ES2791551A1 - PROCEDURE FOR THE IDENTIFICATION AND CHARACTERIZATION OF FISH AND AUTOMATIC FEED SUPPLY SYSTEM THAT MAKES USE OF THE SAME (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
PROCEDIMIENTO PARA LA IDENTIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECES Y SISTEMA DE SUMINISTRO AUTOMÁTICO DE ALIMENTO QUE HACE USO DEL PROCEDURE FOR THE IDENTIFICATION AND CHARACTERIZATION OF FISH AND AUTOMATIC FEED SUPPLY SYSTEM THAT MAKES USE OF THE
MISMOSAME
OBJETO DE LA INVENCIÓNOBJECT OF THE INVENTION
La invención se refiere a un procedimiento para la identificación y caracterización de los peces que se encuentran en un tanque. Más en concreto, el procedimiento de la invención permite una identificación fiable y precisa de peces planos, que, de forma general, resultan difíciles de identificar, pues tienden a agruparse, resultando difícil distinguirlos.The invention relates to a method for the identification and characterization of fish found in a tank. More specifically, the method of the invention allows a reliable and precise identification of flatfish, which, in general, are difficult to identify, as they tend to group together, making it difficult to distinguish them.
El proceso de la invención también permite proporcionar una medida de la cantidad de biomasa que representan los peces del tanque, y adicionalmente, la cantidad de comida que necesitan los peces en función de la cantidad de biomasa que representan.The process of the invention also makes it possible to provide a measure of the amount of biomass that the fish in the tank represent, and additionally, the amount of food that the fish need based on the amount of biomass that they represent.
La invención también se refiere a programa de ordenador configurado para realizar los pasos del procedimiento de la invención, y a un servidor adaptado para hacer uso de dicho programa de ordenador.The invention also relates to a computer program configured to carry out the steps of the method of the invention, and to a server adapted to make use of said computer program.
Adicionalmente, la invención se refiere a un sistema de suministro automático de alimento para peces, que permite proporcionar la cantidad de comida precisa que los peces del tanque necesitan en función de la cantidad de biomasa que representan.Additionally, the invention refers to an automatic fish food supply system, which allows to provide the precise amount of food that the fish in the tank need depending on the amount of biomass they represent.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION
Tradicionalmente, el proceso de caracterización de los peces de un tanque, se basa en técnicas manuales. Así, con el fin de realizar una estimación de la cantidad de comida que es necesario aportar a un tanque de peces, el acuicultor realiza un proceso de extracción, toma de medidas y pesaje de cada uno de los ejemplares que se hallan en el tanque o de un porcentaje representativo de los mismos. Traditionally, the process of characterizing fish in a tank is based on manual techniques. Thus, in order to estimate the amount of food that needs to be fed to a fish tank, the aquaculturist carries out a process of extraction, measurement and weighing of each of the specimens that are in the tank or of a representative percentage of them.
Este proceso resulta largo y monótono para el acuicultor, que necesita realizar todo el proceso con cada uno de los peces, lo cual implica una pérdida de eficiencia en el proceso de alimentación de los peces, pues se desperdicia mucho tiempo y mano de obra cada vez que se quiere calcular la cantidad de comida necesaria.This process is long and monotonous for the aquaculturist, who needs to carry out the entire process with each of the fish, which implies a loss of efficiency in the fish feeding process, since a lot of time and manpower are wasted each time. you want to calculate the amount of food needed.
Por otro lado, este proceso puede aumentar el estrés de la población de peces del tanque, los cuales deben ser extraídos con el fin de realizar la toma de medidas y el pesaje. El estrés añadido a los peces, puede conllevar que el crecimiento de los peces del tanque no sea el óptimo, puede disminuir la natalidad y aumentar la mortalidad de los peces, lo que implicaría una enorme pérdida económica para el acuicultor.On the other hand, this process can increase the stress of the population of fish in the tank, which must be extracted in order to take measurements and weigh. The added stress to the fish, can lead to the growth of the fish in the tank is not optimal, it can decrease the birth rate and increase the mortality of the fish, which would imply a huge economic loss for the aquaculturist.
Con el fin de mitigar los problemas antes mencionados, se han desarrollado diversas soluciones en el campo de la técnica, que permiten obtener una medida del tamaño y el peso de los ejemplares de peces del tanque, sin necesidad de extraerlos y manipularlos.In order to mitigate the aforementioned problems, various solutions have been developed in the field of the art, which make it possible to obtain a measure of the size and weight of the fish in the tank, without the need to extract and manipulate them.
Una de estas soluciones se basa en el uso de una columna de agua, a través de la cual pasan los peces del tanque. De ese modo, se pueden identificar los peces que atraviesan la columna de agua para su posterior caracterización. Sin embargo, este sistema no es adecuado para algunos tipos de peces, como los peces planos, que tienden a solaparse de forma prácticamente inmóvil en el fondo del tanque en lugar de pasar por la columna de agua.One of these solutions is based on the use of a column of water, through which the fish in the tank pass. In this way, the fish that cross the water column can be identified for further characterization. However, this system is not suitable for some types of fish, such as flatfish, which tend to overlap practically immobile at the bottom of the tank instead of passing through the water column.
Además, otro de los métodos que se han desarrollado con el fin de identificar y caracterizar los peces de un tanque consisten en el uso de un láser, que es capaz de detectar el paso de uno o más peces. El uso de un láser, implica la instalación de dicho sistema en el interior del tanque, lo que incluye el propio láser y al menos un detector. La instalación de dicho sistema implica un elevado coste y complejidad técnica.In addition, another method that has been developed in order to identify and characterize the fish in a tank consists of the use of a laser, which is capable of detecting the passage of one or more fish. The use of a laser implies the installation of said system inside the tank, which includes the laser itself and at least one detector. The installation of such a system implies a high cost and technical complexity.
Además, en muchos casos, el láser no es capaz de detectar de forma eficaz la cantidad de peces que hay en el tanque, si éstos pasan por delante del láser de forma que se solapen. Por otro lado, la identificación mediante láser también implica que el pez debe pasar por delante del láser, lo cual puede ser improbable en el caso de peces planos, que como se ha explicado, tienden a mantenerse inmóviles en el fondo del tanque durante largos periodos de tiempo. Furthermore, in many cases, the laser is not able to effectively detect the number of fish in the tank if they pass in front of the laser in an overlapping manner. On the other hand, laser identification also implies that the fish must pass in front of the laser, which may be unlikely in the case of flat fish, which as explained, tend to remain immobile on the bottom of the tank for long periods. of time.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION
La invención se refiere a un procedimiento para la identificación y caracterización de peces, que permite la identificación en un conjunto de imágenes capturadas de todos los peces que aparecen y su caracterización mediante el cálculo de características físicas del pez. Además, permite realizar un cálculo de la cantidad de alimento necesario para conseguir el crecimiento óptimo de cada uno de los peces del tanque. El procedimiento de la invención comprende los pasos de obtener una o más imágenes de un tanque de peces; identificar un elemento de referencia, de dimensiones conocidas, en las imágenes del interior del tanque de peces; identificar uno o más peces en las imágenes, mediante algoritmos de reconocimiento de imágenes, marcándolos con un marco que fija las dimensiones máximas del pez en la imagen y asignándoles una referencia única; calcular a partir del tamaño del elemento de referencia, el tamaño de los peces que aparecen en las imágenes.The invention refers to a procedure for the identification and characterization of fish, which allows the identification in a set of captured images of all the fish that appear and their characterization by calculating the physical characteristics of the fish. In addition, it allows a calculation of the amount of food necessary to achieve optimal growth of each of the fish in the tank. The method of the invention comprises the steps of obtaining one or more images of a fish tank; identify a reference element, of known dimensions, in the images of the interior of the fish tank; identify one or more fish in the images, using image recognition algorithms, marking them with a frame that sets the maximum dimensions of the fish in the image and assigning them a unique reference; Calculate from the size of the reference item, the size of the fish shown in the pictures.
El procedimiento descrito permite determinar de forma sencilla el tamaño de los peces que aparecen en un conjunto de imágenes capturadas del interior del tanque. Además, permite identificar de forma inequívoca a cada uno de los peces del tanque, mediante su referencia asignada, que lo distingue del resto de peces.The procedure described allows you to easily determine the size of the fish that appear in a set of images captured from inside the tank. In addition, it allows to unequivocally identify each of the fish in the tank, through its assigned reference, which distinguishes it from the rest of the fish.
También, se reduce el estrés de los peces que se analizan, pues evita la manipulación de los ejemplares de peces del tanque para su medida y pesaje. Esto se traduce en un crecimiento más acelerado de los ejemplares, menor estrés y un mayor crecimiento de la población. Asimismo, se reduce el tiempo necesario para realizar la medida y pesaje de los peces y, consecuentemente, el coste asociado al proceso, pudiendo realizar una actualización más frecuente de la cantidad de biomasa en el tanque de la que se puede conseguir mediante métodos convencionales.Also, the stress of the fish that are analyzed is reduced, since it avoids the manipulation of the fish specimens in the tank for their measurement and weighing. This translates into faster specimen growth, less stress, and higher population growth. Likewise, the time required to perform the measurement and weighing of the fish is reduced and, consequently, the cost associated with the process, being able to perform a more frequent update of the amount of biomass in the tank than that which can be achieved by conventional methods.
Durante el paso de reconocimiento de imágenes, se procede a añadir un marco en la imagen, que encuadra cada pez que se ha identificado. El marco comprende las dimensiones máximas del pez, que pueden ser usadas como una primera aproximación del tamaño de dicho pez, aplicando un factor de escala correspondiente a la relación de las dimensiones en escala real del elemento de referencia frente a las dimensiones de dicho elemento en la imagen. During the image recognition step, a frame is added to the image, which frames each fish that has been identified. The framework comprises the maximum dimensions of the fish, which can be used as a first approximation of the size of said fish, applying a scale factor corresponding to the ratio of the real-scale dimensions of the reference element to the dimensions of said element in the picture.
Preferentemente, se calcula el tamaño del pez obteniendo primeramente la dimensión real, de una dimensión característica, como la altura, la distancia de la boca a las branquias, entre otras, y posteriormente, haciendo uso de una serie de datos, almacenados en la base de datos, acerca de la relación de cada una de esas dimensiones características con la longitud del pez, en peces de una especie determinada.Preferably, the size of the fish is calculated by first obtaining the real dimension, of a characteristic dimension, such as height, the distance from the mouth to the gills, among others, and later, making use of a series of data, stored in the database. of data, about the relationship of each of these characteristic dimensions with the length of the fish, in fish of a given species.
El paso de identificar uno o más peces en las imágenes se puede realizar, de forma preferente, mediante un algoritmo de tipo red neuronal artificial. Los algoritmos tipo red neuronal pueden ser entrenados para realizar cada vez un reconocimiento más efectivo de los peces en las imágenes. Con ese fin, la red neuronal, antes de ser usada puede ser entrenada mediante un conjunto de imágenes de peces que se corresponden con las especies que están presentes en el tanque. Esta característica permite un reconocimiento efectivo de los peces del tanque y un aumento notable en la precisión a la hora de determinar su tamaño.The step of identifying one or more fish in the images can be carried out, preferably, by means of an algorithm of the artificial neural network type. Neural network algorithms can be trained to perform increasingly effective recognition of fish in images. To this end, the neural network, before being used, can be trained through a set of images of fish that correspond to the species that are present in the tank. This feature allows for effective recognition of fish in the tank and a marked increase in precision when determining their size.
Adicionalmente, el método puede comprender un paso adicional que consiste en calcular a partir del tamaño de los peces, obtenido previamente, la cantidad de biomasa que dichos peces representan. El cálculo de la biomasa de los peces aporta información adicional para una correcta caracterización de los peces del tanque. Para obtener la cantidad de biomasa de dichos peces, es necesario hacer uso de una serie de datos almacenados en una base de datos asociados con la cantidad de biomasa que representa un determinado pez de una especie en función de su tamaño.Additionally, the method may comprise an additional step that consists of calculating from the size of the fish, previously obtained, the amount of biomass that said fish represent. The calculation of the biomass of the fish provides additional information for a correct characterization of the fish in the tank. To obtain the amount of biomass of these fish, it is necessary to make use of a series of data stored in a database associated with the amount of biomass that a specific fish of a species represents based on its size.
Con el fin de reducir el consumo de recursos de procesamiento en el proceso de reconocimiento y análisis de las imágenes, se puede realizar un paso previo que consiste en seleccionar, de entre las fotos obtenidas, solo aquellas que contengan al menos un pez y el elemento de referencia, de modo que se evita el análisis de imágenes que no van a aportar ninguna información adicional.In order to reduce the consumption of processing resources in the image recognition and analysis process, a preliminary step can be carried out which consists of selecting, from the photos obtained, only those that contain at least one fish and the element reference, so that the analysis of images that will not provide any additional information is avoided.
El procedimiento puede, preferiblemente, incluir un paso adicional tras la obtención de las imágenes que consiste en realizar un proceso de filtrado de las imágenes obtenidas con el fin de mejorar su calidad, permitiendo así la correcta identificación de los elementos que aparecen en ella, como son los peces y el elemento de referencia. Para ello, se puede realizar un filtrado que resalte los bordes de los elementos, reduciendo así el consumo de recursos de procesamiento en el proceso de identificación y cálculo de parámetros subsiguiente. Además, este paso adicional, evita la pérdida de información asociada a errores en la identificación de uno de los peces, aumentando al mismo tiempo la precisión del proceso de cálculo que se basa en la toma de medidas sobre las imágenes.The procedure may, preferably, include an additional step after obtaining the images, which consists of filtering the images obtained in order to improve their quality, thus allowing the correct identification of the elements that appear in it, such as They are the fish and the reference element. For this, a filtering can be carried out that highlights the edges of the elements, thus reducing the consumption of processing resources in the process of identification and subsequent parameter calculation. In addition, this additional step avoids the loss of information associated with errors in the identification of one of the fish, while increasing the precision of the calculation process that is based on taking measurements on the images.
Con el fin de extender la identificación de peces a aquellos peces que aparecen solo de forma parcial en las imágenes, el algoritmo de reconocimiento de imágenes del que hace uso el procedimiento puede estar entrenado para identificar un pez en base a al menos uno de los elementos que lo caracterizan, entre los cuales se incluyen los ojos, la cola, las branquias, las aletas, la boca, entre otros. La identificación mediante estos elementos característicos permite evitar la pérdida de información asociada a fallos en la identificación de peces que aparecen de forma parcial en las imágenes. Además, esta característica permite reducir el número de imágenes necesarias para identificar y caracterizar a todos los peces del tanque, ya que en cada una de las imágenes se identifica y caracteriza un mayor número de peces. Con el fin de identificar un pez en base a uno de los elementos característicos citados, el algoritmo de reconocimiento de imágenes del que hace uso el procedimiento, puede ser entrenado mediante un conjunto de imágenes de dichos elementos característicos de una o más especies determinadas, coincidente con las especies de peces que se encuentran en el tanque.In order to extend fish identification to those fish that appear only partially in the images, the image recognition algorithm used by the procedure can be trained to identify a fish based on at least one of the elements that characterize it, which include the eyes, the tail, the gills, the fins, the mouth, among others. Identification by means of these characteristic elements makes it possible to avoid the loss of information associated with failures in the identification of fish that appear partially in the images. In addition, this feature allows reducing the number of images needed to identify and characterize all the fish in the tank, since in each of the images a greater number of fish are identified and characterized. In order to identify a fish based on one of the cited characteristic elements, the image recognition algorithm used by the procedure can be trained through a set of images of said characteristic elements of one or more specific species, coinciding with the fish species found in the tank.
Preferentemente, el procedimiento puede incluir un paso adicional que consiste en la identificación de los ojos y/o la cola de los peces con el fin de determinar su orientación en la imagen. Para ello, el procedimiento puede comprender un paso consistente en calcular la orientación de la línea que une los ojos y la cola del pez en un sistema de referencia determinado. Más preferentemente, el sistema de referencia puede estar basado en el recuadro que encuadra el pez, fijando sus dimensiones máximas en la imagen. Alternativamente, se puede calcular la orientación de un pez usando únicamente los ojos del pez, o únicamente la cola del pez, en caso de que no pudieran ser identificados ambos.Preferably, the method may include an additional step consisting of identifying the eyes and / or the tail of the fish in order to determine their orientation in the image. To do this, the procedure may comprise a step consisting of calculating the orientation of the line joining the eyes and the tail of the fish in a given reference system. More preferably, the reference system can be based on the box that frames the fish, setting its maximum dimensions in the image. Alternatively, the orientation of a fish can be calculated using only the eyes of the fish, or only the tail of the fish, in case both could not be identified.
Adicionalmente, el procedimiento puede comprender un paso adicional que consiste en refinar el valor del tamaño de cada uno de los peces, obtenido previamente, teniendo en cuenta la orientación del pez en la imagen. La orientación del pez en la imagen, permite definir qué longitud del pez es la que se va a calcular. Así no siempre es posible calcular la longitud, de boca a cola, del pez de forma directa, ya que muchas veces la orientación del pez obliga a calcular otra dimensión característica del mismo que está mejor definida en la imagen, por ejemplo, su anchura, para luego mediante una relación dada por la relación típica de la dimensión característica calculada y la longitud del pez, que está almacenada en la base de datos, calcular la longitud real del pez. El cálculo de la orientación del pez, permite realizar este proceso sin tener que recurrir, en muchos casos a datos típicos almacenados en la base de datos, pudiendo obtener mediante relaciones trigonométricas, la longitud real del pez que aparece en la imagen, aunque dicho pez no esté perfectamente orientado en la imagen.Additionally, the procedure may comprise an additional step that consists of refining the value of the size of each of the fish, previously obtained, taking into account the orientation of the fish in the image. The orientation of the fish in the image allows you to define the length of the fish to be calculated. Thus, it is not always possible to calculate the length, from mouth to tail, of the fish directly, since many times the orientation of the fish forces to calculate another characteristic dimension of the same that is better defined in the image, for example, its width, and then by means of a relation given by the typical relation of the calculated characteristic dimension and the length of the fish, which is stored in the database, calculate the real length of the fish. The calculation of the orientation of the fish allows this process to be carried out without having to resort, in many cases to typical data stored in the database, being able to obtain by means of trigonometric relationships, the real length of the fish that appears in the image, although said fish is not perfectly oriented in the image.
Adicionalmente, el procedimiento puede comprender un paso consistente en determinar la trayectoria del pez durante un espacio determinado de tiempo. Con este fin, se puede analizar un conjunto de imágenes de la misma zona del tanque, pero desfasadas entre sí un periodo de tiempo determinado. En cada una de las imágenes se procede a identificar y enmarcar cada uno de los peces que están presentes, así como a calcular su posición con respecto al elemento de referencia y su orientación en un sistema de ejes ligado al elemento de referencia, mediante el procedimiento explicado previamente. Una vez que se ha calculado la posición y orientación de los peces, es posible reconstruir su trayectoria mediante un algoritmo de cálculo.Additionally, the method may comprise a step consisting of determining the trajectory of the fish during a determined period of time. To this end, a set of images of the same area of the tank can be analyzed, but out of phase with each other for a certain period of time. In each of the images we proceed to identify and frame each of the fish that are present, as well as to calculate its position with respect to the reference element and its orientation in a system of axes linked to the reference element, using the procedure explained previously. Once the position and orientation of the fish have been calculated, it is possible to reconstruct their trajectory using a calculation algorithm.
Adicionalmente, el procedimiento puede comprender el paso de calcular la cantidad de biomasa total que representan los peces del tanque a partir de la cantidad de biomasa calculada para cada uno de los peces. Durante este paso, se pueden incluir datos que mejoren la precisión del cálculo de cantidad de biomasa en el tanque, como, por ejemplo, la distribución de peces macho y peces hembra, ya que ambos representan distinta cantidad de biomasa, incluso si tienen el mismo tamaño.Additionally, the method may comprise the step of calculating the amount of total biomass that the fish in the tank represent from the amount of biomass calculated for each of the fish. During this step, data can be included that improve the accuracy of the calculation of the amount of biomass in the tank, such as, for example, the distribution of male fish and female fish, since both represent different amounts of biomass, even if they have the same size.
El procedimiento puede incluir también un paso que consiste en realizar un cálculo de la cantidad de comida que es necesario suministrar al tanque de peces en base a la cantidad de biomasa calculada. Para ello, se hace uso de datos acerca de la cantidad de alimento necesario para una especie determinada de peces en base a la cantidad de biomasa que representa, estando dichos datos almacenados en la base de datos. Preferentemente, el valor calculado de cantidad de comida que se suministra al tanque puede ser modificado en base a la selección de un usuario, que determina la cantidad de comida que se desea suministrar por cantidad de biomasa. The procedure may also include a step that consists of calculating the amount of food that needs to be supplied to the fish tank based on the amount of biomass calculated. To do this, use is made of data about the amount of food necessary for a specific species of fish based on the amount of biomass it represents, said data being stored in the database. Preferably, the calculated value of the amount of food that is supplied to the tank can be modified based on the selection of a user, who determines the amount of food that is desired to be supplied per amount of biomass.
El uso de datos basados en la biomasa que representa un pez para calcular la cantidad de alimento que necesita, produce unos resultados más precisos que el uso de datos basados en el tamaño del pez, puesto que dos peces con el mismo tamaño pero distinta biomasa puede necesitar cantidades de alimento diferentes, como pasa en el caso de un pez macho y un pez hembra.Using data based on the biomass that a fish represents to calculate the amount of feed it needs produces more accurate results than using data based on fish size, since two fish with the same size but different biomass can need different amounts of food, as in the case of a male fish and a female fish.
El procedimiento también puede comprender un paso adicional consistente en estimar el tamaño de los peces identificados en un tiempo determinado. Con este fin, se pueden usar datos acerca del ritmo de crecimiento de los peces de una especie determinada, almacenados en la base de datos. Con estos datos, se puede realizar un cálculo del crecimiento de cada pez en un tiempo determinado.The procedure may also comprise an additional step consisting of estimating the size of the identified fish in a given time. For this purpose, data about the growth rate of fish of a given species, stored in the database, can be used. With these data, a calculation of the growth of each fish can be made in a given time.
Asimismo, se puede usar el tamaño de los peces estimado en un determinado tiempo, para calcular la cantidad de biomasa que representarán cada uno en ese determinado tiempo. Lo mismo puede aplicarse a la cantidad de comida que será necesario suministrar al tanque en un tiempo determinado, la cual se puede estimar a partir de la estimación de la cantidad de biomasa calculada.Likewise, the size of the fish estimated in a certain time can be used to calculate the amount of biomass that each one will represent in that certain time. The same can be applied to the amount of food that will need to be supplied to the tank in a given time, which can be estimated from the estimate of the amount of biomass calculated.
La invención también se refiere a un programa de ordenador configurado para realizar los pasos del procedimiento descritos. Dicho programa de ordenador puede estar contenido en un dispositivo de almacenamiento legible por una máquina.The invention also relates to a computer program configured to perform the described process steps. Said computer program may be contained on a machine-readable storage device.
Alternativamente, el programa de ordenador puede estar instalado en un servidor que comprende una memoria para almacenar los datos de la base de datos.Alternatively, the computer program can be installed on a server comprising memory for storing the data from the database.
La invención también se refiere a un sistema de suministro automático de alimento para peces, que comprende un módulo de captura de imágenes, que puede ser una cámara de fotos, un módulo de procesamiento asociado a una memoria, que puede ser el servidor descrito previamente, un elemento de referencia, que se introduce en el tanque y un dispensador de comida, que es capaz de regular la cantidad de comida que se entrega al tanque, de forma automática en base a las órdenes enviadas desde el módulo de procesamiento.The invention also refers to an automatic fish feed supply system, which comprises an image capture module, which can be a photo camera, a processing module associated with a memory, which can be the previously described server, a reference element, which is introduced into the tank and a food dispenser, which is capable of regulating the amount of food that is delivered to the tank, automatically based on the orders sent from the processing module.
El sistema además puede comprender un monitor o una pantalla adaptados para mostrar los resultados calculados. Entre los resultados que se pueden mostrar pueden estar, entre otros, los identificadores de los peces, su tamaño, la cantidad de biomasa que representan, la cantidad de comida que necesitan, su orientación, su trayectoria, la cantidad total de biomasa en el tanque, que puede tener en cuenta la distribución de peces macho y peces hembra, y las imágenes comprendiendo el recuadro que encuadra a cada uno de los peces, el identificador, y las líneas que permiten el cálculo de la orientación.The system may further comprise a monitor or screen adapted to display the calculated results. Among the results that can be displayed may be, among others, the identifiers of the fish, their size, the amount of biomass they represent, the amount of food they need, their orientation, their trajectory, the total amount of biomass in the tank, which can take into account the distribution of male and female fish, and the images comprising the box that frames each one of the fish, the identifier, and the lines that allow the calculation of the orientation.
El módulo de captura y el monitor, pueden formar parte de un dispositivo móvil, en el cual puede estar instalada una aplicación o un programa de ordenador, adaptado para conectar dicho dispositivo móvil con el módulo de procesamiento. La conexión entre el dispositivo móvil y el módulo de procesamiento puede realizarse mediante cable o con una conexión inalámbrica de tipo WiFi, Bluetooth e infrarrojos, entre otros.The capture module and the monitor can be part of a mobile device, in which an application or a computer program can be installed, adapted to connect said mobile device with the processing module. The connection between the mobile device and the processing module can be done by cable or with a wireless connection such as WiFi, Bluetooth and infrared, among others.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSDESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to a preferred example of a practical embodiment thereof, a set of drawings is attached as an integral part of said description. where, for illustrative and non-limiting purposes, the following has been represented:
Figura 1.- Muestra una vista esquemática del sistema de suministro automático de alimento de la invención.Figure 1.- Shows a schematic view of the automatic food supply system of the invention.
Figura 2.- Muestra diagrama de los pasos que comprende una realización del procedimiento de la invención.Figure 2.- Shows a diagram of the steps that an embodiment of the method of the invention comprises.
Figura 3.- Muestra diagrama de los pasos que comprende una realización preferente del procedimiento de la invención, que incluye técnicas para la mejora de la identificación de peces.Figure 3.- Shows a diagram of the steps that comprises a preferred embodiment of the process of the invention, which includes techniques for improving fish identification.
Figura 4.- Muestra diagrama de los pasos que comprende una realización preferente del procedimiento de la invención, que incluye estimaciones de parámetros en un tiempo determinado.Figure 4.- Shows a diagram of the steps that comprises a preferred embodiment of the method of the invention, which includes parameter estimates in a given time.
Figura 5.- Muestra una vista esquemática que ilustra el proceso de cálculo de la orientación de un pez en la imagen. Figure 5.- Shows a schematic view that illustrates the process of calculating the orientation of a fish in the image.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
La Figura 1 muestra una realización preferente del sistema (1) de la invención. El sistema (1) de la Figura 1, permite un control preciso de la cantidad de comida que debe entregar un dispensador de comida (4) para peces con el fin de conseguir un aprovechamiento máximo del alimento y permitir un crecimiento óptimo de la población de peces de un tanque (5).Figure 1 shows a preferred embodiment of the system (1) of the invention. The system (1) of Figure 1, allows precise control of the amount of food that a fish food dispenser (4) must deliver in order to achieve maximum use of the food and allow optimal growth of the fish population. fish from a tank (5).
El sistema (1) de la Figura 1 comprende un módulo de captura (6), que en este caso consiste en la cámara (6) de fotos de un dispositivo móvil (32), un módulo de procesamiento (2), que en este caso es un servidor (2), conectado a una base de datos (3), y un monitor (7), que en este caso consiste en la pantalla (7) del dispositivo móvil (32).The system (1) of Figure 1 comprises a capture module (6), which in this case consists of the camera (6) of photos of a mobile device (32), a processing module (2), which in this case case is a server (2), connected to a database (3), and a monitor (7), which in this case consists of the screen (7) of the mobile device (32).
El sistema (1) está destinado a controlar un actuador (31) que regula la cantidad de comida que entrega el dispensador de comida (4) de un tanque (5) de peces. Con este fin, el servidor (2), está conectado, ya sea por cable o mediante una conexión inalámbrica al actuador (31), de modo, que es capaz de enviar un conjunto de órdenes que regule su posición y por tanto la cantidad de comida que se suministra el dispensador de comida (4) al tanque (5).The system (1) is intended to control an actuator (31) that regulates the amount of food delivered by the food dispenser (4) from a fish tank (5). To this end, the server (2) is connected, either by cable or through a wireless connection to the actuator (31), so that it is capable of sending a set of orders that regulates its position and therefore the amount of food that is supplied from the food dispenser (4) to the tank (5).
En el caso particular de la Figura 1, el dispensador de comida (4) consiste en un recipiente que contiene comida para peces, el cual comprende una boquilla de salida en su zona inferior, por donde sale la comida que se desea suministrar al tanque (5) por acción de la gravedad. El actuador (31), en este caso, está conectado a una pletina, acoplada a la boquilla de salida, de modo que el actuador (31) abre o cierra la pletina en base a las órdenes enviadas por el servidor (2).In the particular case of Figure 1, the food dispenser (4) consists of a container that contains food for fish, which comprises an outlet nozzle in its lower area, where the food to be supplied to the tank ( 5) by action of gravity. The actuator (31), in this case, is connected to a plate, coupled to the outlet nozzle, so that the actuator (31) opens or closes the plate based on the orders sent by the server (2).
El dispositivo móvil (32), que comprende la cámara (6) de fotos, la pantalla (7) y una memoria (8), está conectado con el servidor (2) por medio de una conexión inalámbrica, que puede ser de tipo Bluetooth, red de datos móviles o WiFi, entre otras. La conexión del dispositivo móvil (32) con el servidor (2) permite la comunicación de datos, de modo que, la cámara (6) de fotos envía las imágenes capturadas al servidor (2), el cual las procesa y envía las imágenes procesadas y los datos derivados de las mismas de vuelta al dispositivo móvil (32), que muestra los datos recibidos al usuario por medio de la pantalla (7), pudiéndolos almacenar en la memoria (8). The mobile device (32), which includes the camera (6), the screen (7) and a memory (8), is connected to the server (2) by means of a wireless connection, which can be of the Bluetooth type , mobile data network or WiFi, among others. The connection of the mobile device (32) with the server (2) allows data communication, so that the photo camera (6) sends the captured images to the server (2), which processes them and sends the processed images and the data derived therefrom back to the mobile device (32), which shows the data received to the user through the screen (7), being able to store them in the memory (8).
Adicionalmente, el sistema (1) de la invención comprende un elemento de referencia (9), que se introduce en el interior del tanque (5), de modo que sea fácilmente reconocible en las imágenes que se toman en dicho tanque (5).Additionally, the system (1) of the invention comprises a reference element (9), which is inserted inside the tank (5), so that it is easily recognizable in the images taken in said tank (5).
La Figura 2 muestra un diagrama del procedimiento de identificación de peces de la invención. El procedimiento permite la correcta identificación de peces en el tanque (5), de modo que incluso si se produce solapamientos entre varios peces, aparecen peces de forma parcial en las imágenes y/o las imágenes no tienen una alta calidad, se identifique unívocamente cada uno de los peces del tanque (5).Figure 2 shows a diagram of the fish identification procedure of the invention. The procedure allows the correct identification of fish in the tank (5), so that even if there are overlaps between several fish, fish appear partially in the images and / or the images do not have a high quality, each one is uniquely identified. one of the fish in the tank (5).
El servidor (2) que se muestra en la Figura 1, tiene instalado una aplicación adaptada para realizar los pasos del procedimiento de la Figura 2. El procedimiento de la invención comprende un paso de obtener (10) una o varias imágenes del tanque (5) de peces. Para ello, en el caso particular que se muestra en las figuras, la cámara (6) de fotos del dispositivo móvil (32) captura un conjunto de imágenes del tanque (5), dichas imágenes se almacenan en la memoria (8) del dispositivo móvil (32), y se envían al servidor (2), obteniendo así la aplicación las imágenes del tanque (5).The server (2) shown in Figure 1, has installed an application adapted to carry out the steps of the procedure of Figure 2. The procedure of the invention comprises a step of obtaining (10) one or more images of the tank (5 ) Of fishes. For this, in the particular case shown in the figures, the camera (6) of photos of the mobile device (32) captures a set of images of the tank (5), said images are stored in the memory (8) of the device mobile (32), and they are sent to the server (2), thus obtaining the application the images of the tank (5).
A continuación, la aplicación procede a identificar (11) en la imagen el elemento de referencia (9) que se encuentra en el interior del tanque (5). La identificación (11) del elemento de referencia (9) se realiza mediante un algoritmo tipo red neuronal, entrenado para identificar dicho elemento de referencia (9).Next, the application proceeds to identify (11) in the image the reference element (9) that is inside the tank (5). The identification (11) of the reference element (9) is carried out by means of a neural network type algorithm, trained to identify said reference element (9).
Una vez identificado (11) el elemento de referencia (9) es marcado con un identificador (30) único, además se procede a modificar la imagen obtenida, de modo que se le añade un recuadro (33) que contiene el elemento de referencia (9), fijando sus dimensiones máximas en el plano bidimensional de la imagen, y el identificador (30) que se asigna a dicho elemento de referencia (9), localizado en las inmediaciones del recuadro (33) añadido o encima del mismo.Once identified (11) the reference element (9) is marked with a unique identifier (30), in addition, the image obtained is modified, so that a box (33) is added that contains the reference element ( 9), setting its maximum dimensions in the two-dimensional plane of the image, and the identifier (30) that is assigned to said reference element (9), located in the vicinity of the added box (33) or above it.
A continuación, se procede a identificar (12) los peces que aparecen en cada una de las imágenes del tanque (5). La identificación (12) de los peces se hace, una vez más con un algoritmo de tipo red neuronal artificial, en este caso, entrenado con una serie de imágenes de peces de las poblaciones de peces que se encuentran presentes en el tanque (5). Next, we proceed to identify (12) the fish that appear in each of the images of the tank (5). The identification (12) of the fish is done, once again with an algorithm of the artificial neural network type, in this case, trained with a series of fish images of the fish populations that are present in the tank (5) .
Una vez que se han identificado (12) los peces que aparecen en cada una de las imágenes, se asigna a cada uno de ellos un identificador (30) único, que distingue a cada uno de los peces del resto y del elemento de referencia (9). Finalmente, se modifica cada una de las imágenes para añadir un recuadro (33), cuyas dimensiones se corresponden con las dimensiones máximas del pez en el plano bidimensional de la imagen, y en las inmediaciones de dicho recuadro (33), o encima del mismo, se añade el identificador (30) único asignado al pez que se encuentra en el recuadro (33).Once the fish that appear in each of the images have been identified (12), each of them is assigned a unique identifier (30), which distinguishes each of the fish from the rest and from the reference element ( 9). Finally, each of the images is modified to add a box (33), whose dimensions correspond to the maximum dimensions of the fish in the two-dimensional plane of the image, and in the vicinity of said box (33), or on top of it. , the unique identifier (30) assigned to the fish found in the box (33) is added.
Además, en este paso, se procede a identificar para cada uno de los peces, el tipo de pez del que se trata, de entre las poblaciones de peces que se encuentran en el tanque (5), de modo que se identifica su especie, y se asocia con el identificador (30) único que corresponde a dicho pez.In addition, in this step, the type of fish in question is identified for each of the fish, from among the fish populations found in the tank (5), so that its species is identified, and is associated with the unique identifier (30) that corresponds to said fish.
Con el fin de evitar que se dupliquen los datos referidos a un mismo pez que aparece en dos imágenes diferentes, se compara de forma continua los datos de los peces identificados, de modo que, si hay un registro repetido, se eliminen los datos.In order to avoid duplicating data for the same fish appearing in two different images, the data for the identified fish is continuously compared, so that if there is a repeated record, the data is removed.
Una vez que se ha identificado (12) a cada uno de los peces del tanque (5), junto con el elemento de referencia (9), la aplicación procede a calcular (13) el tamaño de cada uno de los peces identificados. Con este fin, se hace uso de un algoritmo de cálculo que compara el tamaño del elemento de referencia (9) en cada imagen con el tamaño de cada pez, extrayendo así un factor de escala, que indica la cantidad de veces más grande o más pequeño que es el pez con respecto al elemento de referencia (9). A continuación, se calcula el tamaño real del pez en base al tamaño real del elemento de referencia (9), el cual es conocido previamente y forma parte de la base de datos (3), que funciona en conjunto con el servidor (2), de la que hace uso la aplicación.Once each of the fish in the tank (5) has been identified (12), together with the reference element (9), the application proceeds to calculate (13) the size of each of the identified fish. To this end, use is made of a calculation algorithm that compares the size of the reference element (9) in each image with the size of each fish, thus extracting a scale factor, which indicates the number of times larger or more small that is the fish with respect to the reference element (9). Next, the real size of the fish is calculated based on the real size of the reference element (9), which is previously known and is part of the database (3), which works in conjunction with the server (2) , which the application uses.
El algoritmo de cálculo del tamaño del pez, es capaz de identificar, asimismo, en qué posición está colocado el pez en la imagen, de modo que la medida obtenida del tamaño del pez en la imagen, no siempre se corresponde con la longitud, de boca a cola, del pez, sino a una dimensión característica de dicho pez, como puede ser su altura, la distancia entre los ojos y la boca, la distancia a las branquias, entre otros. A partir de datos de las especies de peces que se encuentran almacenados en la base de datos (3), la aplicación calcula la longitud del pez que se analiza, mediante una relación directa entre la relación entre la medida obtenida y la longitud en la especie del pez. La longitud del pez, así como cualquier otra medida relevante, se asocian al identificado (30) único del pez analizado.The algorithm for calculating the size of the fish is capable of identifying, likewise, in which position the fish is placed in the image, so that the measurement obtained of the size of the fish in the image does not always correspond to the length, of mouth to tail, of the fish, but to a characteristic dimension of said fish, such as its height, the distance between the eyes and the mouth, the distance to the gills, among others. From data of the fish species that are stored in the database (3), the application calculates the length of the fish that is analyzed, through a direct relationship between the relationship between the measurement obtained and the length in the species of the fish. The length of the fish, as well as any other relevant measure, are associated with the unique identifier (30) of the analyzed fish.
A continuación, la aplicación procede a calcular (14) la cantidad de biomasa que representa cada uno de los peces identificados. Para ello, una vez más, se hace uso de una serie de datos extraídos de la base de datos (3) que usa la aplicación. Estos datos reflejan la cantidad de biomasa que representa un pez de una especie en base a su tamaño, de modo que, conociendo la especie y la longitud de cada uno de los peces identificados, se puede determinar la cantidad de biomasa que cada pez representa. La cantidad de biomasa del pez, una vez más se asocia al identificador (30) único de cada pez.Next, the application proceeds to calculate (14) the amount of biomass represented by each of the identified fish. To do this, once again, a series of data extracted from the database (3) used by the application is used. These data reflect the amount of biomass that a fish of a species represents based on its size, so that, knowing the species and the length of each of the identified fish, the amount of biomass that each fish represents can be determined. The amount of biomass of the fish, once again, is associated with the unique identifier (30) of each fish.
Seguidamente, la aplicación procede a calcular (16) la cantidad de alimento necesario para que se produzca un crecimiento óptimo de cada uno de los peces identificados. Para realizar dicho cálculo, se hace uso de un conjunto de datos almacenados en la base de datos (3) de la que hace uso la aplicación, que representan la cantidad de comida que necesita un pez de una especie determinada en base a la cantidad de biomasa que representa. Así, conociendo la especie de cada uno de los peces identificados y la biomasa que representan, se obtiene la cantidad de comida que cada pez necesita.Next, the application proceeds to calculate (16) the amount of food necessary for optimal growth of each of the identified fish to occur. To perform this calculation, a set of data stored in the database (3) used by the application is used, which represent the amount of food that a fish of a certain species needs based on the amount of biomass it represents. Thus, knowing the species of each of the identified fish and the biomass they represent, the amount of food that each fish needs is obtained.
Entonces, la aplicación puede calcular (15) la cantidad de biomasa total, que representan todos los peces del tanque (5). Con este fin, se realiza una suma de la cantidad de biomasa que representa cada uno de los peces del tanque (5).The app can then calculate (15) the amount of total biomass, which is represented by all the fish in the tank (5). To this end, a sum is made of the amount of biomass that each fish in the tank represents (5).
Adicionalmente, con el fin de ajustar de forma más precisa la cantidad total de biomasa que representan los peces del tanque (5), se pueden usar datos acerca de la distribución de peces por sexo, conocidos previamente. De modo que se aplica a la suma de la biomasa de los peces del tanque (5), un factor relacionado con la distribución de peces por sexo.Additionally, in order to more precisely adjust the total amount of biomass represented by the fish in the tank (5), previously known data about the distribution of fish by sex can be used. Thus, a factor related to the distribution of fish by sex is applied to the sum of the biomass of the fish in the tank (5).
Finalmente, la aplicación puede calcular (17) la cantidad total de comida que necesitan los peces del tanque (5) para crecer de forma óptima, sumando la cantidad de comida que necesita cada uno de los peces identificados. Finally, the application can calculate (17) the total amount of food that the fish in the tank (5) need to grow optimally, adding the amount of food that each of the identified fish needs.
La aplicación puede además presentar los resultados, tanto finales como intermedios, de los cálculos realizados durante el procedimiento, enviando dichos resultados al dispositivo móvil (32), que los mostrará al usuario por medio de la pantalla (7).The application can also present the results, both final and intermediate, of the calculations carried out during the procedure, sending said results to the mobile device (32), which will show them to the user through the screen (7).
Entre los resultados que se pueden presentar en la pantalla (7) del dispositivo móvil (32), se encuentran las imágenes modificadas, donde cada uno de los peces y el elemento de referencia (9) se encuentran enmarcados por un recuadro (33) que fija sus dimensiones máximas, el identificador (30) único de cada uno de los peces que se encuentran en el tanque (5), sus dimensiones, y en particular su longitud, la cantidad de biomasa que representa, la cantidad de comida que necesita, su orientación, la especie a la que pertenece, y los datos totales de cantidad peces en el tanque (5), la cantidad de biomasa en el tanque (5) y cantidad de comida que es necesario suministrar al tanque (5).Among the results that can be displayed on the screen (7) of the mobile device (32), are the modified images, where each of the fish and the reference element (9) are framed by a box (33) that sets its maximum dimensions, the unique identifier (30) of each of the fish in the tank (5), its dimensions, and in particular its length, the amount of biomass it represents, the amount of food it needs, its orientation, the species to which it belongs, and the total data of the amount of fish in the tank (5), the amount of biomass in the tank (5) and the amount of food that needs to be supplied to the tank (5).
Finalmente, la base de datos (3) de la que hace uso la aplicación contiene información relativa a la cantidad de comida que el dispensador entrega al tanque (5) en base al tiempo de apertura de la pletina, así, la aplicación, en base a la cantidad de comida que se debe suministrar calculada, obtiene el tiempo de apertura de la pletina del dispensador necesario para suministrar esa cantidad de alimento. A continuación, la aplicación envía (18) mediante el servidor (2) órdenes a la pletina para que se abra durante el tiempo calculado y, entonces, se vuelva a cerrar.Finally, the database (3) used by the application contains information on the amount of food that the dispenser delivers to the tank (5) based on the opening time of the plate, thus, the application, based on At the calculated amount of food to be supplied, it obtains the opening time of the dispenser plate necessary to supply that quantity of food. Next, the application sends (18) through the server (2) orders to the deck so that it opens during the calculated time and then closes again.
Los resultados de los cálculos que se obtienen durante el proceso, se pueden adicionar a la base de datos (3) de la que hace uso la aplicación con el fin de monitorizar el progreso del crecimiento de los peces del tanque (5), su reproducción, la evolución de la cantidad de biomasa, y la cantidad de comida necesaria.The results of the calculations obtained during the process can be added to the database (3) used by the application in order to monitor the growth progress of the fish in the tank (5), their reproduction , the evolution of the amount of biomass, and the amount of food needed.
La Figura 3, muestra una realización alternativa del procedimiento de la invención, en el que se adicionan a los pasos del procedimiento de la Figura 2, algunos pasos con el fin de mejorar la precisión del proceso de identificación y caracterización de los peces.Figure 3 shows an alternative embodiment of the procedure of the invention, in which some steps are added to the steps of the procedure of Figure 2 in order to improve the precision of the fish identification and characterization process.
Así, la aplicación, en este caso, está adaptada para realizar (19) un proceso de filtrado que permita mejorar la calidad de la imagen y resaltar los bordes de cada uno de los elementos de la imagen, entre los que se encuentran los peces y el elemento de referencia (9). Thus, the application, in this case, is adapted to carry out (19) a filtering process that allows improving the quality of the image and highlighting the edges of each of the elements of the image, among which are the fish and the reference element (9).
Asimismo, la aplicación también realiza (20) una selección entre las imágenes capturadas, procediendo a almacenar para su análisis las imágenes que contengan el elemento de referencia (9) y al menos un pez, aunque sea de forma parcial, descartando automáticamente el resto de las imágenes, evitando así incurrir en el gasto de recursos para analizar una imagen que no contiene información relevante.Likewise, the application also makes (20) a selection among the captured images, proceeding to store for analysis the images that contain the reference element (9) and at least one fish, even partially, automatically discarding the rest of images, thus avoiding the expense of resources to analyze an image that does not contain relevant information.
Además, la aplicación en este caso está adaptada para identificar (21) aquellos peces que aparecen sólo de forma parcial en la imagen. Esto permite rebajar drásticamente los requerimientos que se exigen a una imagen para ser válida con el fin de extraer, de la misma, información mediante el procedimiento explicado anteriormente. Además, esta característica permite reducir el número de fotos que es necesario analizar con el fin de identificar y caracterizar cada uno de los peces, siendo preferiblemente solo una, y reduciendo de forma notable los recursos de procesamiento necesarios.Furthermore, the application in this case is adapted to identify (21) those fish that appear only partially in the image. This allows to drastically reduce the requirements that are demanded of an image to be valid in order to extract, from it, information through the procedure explained above. In addition, this feature makes it possible to reduce the number of photos that need to be analyzed in order to identify and characterize each of the fish, preferably only one, and significantly reducing the necessary processing resources.
Con el fin de realizar la identificación (21) de peces que sólo aparecen parcialmente en las imágenes, ya sea porque aparecen en el borde de la imagen, o por solapamiento con otros peces, el algoritmo de tipo red neuronal que comprende la aplicación, está entrenado para identificar un pez de una población determinada, en base a la captura de al menos un elemento característico de los peces de esa población, como pueden ser los ojos (28), la cola (29), las branquias, las aletas, entre otros. Así, si se reconoce el elemento característico de un pez, se procede a asignar un identificador (30) único a dicho pez, asociar a dicho identificador (30), información acerca de la especie del pez identificado y modificar la imagen original, añadiendo un recuadro (33) que contiene la parte del pez que aparece en la imagen y el identificador (30) de dicho pez, en las inmediaciones del recuadro (33) o encima del mismo.In order to identify (21) fish that only partially appear in the images, either because they appear on the edge of the image, or due to overlap with other fish, the neural network-type algorithm that the application comprises is trained to identify a fish from a certain population, based on the capture of at least one characteristic element of the fish in that population, such as the eyes (28), the tail (29), the gills, the fins, among others. Thus, if the characteristic element of a fish is recognized, it proceeds to assign a unique identifier (30) to said fish, associate to said identifier (30), information about the species of the identified fish and modify the original image, adding a Box (33) that contains the part of the fish that appears in the image and the identifier (30) of said fish, in the vicinity of the box (33) or above it.
El análisis de un pez que sólo aparece parcialmente en una imagen, se realiza de forma muy similar al procedimiento explicado anteriormente. Así, se calcula en base a las dimensiones del elemento de referencia (9), las dimensiones reales del elemento característico del pez que aparece en la imagen. A partir de las dimensiones reales del elemento característico, la aplicación calcula la longitud del pez completo, de boca a cola, haciendo uso de una relación entre las dimensiones del elemento característico y la longitud del pez, para un pez de una especie determinada, almacenada en la base de datos (3) de la que hace uso la aplicación. The analysis of a fish that only partially appears in an image is done in a very similar way to the procedure explained above. Thus, based on the dimensions of the reference element (9), the real dimensions of the characteristic element of the fish that appears in the image are calculated. From the real dimensions of the characteristic element, the application calculates the length of the complete fish, from mouth to tail, using a relationship between the dimensions of the characteristic element and the length of the fish, for a fish of a certain species, stored in the database (3) used by the application.
A partir de la longitud real del pez, la aplicación calcula la cantidad de biomasa que dicho pez representa, la cantidad de comida que necesita y su orientación en la imagen, de acuerdo con los pasos del método explicados en el procedimiento de la Figura 2.From the actual length of the fish, the application calculates the amount of biomass that the fish represents, the amount of food it needs and its orientation in the image, according to the method steps explained in the procedure in Figure 2.
Además, una vez que se ha calculado un primer valor de la longitud de los peces, la aplicación refina (23) el cálculo de dicho valor, mediante el cálculo (22) de la orientación de cada uno de los peces de las imágenes. Para ello, la aplicación identifica mediante el algoritmo de tipo red neuronal, entrenado con imágenes de los peces de las especies presentes en el tanque (5), al menos dos elementos característicos del pez, como pueden ser los ojos (28), la cola (29), las branquias, las aletas, la boca, entre otros. A continuación, se calcula, mediante cálculos trigonométricos, la orientación del pez, en base al ángulo que forma la línea que une los elementos característicos del pez en un sistema de referencia (34) ligado al plano de la imagen. El cálculo de la orientación del pez podría hacerse, alternativamente, en base a la identificación de sólo un elemento característico, en el caso de que no pudieran identificarse dos elementos característicos.Furthermore, once a first value of the length of the fish has been calculated, the application refines (23) the calculation of said value, by calculating (22) the orientation of each of the fish in the images. To do this, the application identifies through the neural network type algorithm, trained with images of the fish of the species present in the tank (5), at least two characteristic elements of the fish, such as the eyes (28), the tail (29), the gills, the fins, the mouth, among others. Next, the orientation of the fish is calculated by trigonometric calculations, based on the angle formed by the line that joins the characteristic elements of the fish in a reference system (34) linked to the image plane. The calculation of the orientation of the fish could alternatively be made based on the identification of only one characteristic element, in the case that two characteristic elements could not be identified.
La Figura 4 muestra una realización preferente del procedimiento de la invención que comprende los pasos de obtener (10) una o más imágenes del tanque (5), identificar (11) el elemento de referencia (9), identificar (12) los peces que aparecen en cada imagen, asignar un identificador (30), modificar la imagen encuadrando cada pez y añadiendo el identificador (30), calcular (13) el tamaño de los peces, calcular (14) la cantidad de biomasa que representan, calcular (16) la cantidad de comida que necesitan y calcular (15, 17) el agregado total, explicados en el caso de la Figura 1.Figure 4 shows a preferred embodiment of the method of the invention that comprises the steps of obtaining (10) one or more images of the tank (5), identifying (11) the reference element (9), identifying (12) the fish that appear in each image, assign an identifier (30), modify the image by framing each fish and adding the identifier (30), calculate (13) the size of the fish, calculate (14) the amount of biomass they represent, calculate (16 ) the amount of food they need and calculate (15, 17) the total aggregate, explained in the case of Figure 1.
El procedimiento de la Figura 4, comprende además pasos destinados a realizar estimaciones que permitan realizar una planificación adecuada del suministro de alimento que se debe suministrar al tanque (5) a lo largo de un periodo determinado de tiempo.The procedure in Figure 4 also includes steps to make estimates that allow adequate planning of the food supply to be supplied to the tank (5) over a given period of time.
Para ello, el procedimiento comprende el paso de estimar (24) el tamaño de los peces identificados que se encuentran en el tanque (5). Con este fin, la base de datos (3) de la que hace uso la aplicación comprende datos acerca del ritmo de crecimiento y el ritmo de reproducción y mortalidad de los peces de una especie determinada. La aplicación, por tanto, extrae los datos de la base de datos (3) y calcula, en base a esos datos, una estimación de la cantidad de peces que habrá en el tanque (5) después de un tiempo determinado, y una estimación (24) del tamaño de cada uno de dichos peces.For this, the procedure comprises the step of estimating (24) the size of the identified fish that are in the tank (5). To this end, the database (3) used by the application comprises data about the growth rate and the rate of reproduction and mortality of fish of a specific species. The application, therefore, extracts the data from the database (3) and calculates, based on those data, an estimate of the amount of fish that will be in the tank (5) after a certain time, and an estimate (24) of the size of each of these fish.
A partir de la estimación (24) del tamaño de los peces en el tanque (5), la aplicación calcula, mediante el procedimiento ya explicado en el caso de la Figura 1, una estimación (25) de la cantidad de biomasa que representará cada pez, una estimación (26) de la cantidad de comida que necesitará y el total agregado de la cantidad de biomasa que habrá en el tanque (5) y la cantidad de comida que será necesaria y el tiempo de apertura que se deberá abrir la pletina del dispensador (4) en un momento determinado.From the estimate (24) of the size of the fish in the tank (5), the application calculates, using the procedure already explained in the case of Figure 1, an estimate (25) of the amount of biomass that each fish, an estimate (26) of the amount of food that you will need and the aggregate total of the amount of biomass that will be in the tank (5) and the amount of food that will be necessary and the opening time that the plate will need to be opened dispenser (4) at a certain time.
El servidor (2), puede almacenar en la base de datos (3), la cantidad de comida que será necesaria y el tiempo de apertura asociado, junto con el momento determinado en el que se deberá suministrar el alimento, con el fin de automatizar el proceso de alimentación de los peces.The server (2) can store in the database (3), the amount of food that will be needed and the associated opening time, along with the specific time when the food should be supplied, in order to automate the process of feeding the fish.
La Figura 5 muestra una vista esquemática de un ejemplo de imagen capturada y modificada con el fin de calcular (22) la orientación de un pez en la imagen. Con este fin, se hace uso del recuadro (33) que previamente se ha creado, el cual encuadra el pez, fijando sus dimensiones máximas en la imagen. El procedimiento, a continuación, comprende un paso consistente en añadir en el interior de dicho recuadro una línea horizontal, una línea vertical y las dos líneas diagonales (27) del recuadro (33). A continuación, se procede a trazar una línea que une los ojos (28) del pez, previamente identificados, con la cola (29) del pez identificada. La línea horizontal (27) previamente trazada, se corresponde con la referencia de ángulos, es decir, cero grados. A partir de ella, los ángulos aumentan en sentido antihorario, desde su extremo derecho, en un sistema de referencia (34) ligado al plano de la imagen. Figure 5 shows a schematic view of an example image captured and modified in order to calculate (22) the orientation of a fish in the image. To this end, use is made of the box (33) that has previously been created, which frames the fish, setting its maximum dimensions in the image. The procedure then comprises a step consisting of adding a horizontal line, a vertical line and the two diagonal lines (27) of the box (33) inside said box. Next, a line is drawn that joins the eyes (28) of the fish, previously identified, with the tail (29) of the identified fish. The horizontal line (27) previously drawn corresponds to the angle reference, that is, zero degrees. From there, the angles increase counterclockwise, from its extreme right, in a reference system (34) linked to the image plane.
Claims (24)
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| ES201930392A ES2791551A1 (en) | 2019-05-03 | 2019-05-03 | PROCEDURE FOR THE IDENTIFICATION AND CHARACTERIZATION OF FISH AND AUTOMATIC FEED SUPPLY SYSTEM THAT MAKES USE OF THE SAME (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) |
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| ES2791551A1 true ES2791551A1 (en) | 2020-11-04 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11864537B2 (en) | 2021-03-07 | 2024-01-09 | ReelData Inc. | AI based feeding system and method for land-based fish farms |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2289940A1 (en) * | 2006-07-20 | 2008-02-01 | Consejo Superior Investig. Cientificas | Morphometric image analysis device for establishing feeding strategies for use in aquaculture |
| JP2008224484A (en) * | 2007-03-14 | 2008-09-25 | Casio Comput Co Ltd | Imaging device, dimension measurement method, dimension measurement program |
| WO2009008733A1 (en) * | 2007-07-09 | 2009-01-15 | Feed Control Norway As | Means and method for average weight determination and appetite feeding |
| WO2016004527A1 (en) * | 2014-07-07 | 2016-01-14 | Xpertsea Solutions Inc. | Method of determining a value of a variable of interest of a sample having organisms and system therefore |
| WO2016023071A1 (en) * | 2014-08-12 | 2016-02-18 | Barnard Roger Merlyn | An aquatic management system |
| WO2018061925A1 (en) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | 日本電気株式会社 | Information processing device, length measurement system, length measurement method, and program storage medium |
| US20180263223A1 (en) * | 2015-03-09 | 2018-09-20 | Nec Solution Innovators, Ltd. | Same-fish identification device, fish counting device, portable terminal for counting fish, same-fish identification method, fish counting method, fish count prediction device, fish count prediction method, same-fish identification system, fish counting system, and fish count prediction system |
-
2019
- 2019-05-03 ES ES201930392A patent/ES2791551A1/en active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2289940A1 (en) * | 2006-07-20 | 2008-02-01 | Consejo Superior Investig. Cientificas | Morphometric image analysis device for establishing feeding strategies for use in aquaculture |
| JP2008224484A (en) * | 2007-03-14 | 2008-09-25 | Casio Comput Co Ltd | Imaging device, dimension measurement method, dimension measurement program |
| WO2009008733A1 (en) * | 2007-07-09 | 2009-01-15 | Feed Control Norway As | Means and method for average weight determination and appetite feeding |
| WO2016004527A1 (en) * | 2014-07-07 | 2016-01-14 | Xpertsea Solutions Inc. | Method of determining a value of a variable of interest of a sample having organisms and system therefore |
| WO2016023071A1 (en) * | 2014-08-12 | 2016-02-18 | Barnard Roger Merlyn | An aquatic management system |
| US20180263223A1 (en) * | 2015-03-09 | 2018-09-20 | Nec Solution Innovators, Ltd. | Same-fish identification device, fish counting device, portable terminal for counting fish, same-fish identification method, fish counting method, fish count prediction device, fish count prediction method, same-fish identification system, fish counting system, and fish count prediction system |
| WO2018061925A1 (en) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | 日本電気株式会社 | Information processing device, length measurement system, length measurement method, and program storage medium |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11864537B2 (en) | 2021-03-07 | 2024-01-09 | ReelData Inc. | AI based feeding system and method for land-based fish farms |
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