一种用于试验水产趋光行为的装置和方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201210549756.2	申请日：	2012.12.17
公开号：	CN102960284A	公开日：	2013.03.13
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):A01K 61/00申请日:20121217\|\|\|公开
IPC分类号：	A01K61/00; A01K61/02	主分类号：	A01K61/00
申请人：	杭州朗拓生物科技有限公司
发明人：	李许可; 叶章颖; 周泓
地址：	310051 浙江省杭州市滨江区西兴街道滨文路95号5幢4楼西侧
优先权：
专利代理机构：	北京集佳知识产权代理有限公司 11227	代理人：	王宝筠
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内容摘要

本发明实施例提供了一种用于试验水产趋光行为的装置和方法，该装置包括：内壳；外壳；密封设置在所述外壳的底端的底盖；设置于所述内壳与所述外壳之间并分割成若干饲养腔的多个分隔板；相邻的所述饲养腔之间设置有供水产穿梭的穿梭孔；所述内壳与各个饲养腔之间设置有供水产穿梭的穿梭孔；设置在每个所述饲养腔内或饲养前壁用于采集水产活动视频图像的视频采集模块；设置在每个所述饲养腔内或所述饲养腔壁或饲养腔上方的光源；设置在所述内壳、所述外壳、所述分隔板和/或所述外壳的底盖，且用于采集水体温度的温度传感器。采用本发明实施例提供的装置和方法，可以使水产光生物学研究的试验结果更加准确。

权利要求书

权利要求书一种用于试验水产趋光行为的装置，其特征在于，包括：
内壳；
套设在所述内壳外侧，且顶端与所述内壳的顶端平齐的外壳，且所述内壳的底端与所述外壳的底端平齐；
密封设置在所述外壳的底端的底盖；
设置于所述内壳与所述外壳之间并分割成若干饲养腔的多个分隔板，且每个所述分隔板的一组相对边中的一者与所述内壳的外壁相连，另一者与所述外壳的内壁相连；
相邻的所述饲养腔之间设置有供水产穿梭的穿梭孔；
所述内壳与各个饲养腔之间设置有供水产穿梭的穿梭孔；
设置在每个所述饲养腔内或所述饲养腔壁用于采集水产活动视频图像的视频采集模块，所述视频采集模块的镜头与水平面垂直；
设置在每个所述饲养腔内、所述饲养腔壁或所述饲养腔的上方的光源，且各个所述饲养腔内的光源的光照强度和/或波长不同；
设置在所述内壳、所述外壳、所述分隔板和/或所述外壳的底盖，且用于采集水体温度的温度传感器。
根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
与所述视频采集模块相连，将所述视频采集模块采集的水产活动视频图像进行处理，以得到所述水产的行为状态参数的第一微处理器，所述水产的行为状态参数包括在不同饲养腔内停留的时间、不同饲养腔之间穿梭次数、休息时对饲养腔的选择情况、在一观察周期各个饲养腔中水产跳出水面的数量和不同饲养腔内的运动轨迹中的一种或多种。
根据权利要求1至2任一项所述装置，其特征在于，还包括：
与所述光源相连，通过生成的PWM信号驱动所述光源产生相应光照强度和波长的光的光源驱动模块；
与所述光源驱动模块相连，当检测到所在饲养腔的光源的光照强度与设定的光照强度不一致时，调整所述光源驱动模块产生的PWM信号的占空比的光照强度传感模块。
根据权利要求2所述装置，其特征在于，还包括：
与所述第一微处理器相连，将所述水产行为状态参数上传至远程数据中心的通信模块。
根据权利要求1所述装置，其特征在于，还包括：
与所述温度传感器相连，获取所述温度传感器采集的水体温度，在水体温度大于预设温度上限时，开启降温设备，在水体温度小于预设温度下限时，开启升温设备的第二微处理器。
根据权利要求5所述装置，其特征在于，还包括：
与所述温度传感器相连，在检测出所述降温设备和/或所述升温设备发生故障时，驱动扬声器进行报警的第三微处理器。
一种用于试验水产趋光行为的方法，其特征在于，应用于权利要求1所述装置，包括：
设置每一饲养腔内或饲养腔壁的光源的光照强度和/或波长；
将待试验的水产放置于内壳的内部，以便所述待试验的水产通过每一饲养腔与内壳之间的穿梭孔穿梭至各个饲养腔中；
开启视频采集模块，以使所述视频采集模块采集在各个饲养腔中的水产活动视频图像；
检测水体温度，并控制水体温度不大于预设温度上限以及不小于预设温度下限。
根据权利要求7所述方法，其特征在于，还包括：
将所述视频采集模块采集的水产活动的视频图像进行处理，以得到水产的行为状态参数，所述水产的行为状态参数包括在不同饲养腔内停留的时间、不同饲养腔之间穿梭次数、休息时对饲养腔的选择情况、在一观察周期各个饲养腔中水产跳出水面的数量和不同饲养腔内的运动轨迹中的一种或多种。
根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述将所述视频采集模块采集的水产活动的视频图像进行处理包括：
将所述视频采集模块采集的水产活动视频图像转换为水产活动灰度视频图像；
利用高斯平滑算法、腐蚀方法以及膨胀方法去除所述水产活动灰度视频图像中的噪声；
从所述去除噪声的所述水产活动灰度视频图像中获取水产的位置，以得到水产的行为状态参数。
根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述从所述去除噪声的灰度视频图像中获取水产的位置包括：
获取所述去除噪声的水产活动灰度视频图像的第一时刻的前景图，并将所述第一时刻的前景图二值化；
获取所述去除噪声的水产活动灰度视频图像的第二时刻的前景图，并将所述第二时刻的前景图二值化；
根据二值化的所述第一时刻的前景图、二值化的所述第二时刻的前景图以及像素的连通性，获取所述水产的中心位置；
根据预设范围以及所述水产的中心位置得到所述水产的位置。
根据权利要求7所述方法，其特征在于，检测水产跳出水面包括：
以所述饲养腔的水面为xoy面，与所述水面垂直的轴为z轴建立的三维坐标；
从所述饲养腔中的每一视频采集模块采集的水产活动视频图像中获取与每一视频采集模块对应的所述水产的位置；
根据所述水产的各个位置得到所述水产的z轴坐标；
当所述z轴坐标大于零时，确定所述水产跳出水面。

说明书

说明书一种用于试验水产趋光行为的装置和方法
技术领域
本发明涉及设施农业工程领域，更具体的说，是涉及一种用于试验水产趋光行为的装置和方法。
背景技术
现有技术中常使用人工光源（人工光源包括白炽灯和荧光灯）研究水产对光的光照强度和波长的趋光行为。为了获得所需要波长和光照强度的光，常通过不同的颜色过滤器、滤光纸、耐温胶片和不同种颜色的网片滤光，或者通过远镜组、干涉滤色片、中性衰减片、反射镜和毛玻璃组成的光路过滤出所需波长和光照强度的光，或者通过调压变压器调节出所需要光照强度和波长的光。
在通过上述方法滤出的相应波长的光的半波宽在30nm左右，精度低。通过调压变压器调节出相应光照强度的光源的波长会发生偏移导致测量结果存在误差。
综上，通过现有技术滤出的光与所需要光的波长和光照强度存在误差，导致试验结果不准确。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种于试验水产趋光行为的装置和方法，以克服现有技术中由于通过现有技术滤出的光与所需要光的波长和光照强度存在误差，导致试验结果不准确的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于试验水产趋光行为的装置，包括：
内壳；
套设在所述内壳外侧，且顶端与所述内壳的顶端平齐的外壳，且所述内壳的底端与所述外壳的底端平齐；
密封设置在所述外壳的底端的底盖；
设置于所述内壳与所述外壳之间并分割成若干饲养腔的多个分隔板，且每个所述分隔板的一组相对边中的一者与所述内壳的外壁相连，另一者与所述外壳的内壁相连；
相邻的所述饲养腔之间设置有供水产穿梭的穿梭孔；
所述内壳与各个饲养腔之间设置有供水产穿梭的穿梭孔；
设置在每个所述饲养腔内或所述饲养腔壁用于采集水产活动视频图像的视频采集模块，所述视频采集模块的镜头与水平面垂直；
设置在每个所述饲养腔内、所述饲养腔壁或所述饲养腔的上方的光源，且各个所述饲养腔内的光源的光照强度和/或波长不同；
设置在所述内壳、所述外壳、所述分隔板和/或所述外壳的底盖，且用于采集水体温度的温度传感器。
其中，还包括：
与所述视频采集模块相连，将所述视频采集模块采集的水产活动视频图像进行处理，以得到所述水产的行为状态参数的第一微处理器，所述水产的行为状态参数包括在不同饲养腔内停留的时间、不同饲养腔之间穿梭次数、休息时对饲养腔的选择情况、在一观察周期各个饲养腔中水产跳出水面的数量和不同饲养腔内的运动轨迹中的一种或多种。
其中，还包括：
与所述光源相连，通过生成的PWM信号驱动所述光源产生相应光照强度和波长的光的光源驱动模块；
与所述光源驱动模块相连，当检测到所在饲养腔的光源的光照强度与设定的光照强度不一致时，调整所述光源驱动模块产生的PWM信号的占空比的光照强度传感模块。
优选的，还包括：
与所述第一微处理器相连，将所述水产行为状态参数上传至远程数据中心的通信模块。
优选的，还包括：
与所述温度传感器相连，获取所述温度传感器采集的水体温度，在水体温度大于预设温度上限时，开启降温设备，在水体温度小于预设温度下限时，开启升温设备的第二微处理器。
优选的，还包括：
与所述温度传感器相连，在检测出所述降温设备和/或所述升温设备发生故障时，驱动扬声器进行报警的第三微处理器。
一种用于试验水产趋光行为的方法，其特征在于，应用于上述任一所述装置，包括：
设置每一饲养腔内或饲养腔壁的光源的光照强度和/或波长；
将待试验的水产放置于内壳的内部，以便所述待试验的水产通过每一饲养腔与内壳之间的穿梭孔穿梭至各个饲养腔中；
开启视频采集模块，以使所述视频采集模块采集在各个饲养腔中的水产活动视频图像；
检测水体温度，并控制水体温度不大于预设温度上限以及不小于预设温度下限。
优选地，还包括：
将所述视频采集模块采集的水产活动的视频图像进行处理，以得到水产的行为状态参数，所述水产的行为状态参数包括在不同饲养腔内停留的时间、不同饲养腔之间穿梭次数、休息时对饲养腔的选择情况、在一观察周期各个饲养腔中水产跳出水面的数量和不同饲养腔内的运动轨迹中的一种或多种。
其中，所述将所述视频采集模块采集的水产活动的视频图像进行处理包括：
将所述视频采集模块采集的水产活动视频图像转换为水产活动灰度视频图像；
利用高斯平滑算法、腐蚀方法以及膨胀方法去除所述水产活动灰度视频图像中的噪声；
从所述去除噪声的所述水产活动灰度视频图像中获取水产的位置，以得到水产的行为状态参数。
其中，所述从所述去除噪声的灰度视频图像中获取水产的位置包括：
获取所述去除噪声的水产活动灰度视频图像的第一时刻的前景图，并将所述第一时刻的前景图二值化；
获取所述去除噪声的水产活动灰度视频图像的第二时刻的前景图，并将所述第二时刻的前景图二值化；
根据二值化的所述第一时刻的前景图、二值化的所述第二时刻的前景图以及像素的连通性，获取所述水产的中心位置；
根据预设范围以及所述水产的中心位置得到所述水产的位置。
其中，检测水产跳出水面包括：
以所述饲养腔的水面为xoy面，与所述水面垂直的轴为z轴建立的三维坐标；
从所述饲养腔中的每一视频采集模块采集的水产活动视频图像中获取与每一视频采集模块对应的所述水产的位置；
根据所述水产的各个位置得到所述水产的z轴坐标；
当所述z轴坐标大于零时，确定所述水产跳出水面。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明实施例公开了一种用于试验水产趋光行为的装置，该装置包括内壳和外壳，内壳和外壳之间的空间被分隔板分隔成多个饲养腔，而每个饲养腔均设置有光源，各个光源发出的光的波长和光照强度可以不同，在养殖水产时，可以将相应的水产养殖在具有相应光照强度和波长的饲养腔里，这样就不需要利用现有技术的方法将光进行过滤，而是让光源直接发射出所需的光，所以不会影响试验结果，使实验结果更加准确。进一步的，该装置包括相邻的所述饲养腔之间设置有供水产穿梭的穿梭孔以及设置在每个所述饲养腔内用于采集水产活动视频图像的视频采集模块，当试验水产的趋光行为时，可以设置各个光源发射不同光照强度和波长的光，以及利用温度传感器使水产生存环境即各个饲养腔内水体的温度相同，这样就排除了外界条件的干扰，然后启动视频采集模块录制水产的行为，从而实现了在不同波长和光照强度的光的照射下，对水产行为连续和实时的观察。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的第一种用于试验水产趋光行为的装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种调节光源的光照强度的装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种分析视频图像的装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的第一种用于试验水产趋光行为的方法流程图；
图5为本发明实施例提供的第二种用于试验水产趋光行为的方法流程图。
具体实施方式
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅附图1，为本发明实施例公开的第一种用于试验水产趋光行为的装置的结构示意图，该装置包括：内壳101、外壳102、底盖104、分隔板105、视频采集模块106、光源107以及温度传感器108，其中：
外壳102套设在内壳101外侧，外壳102顶端与内壳101的顶端平齐，内壳101的底端与外壳102的底端平齐。
底盖104密封设置在外壳102的底端。
优选的，本发明实施例还包括顶盖，顶盖可以密封设置在外壳102的顶端，也可以设置在外壳102的上方。
分隔板105设置于内壳101与外壳102之间，且每个分隔板105的一组相对边中的一者与内壳101的外壁相连，另一者与外壳102的内壁相连。分隔板105将内壳101与外壳102之间的空间分为若干个饲养腔。
分隔板可以为具有反光特性的分隔板，例如荧光布，也可以为透明的有机玻璃板。
为了清楚的显示分隔板105，所以将分隔板105涂黑了，如图1所示。
相邻的饲养腔之间设置有供水产穿梭的穿梭孔。这样水产可以在各个饲养腔之间穿梭。
具体的可以在每一分隔板上开设至少一个孔，该孔为相邻的饲养腔之间的穿梭孔。
内壳101与各个饲养腔之间设置有供水产穿梭的穿梭孔109。
视频采集模块106设置在每个饲养腔内或饲养腔壁用于采集水产活动视频图像。且视频采集模块106的镜头与试验水产趋光行为的装置存储的水的水面垂直。
光源107设置在每个饲养腔内、饲养腔壁或饲养腔上方，且各个饲养腔内或饲养腔壁的光源的光照强度和/或波长不同。
饲养腔壁是由内壳101的外侧、外壳102的内侧、底盖104、分隔板105组成。
温度传感器108设置在内壳101、外壳102、分隔板105和外壳102的底盖104任一位置上，温度传感器用于采集水体温度。
本发明实施例，该装置包括内壳和外壳，内壳和外壳之间的空间被分隔板分隔成多个饲养腔，而每个饲养腔均设置有光源，各个光源发出的光的波长和光照强度可以不同，在养殖水产时，可以将相应的水产养殖在具有相应光照强度和波长的饲养腔里，这样就不需要利用现有技术的方法将光进行过滤，而是让光源直接发射出所需的光，所以不会影响试验结果，使实验结果更加准确。进一步的，该装置包括相邻的所述饲养腔之间设置有供水产穿梭的穿梭孔以及设置在每个所述饲养腔内用于采集水产活动视频图像的视频采集模块，当试验水产的趋光行为时，可以设置各个光源发射不同光照强度和波长的光，以及利用温度传感器使水产生存环境即各个饲养腔内水体的温度相同，这样就排除了外界条件的干扰，然后启动视频采集模块录制水产的行为，从而实现了在不同波长和光照强度的光的照射下，对水产行为连续和实时的观察。
图1中的试验水产趋光行为的装置中的内壳101和外壳102均为圆柱，一共有五个饲养腔，图1中并未画出视频采集模块以及光源，但是内壳101和外壳102并不限定于圆柱，还可以为其他形状。内壳101与外壳102之间并不限定于五个饲养腔，只要是两个或两个以上即可，为了附图更加清晰，并未在图中画出各个饲养腔之间的穿梭孔，只画出了内壳101与各个饲养腔之间设置有供水产穿梭的穿梭孔109，图中穿梭孔109的形状为圆形，但并不限定于圆形，穿梭孔的形状可以是任意形状，只要水产可以通过即可。为了画图方便，图1中为画出视频采集模块106、光源107以及温度传感器108。
实施例二
本发明实施例还提供了第二种用于试验水产趋光行为的装置，该装置包括：内壳101、外壳102、底盖104、分隔板105、视频采集模块106、光源107、温度传感器108以及第一微处理器，其中：
外壳102套设在内壳101外侧，外壳102顶端与内壳101的顶端平齐，内壳101的底端与外壳102的底端平齐。
底盖104密封设置在外壳102的底端。
优选的，本发明实施例还包括顶盖，顶盖可以密封设置在外壳102的顶端，也可以设置在外壳102的上方。
内壳101、外壳102以及底盖104的材料可以为透明有机玻璃。
分隔板105设置于内壳101与外壳102之间，且每个分隔板105的一组相对边中的一者与内壳101的外壁相连，另一者与外壳102的内壁相连。分隔板105将内壳101与外壳102之间的空间分为若干个饲养腔。
分隔板可以为具有反光特性的分隔板，例如荧光布，也可以为透明的有机玻璃板。
相邻的饲养腔之间设置有供水产穿梭的穿梭孔。
内壳101与各个饲养腔之间设置有供水产穿梭的穿梭孔109。
视频采集模块106设置在每个饲养腔内用于采集水产活动视频图像。且视频采集模块106的镜头与试验水产趋光行为的装置存储的水的水面垂直。
视频采集模块106可以为OV7620摄像头，OV7620摄像头是一款高度集成和高分辨率的CMOS图像传感器，支持YCbCr和RGB数据格式输出，分辨率为640×480。
OV7620摄像头内部的可编程功能寄存器设置有上电模式和SCCB编程模式。本发明实施例可以采用SCCB编程模式，SCCB编程模式可以连续扫描8位RGB数据输出。SCCB是简化的I2C协议，SIO‑0是串行双向数据线，SIO‑1是串行时钟输入线，相当于I2C协议中的SCL和SDA。SCCB总线时序与I2C基本相同，一个传输单元的第9位为它的响应信号ACK，分为NA位和Don’tcare位。NA位由主机产生，Don’t care位由从机产生，由于SCCB不支持对多字节的连续读写，NA位必须保持高电平。另外，在SCCB中没有重复起始的概念，因此在SCCB读周期中，当主机发送片内寄存器的地址之后，必须发送总线停止条件，不然发送读命令时，从机将不能正确产生Don’t care响应信号。
光源107设置在每个饲养腔内或饲养腔壁，且各个饲养腔内或饲养腔壁的光源的光照强度和/或波长不同。
优选的，光源107可以为半导体光源，半导体光源包括：发光二极管或激光二极管，其中发光二极管包括有机发光二极管和无机发光二极管。
光源107发出光的波长可以为：370nm‑420nm(紫光)、420nm‑500nm(蓝光)、500nm‑560nm(绿光)、560nm‑590nm(黄光)、59l nm‑610nm(橙光)、620‑700nm(红光)六种颜色波长或者不同色温不同波长的白光。内壳101内部的光源可以为色温6000K以上，3200K‑6000K及3200K以下的暖白光，也可以无光。
温度传感器108设置在内壳101、外壳102、分隔板105和外壳102的底盖104任一位置上，温度传感器用于采集水体温度。
第一微处理器与视频采集模块106相连，将视频采集模块106采集的水产活动视频图像进行处理，以得到水产的行为状态参数。
水产的行为状态参数包括在不同饲养腔内停留的时间、不同饲养腔之间穿梭次数、休息时对饲养腔的选择情况、在一观察周期各个饲养腔中水产跳出水面的数量和不同饲养腔内的运动轨迹中的一种或多种。
第一微处理器可以是高性能、低功耗的8位ATm ega16单片机。
本发明实施例具有实施例一的有益效果，且由于本发明实施例是通过第一微处理器分析水产的行为，不需要人为分析，所以得到的水产趋光行为更加客观，从而也更加准确。
实施例三
本发明实施例还提供了第三种用于试验水产趋光行为的装置的，该装置包括：内壳101、外壳102、底盖104、分隔板105、视频采集模块106、光源107、温度传感器108、第一微处理器201、光源驱动模块202以及光照强度传感模块203，其中：
内壳101、外壳102、底盖104、分隔板105、视频采集模块106、光源107、温度传感器108、第一微处理器201的连接关系与实施例一和实施例二所述相同。
请参阅图2，为本发明实施例提供的一种调节光源的光照强度的装置的结构示意图，该装置包括光源107、光源驱动模块202以及光照强度传感模块203。
请参阅图3，为本发明实施例提供的一种分析视频图像的装置的结构示意图，该装置包括：视频采集模块106以及第一微处理器201。
光源驱动模块202与光源107相连，光源驱动模块202通过自身生成的PWM信号驱动光源107产生相应光照强度的光。
光照强度传感模块203与光源驱动模块202相连，当检测到所在饲养腔的光源的光照强度与设定的光照强度不一致时，调整光源驱动模块202产生的PWM信号的占空比。
本发明实施例提供的装置还包括：第二微处理器204。
第二微处理器204与第一微处理器201相连，用于获取所述温度传感器108采集的水体温度，在水体温度大于预设温度上限时，开启降温设备，在水体温度小于预设温度下限时，开启升温设备。
本发明实施例提供的装置还包括：通信模块205。
通信模块205与第一微处理器201相连，用于将所述水产行为状态参数上传至远程数据中心。
第一微处理器201以及第二微处理器204可以是同一微处理器，也可以是具有相应功能的不同微处理器。
第一微处理器201以及第二微处理器2042可以是高性能、低功耗的8位ATm ega16单片机，该单片机具有如下特点：16k字节的系统内可编程Flash(具有同时读写的能力);512字节EEPROM;1k字节SRAM;32个通用I/O口线；32个通用工作寄存器,用于边界扫描的JTAG接口,支持片内调试与编程，3个具有比较模式的灵活的定时器/计数器;可编程串行接口;低功耗空闲和掉电方式等,支持C语言编程。同时内置模数转换,在连接外部电路时可省去外部模数转换电路。下位机程序要求完成数据的采集、转换以及与上位机的通讯等功能。程序应包括主程序初始化、检测程序、测量子程序和串行通讯程序。上位机要求实现人机交互的界面,建立数据库。ATm ega16内置的RC振荡线路可产生1M,2M,4M,8M的振荡频率,但在要求较高场合一般使用外部晶振线路。Y1为石英晶体振荡器,C15和C16为容值相等的两个电容,单片机采用+5V电压供电,并在P7口接入上拉电阻和一个发光的二极管,起到电源指示作用。
上述本发明公开的实施例中详细描述了装置，本发明的装置可应用于很多应用场景中，因此本发明还公开了几种使用该装置的方法，下面给出具体的实施例进行详细说明。
实施例四
请参阅图4，为本发明实施例提供的第一种用于试验水产趋光行为的方法流程图，该方法应用于上述装置实施例所述装置，该方法包括：
步骤S401：设置每一饲养腔内或饲养腔壁的光源的光照强度和/或波长。
步骤S402：将待试验的水产放置于内壳的内部，以便所述待试验的水产通过每一饲养腔与内壳之间的穿梭孔穿梭至各个饲养腔中。
步骤S403：开启视频采集模块，以使所述视频采集模块采集在各个饲养腔中的水产活动视频图像。
步骤S404：检测水体温度，并控制水体温度不大于预设温度上限以及不小于预设温度下限。
优选的，可以将上述任一装置置于黑暗封闭的环境中，在进行水产趋光行为试验。
采用本发明实施例提供的一种用于试验水产趋光行为的方法，将待试验的水产放置于内壳的内部，由于内壳与各个饲养腔之间设置有供水产穿梭的穿梭孔，所以水产可以从内壳与各个饲养腔之间的穿梭孔穿梭至其他饲养腔中，而且内壳位于试验水产趋光行为装置的中心，所以水产穿梭于各个饲养腔的几率是相同的，所以实验结果更加准确。在放置待试验的水产后，就可以开启视频采集模块，采集水产的行为了。
而且试验水产趋光行为装置中的光源发出的光的光照强度和波长为预设值，所以不用通过现有技术的方法对光源进行滤光，所以光源的光照强度和波长也没有误差，从而使试验结果更加准确。
实施例五
请参阅图5，为本发明实施例提供的第二种用于试验水产趋光行为的方法流程图，该方法应用于上述装置实施例所述装置，该方法包括：
步骤S501：设置每一饲养腔内或饲养腔壁的光源的光照强度和/或波长。
步骤S502：将待试验的水产放置于内壳的内部，以便所述待试验的水产通过每一饲养腔与内壳之间的穿梭孔穿梭至各个饲养腔中。
步骤S503：开启视频采集模块，以使所述视频采集模块采集在各个饲养腔中的水产活动视频图像。
步骤S504：检测水体温度，并控制水体温度不大于预设温度上限以及不小于预设温度下限。
步骤S505：将所述视频采集模块采集的水产活动的视频图像进行处理，以得到水产的行为状态参数。
水产的行为状态参数包括在不同饲养腔内停留的时间、不同饲养腔之间穿梭次数、休息时对饲养腔的选择情况、在一观察周期各个饲养腔中水产跳出水面的数量和不同饲养腔内的运动轨迹中的一种或多种。
具体的，将视频采集模块采集的水产活动的视频图像进行处理包括：将视频采集模块采集的水产活动视频图像转换为水产活动灰度视频图像；利用高斯平滑算法、腐蚀方法以及膨胀方法去除水产活动灰度视频图像中的噪声；从去除噪声的所述水产活动灰度视频图像中获取水产的位置，以得到水产的行为状态参数。
视频采集模块采集的水产活动的视频图像为帧图像，帧图像的像素可以为640*480。可以利用高斯平滑算法去除帧图像中的普通噪声，再利用腐蚀方法以及膨胀方法，去除图像中由光线等外部环境变化产生的噪声。
从所述去除噪声的灰度视频图像中获取水产的位置包括：
获取去除噪声的水产活动灰度视频图像的第一时刻的前景图，并将第一时刻的前景图二值化；获取去除噪声的水产活动灰度视频图像的第二时刻的前景图，并将第二时刻的前景图二值化；根据二值化的所述第一时刻的前景图、二值化的第二时刻的前景图以及像素的连通性，获取水产的中心位置；根据预设范围以及所述水产的中心位置得到所述水产的位置。
可以利用帧差法获取去除噪声的水产活动灰度视频图像的前景图，第一时刻的前景图为第二时刻的前景图的历史图像，由于水产是不断运动的，所以第二时刻的前景图与第一时刻的前景图不一样的部分为运动的水产，为了使结果更加准确，还可以获得第三时刻的前景图，第四时刻的前景图，其中第二时刻的前景图为第三时刻前景图的历史图像，第三时刻的前景图为第四时刻前景图的历史图像。将各个时刻的前景图进行二值化后，就得到了各个时刻运动水产的大致轮廓，用二值化后的第二时刻的前景图更新二值化后的第一时刻的前景图，用二值化后的第三时刻的前景图更新二值化后的第二时刻的前景图，用二值化后的第四时刻的前景图更新二值化后的第三时刻的前景图，由于水产在运动，所以各个时刻二值化后的前景图中水产的轮廓可能不在一个位置，这样就可以寻找到水产的大致轮廓，再根据像素的连通性将各个时刻前景图中的运动水产的轮廓进行连通，在标记出连通后图像的中心位置，然后对一定范围（该范围与水产的体积有关）内的运动碎片进行聚集平均，得到一个区域，视该区域为水产所在的区域。
检测水产跳出水面包括：以所述饲养腔的水面为xoy面，与所述水面垂直的轴为z轴建立的三维坐标；从所述饲养腔中的每一视频采集模块采集的水产活动视频图像中获取与每一视频采集模块对应的所述水产的位置；根据所述水产的各个位置得到所述水产的z轴坐标；当所述z轴坐标大于零时，确定所述水产跳出水面。
视频采集模块距离水面的高度可以为3米，为了得到水产的坐标值，可以放置一张黑白正方格子相间的标定纸（该标定纸的大小可以为16*16），该标定纸平行于待监控的水面，然后再通过两个视频采集模块对待监控的水面进行标定（此时每一饲养腔至少设置有两个视频采集模块），建立两个视频采集模块关于监控水面的3维坐标，通过该3维坐标就可以计算出待监控画面中水产的z轴坐标，即可计算出该水产距离水面的距离；若水产的z值为正，则表示该水产位于待监控水面上方，若z值为负，则表示该水产位于待监控水面下方。
具体的，可以利用matlab的camera‑calibration‑toolbox工具，获得水产的z轴坐标。
为了本领域技术人员更加理解本发明实施例，下面在举几个具体例子对上述实施例进行说明。
案例一，研究水产对不同颜色光照的喜厌特性，将光源颜色分别换成红色、黄色、绿色、蓝色、紫色、白色，内壳内部无光且不放置饲料和饮水，各个饲养腔中的光源可以发出不同颜色的光，且各个饲养腔中同一位置处放置等量的饲料和饮水，并每日定时补充，将水产放于内壳内部（内壳内部可以无光），让其在不同的饲养腔中生活，通过视频采集模块采集水产每日的活动情况，通过第一微处理器分析得到整个实验期间水产在不同饲养腔中停留的总时间，从而得到水产对某种或某几种颜色光的趋光行为。
案例二：研究水产对不同光照强度的喜厌特性，将所有的光源（假设所有光源的颜色均为红色）固定为同一个颜色且同一波长或者所有光源的颜色均为白色，那么将白色的光限定在同一色温（如3000K），然后调节各个饲养腔中的光照强度分别为10lx,20lx,30lx,40lx,50lx,60lx，其他条件一致，通过视频采集模块采集水产的行为情况从而得到水产对光照强度的趋避特性。
上述具体实施方式是用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改版，都落入本发明的保护范围。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的装置相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见装置部分说明即可。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD‑ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

资源描述

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1、(10)申请公布号 CN 102960284 A (43)申请公布日 2013.03.13 CN 102960284 A *CN102960284A* (21)申请号 201210549756.2 (22)申请日 2012.12.17 A01K 61/00(2006.01) A01K 61/02(2006.01) (71)申请人杭州朗拓生物科技有限公司地址 310051 浙江省杭州市滨江区西兴街道滨文路 95 号 5 幢 4 楼西侧 (72)发明人李许可叶章颖周泓 (74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司 11227 代理人王宝筠 (54) 发明名称一种用于试验水产。

2、趋光行为的装置和方法 (57) 摘要本发明实施例提供了一种用于试验水产趋光行为的装置和方法，该装置包括：内壳；外壳；密封设置在所述外壳的底端的底盖；设置于所述内壳与所述外壳之间并分割成若干饲养腔的多个分隔板；相邻的所述饲养腔之间设置有供水产穿梭的穿梭孔；所述内壳与各个饲养腔之间设置有供水产穿梭的穿梭孔；设置在每个所述饲养腔内或饲养前壁用于采集水产活动视频图像的视频采集模块；设置在每个所述饲养腔内或所述饲养腔壁或饲养腔上方的光源；设置在所述内壳、所述外壳、所述分隔板和 / 或所述外壳的底盖，且用于采集水体温度的温度传感器。采用本。

3、发明实施例提供的装置和方法，可以使水产光生物学研究的试验结果更加准确。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页说明书 9 页附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书 2 页说明书 9 页附图 3 页 1/2 页 2 1. 一种用于试验水产趋光行为的装置，其特征在于，包括：内壳；套设在所述内壳外侧，且顶端与所述内壳的顶端平齐的外壳，且所述内壳的底端与所述外壳的底端平齐；密封设置在所述外壳的底端的底盖；设置于所述内壳与所述外壳之间并分割成若干饲养腔的多个分隔板，且每个所述分隔板的一组相对边中的一者与所述内壳。

4、的外壁相连，另一者与所述外壳的内壁相连；相邻的所述饲养腔之间设置有供水产穿梭的穿梭孔；所述内壳与各个饲养腔之间设置有供水产穿梭的穿梭孔；设置在每个所述饲养腔内或所述饲养腔壁用于采集水产活动视频图像的视频采集模块，所述视频采集模块的镜头与水平面垂直；设置在每个所述饲养腔内、所述饲养腔壁或所述饲养腔的上方的光源，且各个所述饲养腔内的光源的光照强度和 / 或波长不同；设置在所述内壳、所述外壳、所述分隔板和 / 或所述外壳的底盖，且用于采集水体温度的温度传感器。 2. 根据权利要求 1 所述的装置，其特征在于，还包括：与所述视频采集模块相连，将所述视频。

5、采集模块采集的水产活动视频图像进行处理，以得到所述水产的行为状态参数的第一微处理器，所述水产的行为状态参数包括在不同饲养腔内停留的时间、不同饲养腔之间穿梭次数、休息时对饲养腔的选择情况、在一观察周期各个饲养腔中水产跳出水面的数量和不同饲养腔内的运动轨迹中的一种或多种。 3. 根据权利要求 1 至 2 任一项所述装置，其特征在于，还包括：与所述光源相连，通过生成的 PWM 信号驱动所述光源产生相应光照强度和波长的光的光源驱动模块；与所述光源驱动模块相连，当检测到所在饲养腔的光源的光照强度与设定的光照强度不一致时，调整所述光源驱动模块产生的 PWM 信号的占空比。

6、的光照强度传感模块。 4. 根据权利要求 2 所述装置，其特征在于，还包括：与所述第一微处理器相连，将所述水产行为状态参数上传至远程数据中心的通信模块。 5. 根据权利要求 1 所述装置，其特征在于，还包括：与所述温度传感器相连，获取所述温度传感器采集的水体温度，在水体温度大于预设温度上限时，开启降温设备，在水体温度小于预设温度下限时，开启升温设备的第二微处理器。 6. 根据权利要求 5 所述装置，其特征在于，还包括：与所述温度传感器相连，在检测出所述降温设备和 / 或所述升温设备发生故障时，驱动扬声器进行报警的第三微处理器。 7. 一种用于试验。

7、水产趋光行为的方法，其特征在于，应用于权利要求 1 所述装置，包括：设置每一饲养腔内或饲养腔壁的光源的光照强度和 / 或波长；将待试验的水产放置于内壳的内部，以便所述待试验的水产通过每一饲养腔与内壳之权利要求书 CN 102960284 A 2 2/2 页 3 间的穿梭孔穿梭至各个饲养腔中；开启视频采集模块，以使所述视频采集模块采集在各个饲养腔中的水产活动视频图像；检测水体温度，并控制水体温度不大于预设温度上限以及不小于预设温度下限。 8. 根据权利要求 7 所述方法，其特征在于，还包括：将所述视频采集模块采集的水产活动的视频图像进行处理，以。

8、得到水产的行为状态参数，所述水产的行为状态参数包括在不同饲养腔内停留的时间、不同饲养腔之间穿梭次数、休息时对饲养腔的选择情况、在一观察周期各个饲养腔中水产跳出水面的数量和不同饲养腔内的运动轨迹中的一种或多种。 9. 根据权利要求 8 所述方法，其特征在于，所述将所述视频采集模块采集的水产活动的视频图像进行处理包括：将所述视频采集模块采集的水产活动视频图像转换为水产活动灰度视频图像；利用高斯平滑算法、腐蚀方法以及膨胀方法去除所述水产活动灰度视频图像中的噪声；从所述去除噪声的所述水产活动灰度视频图像中获取水产的位置，以得到水产的行为状态参数。 10. 根据权利。

9、要求 8 所述方法，其特征在于，所述从所述去除噪声的灰度视频图像中获取水产的位置包括：获取所述去除噪声的水产活动灰度视频图像的第一时刻的前景图，并将所述第一时刻的前景图二值化；获取所述去除噪声的水产活动灰度视频图像的第二时刻的前景图，并将所述第二时刻的前景图二值化；根据二值化的所述第一时刻的前景图、二值化的所述第二时刻的前景图以及像素的连通性，获取所述水产的中心位置；根据预设范围以及所述水产的中心位置得到所述水产的位置。 11. 根据权利要求 7 所述方法，其特征在于，检测水产跳出水面包括：以所述饲养腔的水面为 xoy 面，与所述水面垂直的轴为 z。

10、轴建立的三维坐标；从所述饲养腔中的每一视频采集模块采集的水产活动视频图像中获取与每一视频采集模块对应的所述水产的位置；根据所述水产的各个位置得到所述水产的 z 轴坐标；当所述 z 轴坐标大于零时，确定所述水产跳出水面。权利要求书 CN 102960284 A 3 1/9 页 4 一种用于试验水产趋光行为的装置和方法技术领域 0001 本发明涉及设施农业工程领域，更具体的说，是涉及一种用于试验水产趋光行为的装置和方法。背景技术 0002 现有技术中常使用人工光源（人工光源包括白炽灯和荧光灯）研究水产对光的光照强度和波长的趋光行为。为了获得所需要波长和光。

11、照强度的光，常通过不同的颜色过滤器、滤光纸、耐温胶片和不同种颜色的网片滤光，或者通过远镜组、干涉滤色片、中性衰减片、反射镜和毛玻璃组成的光路过滤出所需波长和光照强度的光，或者通过调压变压器调节出所需要光照强度和波长的光。 0003 在通过上述方法滤出的相应波长的光的半波宽在 30nm 左右，精度低。通过调压变压器调节出相应光照强度的光源的波长会发生偏移导致测量结果存在误差。 0004 综上，通过现有技术滤出的光与所需要光的波长和光照强度存在误差，导致试验结果不准确。发明内容 0005 有鉴于此，本发明提供了一种于试验水产趋光行为的装置和方法，以克服现有技。

12、术中由于通过现有技术滤出的光与所需要光的波长和光照强度存在误差，导致试验结果不准确的问题。 0006 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案： 0007 一种用于试验水产趋光行为的装置，包括： 0008 内壳； 0009 套设在所述内壳外侧，且顶端与所述内壳的顶端平齐的外壳，且所述内壳的底端与所述外壳的底端平齐； 0010 密封设置在所述外壳的底端的底盖； 0011 设置于所述内壳与所述外壳之间并分割成若干饲养腔的多个分隔板，且每个所述分隔板的一组相对边中的一者与所述内壳的外壁相连，另一者与所述外壳的内壁相连； 0012 相邻的所述饲养腔之间设置有供水产穿梭的穿。

13、梭孔； 0013 所述内壳与各个饲养腔之间设置有供水产穿梭的穿梭孔； 0014 设置在每个所述饲养腔内或所述饲养腔壁用于采集水产活动视频图像的视频采集模块，所述视频采集模块的镜头与水平面垂直； 0015 设置在每个所述饲养腔内、所述饲养腔壁或所述饲养腔的上方的光源，且各个所述饲养腔内的光源的光照强度和 / 或波长不同； 0016 设置在所述内壳、所述外壳、所述分隔板和 / 或所述外壳的底盖，且用于采集水体温度的温度传感器。 0017 其中，还包括：说明书 CN 102960284 A 4 2/9 页 5 0018 与所述视频采集模块相连，将所述视频采集模块。

14、采集的水产活动视频图像进行处理，以得到所述水产的行为状态参数的第一微处理器，所述水产的行为状态参数包括在不同饲养腔内停留的时间、不同饲养腔之间穿梭次数、休息时对饲养腔的选择情况、在一观察周期各个饲养腔中水产跳出水面的数量和不同饲养腔内的运动轨迹中的一种或多种。 0019 其中，还包括： 0020 与所述光源相连，通过生成的 PWM 信号驱动所述光源产生相应光照强度和波长的光的光源驱动模块； 0021 与所述光源驱动模块相连，当检测到所在饲养腔的光源的光照强度与设定的光照强度不一致时，调整所述光源驱动模块产生的 PWM 信号的占空比的光照强度传感模块。 0022 。

15、优选的，还包括： 0023 与所述第一微处理器相连，将所述水产行为状态参数上传至远程数据中心的通信模块。 0024 优选的，还包括： 0025 与所述温度传感器相连，获取所述温度传感器采集的水体温度，在水体温度大于预设温度上限时，开启降温设备，在水体温度小于预设温度下限时，开启升温设备的第二微处理器。 0026 优选的，还包括： 0027 与所述温度传感器相连，在检测出所述降温设备和 / 或所述升温设备发生故障时，驱动扬声器进行报警的第三微处理器。 0028 一种用于试验水产趋光行为的方法，其特征在于，应用于上述任一所述装置，包括： 0029 设置。

16、每一饲养腔内或饲养腔壁的光源的光照强度和 / 或波长； 0030 将待试验的水产放置于内壳的内部，以便所述待试验的水产通过每一饲养腔与内壳之间的穿梭孔穿梭至各个饲养腔中； 0031 开启视频采集模块，以使所述视频采集模块采集在各个饲养腔中的水产活动视频图像； 0032 检测水体温度，并控制水体温度不大于预设温度上限以及不小于预设温度下限。 0033 优选地，还包括： 0034 将所述视频采集模块采集的水产活动的视频图像进行处理，以得到水产的行为状态参数，所述水产的行为状态参数包括在不同饲养腔内停留的时间、不同饲养腔之间穿梭次数、休息时对饲养腔的选择情况、在一观。

17、察周期各个饲养腔中水产跳出水面的数量和不同饲养腔内的运动轨迹中的一种或多种。 0035 其中，所述将所述视频采集模块采集的水产活动的视频图像进行处理包括： 0036 将所述视频采集模块采集的水产活动视频图像转换为水产活动灰度视频图像； 0037 利用高斯平滑算法、腐蚀方法以及膨胀方法去除所述水产活动灰度视频图像中的噪声； 0038 从所述去除噪声的所述水产活动灰度视频图像中获取水产的位置，以得到水产的行为状态参数。 0039 其中，所述从所述去除噪声的灰度视频图像中获取水产的位置包括：说明书 CN 102960284 A 5 3/9 页 6 0040 获取所述去除噪。

18、声的水产活动灰度视频图像的第一时刻的前景图，并将所述第一时刻的前景图二值化； 0041 获取所述去除噪声的水产活动灰度视频图像的第二时刻的前景图，并将所述第二时刻的前景图二值化； 0042 根据二值化的所述第一时刻的前景图、二值化的所述第二时刻的前景图以及像素的连通性，获取所述水产的中心位置； 0043 根据预设范围以及所述水产的中心位置得到所述水产的位置。 0044 其中，检测水产跳出水面包括： 0045 以所述饲养腔的水面为 xoy 面，与所述水面垂直的轴为 z 轴建立的三维坐标； 0046 从所述饲养腔中的每一视频采集模块采集的水产活动视频图像中获取与每一视。

19、频采集模块对应的所述水产的位置； 0047 根据所述水产的各个位置得到所述水产的 z 轴坐标； 0048 当所述 z 轴坐标大于零时，确定所述水产跳出水面。 0049 经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明实施例公开了一种用于试验水产趋光行为的装置，该装置包括内壳和外壳，内壳和外壳之间的空间被分隔板分隔成多个饲养腔，而每个饲养腔均设置有光源，各个光源发出的光的波长和光照强度可以不同，在养殖水产时，可以将相应的水产养殖在具有相应光照强度和波长的饲养腔里，这样就不需要利用现有技术的方法将光进行过滤，而是让光源直接发射出所需的光，所以不会影响试验结果，。

20、使实验结果更加准确。进一步的，该装置包括相邻的所述饲养腔之间设置有供水产穿梭的穿梭孔以及设置在每个所述饲养腔内用于采集水产活动视频图像的视频采集模块，当试验水产的趋光行为时，可以设置各个光源发射不同光照强度和波长的光，以及利用温度传感器使水产生存环境即各个饲养腔内水体的温度相同，这样就排除了外界条件的干扰，然后启动视频采集模块录制水产的行为，从而实现了在不同波长和光照强度的光的照射下，对水产行为连续和实时的观察。附图说明 0050 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面。

21、描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。 0051 图 1 为本发明实施例公开的第一种用于试验水产趋光行为的装置的结构示意图； 0052 图 2 为本发明实施例提供的一种调节光源的光照强度的装置的结构示意图； 0053 图 3 为本发明实施例提供的一种分析视频图像的装置的结构示意图； 0054 图 4 为本发明实施例提供的第一种用于试验水产趋光行为的方法流程图； 0055 图 5 为本发明实施例提供的第二种用于试验水产趋光行为的方法流程图。具体实施方式 0056 下面将结合本发明实施例中的。

22、附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于说明书 CN 102960284 A 6 4/9 页 7 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，都属于本发明保护的范围。 0057 实施例一 0058 请参阅附图 1，为本发明实施例公开的第一种用于试验水产趋光行为的装置的结构示意图，该装置包括：内壳 101、外壳 102、底盖 104、分隔板 105、视频采集模块 106、光源 107 以及温度传感器 108，其中： 0059。

23、外壳 102 套设在内壳 101 外侧，外壳 102 顶端与内壳 101 的顶端平齐，内壳 101 的底端与外壳 102 的底端平齐。 0060 底盖 104 密封设置在外壳 102 的底端。 0061 优选的，本发明实施例还包括顶盖，顶盖可以密封设置在外壳 102 的顶端，也可以设置在外壳 102 的上方。 0062 分隔板 105 设置于内壳 101 与外壳 102 之间，且每个分隔板 105 的一组相对边中的一者与内壳 101 的外壁相连，另一者与外壳 102 的内壁相连。分隔板 105 将内壳 101 与外壳 102 之间的空间分为若干个饲养腔。 0063 分隔。

24、板可以为具有反光特性的分隔板，例如荧光布，也可以为透明的有机玻璃板。 0064 为了清楚的显示分隔板 105，所以将分隔板 105 涂黑了，如图 1 所示。 0065 相邻的饲养腔之间设置有供水产穿梭的穿梭孔。这样水产可以在各个饲养腔之间穿梭。 0066 具体的可以在每一分隔板上开设至少一个孔，该孔为相邻的饲养腔之间的穿梭孔。 0067 内壳 101 与各个饲养腔之间设置有供水产穿梭的穿梭孔 109。 0068 视频采集模块 106 设置在每个饲养腔内或饲养腔壁用于采集水产活动视频图像。且视频采集模块 106 的镜头与试验水产趋光行为的装置存储的水的水面垂直。 0069 光源。

25、 107 设置在每个饲养腔内、饲养腔壁或饲养腔上方，且各个饲养腔内或饲养腔壁的光源的光照强度和 / 或波长不同。 0070 饲养腔壁是由内壳 101 的外侧、外壳 102 的内侧、底盖 104、分隔板 105 组成。 0071 温度传感器 108 设置在内壳 101、外壳 102、分隔板 105 和外壳 102 的底盖 104 任一位置上，温度传感器用于采集水体温度。 0072 本发明实施例，该装置包括内壳和外壳，内壳和外壳之间的空间被分隔板分隔成多个饲养腔，而每个饲养腔均设置有光源，各个光源发出的光的波长和光照强度可以不同，在养殖水产时，可以将相应的水产养殖。

26、在具有相应光照强度和波长的饲养腔里，这样就不需要利用现有技术的方法将光进行过滤，而是让光源直接发射出所需的光，所以不会影响试验结果，使实验结果更加准确。进一步的，该装置包括相邻的所述饲养腔之间设置有供水产穿梭的穿梭孔以及设置在每个所述饲养腔内用于采集水产活动视频图像的视频采集模块，当试验水产的趋光行为时，可以设置各个光源发射不同光照强度和波长的光，以及利用温度传感器使水产生存环境即各个饲养腔内水体的温度相同，这样就排除了外界条件的干扰，然后启动视频采集模块录制水产的行为，从而实现了在不同波长和光照强度的光的照射下，对水产行为连续和实时的观察。 0073 。

27、图 1 中的试验水产趋光行为的装置中的内壳 101 和外壳 102 均为圆柱，一共有五说明书 CN 102960284 A 7 5/9 页 8 个饲养腔，图 1 中并未画出视频采集模块以及光源，但是内壳 101 和外壳 102 并不限定于圆柱，还可以为其他形状。内壳 101 与外壳 102 之间并不限定于五个饲养腔，只要是两个或两个以上即可，为了附图更加清晰，并未在图中画出各个饲养腔之间的穿梭孔，只画出了内壳 101 与各个饲养腔之间设置有供水产穿梭的穿梭孔 109，图中穿梭孔 109 的形状为圆形，但并不限定于圆形，穿梭孔的形状可以是任意形状，只要水产可以。

28、通过即可。为了画图方便，图 1 中为画出视频采集模块 106、光源 107 以及温度传感器 108。 0074 实施例二 0075 本发明实施例还提供了第二种用于试验水产趋光行为的装置，该装置包括：内壳 101、外壳102、底盖104、分隔板105、视频采集模块106、光源107、温度传感器108以及第一微处理器，其中： 0076 外壳 102 套设在内壳 101 外侧，外壳 102 顶端与内壳 101 的顶端平齐，内壳 101 的底端与外壳 102 的底端平齐。 0077 底盖 104 密封设置在外壳 102 的底端。 0078 优选的，本发明实施例还包括。

29、顶盖，顶盖可以密封设置在外壳 102 的顶端，也可以设置在外壳 102 的上方。 0079 内壳 101、外壳 102 以及底盖 104 的材料可以为透明有机玻璃。 0080 分隔板 105 设置于内壳 101 与外壳 102 之间，且每个分隔板 105 的一组相对边中的一者与内壳 101 的外壁相连，另一者与外壳 102 的内壁相连。分隔板 105 将内壳 101 与外壳 102 之间的空间分为若干个饲养腔。 0081 分隔板可以为具有反光特性的分隔板，例如荧光布，也可以为透明的有机玻璃板。 0082 相邻的饲养腔之间设置有供水产穿梭的穿梭孔。 0083 内壳 101 与。

30、各个饲养腔之间设置有供水产穿梭的穿梭孔 109。 0084 视频采集模块 106 设置在每个饲养腔内用于采集水产活动视频图像。且视频采集模块 106 的镜头与试验水产趋光行为的装置存储的水的水面垂直。 0085 视频采集模块 106 可以为 OV7620 摄像头， OV7620 摄像头是一款高度集成和高分辨率的 CMOS 图像传感器，支持 YCbCr 和 RGB 数据格式输出，分辨率为 640480。 0086 OV7620 摄像头内部的可编程功能寄存器设置有上电模式和 SCCB 编程模式。本发明实施例可以采用 SCCB 编程模式， SCCB 编程模式可以连续扫描 8 位 RGB 数。

31、据输出。SCCB 是简化的 I2C 协议， SIO-0 是串行双向数据线， SIO-1 是串行时钟输入线，相当于 I2C 协议中的 SCL 和 SDA。SCCB 总线时序与 I2C 基本相同，一个传输单元的第 9 位为它的响应信号 ACK，分为 NA 位和 Don tcare 位。NA 位由主机产生， Don t care 位由从机产生，由于 SCCB 不支持对多字节的连续读写， NA 位必须保持高电平。另外，在 SCCB 中没有重复起始的概念，因此在 SCCB 读周期中，当主机发送片内寄存器的地址之后，必须发送总线停止条件，不然发送读命令时，从机将不能正确产生 Do。

32、n t care 响应信号。 0087 光源 107 设置在每个饲养腔内或饲养腔壁，且各个饲养腔内或饲养腔壁的光源的光照强度和 / 或波长不同。 0088 优选的，光源 107 可以为半导体光源，半导体光源包括：发光二极管或激光二极管，其中发光二极管包括有机发光二极管和无机发光二极管。 0089 光源 107 发出光的波长可以为： 370nm-420nm( 紫光 )、 420nm-500nm( 蓝光 )、说明书 CN 102960284 A 8 6/9 页 9 500nm-560nm( 绿光 )、 560nm-590nm( 黄光 )、 59l nm-610nm( 橙光。

33、)、 620-700nm( 红光 ) 六种颜色波长或者不同色温不同波长的白光。内壳 101 内部的光源可以为色温 6000K 以上， 3200K-6000K 及 3200K 以下的暖白光，也可以无光。 0090 温度传感器 108 设置在内壳 101、外壳 102、分隔板 105 和外壳 102 的底盖 104 任一位置上，温度传感器用于采集水体温度。 0091 第一微处理器与视频采集模块 106 相连，将视频采集模块 106 采集的水产活动视频图像进行处理，以得到水产的行为状态参数。 0092 水产的行为状态参数包括在不同饲养腔内停留的时间、不同饲养腔之间穿梭次数、休。

34、息时对饲养腔的选择情况、在一观察周期各个饲养腔中水产跳出水面的数量和不同饲养腔内的运动轨迹中的一种或多种。 0093 第一微处理器可以是高性能、低功耗的 8 位 ATm ega16 单片机。 0094 本发明实施例具有实施例一的有益效果，且由于本发明实施例是通过第一微处理器分析水产的行为，不需要人为分析，所以得到的水产趋光行为更加客观，从而也更加准确。 0095 实施例三 0096 本发明实施例还提供了第三种用于试验水产趋光行为的装置的，该装置包括：内壳 101、外壳 102、底盖 104、分隔板 105、视频采集模块 106、光源 107、温度传感器 1。

35、08、第一微处理器 201、光源驱动模块 202 以及光照强度传感模块 203，其中： 0097 内壳 101、外壳 102、底盖 104、分隔板 105、视频采集模块 106、光源 107、温度传感器 108、第一微处理器 201 的连接关系与实施例一和实施例二所述相同。 0098 请参阅图 2，为本发明实施例提供的一种调节光源的光照强度的装置的结构示意图，该装置包括光源 107、光源驱动模块 202 以及光照强度传感模块 203。 0099 请参阅图 3，为本发明实施例提供的一种分析视频图像的装置的结构示意图，该装置包括：视频采集模块 106 以。

36、及第一微处理器 201。 0100 光源驱动模块 202 与光源 107 相连，光源驱动模块 202 通过自身生成的 PWM 信号驱动光源 107 产生相应光照强度的光。 0101 光照强度传感模块 203 与光源驱动模块 202 相连，当检测到所在饲养腔的光源的光照强度与设定的光照强度不一致时，调整光源驱动模块 202 产生的 PWM 信号的占空比。 0102 本发明实施例提供的装置还包括：第二微处理器 204。 0103 第二微处理器 204 与第一微处理器 201 相连，用于获取所述温度传感器 108 采集的水体温度，在水体温度大于预设温度上限时，开启降温设备，在。

37、水体温度小于预设温度下限时，开启升温设备。 0104 本发明实施例提供的装置还包括：通信模块 205。 0105 通信模块 205 与第一微处理器 201 相连，用于将所述水产行为状态参数上传至远程数据中心。 0106 第一微处理器 201 以及第二微处理器 204 可以是同一微处理器，也可以是具有相应功能的不同微处理器。 0107 第一微处理器 201 以及第二微处理器 2042 可以是高性能、低功耗的 8 位 ATm ega16单片机，该单片机具有如下特点： 16k字节的系统内可编程Flash(具有同时读写的能说明书 CN 102960284 A 9 7/9 页。

38、 10 力);512字节EEPROM;1k字节SRAM;32个通用I/O口线； 32个通用工作寄存器,用于边界扫描的JTAG接口,支持片内调试与编程， 3个具有比较模式的灵活的定时器/计数器;可编程串行接口 ; 低功耗空闲和掉电方式等 , 支持 C 语言编程。同时内置模数转换 , 在连接外部电路时可省去外部模数转换电路。下位机程序要求完成数据的采集、转换以及与上位机的通讯等功能。程序应包括主程序初始化、检测程序、测量子程序和串行通讯程序。上位机要求实现人机交互的界面 , 建立数据库。ATm ega16 内置的 RC 振荡线路可产生 1M,2M,4M,8M 的振荡频率,但在要求。

39、较高场合一般使用外部晶振线路。 Y1为石英晶体振荡器,C15和C16 为容值相等的两个电容 , 单片机采用 +5V 电压供电 , 并在 P7 口接入上拉电阻和一个发光的二极管 , 起到电源指示作用。 0108 上述本发明公开的实施例中详细描述了装置，本发明的装置可应用于很多应用场景中，因此本发明还公开了几种使用该装置的方法，下面给出具体的实施例进行详细说明。 0109 实施例四 0110 请参阅图 4，为本发明实施例提供的第一种用于试验水产趋光行为的方法流程图，该方法应用于上述装置实施例所述装置，该方法包括： 0111 步骤 S401 ：设置每一饲养腔内或饲养腔壁的光源的光。

40、照强度和 / 或波长。 0112 步骤 S402 ：将待试验的水产放置于内壳的内部，以便所述待试验的水产通过每一饲养腔与内壳之间的穿梭孔穿梭至各个饲养腔中。 0113 步骤 S403 ：开启视频采集模块，以使所述视频采集模块采集在各个饲养腔中的水产活动视频图像。 0114 步骤 S404 ：检测水体温度，并控制水体温度不大于预设温度上限以及不小于预设温度下限。 0115 优选的，可以将上述任一装置置于黑暗封闭的环境中，在进行水产趋光行为试验。 0116 采用本发明实施例提供的一种用于试验水产趋光行为的方法，将待试验的水产放置于内壳的内部，由于内壳与各个饲养腔之间设置。

41、有供水产穿梭的穿梭孔，所以水产可以从内壳与各个饲养腔之间的穿梭孔穿梭至其他饲养腔中，而且内壳位于试验水产趋光行为装置的中心，所以水产穿梭于各个饲养腔的几率是相同的，所以实验结果更加准确。在放置待试验的水产后，就可以开启视频采集模块，采集水产的行为了。 0117 而且试验水产趋光行为装置中的光源发出的光的光照强度和波长为预设值，所以不用通过现有技术的方法对光源进行滤光，所以光源的光照强度和波长也没有误差，从而使试验结果更加准确。 0118 实施例五 0119 请参阅图 5，为本发明实施例提供的第二种用于试验水产趋光行为的方法流程图，该方法应用于上述装置实施例所述。

42、装置，该方法包括： 0120 步骤 S501 ：设置每一饲养腔内或饲养腔壁的光源的光照强度和 / 或波长。 0121 步骤 S502 ：将待试验的水产放置于内壳的内部，以便所述待试验的水产通过每一饲养腔与内壳之间的穿梭孔穿梭至各个饲养腔中。 0122 步骤 S503 ：开启视频采集模块，以使所述视频采集模块采集在各个饲养腔中的水产活动视频图像。 0123 步骤 S504 ：检测水体温度，并控制水体温度不大于预设温度上限以及不小于预设说明书 CN 102960284 A 10 8/9 页 11 温度下限。 0124 步骤 S505 ：将所述视频采集模块采集的水产活动。

43、的视频图像进行处理，以得到水产的行为状态参数。 0125 水产的行为状态参数包括在不同饲养腔内停留的时间、不同饲养腔之间穿梭次数、休息时对饲养腔的选择情况、在一观察周期各个饲养腔中水产跳出水面的数量和不同饲养腔内的运动轨迹中的一种或多种。 0126 具体的，将视频采集模块采集的水产活动的视频图像进行处理包括：将视频采集模块采集的水产活动视频图像转换为水产活动灰度视频图像；利用高斯平滑算法、腐蚀方法以及膨胀方法去除水产活动灰度视频图像中的噪声；从去除噪声的所述水产活动灰度视频图像中获取水产的位置，以得到水产的行为状态参数。 0127 视频采集模块采集的水产活。

44、动的视频图像为帧图像，帧图像的像素可以为 640*480。可以利用高斯平滑算法去除帧图像中的普通噪声，再利用腐蚀方法以及膨胀方法，去除图像中由光线等外部环境变化产生的噪声。 0128 从所述去除噪声的灰度视频图像中获取水产的位置包括： 0129 获取去除噪声的水产活动灰度视频图像的第一时刻的前景图，并将第一时刻的前景图二值化；获取去除噪声的水产活动灰度视频图像的第二时刻的前景图，并将第二时刻的前景图二值化；根据二值化的所述第一时刻的前景图、二值化的第二时刻的前景图以及像素的连通性，获取水产的中心位置；根据预设范围以及所述水产的中心位置得到所述水产的位置。。

45、0130 可以利用帧差法获取去除噪声的水产活动灰度视频图像的前景图，第一时刻的前景图为第二时刻的前景图的历史图像，由于水产是不断运动的，所以第二时刻的前景图与第一时刻的前景图不一样的部分为运动的水产，为了使结果更加准确，还可以获得第三时刻的前景图，第四时刻的前景图，其中第二时刻的前景图为第三时刻前景图的历史图像，第三时刻的前景图为第四时刻前景图的历史图像。将各个时刻的前景图进行二值化后，就得到了各个时刻运动水产的大致轮廓，用二值化后的第二时刻的前景图更新二值化后的第一时刻的前景图，用二值化后的第三时刻的前景图更新二值化后的第二时刻的前景图，用二值化后的第四。

46、时刻的前景图更新二值化后的第三时刻的前景图，由于水产在运动，所以各个时刻二值化后的前景图中水产的轮廓可能不在一个位置，这样就可以寻找到水产的大致轮廓，再根据像素的连通性将各个时刻前景图中的运动水产的轮廓进行连通，在标记出连通后图像的中心位置，然后对一定范围（该范围与水产的体积有关）内的运动碎片进行聚集平均，得到一个区域，视该区域为水产所在的区域。 0131 检测水产跳出水面包括：以所述饲养腔的水面为 xoy 面，与所述水面垂直的轴为 z 轴建立的三维坐标；从所述饲养腔中的每一视频采集模块采集的水产活动视频图像中获取与每一视频采集模块对应的所述水产的位置。

47、；根据所述水产的各个位置得到所述水产的 z 轴坐标；当所述 z 轴坐标大于零时，确定所述水产跳出水面。 0132 视频采集模块距离水面的高度可以为 3 米，为了得到水产的坐标值，可以放置一张黑白正方格子相间的标定纸（该标定纸的大小可以为 16*16），该标定纸平行于待监控的水面，然后再通过两个视频采集模块对待监控的水面进行标定（此时每一饲养腔至少设置有两个视频采集模块），建立两个视频采集模块关于监控水面的 3 维坐标，通过该 3 维坐标说明书 CN 102960284 A 11 9/9 页 12 就可以计算出待监控画面中水产的 z 轴坐标，即可计算出该。

48、水产距离水面的距离；若水产的 z 值为正，则表示该水产位于待监控水面上方，若 z 值为负，则表示该水产位于待监控水面下方。 0133 具体的，可以利用 matlab 的 camera-calibration-toolbox 工具，获得水产的 z 轴坐标。 0134 为了本领域技术人员更加理解本发明实施例，下面在举几个具体例子对上述实施例进行说明。 0135 案例一，研究水产对不同颜色光照的喜厌特性，将光源颜色分别换成红色、黄色、绿色、蓝色、紫色、白色，内壳内部无光且不放置饲料和饮水，各个饲养腔中的光源可以发出不同颜色的光，且各个饲养腔中同一位置处放。

49、置等量的饲料和饮水，并每日定时补充，将水产放于内壳内部（内壳内部可以无光），让其在不同的饲养腔中生活，通过视频采集模块采集水产每日的活动情况，通过第一微处理器分析得到整个实验期间水产在不同饲养腔中停留的总时间，从而得到水产对某种或某几种颜色光的趋光行为。 0136 案例二：研究水产对不同光照强度的喜厌特性，将所有的光源（假设所有光源的颜色均为红色）固定为同一个颜色且同一波长或者所有光源的颜色均为白色，那么将白色的光限定在同一色温（如 3000K），然后调节各个饲养腔中的光照强度分别为 10lx,20lx,30lx,40lx,50lx,60lx，其他条件一致，通过视频采集模块采集水产的行为情况从。

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