專利名稱：基于3d視覺和無線傳感技術(shù)的水生動(dòng)物行為監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)及水生動(dòng)物行為監(jiān)測(cè)設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種基于3D視覺和無線傳感技術(shù)的水生動(dòng)物行為監(jiān)測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
我國(guó)是水產(chǎn)養(yǎng)殖大國(guó)，同時(shí)又是水產(chǎn)養(yǎng)殖弱國(guó)，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)主要沿用大量消耗資源和粗放式經(jīng)營(yíng)的傳統(tǒng)方式。隨著人們對(duì)水產(chǎn)品需求的持續(xù)增大，集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖是必然趨勢(shì)。但是由于缺乏相應(yīng)的水生動(dòng)物行為的科學(xué)資料和知識(shí)將會(huì)增大集約化養(yǎng)殖的風(fēng)險(xiǎn)和難度，這成為制約集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展和推廣的重 要瓶頸。目前，已經(jīng)有基于視頻技術(shù)、無線傳感技術(shù)的動(dòng)物行為監(jiān)測(cè)裝置，但是多數(shù)是用于陸生動(dòng)物和人，而水生動(dòng)物其生存環(huán)境和陸生動(dòng)物差異巨大，使得現(xiàn)有裝置無法有效的得到水生生物的行為資料，這使得對(duì)水生動(dòng)物行為的研究只能由人工去完成觀察、記錄和統(tǒng)計(jì)，不能有效地避免動(dòng)物行為的偶然性，也無法進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)或脅迫環(huán)境實(shí)驗(yàn)，極大地限制了對(duì)水生動(dòng)物行為的研究，同時(shí)也使水產(chǎn)養(yǎng)殖缺乏相應(yīng)的科學(xué)資料?，F(xiàn)有專利文獻(xiàn)CN201020643843. O公開了一種水生動(dòng)物受鹽度脅迫時(shí)的行為測(cè)定裝置，主要紅外視頻2D采集技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)水生動(dòng)物行為在鹽度脅迫時(shí)的行為，但其存在以下缺點(diǎn)(1)采集的行為信息類型為2D紅外視頻信息，缺失了許多動(dòng)物本身與動(dòng)物行為特征參數(shù)，不能有效對(duì)水生動(dòng)物行為分析；(2)只能在鹽度脅迫環(huán)境下的水生動(dòng)物行為進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不能涵蓋水生動(dòng)物主要面臨的脅迫環(huán)境，這是今后水生動(dòng)物行為的研究亟需進(jìn)行的相關(guān)工作包括(I)如何在保證系統(tǒng)封閉的情況下，做到水生動(dòng)物行為的3D視頻監(jiān)測(cè)和無線傳感監(jiān)測(cè)；(2)如何使裝置能夠進(jìn)行水生動(dòng)物生存環(huán)境(正常環(huán)境和脅迫環(huán)境)的多組合、高精度模擬。本發(fā)明建立了可調(diào)節(jié)環(huán)境下，使用視頻采集技術(shù)及無線傳感技術(shù)，利用高清攝像機(jī)、水生動(dòng)物無線微傳感器對(duì)水生生物分別進(jìn)行3D視頻監(jiān)測(cè)和無線傳感監(jiān)測(cè)，為以后水生動(dòng)物行為研究提供了準(zhǔn)確的數(shù)字化3D影像信息和傳感信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于3D視覺和無線傳感技術(shù)的水生動(dòng)物行為監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，該裝置包括底部隔離板28將隔離箱體I分成上下兩部分，隔離箱體I的頂部裝有像機(jī)滑動(dòng)導(dǎo)軌2，頂部攝像機(jī)座3卡在攝像機(jī)滑動(dòng)導(dǎo)軌2上，頂部攝像，4固定于頂部攝像機(jī)座3上；燈座滑動(dòng)導(dǎo)軌7固定在隔離箱體I的上部四周側(cè)面壁上，燈座5卡在燈座滑動(dòng)導(dǎo)軌7上、燈管6擰進(jìn)燈座5內(nèi)，實(shí)驗(yàn)水缸11放置在離箱體I的底部隔離板28上；傳感器槽10在實(shí)驗(yàn)水缸11的一個(gè)側(cè)壁上，景觀石9放在實(shí)驗(yàn)水缸11底部中央；在傳感器槽10內(nèi)插入水質(zhì)參數(shù)傳感器8 ;過濾桶14放置在隔離箱體I下部右側(cè)底板上，配水箱17放置在隔離箱體I下部左側(cè)底板上，水泵18支持在配水箱17上方支架上，水泵18的進(jìn)水口連接配水箱17的出水口，水泵18的出水口連接閥門連接器13，閥門連接器安裝在實(shí)驗(yàn)水缸11的底面中心；配水箱17進(jìn)水口和過濾桶14進(jìn)水口與閥門連接器13連接；在實(shí)驗(yàn)水缸11與閥門連接器13相連的換水口位置放置過濾網(wǎng)12、并使用帶孔的底部鏤空的景觀石9覆蓋在上面；水質(zhì)參數(shù)傳感器8連接到電腦主機(jī)20 ;正面攝像機(jī)26固定于隔離箱體I前面放置的三腳架27上。所述電腦主機(jī)還與無線數(shù)據(jù)采集器21、網(wǎng)絡(luò)硬盤22、顯示器24、頂部攝像機(jī)4和正面攝像機(jī)26連接。所述在隔離箱體I下部中部放置配電箱15和穩(wěn)壓電源16。所述在實(shí)驗(yàn)水缸11中放入水生動(dòng)物，并在不影響水生動(dòng)物正常運(yùn)動(dòng)的位置固定于水生動(dòng)物微傳感器23。所述穩(wěn)壓電源16、UPS電源19與配電箱15連接。配電箱15為整套裝置中各用電 組件配電。所述在隔離箱體I前面頂端和底部隔離板28之間固定封閉布卷25。本發(fā)明的有益效果在于(I)能夠做到對(duì)水生動(dòng)物生存環(huán)境(正常環(huán)境和脅迫環(huán)境)的多組合、高精度模擬；(2)能夠保障在封閉環(huán)境下對(duì)水生動(dòng)物行為進(jìn)行3D視頻監(jiān)測(cè)，有效解決了過去類似裝置采集視頻信息不全面的缺點(diǎn)。(3)同時(shí)提供了 3D視頻監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和無線傳感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，使研究人員可以將兩種技術(shù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比、分析，起到修正和互補(bǔ)的作用并可用于進(jìn)一步的研究。(4)能夠?qū)⒀b置采集的信息快速的共享給網(wǎng)絡(luò)中的其他研究人員，降低了研究的實(shí)驗(yàn)成本，提聞了研究效率。


圖I為基于3D視覺和無線傳感技術(shù)的水生動(dòng)物行為監(jiān)測(cè)裝置正視示意圖。圖2為基于3D視覺和無線傳感技術(shù)的水生動(dòng)物行為監(jiān)測(cè)裝置左視剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的目的是提供一種基于3D視覺和無線傳感技術(shù)的水生動(dòng)物行為監(jiān)測(cè)裝置，下面結(jié)合附圖予以說明。在圖I、圖2所示的基于3D視覺和無線傳感技術(shù)的水生動(dòng)物行為監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖中，底部隔離板28將隔離箱體I分成上下兩部分，在隔離箱體I下部中部放置配電箱15和穩(wěn)壓電源16 ;在隔離箱體I的頂部裝有像機(jī)滑動(dòng)導(dǎo)軌2，頂部攝像機(jī)座3卡在攝像機(jī)滑動(dòng)導(dǎo)軌2上，頂部攝像，4固定于頂部攝像機(jī)座3上，擺放在距實(shí)驗(yàn)水缸11的80厘米到95厘米處，可以根據(jù)相機(jī)和鏡頭型號(hào)調(diào)節(jié)頂部相機(jī)所在水平和豎直位置；正面攝像機(jī)26固定于隔離箱體I前面放置的三腳架27上，三角架27可依據(jù)鏡頭型號(hào)、相機(jī)型號(hào)和視場(chǎng)范圍擺放在距實(shí)驗(yàn)水缸11的80厘米到95厘米處，此處使用焦距為5毫米鏡頭，視場(chǎng)為長(zhǎng)I米、寬30厘米的矩形范圍，故擺放在距實(shí)驗(yàn)水缸11的80厘米處，形成如圖2所示即可；頂部攝像機(jī)4和正面攝像機(jī)26連接電腦主機(jī)20上。燈座滑動(dòng)導(dǎo)軌7固定在隔離箱體I的上部四周側(cè)面壁上，燈座5卡在燈座滑動(dòng)導(dǎo)軌7上、燈管6擰進(jìn)燈座5內(nèi)，燈管6使用穩(wěn)壓電源16供電。在實(shí)際的水生動(dòng)物監(jiān)測(cè)過程中，可以提供不同水生動(dòng)物所需的光源類型與光源強(qiáng)度。對(duì)于多數(shù)水生動(dòng)物而言，可以使用2根或4根T5H024W的日光燈管，提供日光光源；對(duì)于特殊的水生動(dòng)物，也可將其更換為2根或4根紫外燈管，進(jìn)行熒光標(biāo)記監(jiān)測(cè)。同時(shí)，該子裝置中的燈管高度可調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同的相機(jī)或者拍攝需求。實(shí)驗(yàn)水缸11放置在離箱體I的底部隔離板28上；傳感器槽10在實(shí)驗(yàn)水缸11的一個(gè)側(cè)壁上，景觀石9放在實(shí)驗(yàn)水缸11底部中央；在傳感器槽10內(nèi)插入水質(zhì)參數(shù)傳感器8 ;過濾桶14放置在隔離箱體I下部右側(cè)底板上，配水箱17放置在隔離箱體I下部左側(cè)底板上，水泵18支持在配水箱17上方支架上，水泵18的進(jìn)水口連接配水箱17的出水口，水泵18的出水口連接閥門連接器13，閥門連接器安裝在實(shí)驗(yàn)水缸11的底面中心；配水箱17進(jìn)水口和過濾桶14進(jìn)水口與閥門連接器13連接；在實(shí)驗(yàn)水缸11與閥門連接器13相連的換水口位置放置過濾網(wǎng)12、并使用帶孔的底部鏤空的景觀石9覆蓋在上面；水質(zhì)參數(shù)傳感器8連接到電腦主機(jī)20 ;電腦主機(jī)還與 無線數(shù)據(jù)采集器21、網(wǎng)絡(luò)硬盤22和顯示器24連接。在配置所需的實(shí)驗(yàn)用水環(huán)境(通常為脅迫水環(huán)境)時(shí)，將配置液放入配水箱17中，此時(shí)關(guān)閉閥門連接器13上連接過濾桶14的閥門，同時(shí)關(guān)閉過濾桶14，打開水泵18，根據(jù)顯示器24所示的水質(zhì)參數(shù)傳感器8對(duì)應(yīng)的水質(zhì)參數(shù)指示，確定是否關(guān)閉水泵18，停止配水；待實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將配水箱17中換入經(jīng)日光照曬過的清水，按照同樣方法更換水，之后打開過濾桶14，打開閥門連接器13與過濾桶14連接的閥門，關(guān)閉閥門連接器13與水泵18和閥門連接器13與配水箱17進(jìn)水口相連的閥門，保障水質(zhì)優(yōu)良。以上所述可以完成調(diào)配溶解氧、溫度、氨氮、鹽度、PH等對(duì)水生動(dòng)物產(chǎn)生主要影響的水質(zhì)參數(shù)；過濾網(wǎng)12和景觀石9底部的鏤空區(qū)域自然的組成了配水緩沖區(qū)域，可以保證在水環(huán)境調(diào)配的過程中不對(duì)水生動(dòng)物造成因水環(huán)境的突然變化而產(chǎn)生生理?yè)p壞，過濾網(wǎng)12可以防止水中的沙石造成的換水口堵塞，景觀石9的小孔可以保證正常的水交換且仿真了水生動(dòng)物的生存環(huán)境，在非脅迫環(huán)境實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)水缸11中的水不斷經(jīng)過濾桶14循環(huán)，進(jìn)行殺菌、過濾、除浮游生物、加氧處理，保證水環(huán)境的清潔和水質(zhì)的優(yōu)良得同時(shí)不產(chǎn)生水中氣泡，減小視頻采集信息中的噪聲。實(shí)驗(yàn)水缸11長(zhǎng)I. I米、寬O. 5米、高O. 5米；在實(shí)驗(yàn)水缸11中放入水生動(dòng)物，并在不影響水生動(dòng)物正常運(yùn)動(dòng)的位置固定于水生動(dòng)物微傳感器23，如魚類可以固定于魚腹部，蟹類可以固定于蟹殼；該水生動(dòng)物微傳感器23使用紐扣電池供電，能夠監(jiān)測(cè)到攜帶該傳感器的水生動(dòng)物所處的水位、水溫、三向加速度信息，并通過無線傳感技術(shù)傳送到無線數(shù)據(jù)采集器21上。本發(fā)明使用的隔離箱體I為高I. 2米、長(zhǎng)I. 2米、寬O. 6米的不銹鋼箱體，正面和底面為全空，其他四面使用金屬板密閉，底部隔離板長(zhǎng)I米、寬I. 2米的厚金屬板制成；封閉布卷25使用一級(jí)遮光布制作，主體為長(zhǎng)I. 4米，寬I. 6米的矩形，同時(shí)在主體的左右兩側(cè)分別縫合一個(gè)底邊長(zhǎng)I米、高I. 2米的直角三角形，使用直角三角形斜邊為縫合邊；封閉布卷25 一端與隔離箱體I頂部卡扣連接，封閉布卷25另一端卷起；在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集時(shí)，將封閉布卷25卷起一端打開至合適位置，使用卡扣扣在底部隔離板28的對(duì)應(yīng)位置上，形成如圖2所示的封閉狀態(tài)，使外界干擾被有效屏蔽在裝置外，使被監(jiān)測(cè)水生動(dòng)物及實(shí)驗(yàn)環(huán)境最大限度上減小了由非自然因素造成的干擾。
將無線數(shù)據(jù)采集器21、網(wǎng)絡(luò)硬盤22、顯示器24和電腦主機(jī)20連接。電腦主機(jī)20負(fù)責(zé)將水質(zhì)參數(shù)傳感器8數(shù)據(jù)顯示到顯示器24上，將頂部攝像機(jī)4、正面攝像機(jī)26和無線數(shù)據(jù)采集器21采集的視頻數(shù)據(jù)和無線傳感數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到本地硬盤；同時(shí)，將采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到網(wǎng)絡(luò)硬盤22上。這樣可保證在實(shí)驗(yàn)過程中，既能在線處理采集的視頻數(shù)據(jù)和無線傳感數(shù)據(jù)，又能快速有效地將采集的視頻、傳感數(shù)據(jù)和水質(zhì)數(shù)據(jù)備份和共享，提供給網(wǎng)絡(luò)中存在數(shù)據(jù)需求的其他研究人員，大大提高了信息處理和共享的能力。穩(wěn)壓電源16、UPS電源19與配電箱15連接。配電箱15為整套裝置中各用電組件配電，并將大功率或者有供電特殊需求的組件單獨(dú)配電，降低各組件的用電干擾和用電風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)配電箱中設(shè)有總空氣開關(guān)和大功率用電組件空氣開關(guān)，方便使用，增加安全系數(shù)；穩(wěn)壓電源16是用以對(duì)燈管6提供直流供電，避免由燈管6發(fā)光頻閃而造成的視頻采集圖像噪聲過多的現(xiàn)象的產(chǎn)生，，同時(shí)穩(wěn)定的光源也減小了裝置本身對(duì)水生動(dòng)物的光干擾，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確；UPS電源19是為了避免電腦主機(jī)20、無線數(shù)據(jù)采集器21和網(wǎng)絡(luò)硬盤22在使用過程中，因不可預(yù)見的各種斷電情況造成的信息錯(cuò)誤、丟失和損壞等問題的發(fā)生?；?D視覺和無線傳感技術(shù)的水生動(dòng)物行為監(jiān)測(cè)裝置的工作過程如下將配電箱15與外部電源連接，保持裝置供電。在非實(shí)驗(yàn)時(shí)，關(guān)閉閥門連接器13與配水箱17和閥門連接器13與水泵18的連接閥門，打開過濾桶14，并保證實(shí)驗(yàn)水缸11中的正常水循環(huán)。并將封閉布卷25卷起，放置于隔離箱體I的頂部，將底部隔離板28推放入隔離箱體內(nèi)，并將正面攝像機(jī)26、三角架27收起。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，關(guān)閉過濾桶14和閥門連接器13與過濾桶14連接閥門，使用配水箱17、水泵18配置好對(duì)應(yīng)的水環(huán)境，調(diào)節(jié)好燈座5 的高度以及燈管6的型號(hào)，將正面攝像機(jī)24安裝在三角架25上，并放置在合適位置，將封閉布卷25卷起的一端打開至合適位置，與抽出的底部隔離板28上的對(duì)應(yīng)卡扣卡緊，形成封閉狀態(tài)，并開始視頻采集。采集結(jié)束后，將視頻影像數(shù)據(jù)、無線傳感數(shù)據(jù)和水質(zhì)數(shù)據(jù)同步到網(wǎng)絡(luò)硬盤22中進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)共享。
權(quán)利要求
1.一種基于3D視覺和無線傳感技術(shù)的水生動(dòng)物行為監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，底部隔離板(28)將隔離箱體(I)分成上下兩部分，隔離箱體(I)的頂部裝有像機(jī)滑動(dòng)導(dǎo)軌(2)，頂部攝像機(jī)座(3)卡在攝像機(jī)滑動(dòng)導(dǎo)軌(2)上，頂部攝像(4)固定于頂部攝像機(jī)座(3)上；燈座滑動(dòng)導(dǎo)軌(7)固定在隔離箱體(I)的上部四周側(cè)面壁上，燈座(5)卡在燈座滑動(dòng)導(dǎo)軌(7)上、燈管(6)擰進(jìn)燈座(5)內(nèi)，實(shí)驗(yàn)水缸(11)放置在離箱體(I)的底部隔離板(28)上；傳感器槽(10)在實(shí)驗(yàn)水缸(11)的一個(gè)側(cè)壁上，景觀石(9)放在實(shí)驗(yàn)水缸(11)底部中央；在傳感器槽(1)0內(nèi)插入水質(zhì)參數(shù)傳感器(8);過濾桶(14)放置在隔離箱體(I)下部右側(cè)底板上，配水箱(17)放置在隔離箱體(I)下部左側(cè)底板上，水泵(18)支持在配水箱(17)上方支架上，水泵(18)的進(jìn)水口連接配水箱(17)的出水口，水泵(18)的出水口連接閥門連接器(13)，閥門連接器安裝在實(shí)驗(yàn)水缸(11)的底面中心；配水箱(17)進(jìn)水口和過濾桶(14)進(jìn)水口與閥門連接器(13)連接；在實(shí)驗(yàn)水缸(11)與閥門連接器(13)相連的換水口位置放置過濾網(wǎng)(12)、并使用帶孔的底部鏤空的景觀石(9)覆蓋在上面；水質(zhì)參數(shù)傳感器(8)連接到電腦主機(jī)(20);正面攝像機(jī)(26)固定于隔離箱體(I)前面放置的三腳架(27)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于3D視覺和無線傳感技術(shù)的水生動(dòng)物行為監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述電腦主機(jī)還與無線數(shù)據(jù)采集器(21)、網(wǎng)絡(luò)硬盤(22)、顯示器(24)、頂部攝像機(jī)(4)和正面攝像機(jī)(26)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于3D視覺和無線傳感技術(shù)的水生動(dòng)物行為監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述在隔離箱體(I)下部中部放置配電箱(15)和穩(wěn)壓電源(16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于3D視覺和無線傳感技術(shù)的水生動(dòng)物行為監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述在實(shí)驗(yàn)水缸(11)中放入水生動(dòng)物，并在不影響水生動(dòng)物正常運(yùn)動(dòng)的位置固定于水生動(dòng)物微傳感器(23)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于3D視覺和無線傳感技術(shù)的水生動(dòng)物行為監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述穩(wěn)壓電源(16)、UPS電源(19)與配電箱(15)連接。配電箱(15)為整套裝置中各用電組件配電。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于3D視覺和無線傳感技術(shù)的水生動(dòng)物行為監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述在隔離箱體(I)前面頂端和底部隔離板(28)之間固定封閉布卷(25)。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)及水生動(dòng)物行為監(jiān)測(cè)設(shè)備領(lǐng)域的一種基于3D視覺和無線傳感技術(shù)的水生動(dòng)物行為監(jiān)測(cè)裝置。由底部隔離板將隔離箱體分成上下兩部分，在隔離箱體上部的頂部裝有頂部攝像；在隔離箱體的上部四周側(cè)面壁上固定燈座及其滑動(dòng)導(dǎo)軌，燈管擰進(jìn)燈座內(nèi)，實(shí)驗(yàn)水缸放置在離箱體的底部隔離板上；傳感器槽、景觀石放在實(shí)驗(yàn)水缸內(nèi)；配水箱、過濾桶和過濾網(wǎng)與閥門連接器連接；穩(wěn)壓電源、UPS電源與配電箱連接。配電箱為整套裝置中各用電組件配電。本發(fā)明能夠做到對(duì)水生動(dòng)物生存環(huán)境高精度模擬；能夠保障在封閉環(huán)境下對(duì)水生動(dòng)物行為進(jìn)行3D視頻監(jiān)測(cè)，有效解決了過去類似裝置采集視頻信息不全面的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)A01K61/00GK102657115SQ20121012210
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者姜宇, 岳峻, 李振波, 李道亮, 段延娥 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)