直線時，魚的最優(yōu)軌跡坐標(biāo)即為兩直線公垂線段的中點(diǎn)P的坐標(biāo)。
[0030] 本發(fā)明一種基于視頻信號的魚類過巧運(yùn)動軌跡定位裝置與方法，技術(shù)效果如下：
[0031] 1)、本發(fā)明將多臺攝像機(jī)坐標(biāo)系分別向設(shè)定的同一參考固定坐標(biāo)系進(jìn)行標(biāo)定，避 免了復(fù)雜的多相機(jī)聯(lián)合標(biāo)定及計(jì)算繁冗的=維重構(gòu)的問題，使得標(biāo)定、使用更為簡便，實(shí)時 性也更強(qiáng)；
[0032] 2)、本發(fā)明能夠?qū)崟r的區(qū)分待觀測魚類與其他雜物，避免了將隨流的雜物判斷為 魚類，排除了干擾；
[0033] 3)、本發(fā)明受環(huán)境影響程度低，能夠有效的降低水紋、噪聲等因素的影響，具有更 好的適用性；
[0034] 4)、本發(fā)明應(yīng)用成本較低，其便于移植，移植后只要攝像機(jī)之間的相互空間位置不 變，亦不需要重新標(biāo)定。
【附圖說明】
[0035] 圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036] 圖2為本發(fā)明的算法模型圖。
[0037] 圖3為本發(fā)明的軌跡定位示意圖；
[003引其中：圖3a為；條空間直線Li，Lz，Ls相交于一點(diǎn)Q時，魚類最優(yōu)軌跡坐標(biāo)圖；
[003引圖3b為；條空間直線Li，L2,L3其中兩條交于一點(diǎn)Q時，魚類最優(yōu)軌跡坐標(biāo)圖；
[0040] 圖3c為；條空間直線Li，L2,L3其中兩條互為異面直線時，魚類最優(yōu)軌跡坐標(biāo)圖；
[00川圖3d為；條空間直線Li，L2,L3互為異面直線時，魚類最優(yōu)軌跡坐標(biāo)圖。
[004引上述圖中：
[004引1-頂面攝像機(jī)，2-右面攝像機(jī)，3-正面攝像機(jī)，4-巧架，5-絕對參考坐標(biāo)系，6-計(jì) 算機(jī)，7-魚類頭部區(qū)域，8-魚類背罐區(qū)域，9-魚類尾罐區(qū)域。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 如圖1所示，基于視頻信號的魚類過巧運(yùn)動軌跡定位裝置，包括視頻獲取裝置、視 頻處理裝置，所述視頻獲取裝置包括巧架4、固定安裝在巧架4相互垂直=個面上的=個水 下攝像機(jī)：頂面攝像機(jī)1、右面攝像機(jī)2、正面攝像機(jī)3,均為水下紅外攝像機(jī)。所述視頻處 理裝置包括計(jì)算機(jī)6、安裝在計(jì)算機(jī)6上的圖像處理系統(tǒng)，所述水下攝像機(jī)與所述計(jì)算機(jī)6 通過數(shù)據(jù)線連接。
[0045] 所述巧架4為長方體框架或者類長方體框架，其通過螺栓在魚槽中固定，避免漂 浮和晃動。所述巧架4上的任意位置設(shè)置了絕對參考坐標(biāo)系5,=個水下攝像機(jī)與絕對參考 坐標(biāo)系5的位置、距離關(guān)系進(jìn)行了標(biāo)定，并嚴(yán)格測量出=個水下攝像機(jī)坐標(biāo)系各自與絕對 參考坐標(biāo)系5之間的映射關(guān)系。
[0046] 基于視頻信號的魚類過巧運(yùn)動軌跡定位方法，圖像處理系統(tǒng)中包括W下步驟：
[0047] 步驟1、背景建模：通過混合高斯算法建立動態(tài)的背景模型，首先為消除緩慢光照 變化對背景模型的影響，設(shè)置t時刻圖像中某一點(diǎn)的像素值為滑動平均像素值yt:
[0048]
ID
[004引其中，a與n為設(shè)定闊值，yt。為第t-n時刻的此點(diǎn)的滑動平均像素值，pt為當(dāng) 前時刻t此點(diǎn)的像素值，當(dāng)光照發(fā)生緩慢變化時，背景點(diǎn)的yt也將發(fā)生緩慢變化但變化值 不超過設(shè)定的闊值，故仍可被認(rèn)為是背景；其次，由于振蕩的水紋會使背景像素值在幾個數(shù) 值間變化，故對每個像素值建立多個滑動平均值模型W消除水紋所造成的影響；并且，當(dāng)光 照發(fā)生變化使某一滑動平均值模型被擊中次數(shù)變少時，移除此模型；反之，若某一像素值被 頻繁的擊中，則對其建立新的滑動平均值模型。
[0050] 步驟2、前景匹配：確定水下攝像機(jī)視野中的背景信息后，圖像處理系統(tǒng)即可通過 降噪、二值化、帖差、邊緣提取等步驟識別出處于不同視角的水下攝像機(jī)所拍攝的=幅圖像 中的前景物體；當(dāng)S幅圖像中都只有一個前景物體時，則認(rèn)為此時S幅圖像中的前景物體 互相匹配的，為同一物體在不同攝像機(jī)中的投影圖；當(dāng)S幅圖像中有多個前景物體時，則提 取每幅圖像中每個前景物體中屯、點(diǎn)的坐標(biāo)，由=部水下攝像機(jī)位置的幾何關(guān)系可知，當(dāng)處 于不同圖像中的=個前景物體為同一物體的投影時，其由右面攝像機(jī)2所拍攝前景物體中 屯、點(diǎn)坐標(biāo)的縱坐標(biāo)值yy。。應(yīng)和頂面攝像機(jī)1所拍攝前景物體中屯、點(diǎn)坐標(biāo)的縱坐標(biāo)值ydhg相 近或相等，且正面攝像機(jī)3所拍攝前景物體中屯、點(diǎn)坐標(biāo)的橫坐標(biāo)值x,h。。,應(yīng)和頂面攝像機(jī)1 所拍攝前景物體中屯、點(diǎn)坐標(biāo)的橫坐標(biāo)值Xdi。,相近或相等，故可由W下公式確定不同圖像中 的=個前景物體是否相匹配：
[0051] IIyy〇u-yd"gII2<了1，且IIX"ng-XzhengI I2<Ti似
[005引其中，Ti為設(shè)定闊值，當(dāng)My^-ydmgl L及I|Xdmg-X,henglL的值都小于Ti時，則認(rèn)為 =幅圖像中前景物體相互匹配，可對運(yùn)些前景物體進(jìn)行下一步處理。
[0053] 步驟3、魚類識別：當(dāng)確定互為同一物體投影的=個前景物體后，即可通過特征匹 配判定運(yùn)些前景物體是否為魚類的投影，通過全局特征匹配與局部特征匹配聯(lián)合的方式對 前景物體進(jìn)行識別，首先考慮到魚類邊緣模板具有形狀獨(dú)特的頭部、背罐、尾罐特征，其頭 部、背罐、尾罐的上下、或左右邊緣的滿足一定的線性關(guān)系，故可通過計(jì)算前景物體相應(yīng)區(qū) 域的邊緣像素差值是否滿足線性關(guān)系W判斷其是否滿足局部特征匹配：
[0054]
(3)
[005引其中，為頭部區(qū)域圖像中的第i列的上下邊緣差值，0為標(biāo)準(zhǔn)差，Ti為設(shè)定闊 值。當(dāng)
的標(biāo)準(zhǔn)差小于闊值時，認(rèn)為此頭部區(qū)域的邊緣像素差值一定滿足線 性關(guān)系，滿足局部匹配要求，其他區(qū)域計(jì)算方式與頭部區(qū)域計(jì)算方式類似。
[0056] 當(dāng)S個前景物體中任意一個滿足局部特征匹配時，則認(rèn)為此S個前景物體為待識 別魚類的投影，但由于魚類在水中游動時為不規(guī)則體且容易被雜物遮擋，故有可能=個前 景物體都不滿足局部特征匹配，此時則再根據(jù)全局特征匹配判定=個前景物體是否為待識 別魚類的投影，全局特征匹配采用對變形不敏感的改進(jìn)化矩值進(jìn)行計(jì)算，得到=個前景物 體的化矩值并查看運(yùn)些化矩值是否滿足闊值要求：
[0057] ①：當(dāng)S個前景物體模型都不滿足闊值要求時，則判斷所拍攝的物體為非魚類；
[0058] ②：當(dāng)S個前景物體模型的其中一個滿足闊值要求時，則判斷所拍攝的物體為被 遮擋的魚類，但由于無法通過單一圖像獲得其=維軌跡，故不對其進(jìn)行軌跡定位；
[0059] ③：當(dāng)S個前景物體模型的匹配闊值的其中兩個滿足要求時，則判斷所拍攝的物 體為被遮擋的魚類，此時可通過滿足闊值要求的兩幅圖像對其進(jìn)行軌跡定位；
[0060] ④：當(dāng)S個前景物體模型的匹配闊值都滿足要求時，則判斷所拍攝的物體為未被 遮擋的魚類，此時可通過滿足闊值要求的=幅圖像對其進(jìn)行軌跡定位。
[0061] 步驟4、軌跡定位：若S幅圖像中的前景物體都滿足步驟3中的闊值要求時，則認(rèn) 為=個前景物體為魚類的投影，此時可按步驟2分別提取=個前景物體的中屯、點(diǎn)坐標(biāo)，再 結(jié)合絕對參考坐標(biāo)系與各個攝像機(jī)的位置關(guān)系，可得正面攝像機(jī)3所拍攝前景物體的中屯、 點(diǎn)Pi的空間坐標(biāo)為（X1，yi，zi)，右面攝像機(jī)2所拍攝前景物體的中屯、點(diǎn)P2的空間坐標(biāo)為 (而，72, Z2)，頂面攝像機(jī)1所拍攝前景物體的中屯、點(diǎn)P3的坐標(biāo)為（X 3, 73, Z3)。此時，設(shè)正面、 右面、頂面攝像機(jī)光軸的方向向量分別為5,=("川，、1'1)，與=(":，1':，、1':)，& =(",，1',，、1'3)，則每個 中屯、點(diǎn)沿其所對應(yīng)的方向向量所指的方向可形成S條空間直線Li，Lz，Ls。
[0062] 如圖3a所示：當(dāng)S條空間直線Li，L2,L3相交于一點(diǎn)Q時，此時魚的最優(yōu)軌跡坐標(biāo) 為S者交點(diǎn)Q的坐標(biāo)。
[006引如圖3b所示：當(dāng)；條空間直線Li，Lz，Ls其中兩條交于一點(diǎn)9，第；條與其他兩條 互為異面直線且與運(yùn)兩條直線組成的平面相交于一點(diǎn)0時，此時魚類最優(yōu)軌跡坐標(biāo)為點(diǎn)Q 與點(diǎn)0相連線段的中點(diǎn)P的坐標(biāo)。
[0064] 如圖3c所示：當(dāng)；條空間直線Li，L2,L3其中兩條互為異面直線，第S條與其他兩 條分別相交于點(diǎn)Q與點(diǎn)0時，此時魚類最優(yōu)軌跡坐標(biāo)為點(diǎn)Q與點(diǎn)0相連線段的中點(diǎn)P的坐 標(biāo)。
[0065] 如圖3d所示：當(dāng)=條空間直線Li，L2,L3互為異面直線時，過此=條直線W及它們 的平行線可構(gòu)建一空間六面體（如長方體的=條異面棱邊），此時魚的最優(yōu)軌跡坐標(biāo)為空 間六面體的體屯、Q的坐標(biāo)。
[0066] 若S幅圖像中的前景物體只有兩個滿足步驟3中的闊值要求時，則認(rèn)為其中一個 視圖受到了遮擋、變形等干擾，此時，擬除此干擾