周曉林，馬 超，王兆平，楊 慧，王延暉，張開松，穆 林，張 芹，楊興麗，李治勛

(河南省水產(chǎn)科學(xué)研究院，河南鄭州，450044)

無論是進(jìn)行魚類經(jīng)濟(jì)性狀的遺傳解析，還是進(jìn)行現(xiàn)代育種技術(shù)如全基因組選擇等[1]，都需要大規(guī)模群體的表型信息的動(dòng)態(tài)化和定量化分析的支持，而高通量表型信息采集是滿足這一需求的關(guān)鍵技術(shù)。作為表型信息最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)采集之一魚類的性狀參數(shù)測量，一直以來沿用著傳統(tǒng)方法：尺子量、秤稱、肉眼數(shù)、人工記，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，尤其是對(duì)活魚測量時(shí)，測量時(shí)間長，對(duì)魚體傷害大，測量精度低，速度慢，效率低，難以滿足魚類高通量表型信息采集的需求。

機(jī)器視覺是近年來快速發(fā)展的技術(shù)之一，是用機(jī)器替代人眼來完成觀測和判斷[2]，也稱計(jì)算機(jī)視覺，其本質(zhì)是數(shù)字圖像處理，主要應(yīng)用為圖像識(shí)別、檢測、測量及位置引導(dǎo)等，其優(yōu)勢體現(xiàn)在自動(dòng)化程度高、速度快、準(zhǔn)確性高，方便信息集成，不受人為因素干擾等。

目前，在漁業(yè)領(lǐng)域，應(yīng)用機(jī)器視覺的圖像識(shí)別技術(shù)，研究人員對(duì)魚類品種識(shí)別[3-10]、胚胎發(fā)育[11]、游泳行為[12]、攝食行為[13-16]、分級(jí)[17-18]、魚苗計(jì)數(shù)[19-20]等多個(gè)方向進(jìn)行相關(guān)研究，取得了長足進(jìn)展，提升了研究的信息化、智能化、自動(dòng)化、精細(xì)化水平。應(yīng)用機(jī)器視覺技術(shù)的圖像識(shí)別及測量技術(shù)進(jìn)行魚類性狀測量，多位學(xué)者做了多種方法的探索，如楊杰超等[21]和Sanchez等[22]采用管道誘導(dǎo)方式獲取魚體側(cè)面圖像進(jìn)行性狀測量；余心杰等[23]采用透明秤盤從魚體下方采集圖像及體質(zhì)量進(jìn)行測量; 李艷君等[24]采用雙目相機(jī)立體視覺在水下進(jìn)行魚體圖像采集及測量；房舒[25]采用側(cè)面和上面兩部相機(jī)對(duì)放在裝有水的收納盒中斑點(diǎn)叉尾鮰進(jìn)行兩個(gè)方向圖像采集并進(jìn)行特征點(diǎn)位識(shí)別及性狀測量；歐利國等[26]對(duì)金槍魚圖像進(jìn)行較為準(zhǔn)確的處理及定位測量；李振波等[27]、段延娥等[28]、HAO等[29]對(duì)魚體性狀測量進(jìn)行了較為詳細(xì)的綜述。

采用上述文獻(xiàn)中的單目相機(jī)方法，對(duì)靜止平放在平臺(tái)上的魚體進(jìn)行圖像采集，簡單有效，獲取的圖像清晰準(zhǔn)確，平臺(tái)還可以增加體質(zhì)量測量、植入式芯片(PIT)掃碼等功能，能較好地滿足高通量魚類表型信息采集集成化快速、精確、輕便的要求，但在采用該方式進(jìn)行性狀測量研究時(shí)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)問題。首先是像素校準(zhǔn)(每像素代表的實(shí)際尺寸)位置不準(zhǔn)確，校準(zhǔn)是所有測量的基礎(chǔ)，同樣，在機(jī)器視覺測量中，不準(zhǔn)確的像素校準(zhǔn)位置就出現(xiàn)誤差，現(xiàn)有的像素校準(zhǔn)方法是采用與相機(jī)鏡頭固定距離的平面上進(jìn)行校準(zhǔn)，放置在該平面的平面物體進(jìn)行測量沒有問題，但放置在該平面上的魚體，隨著魚體體厚的增加，測量誤差同時(shí)增大，其原因是魚體輪廓面即測量平面與校準(zhǔn)平面偏離增大造成的。其次是沒有合適的測量模板，常規(guī)的機(jī)器視覺測量，測量點(diǎn)位較少，不需要模板，采用兩點(diǎn)一線標(biāo)記即可，但魚類性狀測量需要對(duì)魚體圖像輪廓外接4個(gè)點(diǎn)和魚體輪廓內(nèi)的眼徑、鰓蓋、肛門、尾柄前后、尾柄高低和叉尾等9個(gè)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記定位，這些點(diǎn)位既獨(dú)立，又相互有聯(lián)系，采用常規(guī)的點(diǎn)線標(biāo)記方法，難以準(zhǔn)確表達(dá)各點(diǎn)位之間的聯(lián)系，機(jī)器視覺軟件就無法對(duì)這些關(guān)聯(lián)點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)處理，人機(jī)交互也不夠友好。

本研究設(shè)計(jì)了一種隨魚體體厚變化的像素校準(zhǔn)新方法和一種魚類性狀測量新模板，研發(fā)了實(shí)現(xiàn)集魚體圖像采集分析、性狀測量、稱重、PIT芯片標(biāo)記掃碼為一體的集成裝置及軟件，為研究人員對(duì)魚類進(jìn)行快速、準(zhǔn)確、批量的性狀測量提供一種新手段，為探索構(gòu)建具有通用性的魚類表型信息自動(dòng)化獲取平臺(tái)提供參考。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

為能夠精確采集魚體圖像及魚體質(zhì)量，系統(tǒng)采用單目相機(jī)采集靜態(tài)魚體側(cè)面圖像模式。總體架構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)由相機(jī)、激光距離傳感器、稱量盤、稱重傳感器及其變送器、A/D轉(zhuǎn)換器、光源、背光板、計(jì)算機(jī)等組成，增加PIT芯片標(biāo)記掃碼器、兩只腳踏開關(guān)等輔助設(shè)備。相機(jī)連接到計(jì)算機(jī)，稱重傳感器及其變送器和激光距離傳感器通過A/D轉(zhuǎn)換器連接到計(jì)算機(jī)，PIT芯片掃碼器和兩個(gè)腳踏開關(guān)連接到計(jì)算機(jī)，光源和背光板連接到電源，兩只腳踏開關(guān)其中一只用于觸發(fā)圖像采集，另一只用于稱重清零。為使魚體圖像輪廓更加清晰，稱量盤采用透明材料，其下面有背光板光線向上照射，稱重傳感器分布在稱量盤下面四周。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

1.2 校準(zhǔn)方法設(shè)計(jì)

相機(jī)采集圖像，表現(xiàn)為遠(yuǎn)小近大，通過圖像對(duì)對(duì)象進(jìn)行測量必須進(jìn)行像素校準(zhǔn)，即得到每像素所代表的實(shí)際尺寸?，F(xiàn)有的機(jī)器視覺測量校準(zhǔn)方法為，相機(jī)對(duì)確定大小的黑白相間的正方形、圓形、刻度尺等平面圖案拍攝后，機(jī)器視覺軟件對(duì)其圖像分析處理，得到在該狀態(tài)下(相機(jī)鏡頭與被測物距離確定)像素校準(zhǔn)參數(shù)，然后對(duì)被測對(duì)象拍攝采集圖像，機(jī)器視覺軟件依據(jù)該狀態(tài)下像素校準(zhǔn)參數(shù)，計(jì)算出測量對(duì)象的實(shí)際大小，完成測量。但該方案有其限定性，即被測對(duì)象平面必須與校準(zhǔn)平面一致或接近，才能獲得較為準(zhǔn)確的測量結(jié)果，當(dāng)校準(zhǔn)平面與被測對(duì)象平面距離偏離較大時(shí)，計(jì)算出的被測對(duì)象尺寸偏差就會(huì)變大，達(dá)不到測量要求。采用現(xiàn)有的機(jī)器視覺技術(shù)對(duì)魚體進(jìn)行拍照測量時(shí)，校準(zhǔn)平面只有一個(gè)，當(dāng)魚體一側(cè)平放在平臺(tái)上，每條魚體體厚不同，距離相機(jī)鏡頭距離就不同，當(dāng)魚體體厚較小，采集的魚體側(cè)面圖像與校準(zhǔn)平面接近，誤差較小，當(dāng)魚體側(cè)面與校準(zhǔn)平面偏離較大時(shí)，其誤差將超出可接受范圍，導(dǎo)致測量失敗。為此，需要設(shè)計(jì)一種校準(zhǔn)模塊及方法，對(duì)不同高度的平面分別進(jìn)行校準(zhǔn)，使得不同體厚的魚體都能得到較為準(zhǔn)確的測量。

根據(jù)上述要求，設(shè)計(jì)了一種階梯形校準(zhǔn)模塊[30](圖2)及方法，每個(gè)階梯高度確定，每個(gè)階梯平面上設(shè)置有黑白相間的確定尺寸的正方形，在其一端標(biāo)注有該階梯平面的高度。

圖2 階梯校準(zhǔn)模塊

把階梯校準(zhǔn)模塊平放在圖像采集平臺(tái)上，黑白相間圖案朝向相機(jī)進(jìn)行拍照，得到階梯校準(zhǔn)模塊圖像，如圖3所示(上圖為階梯模塊圖像，下圖為校正值顯示)為高度為0，每個(gè)正方形邊長25 mm，校準(zhǔn)距離100 mm，像素校準(zhǔn)值為0.404 858 mm/pix。機(jī)器視覺軟件根據(jù)每個(gè)階梯黑白圖進(jìn)行像素距離參數(shù)校準(zhǔn)，階梯高度系列分別為0、20、40、60、80 mm，每個(gè)階梯高度得到一個(gè)像素距離校準(zhǔn)參數(shù)，通過擬合，得到一個(gè)與階梯高度相關(guān)的擬合方程(如圖4所示)，即把一個(gè)確定高度代入方程，可得到該高度下的像素距離參數(shù)。

圖3 高度為0 mm的階梯校正的軟件截圖

圖4 不同高度的像素校正值及其擬合方程

1.3 測量模板設(shè)計(jì)

根據(jù)魚類性狀測量標(biāo)準(zhǔn)[31]，結(jié)合計(jì)算機(jī)測量要求，設(shè)計(jì)了一個(gè)測量模板[32]，如圖5所示，模板包含一個(gè)矩形，為魚體示意圖[31]輪廓外接矩形，其上下寬ak為魚體體高，左右長aj為魚體全長，在測量矩形中設(shè)置b、c、d、e、f、g、h、i等8條豎線，在g豎線上設(shè)置兩個(gè)點(diǎn)M、N，M為尾柄高高點(diǎn)，N為尾柄高低點(diǎn)。這些點(diǎn)及線均可用鼠標(biāo)拖動(dòng)放置在魚體圖像的特征測量位置，即可得出該魚體可量性狀指標(biāo)：aj-全長、ai-叉長、ah-體長、ad-頭長、ab-吻長、bc-眼徑、cd-眼后頭長、ak-體高、ae-肛前體長、fh-尾柄長、MN-尾柄高。

圖5 魚類可量性狀測量示意圖

1.4 系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體流程分四部分，分別為校準(zhǔn)、現(xiàn)場采集、后期測量和數(shù)據(jù)輸出。

校準(zhǔn)流程包括重量校準(zhǔn)、高度校準(zhǔn)、像素方程校準(zhǔn)，流程如圖6所示，每次現(xiàn)場采集之前需要做一次校準(zhǔn)流程。

圖6 校準(zhǔn)流程圖

現(xiàn)場采集流程如圖7所示，其中的激光點(diǎn)為激光距離傳感器發(fā)射，該流程循環(huán)直至采集完所有魚體圖像及其數(shù)據(jù)。

圖7 現(xiàn)場采集流程圖

后期測量流程是為在現(xiàn)場采集時(shí)圖像識(shí)別算法計(jì)算出的測量模板中外接矩形其各豎線位置與魚體圖像的測量特征位置的偏差而進(jìn)行人工調(diào)整，以獲取更為準(zhǔn)確的性狀數(shù)據(jù)。其流程如圖8所示，該流程循環(huán)直至所有魚體圖像處理完成。

圖8 圖像測量流程圖

當(dāng)完成后期測量流程后，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出，輸出格式為表格數(shù)據(jù)。流程如圖9所示。

圖9 數(shù)據(jù)輸出流程圖

2 系統(tǒng)采集平臺(tái)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)研制了魚類性狀測量系統(tǒng)平臺(tái)樣機(jī)，如圖10所示。試驗(yàn)平臺(tái)底座、立柱、懸臂均采用30×30歐標(biāo)鋁合金型材；相機(jī)采用Basler的acA800-510uc，分辨率為800×600，可進(jìn)行曝光時(shí)間、增益、AOI(圖像采集區(qū)域)等參數(shù)設(shè)置，接口為USB3.0；鏡頭為Computar的5 mm定焦鏡頭；激光距離傳感器采用松下HG-C1400，測量中心距離400 mm，測量范圍±200 mm，重復(fù)精度為0.8 mm，模擬輸出為0～5 V；稱重傳感器采用金諾懸臂式稱重傳感器JHBL-1，量程為5 kg，整個(gè)平臺(tái)采用4個(gè)，稱重范圍為0～20 kg，變送器采用4合1的金諾多通道信號(hào)處理器BSQ-12，輸出為0～5 V；A/D轉(zhuǎn)換器采用NI的DAQ模塊USB6002，有4個(gè)差分模擬端口，與計(jì)算機(jī)接口為USB2.0；電源采用12V15000mA聚合物鋰電池；定制可調(diào)光的背光板及光源；PIT芯片掃碼器為帶有藍(lán)牙的靈瑞科技的AH03；兩只腳踏開關(guān)為一諾電器的可自定義鍵USB接口的EN(TFS)-1；USB集線器采用聯(lián)想的USB3.0一拖四集分線器高速轉(zhuǎn)換器接頭。

圖10 魚類性狀測量系統(tǒng)樣機(jī)

連接方式為：4個(gè)稱重傳感器通過4合1變送器連接到USB6002的一個(gè)差分模擬端口；激光位移傳感器連接到USB6002一個(gè)差分端口；相機(jī)、USB6002通過USB集線器連接到計(jì)算機(jī)USB3.0接口；腳踏開關(guān)通過USB集線器或直接連接到計(jì)算機(jī)；掃碼器通過藍(lán)牙連接到計(jì)算機(jī)。

為方便實(shí)際應(yīng)用，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的階梯校準(zhǔn)原理及方法，設(shè)計(jì)了帶有階梯校準(zhǔn)工具的稱重盤(如圖11所示)。該稱重盤由透明材料制成，為長方形槽，長450 mm，寬225 mm，可滿足全長小于450 mm、體高小于225 mm的常規(guī)淡水養(yǎng)殖魚類，在槽底表面靠近較高邊附近設(shè)置有與槽邊平行的槽底表面刻度尺1，為高度0 mm校準(zhǔn)尺，較高的一邊高度為80 mm，表面設(shè)置有較高邊上刻度尺2。像素方程校準(zhǔn)時(shí)，采集圖像中有上下兩個(gè)標(biāo)尺，分別對(duì)兩個(gè)平面的每像素距離值校準(zhǔn)，采用兩點(diǎn)擬合，生成與物體厚度相關(guān)的像素距離校準(zhǔn)方程。如圖11所示，相機(jī)在魚體上方，在對(duì)魚體進(jìn)行測量時(shí)，魚體為紡錘型，魚體體厚測量位置為C’，測量的魚體厚度是C-C’,其輪廓在魚體厚度的1/2處，即B-B’輪廓平面，所以，采用魚體體厚C-C’的1/2值，代入像素校準(zhǔn)方程，得到該條魚輪廓面B-B’的每像素距離校準(zhǔn)值，作為該魚體的像素測量校準(zhǔn)值。

圖11 稱重盤示意圖

3 軟件控制及功能設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)為Windows10，軟件開發(fā)環(huán)境為VS2015版的C++，機(jī)器視覺庫為OPENCV3.2.0，相機(jī)控制軟件開發(fā)采用廠家提供的PYLON SDK5.x，USB6002采集控制軟件開發(fā)采用NI-DAQmx SDK。

根據(jù)系統(tǒng)總體流程，軟件設(shè)置6個(gè)模塊，分別是稱重校準(zhǔn)、高度校準(zhǔn)、相機(jī)參數(shù)設(shè)定及像素方程校準(zhǔn)、實(shí)時(shí)圖像及數(shù)據(jù)采集、圖像處理、圖像查看及數(shù)據(jù)輸出。

根據(jù)像素方程校準(zhǔn)流程編制的相機(jī)參數(shù)及圖像像素校準(zhǔn)功能模塊截圖如圖12所示，左邊為數(shù)據(jù)顯示窗口，右邊為相機(jī)實(shí)時(shí)顯示的帶有階梯校準(zhǔn)工具的槽型稱量盤圖像的顯示窗口。在調(diào)整好光源后，根據(jù)顯示圖像進(jìn)行曝光時(shí)間、增益調(diào)整，同時(shí)調(diào)整焦距、光圈，使稱重盤上兩個(gè)校正刻度尺在視野范圍且圖像清晰；在相機(jī)實(shí)時(shí)圖像顯示窗口中，設(shè)置有兩個(gè)校準(zhǔn)線段和一個(gè)AOI矩形，把0 mm高度的校準(zhǔn)線段CAL0放置在稱量盤槽底平面刻度尺1上，拉伸校準(zhǔn)長度至刻度尺150～350 mm處，得到0 mm高度時(shí)校準(zhǔn)距離200 mm的像素429，把80 mm高度的校準(zhǔn)線段CAL1放置在稱重盤較高邊上刻度尺2上，拉伸校準(zhǔn)長度至刻度尺150～350 mm處，得到80 mm高度時(shí)校準(zhǔn)距離200 mm的像素513，對(duì)這兩組數(shù)據(jù)擬合，即可得到像素距離與高度的線性方程；調(diào)整圖像上的AOI矩形左上頂點(diǎn)為(16，150)，高度402像素，寬度為768像素，矩形大小適合采集對(duì)象，保存并退出該模塊。

圖12 相機(jī)參數(shù)及圖像像素校正的軟件截圖

根據(jù)現(xiàn)場采集流程編制的實(shí)時(shí)圖像及數(shù)據(jù)采集模塊流程，把魚體平放在稱重盤上，如有芯片標(biāo)記，進(jìn)行掃碼，調(diào)整魚體位置，使激光光斑照射在魚體體厚位置，質(zhì)量穩(wěn)定后，按圖像采集功能鍵或踩踏腳踏開關(guān)，自動(dòng)分析并保存圖像及數(shù)據(jù)文件，完成魚體圖像、體厚、質(zhì)量、芯片標(biāo)記碼采集功能。

根據(jù)后期測量流程編制的圖像處理功能模塊流程，調(diào)整每條魚圖像測量模板上的各條線位置到魚體各特征部位的準(zhǔn)確位置，即可得到全長、叉長、體長、頭長、吻長、眼徑、眼后頭長、體高、肛前體長、尾柄長、尾柄高等11個(gè)可量性狀參數(shù)，與該條魚的編號(hào)、體厚、體質(zhì)量、PIT芯片標(biāo)記碼等保存到數(shù)據(jù)文件。在完成圖像處理后，調(diào)用數(shù)據(jù)輸出功能模塊，可對(duì)每條魚的測量圖像及測量數(shù)據(jù)進(jìn)行查看，無誤后，輸出所有測量參數(shù)的表格數(shù)據(jù)，完成整批魚體性狀測量。

4 方法驗(yàn)證

4.1 圖像校正方法驗(yàn)證

由于無法找到和魚體相似的紡錘型物體，而圓柱體的直徑輪廓在其高度的1/2處，與魚體輪廓相仿，所以采用4個(gè)直徑依次增加的木制圓柱體進(jìn)行直徑測量驗(yàn)證，同時(shí)進(jìn)行高度、重量測量驗(yàn)證。

圓柱體直徑人工測量采用游標(biāo)卡尺，精確到0.01 mm，質(zhì)量人工測量采用奧豪斯Scout天平，精確到0.1 g。軟件測量時(shí)，把圓柱體平放在平臺(tái)稱重盤上，激光光斑照射在圓柱體最高處，測量圓柱體的高度(也是圓柱體直徑)，圓柱體左右和前后方向擺放，各采集測量一次圓柱體直徑輪廓，以驗(yàn)證相機(jī)水平方向和垂直方向的測量準(zhǔn)確度。

啟動(dòng)軟件，采集圓柱體圖像、圓柱體的高度(也是圓柱體的直徑)及重量等數(shù)據(jù)，用軟件對(duì)其直徑輪廓進(jìn)行測量，精確到1 mm，高度測量精確到1 mm，質(zhì)量測量精確到1 g。圖13為直徑20 mm圓柱體左右擺放測量截圖，其圖右部為圓柱體圖像及測量模板，圖左部為測量值顯示，其中body_thick為圓柱體的高度，body_D為圓柱體直徑輪廓，body_W為圓柱體質(zhì)量，fish_Cal_x為物體高度20 mm的1/2高度截面時(shí)的像素校正值。

圖13 圓柱體測量截圖

表1所示為直徑依次增加的4個(gè)圓柱體人工測量與軟件測量結(jié)果，以人工測量為對(duì)照，隨著圓柱體直徑的增加，軟件測量的圓柱體直徑輪廓在水平方向、垂直方向及高度的絕對(duì)誤差均小于±1 mm；質(zhì)量測量中，絕對(duì)誤差均小于±1 g。軟件在水平、垂直兩個(gè)方向的測量精度及質(zhì)量測量精度均滿足設(shè)計(jì)要求。

表1 圓柱體測量結(jié)果

4.2 魚體性狀測量驗(yàn)證

選取5條鯽魚及5條鯉魚進(jìn)行測量驗(yàn)證。按魚類性狀測量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行人工測量，鯉魚體長采用直尺測量，精確到1 mm，其他可量參數(shù)采用游標(biāo)卡尺測量，精確到0.01 mm，重量采用奧豪斯Scout天平，精確到0.1g。

圖14為軟件測量表2中鯉6的界面截圖。軟件測量及人工測量選取體長、體高、尾柄長、尾柄高、頭長、魚體體厚和體質(zhì)量等主要性狀參數(shù)對(duì)比結(jié)果如表2所示。從表2中看出，以人工測量為對(duì)照，隨著魚體體厚的增加，體長、體高、頭長、尾柄長、尾柄高、體厚等參數(shù)的相對(duì)誤差沒有顯著增大；體高和體長相對(duì)誤差最大值為1.05%、-1.39%，頭長、尾柄高、尾柄長和體厚等相對(duì)誤差最大值分別為1.73%、-2.79%、-2.88%、-2.1%，絕對(duì)誤差值均小于1 mm；體質(zhì)量相對(duì)誤差最大值為-0.36%；系統(tǒng)總體誤差水平滿足測量要求。

表2 鯽、鯉測量結(jié)果

圖14 鯉測量截圖

5 結(jié)果討論

5.1 像素校準(zhǔn)平面的重要性

在圖12的圖像像素校準(zhǔn)的軟件截圖中可以看到，同樣200 mm長的刻度尺，在高度為0 mm的槽型稱量盤底部，像素為429，而在高度為80 mm的槽型稱量盤較高邊上，像素為513，高低兩個(gè)平面在一幅圖像上像素值差別很大，這是單目相機(jī)采用固定平面像素校準(zhǔn)值測量不同體厚的魚體性狀參數(shù)出現(xiàn)誤差的根本原因。在采用可變高度的像素校準(zhǔn)平面的方法后，對(duì)直徑從20.64 mm到85.34 mm 的4個(gè)階梯高度的平放圓柱體進(jìn)行直徑輪廓測量，結(jié)果絕對(duì)誤差均不超過1 mm，驗(yàn)證了該方法的準(zhǔn)確性和有效性。采用體厚較小的鯽魚和較厚的鯉魚進(jìn)行測量對(duì)比，魚體體厚從39.25 mm到63.61 mm，測量結(jié)果均符合要求，驗(yàn)證了該方法的實(shí)用性。

5.2 潛在的誤差因素

魚體平放到稱量盤上，魚體各部位體厚不同，而體厚測量點(diǎn)只有一個(gè)，在魚體最厚部位，像素校準(zhǔn)平面在魚體的最厚部位的1/2處，其他部位的體厚的1/2均低于該平面，當(dāng)魚體體厚增大，其他部位的體厚與測量點(diǎn)體厚差值增加，部分參數(shù)誤差就會(huì)有所增加，這種趨勢在表2的測量結(jié)果中有所表現(xiàn)，體厚的測量位置和體高的測量位置重合，校準(zhǔn)平面始終與體高的測量平面一致，體高的相對(duì)誤差隨體厚增加而趨于平穩(wěn)，而體長、尾柄長等的測量平面有部分低于校準(zhǔn)平面，隨著體厚增加，其相對(duì)誤差趨勢向負(fù)的方向增加。在本系統(tǒng)的魚體大小測量范圍內(nèi)，魚體各部位體厚相差較小，其誤差水平符合測量要求，如果需要對(duì)體厚更大的魚體進(jìn)行測量，就需要考慮這個(gè)潛在的誤差因素對(duì)測量的影響。

6 結(jié)論

本系統(tǒng)在現(xiàn)場采集魚體圖像時(shí)，自動(dòng)掃碼，獲取該條魚的唯一編碼信息，同時(shí)采集魚體體厚及體質(zhì)量2個(gè)性狀參數(shù)，根據(jù)體厚確定魚體圖像的像素校準(zhǔn)參數(shù)，采用圖形識(shí)別技術(shù)自動(dòng)獲取魚體外接矩形，根據(jù)測量魚的種類確定的眼徑、鰓蓋、肛門、尾柄、體長、叉長的位置比例，自動(dòng)計(jì)算測量模板中各豎線的位置，后期人工微調(diào)到魚體各特征部位，得到魚體的11個(gè)可量性狀參數(shù)，現(xiàn)場單人采集每條魚僅需5 s左右，實(shí)現(xiàn)了魚類性狀的快速、準(zhǔn)確的測量及數(shù)據(jù)的信息化集成，基本滿足了魚類高通量表型信息中性狀數(shù)據(jù)的采集要求。采用機(jī)器視覺技術(shù)中的圖像自動(dòng)識(shí)別技術(shù)獲取魚體圖像的外接矩形，而在魚體上眼徑、鰓蓋、尾柄、體長、叉長等特征位置以及側(cè)線鱗等可數(shù)性狀的圖形自動(dòng)識(shí)別技術(shù)方面沒有涉及，是本系統(tǒng)的不足之處。今后將對(duì)該方面進(jìn)行更深入的研究，以期提高本系統(tǒng)的自動(dòng)測量水平。

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