一种鱼类鉴定仪器的制作方法

1.本发明涉及鱼类识别技术领域，尤其涉及一种鱼类鉴定仪器。


背景技术：

2.传统的鱼类静态识别技术最初一般采用人工筛选，通过人为的设计特征，再基于这些特征选择分类器对目标进行识别，这种方法不仅劳动强度大，方法效率低下，提取的特征有限，分类精确度也较低。随着图像处理与机器视觉技术的发展，从基于特征值、相关系数、神经网络、分级分类、支持向量机，到后续利用多种形式的卷积神经网络对鱼类种类进行识别，新的鱼类识别技术不仅可以降低劳动强度，同时还可以提高准确率。
3.并且，早期的鱼类识别技术主要集中在品种识别、鱼龄判断和鱼类分级等方面。基本识别实现过程为：输入鱼类图像，选择鱼类特征，构建分类器，将特征向量输入分类器进行品种识别。其中分类方法包括：判别分析、bp(back propagation)神经网络、贝叶斯、轮廓匹配法和支持向量机(support vectormachine，svm)等。
4.上世纪以来，计算机信息技术飞速发展，深度学习在计算机视觉等多个领域取得重大突破，将深度学习的强大能力及优势运用到鱼类图像识别领域，是对鱼类图像识别的一次重大创新和提升。鱼类体型各异、大小不一，识别起来较为复杂，而且同一类鱼的不同品种拥有相似的外形、尺寸以及纹理等特征，传统的监测识别方法很难得出正确的识别结果。
5.同时，现有的鱼类识别往往获取的都是鱼类的外部图像，进行图像特征的获取时往往也是获取外部特征，无法对鱼类内部的特征进行提取和识别，由于鱼类外形的相似性，导致鱼类的识别鉴定准确度较低。
6.例如，中国专利cn202010663026.x公开了一种基于深度学习的海洋鱼类图像识别方法。利用基于深度学习网络的方法，实现对海洋鱼类图像的识别，就算没有对生物海洋进行了解，也能识别各种海洋鱼类，但是该识别方法仅获取了鱼类的外部图像，识别准确度低。


技术实现要素：

7.本发明主要解决现有的技术中鱼类识别的准确度低的问题；提供一种鱼类鉴定仪器，将鱼类的脊椎骨区别和外部图像差异进行结合，将两者的识别结果综合后对鱼类进行识别鉴定，识别准确度高。
8.本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种鱼类鉴定仪器，包括采集模块，采用x射线对目标进行扫描，获取目标脊椎骨的三维立体图，与数据处理模块连接；摄像模块，对目标进行外形图像拍摄，获取目标的外形图像，与数据处理模块连接；数据存储库，存储有多种种类的鱼类外形图像以及不同鱼类的脊椎骨图像，与数据处理模块连接；数据处理模块，根据采集模块传递的目标脊椎骨的三维立体图进行三视图截取，将截取的三视图分别进行图像处理并对目标脊椎骨的数量进行计数，将三视图的图像处理
结果经分类器识别分为正视图识别子集a
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、侧视图识别子集g
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、俯视图识别子集k
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以及将脊椎骨数识别结果记为脊椎骨数识别子集f
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，将正视图识别子集a
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、侧视图识别子集g
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、俯视图识别子集k
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以及脊椎骨数识别子集f
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相交得到交集q，根据摄像模块传递的外形图像进行图像处理后利用rcnn算法得到鱼类外形识别结果，根据交集q和鱼类外形识别结果对目标鱼类进行鉴定。通过采集模块对目标鱼类的脊椎骨进行数据采集，获取目标鱼类的脊椎骨数目，和数据存储库中的鱼类脊椎骨数目进行比对后初步判断鱼类种类，继而通过图像识别和分类器分类后对鱼类进行进一步区分，将区分的几种结果进行比对，得到鱼类内部特征的识别结果，通过摄像模块采集外形图像，通过深度学习网络算法进行鱼类外形图像识别，获得外部特征的识别结果，将内部特征的识别结果和外部特征的识别结果结合后使得鱼类的识别鉴定更加准确。
9.作为优选，还包括显示模块，所述显示模块用于显示采集模块采集的目标脊椎骨的三维立体图、摄像模块获取的目标的外形图像以及数据处理模块对目标鱼类的识别结果，所述显示模块与数据处理模块连接。通过显示模块可以方便的显示识别结果和采集结果。
10.作为优选，所述的采集模块为ct扫描仪。通过ct扫描仪能有效的将鱼类的脊椎骨进行完整的采集，提高鱼类识别的准确性。
11.作为优选，还包括第一数据传输模块和第二数据传输模块，所述采集模块经第一数据传输模块与数据处理模块连接，所述摄像模块通过第二数据传输模块将数据传递给数据处理模块。通过不同的数据传输模块进行数据传输，提高数据传输的稳定性和安全性。
12.作为优选，所述的第二数据传输模块包括有线传输模块、无线传输模块或移动存储装置。通过不同的数据传输模块进行数据传输，提高数据传输的稳定性和安全性。
13.作为优选，还包括鱼类固定装置，所述鱼类固定装置用于在采集模块和摄像模块工作时将目标鱼类进行固定，所述鱼类固定装置包括箱体、设置在箱体内的鱼类头部固定器以及设置在箱体底部的水循环装置，所述箱体为透明的玻璃箱体，所述鱼类头部固定器用于固定鱼类，所述水循环装置用于给鱼类提供生存环境，所述水循环装置包括安装在箱体底部的水槽、出水管、进水管、水泵和外部水箱，所述水槽内安装有活性炭过滤棉，所述水槽通过进水管与水泵连接，所述出水管与水槽连接，所述水泵设置在外部水箱中。设置鱼类固定装置对鉴定过程中鱼类进行固定，使得数据采集和图像获取更加方便。
14.作为优选，所述的鱼类头部固定器包括椭圆形镂空部位和固定设置在两侧的固定带，所述固定带为具有弹性的固定带，所述椭圆形镂空部位用于通过固定带拉伸夹住鱼嘴或通过固定带弯折包裹鱼头。利用鱼类头部固定器对鱼类的头部进行固定，继而固定整条鱼，方便采集模块采集鱼类的脊椎骨数据，通过固定带拉伸夹住鱼嘴的方式固定鱼，方便摄像模块对鱼外形图像的拍摄获取。
15.作为优选，若根据交集q和鱼类外形识别结果无法识别出唯一鱼类物种，则交集q的数据进行预处理后分为训练集和验证集重新对rcnn算法进行模型训练，得到验证后的rcnn算法模型，将鱼类外形识别结果代入rcnn算法模型输出最终鉴定的结果。使得鱼类鉴定识别的准确度进一步提高。
16.本发明的有益效果是：（1）通过采集模块对目标鱼类的脊椎骨进行数据采集，获取目标鱼类的脊椎骨数目，和数据存储库中的鱼类脊椎骨数目进行比对后初步判断鱼类种
类，继而通过图像识别和分类器分类后对鱼类进行进一步区分，将区分的几种结果进行比对，得到鱼类内部特征的识别结果，通过摄像模块采集外形图像，进行鱼类外形图像识别，获得外部特征的识别结果，将内部特征的识别结果和外部特征的识别结果结合后使得鱼类的识别鉴定更加准确；（2）系统构成简单，操作性方便，对于鱼类的识别鉴定具有较强的实用性。
附图说明
17.图1是本发明实施例的鱼类鉴定仪器的结构框图。
18.图中1、采集模块，2、摄像模块，3、数据处理模块，4、第一数据传输模块，5、第二数据传输模块，6、数据存储库，7、显示模块。
具体实施方式
19.下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
20.实施例一：一种鱼类鉴定仪器，如图1所示，包括采集模块1，采用x射线对目标进行扫描，获取目标脊椎骨的三维立体图，与数据处理模块连接；摄像模块2，对目标进行外形图像拍摄，获取目标的外形图像，与数据处理模块连接；数据存储库6，存储有多种种类的鱼类外形图像以及不同鱼类的脊椎骨图像，与数据处理模块连接；数据处理模块3，根据采集模块传递的目标脊椎骨的三维立体图进行三视图截取，将截取的三视图分别进行图像处理并对目标脊椎骨的数量进行计数，将三视图的图像处理结果经分类器识别分为正视图识别子集a
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、侧视图识别子集g
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、俯视图识别子集k
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以及将脊椎骨数识别结果记为脊椎骨数识别子集f
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，将正视图识别子集a
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、侧视图识别子集g
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、俯视图识别子集k
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以及脊椎骨数识别子集f
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相交得到交集q，根据摄像模块传递的外形图像进行图像处理后利用rcnn算法得到鱼类外形识别结果，根据交集q和鱼类外形识别结果对目标鱼类进行鉴定；显示模块7，显示模块用于显示采集模块采集的目标脊椎骨的三维立体图、摄像模块获取的目标的外形图像以及数据处理模块对目标鱼类的识别结果，显示模块与数据处理模块连接；第一数据传输模块4和第二数据传输模块5，采集模块经第一数据传输模块与数据处理模块连接，摄像模块通过第二数据传输模块将数据传递给数据处理模块。
21.若根据交集q和鱼类外形识别结果无法识别出唯一鱼类物种，则交集q的数据进行预处理后分为训练集和验证集重新对rcnn算法进行模型训练，得到验证后的rcnn算法模型，将鱼类外形识别结果代入rcnn算法模型输出最终鉴定的结果。
22.本发明在数据处理模块中对脊椎骨的三视图以及鱼类外形图像均进行了图像处理，其采用的图像处理方法为现有的图像处理方法，其主要目的是提取图像中的特征部分，方便后续的分类器或深度学习算法进行鱼类的识别鉴定。
23.采集模块为ct扫描仪，数据处理模块和数据存储库为计算机，摄像模块采用高清相机，第一数据传输模块为信息传输电缆，第二数据传输模块包括有线传输模块、无线传输模块或移动存储装置，其中，移动存储装置为硬盘、sd卡或tf卡。
24.实施例二，一种鱼类鉴定仪器，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例增加了鱼类固定装置，鱼类固定装置用于在采集模块和摄像模块工作时将目标鱼类进行固定，鱼类固定装置包括箱体、设置在箱体内的鱼类头部固定器以及设置在箱体底部的水循环装
置，箱体为透明的玻璃箱体，鱼类头部固定器用于固定鱼类，水循环装置用于给鱼类提供生存环境，水循环装置包括安装在箱体底部的水槽、出水管、进水管、水泵和外部水箱，水槽内安装有活性炭过滤棉，水槽通过进水管与水泵连接，出水管与水槽连接，水泵设置在外部水箱中。
25.鱼类头部固定器包括椭圆形镂空部位和固定设置在两侧的固定带，固定带为具有弹性的固定带，椭圆形镂空部位用于通过固定带拉伸夹住鱼嘴或通过固定带弯折包裹鱼头。其余结构同实施例一。
26.本发明的工作原理为：将需要识别的目标鱼类放入箱体中，将目标鱼类放入箱体之前通过外部水箱和水泵使箱体内放置有超过箱体一半的清水，使目标鱼类可以在箱体中稳定存活，将目标鱼类的头部穿过椭圆形镂空部位的孔隙，向两侧拉伸固定带，使得椭圆形镂空产生形变并在两侧固定带的拉伸下产生挤压力将鱼头进行固定，此时，即可箱体推到ct扫描仪的扫描区域，获取目标鱼类脊椎骨的三维立体图，ct扫描仪将获得三维立体图传递给计算机，计算机根据获得的三维立体图先一步进行鱼类内部特征识别，得到交集q，继而松开固定带，使得椭圆形镂空部位包住鱼头的下部位，将两侧的固定带弯折，在固定带对折面设置有相互吸引的磁铁，使得固定带贴合，将鱼头包裹住，即可实现鱼头的固定，将固定带设置为透明状，通过高清相机对目标鱼类进行外形图像拍摄，能尽可能的拍摄完整清晰的鱼类外形图像，传递给计算机后得到鱼类外形识别结果，将交集q中的元素与鱼类外形识别结果进行一一比对，进而得到准确的鱼类识别鉴定结果。
27.以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。