(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210975942.6 (22)申请日 2022.08.15 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115049692 A (43)申请公布日 2022.09.13 (73)专利权人 山东万牧农业科技有限公司郯 城 分公司 地址 276124 山 东省临沂市郯 城县花园镇 张哨村310国道路北 (72)发明人 刘学峰　任家存　李秀芳　彭祥云　 韩金霞　杜晓燕　刘学海　高辉　 (74)专利代理 机构 西安合创非凡知识产权代理 事务所(普通 合伙) 61248 专利代理师 高志永 (51)Int.Cl. G06T 7/187(2017.01) G06T 7/11(2017.01) G06T 5/00(2006.01)G06V 10/74(2022.01) G06V 10/774(2022.01) G06V 10/82(2022.01) (56)对比文件 CN 113327263 A,2021.08.31 CN 111968081 A,2020.1 1.20 CN 114451338 A,202 2.05.10 US 5522022 A,1996.05.28 CN 113158926 A,2021.07.23 CN 111968159 A,2020.1 1.20 David M.P等.Emergi ng Network-Based Tools in Movement E cology. 《Trends i n Ecology&Evolution》 .2016,第31卷(第04期), 蒋华 等.基 于人类视觉系统区域分裂的图 割遥感图像分割算法研究. 《理论研究》 .201 1, 李林波.基 于水下视频的鱼类游动三维定位 与示踪. 《中国优秀硕士学位 论文全文数据库农 业科技辑》 .2022,(第05期), 审查员 李雯雯 (54)发明名称 模拟自然生态的海洋水产养殖光照智能调 节方法及系统 (57)摘要 本发明涉及图像数据处理技术领域， 具体涉 及一种模拟自然生态的海洋水产养殖光照智能 调节方法及系统。 该方法将拍摄所得相邻两时刻 的养殖池灰度图像进行帧差处理得到帧差图像 后， 根据连通域提取算法确定帧差图像中的连通 域， 以帧差图像上各个连通域为节 点建立帧差图 像的图结构， 基于每个节点到所有节 点的边权值 中的最大值， 得到了每个节点在灰度图像上所对 应的区域内存在鱼的可能值， 以所得可能值完成 了对灰度图像上各个区域的增强处理， 得到了更 能准确表征养殖池中鱼群数量的增强处理后的 灰度图像， 在将增强处理后的灰度图像输入训练 好的神经网络模型确定出更为准确的鱼群数量后， 便可确定最为合适的光照强度， 节约生产成 本并提高养殖效果。 权利要求书3页 说明书7页 附图1页 CN 115049692 B 2022.12.16 CN 115049692 B 1.一种模拟自然生态的海洋水产养殖光照智能调节方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 拍摄养殖池图像， 并将拍摄所得养殖池图像灰度化处理得到灰度图像， 将前一时刻的 灰度图像与当前时刻的灰度图像进行帧差处 理， 得到帧差图像； 通过连通域提取算法确定所述帧差图像中的各个连通域， 以帧差图像中每个连通域为 节点， 建立帧差图像的图结构， 计算帧差图像的图结构 中某个节点到任意一个节点的边权 值， 并确定所述某个节点到任意 一个节点的边权值中的最大值； 确定所述某个节点所对应的连通域， 在 当前时刻的灰度图像中确定与 所述某个节点所 对应的连通域位置对应的区域， 根据所述某个节点到任意一个节点的边权值中的最大值， 确定所述区域中存在鱼的可能值； 计算当前时刻的灰度图像中， 与每个连通域位置对应的区域中存在鱼的可能值， 根据 所得可能值， 对当前时刻的灰度图像进行增强处 理； 将增强处理后的当前时刻的灰度图像输入训练好的神经网络模型， 确定当前时刻养殖 池中鱼群数量， 根据鱼群数量确定最佳光照强度； 计算帧差图像的图结构中某个节点到任意 一个节点的边权值的方法为： 计算第i‑1时刻的灰度图像中与第j个连通域对应的区域上的二维信息熵 ， 以 及第i时刻的灰度图像中与第j个连通 域对应的区域上的二维信息熵 ； 所述二维信息熵的计算方法为： 统计所述区域上各像素点的灰度值以及各像素点3*3 邻域内的平均灰度值并构成二维向量， 计算每种二维向量在所有二维向量中出现的频次， 根据信息熵公式和各像素点对应所得二维向量的出现频次计算得到各个区域上的二维信 息熵值； 所述第i‑1时刻为前一时刻， 所述第i时刻为当前时刻； 计算第i‑1时刻的灰度图像 中与第j个连通域对应的区域和第 i时刻的灰度图像 中与第 j个连通域对应的区域的相似程度值： 其中， 表示第i‑1时刻的灰度图像中与第j个连通域对应的区域和第i 时刻的灰度图像中与第j个连通域对应的区域的相似程度值， 表示第i‑1时刻的灰 度图像中与第j个连通域对应的区域上二维向量的种类数， 表示第i时刻的灰度图像 中与第j个连通 域对应的区域上二维向量的种类数； 将所得相似程度值 作为帧差图像的图结构中， 第j个连通域对应的节 点从自身到自身的边权值； 计算帧差图像的图结构中， 每 个节点到其 余节点的边权值： 其中， 表示帧差图像的图结构中， 第j个连通域对应节点到第k个连通域对应节权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115049692 B 2点的边权值， 表示第i‑1时刻的灰度图像中与第j个连通域对应的区域和 第i时刻的灰度图像中与第k个连通 域对应的区域的相似程度值； 表示通过连通域提取算法所得到的第j个连通域中心点与第k个连通域中心点 之间的距离值； 表示通过连通域提取算法所得到的第j个连通域的面积与第k个连通域的面积 之间差值 ， 面积差值 由第j个连通域的面积 与第k个连通域的面积 作差 得到； 根据所述某个节点到任意一个节点的边权值中的最大值， 确定所述区域中存在 鱼的可 能值的方法为： 当帧差图像的图结构中， 第j个连通域对应节点到第l个连通域对应节点的边权值最 大， 则计算第i ‑1时刻的灰度图像中与第j个连通域对应的区域和第i时刻的灰度图像中与 第l个连通域对应的区 域之间的 相似程度值 ， 以 相似程度值 作为第i时刻的灰度图像中与第j个连通域对应的区域中存在鱼的可能值 ， 。 2.根据权利要求1所述的模拟自然生态的海洋水产养殖光照智能调节方法， 其特征在 于， 根据所 得可能值， 对当前时刻的灰度图像进行增强处 理的方法为： 采用直方图均衡算法对i 时刻的灰度图像进行处理， 得到第 i时刻的灰度图像 中每个像 素点的灰度变化 值 ， 其中 表示第i时刻的灰度图像中所有像素点的总个数； 然后根据所述第i时刻的灰度图像中与第j个连通域对应的区域中存在鱼的可能值 对该区域内像 素点的灰度变化值进行修正， 得到第i时刻的灰度图像中与第j个连通域 对应的区域内像素点灰度变化 值的修正量： 其中， 表示当前第i时刻的灰度图像中与第j个连通域对应的区域内像素点灰度 变化值的修正量， 表示当前第i时刻的灰度图像中与第j个连通域对应的区域内像素 点灰度变化值， 表示当前第i时刻的灰度图像中与第j个连通域对应的区域内存在鱼的 可能值； 根据所得修正量， 对第i 时刻的灰度图像中与第j个连通域对应的区域内像素点的灰度 值进行修 正， 完成对当前时刻的灰度图像的增强处 理。 3.根据权利要求1或2所述的模拟自然生态的海洋水产养殖光照智能调节方法， 其特征 在于， 在得到所述训练好的神经网络模型 的过程中， 作为训练样本的由养殖池图像灰度化 处理所得的灰度图像， 同样经 过了所述增强处 理。 4.一种模拟自然生态的海洋水产养殖光照智能调节系统， 其特征在于， 包括存储器和权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115049692 B 3