基于目标深度分析的鱼体生长在线测量系统

针对我国水产养殖中无法实时在线无接触的自动估测鱼体重量的难题,利用水下摄像头获取鱼体的双目图像,针对水下图像的复杂性进行优化,通过深度学习网络YOLACT对图像进行实时分割,通过自定义约束条件筛选的确信特征点完成左右图像匹配,最后计算出鱼体深度,从而复原实际鱼体大小。并对鱼体在水下不同深度进行了测量准确性测试,结果表明在70cm处存在测量最优值,长度和宽度误差分别为6.5%和5.75%。本研究为实现水产养殖中的个体实时无接触生长监测,从而形成闭环的物联网化生产模型提供了一种可行方案。     

基于DIDSON双频识别声纳技术的青草沙水库鱼类资源量评估

2015年9月利用双频识别声纳DIDSON(Dual-Frequency Identification Sonar)对青草沙水库的主要鱼类资源进行了探测评估。利用渔业声学数据处理软件Echoview对DIDSON采集的数据进行处理分析,对图像中的鱼体进行跟踪计数,结合人工目视计数验证了软件计数的准确性。运用DIDSON统计鱼类数量,并结合渔获物的鱼类体长、体质量等信息进一步评估水库中主要鱼类的资源量。评估结果表明,运用平面密度法统计水库鱼类数量约为1.16×10~7~1.24×10~7尾,水库中小型鱼类(体长20 cm)在数量上所占比例较多(78.3%),而中大型鱼类(体长40 cm)所占比例较少(8.5%)。由库区鱼类的平均体长体质量关系可得出水库渔业资源量约为4 620~4 980 t。利用GIS分析了各航线内鱼体质量的空间分布状态,结果显示水库东南侧深水区资源量较多,而水库西北侧资源量较少。本文创新性地利用DIDSON声纳数据进行青草沙水库渔业资源的评估,获得了客观的结果,并提出了一些建议及展望。     

基于多基线近景摄影测量系统的树木形态结构测定技术的研究

应用Lensphoto多基线数字近景摄影测量系统,对5、6、7、8、9年生核桃和5、6、8、9、10年生杏树的三维坐标参数进行了近景摄影测量,得到平均误差在X轴方向误差为0.001 0 m,Y轴方向误差为0.001 4 m,Z轴方向误差为0.000 4 m,水平方向误差为0.001 8 m,整体误差为0.001 8 m。以6年生核桃和9年生杏树为例,利用多基线数字近景摄影测量系统对被测树木进行了形态结构测定,获得了高精度的树高、胸径、枝下高、冠幅以及分枝角度等主要形态结构数据,从而为树木形态结构精确测定以及树木可视化研究提供基础数据和理论支持。     

大口鲇和革胡子鲇形态特征研究

对大口鲇和革胡子鲇的形态特征进行比较研究,大口鲇体长范围34.1-44.2 cm,体长/体高为5.1,体长头长为4.75,头长眼径为14.6,革胡子鲇的体长范围41.8-49.6 cm,体长体高为6.56,体长头长为4.65,头长眼径为13.71。运用传统测量法和框架法（Truss）共同测量分析,为研究鲇科鱼类种质提供依据。     

枣树坐标参数的数字近景摄影测量及数据分析

[目的]研究枣树坐标参数的数字近景摄影测量。[方法]应用Lensphoto多基线数字近景摄影测量系统,对8年生枣树的三维坐标参数进行了近景摄影测量,并将摄影测量数据与全站仪测量数据进行了比较。[结果]对于较多小细枝的枣树,X、Y、Z坐标的绝对误差分别为0～0.014、0～0.018、0～0.004m,相对误差均低于0.145%。摄影测量坐标值和真值配对数据的显著性检验和线性回归分析表明,该测量方法能够获得真实可靠的数据,做到精准监测,满足虚拟植物生长模拟的坐标数据测定要求。[结论]为虚拟植物模拟的树木生长观测提供了理论依据     

枣树坐标参数的数字近景摄影测量及数据分析

[目的]研究枣树坐标参数的数字近景摄影测量。[方法]应用Lensphoto多基线数字近景摄影测量系统,对8年生枣树的三维坐标参数进行了近景摄影测量,并将摄影测量数据与全站仪测量数据进行了比较。[结果]对于较多小细枝的枣树,X、Y、Z坐标的绝对误差分别为0～0.014、0～0.018、0～0.004 m,相对误差均低于0.145%。摄影测量坐标值和真值配对数据的显著性检验和线性回归分析表明,该测量方法能够获得真实可靠的数据,做到精准监测,满足虚拟植物生长模拟的坐标数据测定要求。[结论]为虚拟植物模拟的树木生长观测提供了理论依据。     

小型无人机GNSS动态后差分技术在农村地籍测量中的应用

随着无人机技术的发展,无人机倾斜摄影技术得到了广泛的应用。结合目前正在开展的农村地籍测量工作,本文通过基于小型无人机的动态后差分技术,对农村地籍测量中的特征点进行精度比对。结果表明,特征点平面中误差4.1 cm,最大误差7.3 cm,均在限差范围之内;特征高程注记点中误差4.5 cm,最大误差9.1 cm,均在限差范围之内。说明小型无人机全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)动态后差分技术可以满足地籍测量工作对数学精度的要求。     

人工养殖条件下长江上游3种鱼类的周年生长特性分析

[目的]掌握齐口裂腹鱼、鲈鲤和白甲鱼3种鱼类的生长规律,为其人工增养殖及规模化生产提供科学依据.[方法]在遵循自然水温变化规律的条件下,采用流水单养模式,分别定期测量齐口裂腹鱼、鲈鲤和白甲鱼的全长、体长和体重等生物学指标,研究分析这3种鱼类1龄幼鱼的周年生长特性.[结果]齐口裂腹鱼周年体质量特定生长率范围在0.16%/d~1.54%/d,体长特定生长率范围在0.09%/d~0.75%/d;鲈鲤周年体质量特定生长率范围在0.10%/d~1.62%/d,体长特定生长率范围在0.02%/d~0.50%/d;白甲鱼周年体质量特定生长率范围在0.11%/d~2.20%/d,体长特定生长率范围在0.13%/d~0.64%/d.白甲鱼在水温月均值大于20.0℃时(6—10月),其体质量增长较快,增幅较大;在水温月均值小于20.0℃时(11月—翌年3月),其体质量增长趋势相对较缓和,增幅较小.鲈鲤和齐口裂腹鱼的体质量周年增幅相对平缓,仅在水温月均值21.9~23.9℃时(5—6月)表现出相对较快的生长趋势.齐口裂腹鱼体长与体质量的拟合方程为y=0.0202x2.9217(R2=0.9778),异速生长系数(b)为2.9217;全长与体长的拟合方程为y=1.0608x+1.7741(R2=0.9782).鲈鲤体长与体重的拟合方程为y=0.0195x2.8679(R2=0.9925),b为2.8679;全长与体长的拟合方程为y=1.1133x+1.1829(R2=0.9879).白甲鱼体长与体重的拟合方程为y=0.0346x2.7749(R2=0.9919),b为2.7749;全长与体长的拟合方程为y=1.2763x-0.2455(R2=0.9969).[结论]齐口裂腹鱼、鲈鲤和白甲鱼的幼鱼在人工养殖条件下周年生长状况良好,其中以白甲鱼周年生长最快,齐口裂腹鱼次之,鲈鲤生长较慢;3种鱼类生长的最适水温也存在差异.因此,在人工养殖过程中可根据其周年生长特性的规律,分阶段和分季节优化3种鱼类的投喂策略,促进其快速生长和营养供给,为增殖放流及物种保护提供保障.     

新民自动站与人工观测数据差异分析

利用新民站2003—2004年自动与人工2种观测系统观测期间的气温数据,对自动与人工观测的气温进行差异分析,统计了平行观测之间的对比差值、标准差,并检验了气温自动观测对气温资料连续性的可能影响。结果表明:气温自动观测与人工观测存在一定的差异,但差异在自动站误差允许范围之内,自动站的使用对年气温序列有一定影响,总体差异不显著。     

鱼类尾鳍推进机理及游泳能力影响参数分析

鱼类以其高效灵活的游泳能力成为生物学家与仿生学研究者长期以来的重要研究对象。本文选取以尾鳍推进游泳方式的鱼类为研究对象,构建仿生鱼几何模型与运动控制模型,利用计算流体力学方法（CFD）结合动网格技术,对其游泳行为进行数值模拟,研究分析其尾鳍摆动的推进机理,并在此基础上通过改变尾拍频率、摆动幅值、鱼体体波波长及鱼体体型等参数,结合鱼类的突进运动、游泳方式及体型进化等生物学特性探究不同参数对鱼类游泳能力的影响规律。研究结果表明：鱼类尾鳍摆动时尾部流场中形成的反卡门涡街是推进力的主要成因;尾拍频率和摆动幅值的增加,可使鱼类在短时间内获得较高的突进速度;当λ=0.75L,a(x)max=0.1,为获得1L/s的游泳速度,尾拍频率需达到2Hz左右;鱼体摆动时体波波长（λ）的改变将引起游泳方式的变化,当λ达到0.75L左右,鱼体可以0.5L/s的速度向前游动,且推进力随体波波长增加逐渐增大;细长体型鱼类相比头大身小体型鱼类游动时产生的压差阻力小,因此在相同的尾鳍推进模式下能够获得更大的推力。本文的研究结果可以为仿生鱼水下航行器的快速性优化设计提供一定的参考。     

手杖式测树仪研制与试验

为了在森林资源调查中能够便捷、快速、精准、高效地获取立木胸径和树高,设计研发了一种手杖式测树仪,其以固定长度手杖为主体,搭载智能手机和测树软件。该设备在传统林业调查装备理论的基础上利用了测树学、摄影测量学、机械加工学、机器视觉、影像处理等技术,通过智能手机影像处理软件实现了胸径的自动识别、测量、记录,并通过手动截取完整立木与所得胸径值演算树高等功能,可以统一编辑、存储、导出最终所得胸径树高。分析结果表明,该手杖式测树仪所得胸径和树高的编差Bias分别为0.29、0.48 cm,相对误差Bias%为1.5%、4.2%,RMSE均为0.70 cm,相对RMSE%为3.6%、6.1%,基本满足二类调查A类精度要求,具有一定的应用价值和推广潜力。     

基于B样条曲线的水稻叶片几何参数测量系统

基于B样条曲线的水稻叶片几何参数测量系统能无损、精确获取水稻叶片几何参数,可为农学研究提供精准数据。该研究分析了B样条曲线拟合基本原理,采用1次B样条曲线获取水稻最大叶宽,基于3次B样条曲线交互绘制手势轨迹曲线逼近叶脉获取水稻叶长,控制点数量和位置可人工干预,实现轨迹曲线实时调整。运用变异系数和均方根误差评价测量结果,结果显示,叶长变异系数为2.4%,叶宽变异系数为5.4%,均小于15%,测量结果精度较高;建立系统预测值和实测值线性回归拟合模型,水稻叶长均方根误差为1.534 0 cm,叶宽均方根误差为0.101 9 cm,系统预测能力较好。利用B样条曲线测量叶片几何参数,前期图像获取简便,能够真正实现便捷、无损、准确获取水稻叶长、叶宽,为水稻叶片几何参数的测定提供了一种新的测量方法,可满足农业科学研究基本需要。     

A simple and effective digital imaging approach for tuna fish length measurement compatible with fishing operations

Fish length measurement of commercial catches is an important data input to many fish stock assessments to appraise stock status and to provide management advice for sustainable fisheries. However, as the process of measurement is usually laborious or complex, it is difficult to operate on longline fishing vessels on deck. This study proposes an effective technique for measuring a tuna's snout to fork length (SNFL) in digital images or photographs taken on the deck of tuna fishing vessels by observers using hand-held camera. Photographic factors, such as direction angle, top-view angle, and distance to fish body were examined in terms of estimation error. Hough transform (HT) and projective transform (PT) were applied to conduct line detection in automatic mode and to correct for projective distortion of the fish images, respectively. Experimental results showed that the estimation error was within 5% when the image was taken with a direction angle of 315-0° or 135-225°, and with a top-view angle of more than 45°. The PT correction reduced the estimation error especially in small top-view angle samples, with an average improvement of 64% and 48% in manual mode and in automatic mode, respectively. The proposed method was validated with the results showing that, after 30 min of practice, an operator can successfully make a measurement within a minute while the average (±std. dev.) estimation error was 4.5 ± 4.4% using the developed software program. With slight modification, the developed approach could be adapted to various applications concerning size measurement of plants or animals using photometric approach.     

活鱼转运计量系统软件设计

活鱼转运的各个环节中,鱼体从水中到长途运输车之间的转运计量过程会直接影响鱼的存活率和经济效益,针对活鱼转运过程中的计量过程繁琐、耗时长、称重误差大、数据更改与检索困难等难题,利用3 sigma统计原则和软件滤波概念设计了一种自动计量系统,该软件系统与自动转运电控机械装置无缝衔接,对台秤传送的重量数据实施软件滤波和移动平均处理,利用数据库完成了称重数据的统计与存储查询,该系统可以对整个转运计量过程实施全自动监控,最终结果显示,利用此系统后人工投入成本下降至28%,转运耗时平均下降至50%,称量误差控制在0.5%以内,自动化改造效果显著,用户满意度高。     

基于改进区域生长法的羊体点云分割及体尺参数测量

针对传统羊体尺测量中测量耗时、应激大的问题,采用主成分分析、随机采样一致性算法和改进的区域生长法,基于三维点云对羊体尺参数测量进行研究。结果表明:1)使用主成分分析和随机采样一致性算法能计算羊体点云的法向量和曲率;2)改进的区域生长法能准确地分割出羊体区域,并且避免了外点的干扰;3)在羊体点云数据上选取体尺测点,计算羊体长、体高、臀高、胸深体尺参数,并与实测值比较,4种体尺参数的最大相对误差为2.36%,测量精度较高。试验证明改进的区域生长法能准确地对羊体点云进行分割,依据选取的体尺测点,能够实现羊体尺参数的无接触测量。     

基于虚拟仪器的淡水鱼质量在线分级系统

针对淡水鱼体质量分级存在精度低、速度慢、可靠性差等问题,设计一套基于虚拟仪器的淡水鱼体质量在线分级系统,确定系统中运动控制模块、信息采集模块和分级执行模块的关键参数,研究淡水鱼体质量信息与分级流水线同步跟踪的方法,实现对淡水鱼体质量的实时检测和在线分级。当系统运行速度为150 mm/s时,测量结果与实际淡水鱼体质量的相关系数R=0.999 8,最大相对误差为1.04%,分级准确率达到100%,每小时可以分3 600条淡水鱼。试验结果表明,该系统能实现对淡水鱼体质量的快速、准确检测,可为淡水鱼和其他不规则几何形状的农产品质量在线分级提供技术支撑。