鱼类性别辨识终端及系统的制作方法

1.本发明是有关于影像辨识，尤其涉及一种用于养殖渔业需要分辨鱼的性别时所需的辨识终端及系统。


背景技术：

2.养殖渔业为达到最好的收成效益，通常都是单性养殖，而且通常只养公鱼，这是为了避免公鱼和母鱼混合养殖时会繁殖出一堆仔鱼，造成饲料的浪费与养殖池的溶氧量下降，而使得成鱼的长肉率降低且养殖成本变高。养殖是从鱼苗开始，但鱼苗还小没有性特征，所以无从分辨公母，因此，为了达到单性养殖的目的，通常渔民先把鱼苗养成到可以辨识出性别时，再来进行分辨公母鱼的作业。这时候就需要有经验的工人来辨识，把鱼一尾一尾地捞出来，利用目视观察鱼的性特征来辨识公母，再把所需性别的鱼(例如：公鱼)分池后继续繁殖，达到单性养殖的目的。一个养殖场所养殖鱼量通常超过数万尾甚至百万尾(视鱼种与繁殖场规模而定)，因此辨识工作需要仰赖大量的人工且需要好几天的时间才能完成，耗时费工，也大幅增加渔业养殖的人力成本；另一方面，人难免会误判(尤其这工作需要每人每天持续好几个小时分来分辨数千尾鱼)，不少母鱼会被当成公鱼而继续繁殖，进而造成单性养殖的成效不彰。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种鱼类性别辨识终端及系统，来大幅降低传统人工做性别辨识时所需耗费大量的时间、人力与成本，并同时大幅提高性别辨识的效率与正确率。
4.本发明一实施例提供一种鱼类性别辨识终端，该终端包含：撷取单元，用于撷取鱼的性别特征并转换鱼的性别特征信息；运算单元，与该撷取单元电性连接，用于读取撷取单元的性别特征信息，并执行性别辨识；以及显示单元，与该运算单元电性连接，用于显示该运算单元执行性别辨识的结果。
5.本发明一实施例还提供一种鱼类性别辨识系统，该系统包含：终端，包含辨识模块；以及服务器，与该终端通信连接，该服务器包括处理器及与该处理器电性连接的存储器，其中，该存储器用于存储鱼种性别特征图库，该处理器读取该鱼种性别特征图库并执行性别学习算法以产出性别辨识模块，将该性别辨识模块安装于该终端的该辨识模块中以进行鱼类性别辨识。
6.相较于现有技术，本发明提供的鱼类性别辨识终端及系统，可以针对需要单性养殖的鱼种先收集其性别特征图库，再透过性别学习算法学习并产生辨识模块，套用在鱼类性别辨识终端设备，并应用于渔业养殖现场做实时的性别辨识，来大幅降低传统人工做性别辨识时所需耗费大量的时间、人力与成本，并同时大幅提高性别辨识的效率与正确率。
附图说明
7.图1为根据本发明一实施例的鱼类性别辨识终端的方块图。
8.图2为根据本发明一实施例的鱼类性别辨识系统的方块图。
9.图3为根据本发明一实施例的性别学习算法的流程图
10.主要组件符号说明
11.鱼类性别辨识终端100撷取单元101运算单元102显示单元103鱼类性别辨识系统200服务器210处理器211存储器212终端220辨识模块221步骤s301～s308
12.如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
13.为了便于本发明技术领域的技术人员理解和实施本发明，下面结合附图与实施例对本发明进一步的详细描述，应当理解，本发明提供许多可供应用的发明概念，其可以多种特定型式实施。本发明技术领域的技术人员可利用这些实施例或其他实施例所描述的细节及其他可以利用的结构，逻辑和电性变化，在没有离开本发明的精神与范围之下以实施发明。
14.本发明说明书提供不同的实施例来说明本发明不同实施方式的技术特征。其中，实施例中的各组件的配置是为说明之用，并非用以限制本发明。且实施例中图式标号的部分重复，是为了简化说明，并非意指不同实施例之间的关联性。其中，图标和说明书中使用的相同的组件编号表示相同或类似的组件。本说明书的图示为简化的形式且并未以精确比例绘制。
15.再者，在说明本发明一些实施例中，说明书以特定步骤顺序说明本发明的方法以及(或)程序。然而，由于方法以及程序并未必然根据所述的特定步骤顺序实施，因此并未受限于所述的特定步骤顺序。本发明技术领域的技术人员可知其他顺序也为可能的实施方式。因此，于说明书所述的特定步骤顺序并未用来限定申请专利范围。再者，本发明针对方法以及(或)程序的申请专利范围并未受限于其撰写的执行步骤顺序，且本发明技术领域的技术人员可了解调整执行步骤顺序并未跳脱本发明的精神以及范围。
16.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。
17.请参阅图1，所示为本发明一实施例的鱼类性别辨识终端100的方块图。上述鱼类性别辨识终端100包含撷取单元101、运算单元102及显示单元103。撷取单元101、运算单元102及显示单元103间电性连接。撷取单元101包括摄像机，用于撷取鱼的性别特征并转成为图片及影像等数字格式以供后续辨识使用。运算单元102包括任何可执行计算器程序之设备，例如个人计算机、手机、平板等，用于读取撷取单元101所撷取之影像及图片并执行性别辨识，最后将判别的结果显示于显示单元103。显示单元103用于显示性别辨识结果。在一实施例中，显示单元包含显示屏幕及灯号等任何显示设备。
18.请参阅图2，所示为本发明一实施例的鱼类性别辨识系统200的方块图。上述鱼类性别辨识系统200包括服务器210及终端220，服务器210与终端220通讯连接。在不同的实施例中，服务器210也可以与终端220电性连接。
19.服务器210包括处理器211及存储器212。处理器211及存储器212电性连接。处理器211可以是一个或多个通用处理设备，例如微系统处理器、中央处理单元等。更具体地，处理器211包括用于处理复杂指令集计算(cisc)微系统处理器、精简指令集计算(risc)微系统处理器、超长指令字(vliw)微系统处理器、实现其它指令集的系统处理器、或实现指令集的组合的系统处理器。系统处理器1102还可以是一个或多个专用处理设备，例如专用集成电路(asic)、现场可程序设计门阵列(fpga)、数字信号系统处理器(dsp)、网络系统处理器等。处理器211被配置为执行计算器程序以执行本文所述的鱼类性别辨识方法。存储器212用于存储计算器程序代码和各种数据，并在服务器210的运行过程中实现高速、自动地完成程序或数据的存取。存储器212包括只读存储器(read-only memory，rom)、可程序设计只读存储器(programmable read-only memory，prom)、可擦除可程序设计只读存储器(erasable programmable read-only memory，eprom)、一次可程序设计只读存储器(one-time programmable read-only memory，otprom)、电子擦除式可复写只读存储器(electrically-erasable programmable read-only memory，eeprom)、只读光盘(compact disc read-only memory，cd-rom)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其它存储器。
20.终端220包括辨识模块221，辨识模块221用于辨识鱼种性别。
21.在一实施例中，存储器212还用于存储鱼种性别特征图库。鱼种性别特征图库是一个包括各种鱼的性别特征的影像或图片之数据库，图库包含公鱼和母鱼，以利后续算法学习。针对不同鱼种其性别特征也将不同，所以需要针对不同的鱼种分类不同的图库。
22.在一实施例中，处理器211还用于执行性别学习算法。性别学习算法可以是任一种具有图像处理与学习能力之算法，该算法可以是利用人工智能、影像辨识等技术来达成。该算法可以获取多笔来自于性别特征图库110的特定鱼种的影像或图片数据，每笔数据报括性别特征与性别的标记，经由学习达成鱼种性别辨识的目标。
23.在一实施例中，辨识模块221包括性别辨识模块。当性别学习算法的辨识率与正确率皆达到预设阈值时，服务器210便可将该性别辨识模块发布或安装到终端220的辨识模块221执行，以便能在养殖渔业现场取代人工来为该鱼种做性别辨识。
24.请参阅图3，所示为本发明一实施例的性别学习算法的流程图。在一实施例中，性别学习算法可以是图2中的处理器211可执行的程序，该程序包括任何计算机语言的文本文件(text)、目标代码(object code)、链接库(library)或执行档(execution code)及其组
合。本实施例是采用人工智能(ai,artificial intelligence)领域中的机器学习(machine learning)做为性别学习算法之理论基础并以图片作为辨识鱼的性别特征信息格式。
25.人工智能能从图片辨识出鱼的性别之前，必须先做训练(training)，也就是先要有足够数量的鱼图片，且图片上需标记鱼的性特征范围与其性别(data labeling)，提供给机器学习程序来做训练，机器学习会从所提供的图片中归纳出公鱼和母鱼的判别基准。因此，图片的质量与标记的质量将大幅影响之后ai辨识的可辨识度与准确度。本实施例中步骤s301便是先将鱼种性别特征图库内的图片先做前置处理，例如消除反光、去除模糊的图片等，提升图片的质量。
26.步骤s302，将图片分类，某些图片将作为机器学习训练用的样本图片，某些图片将作为验证用的样本图片。训练用的图片必须和测试用的图片不同，才能验证机器学习所归纳出的判别基准是否具代表性。
27.步骤s303，针对作为机器学习训练用的样本图片做数据标记。由于本发明主要应用于鱼的性别辨识，所以需要标记的内容可为图片中鱼的性别特征区域与该鱼的性别。
28.步骤s304，将做完前置处理的鱼种性别特征图库110中作为训练用样本的图片提供给机器学习算法做学习。学习后会产出辨识模块。
29.骤s305及s306，将鱼种性别特征图库中作为验证用样本的图片提供给辨识模块来辨识，以便验证该模块之辨识率与准确率。如果本次机器学习所产生的辨识模块在辨识率与准确率有任何一项不符合设定之目标，表示该辨识模块不符合需求，需要重新建立，因此执行步骤s307，针对训练用图片的数据标记做优化，或者针对机器学习算法的参数做优化，再重新做机器学习。重复以上步骤直到该模块的辨识率与准确率皆达到设定的目标时，该模块即成为可用的辨识模块，在步骤s308中发布或安装到图1中的鱼类性别辨识终端100或图2中的终端220作为养殖现场分辨鱼之性别使用。
30.当渔民养殖的鱼已经成长到可以做性别分辨时，便可以使用图1中的鱼类性别辨识终端100或图2中的终端220来做辨识。为方便说明，以图1中的鱼类性别辨识终端100为例。渔民先从养殖池捞出一尾鱼，接着将该鱼的性别特征处，例如:泄殖腔，朝向鱼类性别辨识终端100的撷取单元101进行拍摄，运算单元102便可读取撷取单元101所撷取到的图片进行性别辨识，并将辨识结果藉由显示单元103来显示。如此，渔民可以依照显示的性别辨识结果作相对应的处理，例如:将公鱼或母鱼分别放置到不同的水池中。
31.在另一实施例中，鱼类性别辨识终端100可以架设在水管内，该水管的出口处包括不同的闸门，连接不同的水池。渔民将鱼赶进该水管，当鱼游过水管时鱼类性别辨识终端100便可撷取到该鱼的性别特征并进行性别辨识，然后依照该鱼辨识的性别开启水管出口处不同的闸门，让公鱼和母鱼分别游进不同的水池，这样就可以完全不需人工，做到全自动的性别辨识与分类。
32.总结来说，上述鱼类性别辨识终端及系统，透过预先收集鱼种的性别特征图库训练性别学习算法，以便产生有效的辨识模块，并安装于鱼类性别辨识终端内。当渔民须要做鱼性别辨识时，便可以透过鱼类性别辨识终端快速地辨识鱼的性别，大幅降低传统人工做性别辨识时所需耗费大量的时间、人力与成本，并同时大幅提高性别辨识的效率与正确率，解决长久以来困扰养殖渔业的痛点。
33.值得注意的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较
佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。