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魚素材

利用機器學習和近紅外線相機與 Haar 級聯分類器有效偵測魚體重量 (2023-11-16)

水產生物重量與質量的計算、生長情形是水產養殖的重要面向,攸關投餵率、魚的尺寸分級及何時收穫。一般情況下,這些資訊收集僅能靠人工接觸操作,成本既昂貴又耗費時間與體力。且用手觸摸會造成魚體壓力,因壓力而產生的皮質醇 (cortisol) 若長期升高會導致魚類減少食物的攝取及生長減緩。

為了解決這個問題,團隊運用了人工智慧 (artificial intelligence)、近紅外光譜相機 (near-infrared spectroscopy camera)、哈爾分類器 (Haar classifiers) 及數學模型進行非侵入性的量測。人工智慧如機器視覺系統(machine vision system, MVS),由影像擷取系統、影像處理和統計分析所組成,可透過影像進行魚類採樣及檢測分類。近紅外線(NIR)電腦視覺技術則改善養殖設施照明較差的問題,由於 NIR 不受可見光強度的影響,使之在光線昏暗的環境中亦能獲得良好的成像。這些硬軟體被設計能在真實環境中取得魚的相片,用以估計其體長及體重,避免人為接觸造成之壓力,並簡短操作時間。

通過為紅外光相機外加帶通濾波器以減少波長,在抓取魚影像時能獲得更多聚焦點,且避免雜訊干擾;另外,使用機器學習Haar分類器,運用較複雜的分析,如:卷積神經網路(convolution neural network)、多列卷積神經網路(multi-column convolution neural network)、人工神經網路(artificial neural network) 等,以識別養殖系統中的魚類。最後使用數學模型運算,使該系統不僅能計算出當前的魚重及魚長,更能估計魚體未來的重量及長度。

圖片-利用機器學習和近紅外線相機與 Haar 級聯分類器有效偵測魚體重量

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