地，所述步骤（c）图像识别过程中，当种虾有弯曲姿态时，图像识别模块采用轮廓周长线积分方法进行估算。进一步减小误差，提高测量的准确性。
进一步地，所述步骤（c）图像识别过程中，当种虾有部分重叠时，图像识别模块采用图形形态学进行轮廓恢复，然后通过运动估计算法进行预测。该设置进一步减小误差，提高测量的准确性。
综上所述，本发明能提高测量的准确性，且减少与种虾的接触，进而减少种虾的伤害；而且测量速度快，效率高。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例1的原理图；
其中，暗箱1；透明管道2、喇叭形接口21、螺纹圈22；工业相机3；计算机4、图像识别模块41、数据存储模块42；工控机5；调位柱6、调位架61；摄像间隙7；光源8；底座9、安装孔91；沉浸箱10、螺纹孔101。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
实施例1
一种种虾体形检测和选型设备，包括暗箱1、透明管道2、四个工业相机3、底座9、工控机5及光源8。其中暗箱1具备防水、遮光功能。所述透明管道2由玻璃或高强度亚克力材质制成，呈透明状态。透明管道2供种虾通水放入，并逐一通过。该透明管道2贯穿于暗箱1内，且透明管道2的两端穿出暗箱1连通外界。为了方便透明管道2的连接，于是所述透明管道2的两端均设有接头，透明管道2上连接水速控制器，该水速控制器优选为节流阀。
所述工业相机3能采集透明管道2内种虾图像，四个工业相机3均匀分布于透明管道2外围，当然，工业相机3的数量也可以是四个以上，同样均匀分布于透明管道2外围，进而能全面拍摄透明管道2内种虾的图像。该工业相机3连接于暗箱1上。在本实施例中，考虑到种虾表型多角度测试要求，在暗箱1的水平方向及垂直方向各放置两个相机。即总共四个机位，分别拍摄种虾的背部、腹部、左右侧面。拟采用相机参数如下：传感器2/3"sonyimx250帧曝光cmos；分辨率1920*1200；像元尺寸5.86
优选地，所述暗箱1位于透明管道2一端处连接底座9，所述底座9设有安装孔91，所述底座9上位于暗箱1外围正对工业相机3处设有调位柱6，调位柱6与透明管道2平行设置。所述调位柱6上设有调位架61，所述工业相机3设于调位架61上；调位架61可沿调位柱6移动，进而能调节工业相机3的位置。所述暗箱1上设有摄像间隙7，摄像间隙7供工业相机3伸入暗箱1内。当然摄像间隙7也可用摄像孔代替，或者其中几个工业相机3用摄像间隙7，而另外几个工业相机则用摄像孔。所述计算机4连接工业相机3，该计算机包括图像识别模块41和数据存储模块42，所述图像识别模块41连接工业相机3，图像识别模块41连接数据存储模块42。
所述光源8设于暗箱1内靠近透明管道2处。由于尽量提高采集速度，所以曝光时间较短，需要额外补充光照。光源8采用带状led照明，光照通过暗箱1内壁多次反射，保证均匀混光，为图像采集提供良好照明。考虑到图像识别、颜色识别和测量，光照需要在2000lux左右。为了减小种虾的应激反应，拟采取以下方案：从测量容器外部到测量位置，光照逐渐提高，通过减小光照变化速度来减小应激反应。同时，在内部预留紫外灯管电源接口，以备颜色识别测试极端情况使用。
所述光源8、工业相机3均连接工控机5。所述工控器5优选为便携式工控机。所述暗箱1内壁设有反光层，即暗箱1的内壁采用特殊涂料，为光源8的混光提供良好的反射条件。暗箱1主要用于保障种虾图像采集环境不受杂散的环境光干扰。
在本实施例中，暗箱1的尺寸：60*60*30cm，密封防水，内置光源8。在暗箱1的左右两个侧面中间开孔，中间放置一根贯通透明管道2，透明管道2的截面尺寸：7*7cm，考虑到光学畸变对采集精度的影响，所述透明管道2的采用正方形截面形状。在上下前后四个面上，安装四个工业相机3，对贯通通道中的游动种虾进行视频监测，四个工业相机3连线及光源8连线引出至外部，所有线长至少5米以上。
暗箱1固定方式：在需要放置的养殖池内位置打入膨胀螺丝，在底座9的安装孔91下部加装铁环，通过螺丝固定在池底。需要更换的时候旋下螺丝。暗箱1本身不加配重便于携带转移。
所述透明管道2内设置沿透明管道2长度方向延伸的标尺，即采用带标准刻度的刚尺放置于上述透明管道2内，通过成像系统进行测试，建立采集图像的像素单位和实际物理尺寸直接的对应关系。在实际应用中，分别针对不同区域、不同角度的情况进行测试，建立多组系数，实现整体范围内的校正方程。特别说明的，针对不同尺寸种虾进入透明管道2后的标定问题，可以由上述“在实际应用中，分别针对不同区域、不同角度的情况进行测试，建立多组系数，实现整体范围内的校正方程。”方案进行解决。
所述透明管道2的两端可拆卸连接喇叭形接口21，该喇叭形接口21开口较小的一端连接透明管道2。该可拆卸连接方式可以是卡接、插接、扣接等，透明管道2靠近喇叭形接口9处外围设有螺纹圈22。
为了方便使用，本发明还包括两个沉浸箱10，该沉浸箱10的大小、形状可根据需要设置。两个沉浸箱10侧壁均设有一个螺纹孔101，所述透明管道2的两端分别从两个螺纹孔101插入两个沉浸箱10内，并连接喇叭形接口21。即所述透明管道2的一端从一个沉浸箱螺纹孔插入，然后连接一个喇叭形接口。透明管道2的另一端从另一个沉浸箱侧壁的螺纹孔插入，然后连接另一个喇叭形接口。所述透明管道2两端的螺纹圈22分别与两个螺纹孔101螺纹连接，并且螺纹圈22与螺纹孔101连接处设有密封带，进而保证透明管道2与沉浸箱10的密封连接。本装置最好用于种虾的体形检测和选型，即能根据种虾的体形轮廓及测量数据，选出最适合繁殖的种虾，进而保证后期繁殖出的虾的品质。
实施例2
本实施例是与实施1配套使用的方法，一种用于种虾体形检测和选型方法，包括如下步骤：
（0）安装设备：在暗箱1的左右两个侧面中间开孔，然后在孔内放置一根贯通透明管道2，透明管道2的两端穿入暗箱1。
（a）预处理：选取活体种虾，种虾的尾部标记不同荧光色，将透明管道2两端插入浸水箱10，并在透明管道2插入净水箱10的两个端部连接喇叭形接口21，然后在浸水箱10内注满干净的海水，直至透明管道2内通水，种虾从其中一个浸水箱，逐一从喇叭形接口21通过透明管道2，然后进入另外一个浸水箱。
（b）图像采集：工业相机3采集种虾至少四个侧面的图像，然后传输至计算机4；最好在透明管道2内设置标尺，拍摄图像时能够初步测量种虾的尺寸，使用者可通过工控器5控制工业相机3，也可控制暗箱1内光源8，调节透明管道2的亮度，保证工业相机3图像采集的清晰度。
（c）图像识别：计算机4的图像识别模块41对种虾尾部的荧光标颜色进行识别；然后种虾的其全体轮廓进行识别和测量。
所述步骤（c）中，判断种虾全体轮廓信息包括种虾的颜色特征、背部长度、背部宽度、背部截面积、侧面长度、侧面厚度、侧面截面积、采集时间、采集图像路径。
为了进一步保证测量的准确性，所述步骤（c）图像识别过程中，当种虾有弯曲姿态时，图像识别模块41采用轮廓周长线积分方法进行估算。
所述步骤（c）图像识别过程中，当种虾有部分重叠时，图像识别模块41采用图形形态学进行轮廓恢复，然后通过运动估计算法进行预测。
（d）数据处理：图像识别模块41将识别的信息传输至数据存储模块42进行存储。
本方法最好用于种虾的体形检测和选型，即能根据种虾的体形轮廓及测量数据，选出最适合繁殖的种虾，进而保证后期繁殖出的虾的品质。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。