CZ307309B6 - A method of contactless detection of fish health and a device for implementing this method - Google Patents
A method of contactless detection of fish health and a device for implementing this method Download PDFInfo
- Publication number
- CZ307309B6 CZ307309B6 CZ2017-310A CZ2017310A CZ307309B6 CZ 307309 B6 CZ307309 B6 CZ 307309B6 CZ 2017310 A CZ2017310 A CZ 2017310A CZ 307309 B6 CZ307309 B6 CZ 307309B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- fish
- recorded
- computer
- camera
- view
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
Description
Způsob bezkontaktní detekce zdravotního stavu ryb a zařízení k provádění tohoto způsobuA method for contactless detection of fish health and apparatus for carrying out the method
Oblast technikyTechnical field
Vynález se týká bezkontaktní detekce změny zdravotního stavu ryb provázené vizuálními symptomy v jejich přirozeném prostředí bez nutnosti jejich fyzického odchytu.The invention relates to the non-contact detection of changes in the health state of fish accompanied by visual symptoms in their natural environment without the need for their physical capture.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
V rámci výzkumu chování ryb, při kterém jsou ryby monitorovány nepřetržitě, ať už samostatně, či ve skupinách, byla vyvinuta elektronická řešení, která pořizují vizuální záznam, ze kterého je následně vytvořena analýza chování sledovaných ryb.In the research of fish behavior, where fish are monitored continuously, either individually or in groups, electronic solutions have been developed that capture a visual record and then analyze the behavior of the fish being monitored.
Příkladem takového řešení je vynález z patentového spisu CZ 305 982 B6, který se zabývá sledováním pohybu jedné ryby, nebo až několika ryb současně, v monitorovaném prostoru. Z nasnímaných dat o pohybu sledovaných ryb vynález umožňuje následnou analýzu jejich chování. Vynález umožňuje sledovat dané ryby nepřetržitě, přičemž je dokáže rozpoznat i v situacích, kdy jsou sledované ryby ve shluku, či se vzájemně zastiňují, nebo podplavávají. Vynález využívá nádobu, ve které se ryby nacházejí a ve které je jim umožněno plavání, přičemž má nádoba průhledné dno, pod kterým je uspořádaná 3D kamera a zdroj strukturovaného světla. 3D kamera a zdroj strukturovaného světla jsou zaměřeny do nádoby, přičemž 3D kamera snímá odrazy strukturovaného světla dopadajícího na těla plavajících ryb. Snímky z3D kamery jsou ukládány a zpracovávány v počítačovém systému.An example of such a solution is the invention from CZ 305 982 B6, which is concerned with tracking the movement of one fish, or up to several fish simultaneously, in a monitored area. From the captured fish movement data, the invention allows the subsequent analysis of their behavior. The invention makes it possible to monitor the fish continuously, recognizing them even in situations where the fish under observation are in a cluster, shaded or flooded with one another. The invention utilizes a container in which the fish are found and allowed to swim, the container having a transparent bottom below which a 3D camera and a structured light source are arranged. The 3D camera and the structured light source are directed into the container, wherein the 3D camera captures the reflections of the structured light striking the bodies of the swimming fish. Images from a 3D camera are stored and processed in a computer system.
V současné době při provádění známé detekce zdravotního stavu ryb dochází k fyzickému kontaktu pracovníků s rybami, kteří je musejí odchytit z jejich přirozeného prostředí. Známé neinvazivní metody detekce zdravotního stavu ryb jsou založeny na posouzení jejich vzhledu expertem, který musí mít dotyčnou rybu k dispozici. Nevýhody tohoto známého řešení spočívají v tom, že odchyt je pro ryby stresující, a že dokonce může dojít k jejich zranění, což se projevuje na kvalitě ryb. Stres se týká jak odchycených ryb pro vzorkování, tak i ryb, které nebyly pro vzorkování chyceny a zůstaly v přirozeném prostředí. Odchyt ryb vyžaduje dostatečnou pracovní sílu a posouzení zdravotního stavu odchycených ryb vyžaduje přítomnost experta, což znamená finanční nákladnost známého řešení. Dále je nevýhodné, že postup dle známého řešení se musí pravidelně opakovat, neboť se zdravotní stav ryb mění v čase postupně, a v rámci prevence onemocnění chovného rybího hejna se musí detekce provádět s periodickou pravidelností. Pokud má být sledován vývoj zdravotního stavu, musí být ryba při jejím prvním vzorkování označena pro její identifikaci v následujícím vzorkování. Proces označení ryby je rovněž stresovou záležitostí.Nowadays, the well-known fish health detection involves the physical contact of the fish with the fish who have to catch them from their natural habitat. Known non-invasive methods for detecting fish health are based on the assessment of their appearance by an expert who must have the fish in question. The disadvantages of this known solution are that the capture is stressful for the fish and that it can even be injured, which is reflected in the quality of the fish. Stress concerns both captured fish for sampling and fish that have not been caught for sampling and have remained in the natural environment. Catching fish requires sufficient workforce, and assessing the health of captured fish requires the presence of an expert, which means the cost of a known solution. Furthermore, it is disadvantageous that the process according to the known solution must be repeated periodically, as the health status of the fish changes gradually over time, and in order to prevent fish breeding diseases, detection must be carried out periodically. If the development of the health status is to be monitored, the fish must be marked on its first sampling for identification in the following sampling. The process of marking fish is also a stressful matter.
Úkolem vynálezu je vytvoření způsobu a zařízení pro bezkontaktní detekci zdravotního stavu ryb v jejich přirozeném prostředí bez nutnosti fyzického kontaktu. Vynález by umožňoval průběžný monitoring zdravotního stavu ryb nacházejících se v přirozeném prostředí, a dále by umožňoval strojové vyhodnocení zdravotního stavu ryb, včetně identifikace jednotlivých ryb pro sledování vývoje jejich zdravotního stavu.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for contactless detection of fish health in their natural environment without the need for physical contact. The invention would allow continuous monitoring of the health status of fish found in the natural environment, and would also allow machine evaluation of the health status of fish, including the identification of individual fish to monitor the development of their health status.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Vytčený úkol byl vyřešen vytvořením způsobu bezkontaktní detekce zdravotního stavu ryb v jejich přirozeném prostředí podle tohoto vynálezu.The object of the present invention is to provide a method for contactless detection of the health status of fish in their natural environment.
Způsob bezkontaktní detekce zdravotního stavu ryb v jejich přirozeném prostředí zahrnuje následující kroky. Nejprve se nasměruje zorné pole alespoň jedné digitální kameryThe method of contactless detection of the health status of fish in their natural environment comprises the following steps. First, the field of view of the at least one digital camera is directed
- 1 CZ 307309 Β6 do monitorované oblasti přirozeného prostředí ryb. Přirozeným prostředím se rozumí vodní prostředí, kde ryby mohou přirozeně plavat. Následně se pořídí alespoň jeden digitální snímek digitální kamerou, který se zpracuje v počítači. Při zpracování digitálního snímku v počítači se strojově rozpoznají ryby zaznamenané na digitálním snímku.To the natural habitat monitoring area of the fish. Natural environment means the aquatic environment where fish can naturally swim. Subsequently, at least one digital image is taken by a digital camera, which is processed in a computer. When a digital image is processed on a computer, fish recorded on the digital image are recognized by machine.
Podstata vynálezu spočívá v tom, že se do monitorované oblasti nasměrují zorné pole 3D kamery a zorné pole kamery s vysokým rozlišením, přičemž se zorná pole obou kamer alespoň částečně překrývají. Překrývání zorných polí je důležité, aby pořízené snímky z obou kamer přes odlišný formát záznamu obsahovaly podobný obsah záznamu. Následně se pořídí primární snímek 3D kamerou, pro který se v počítači ověří přítomnost alespoň jedné ryby ve vyhovující pozici, to znamená, aby byla na snímku zaznamenána ryba správně orientována vůči objektivu kamery s vysokým rozlišením. Pokud není na primárním snímku zaznamenaná ani jedna ryba ve vyhovující pozici, tak se pořízení primárního snímku opakuje tak dlouho, dokud není na primárním snímku zaznamenaná alespoň jedna ryba ve vyhovující pozici. Poté se pořídí alespoň jeden sekundární snímek kamerou s vysokým rozlišením, na kterém se zaznamenaná ryba ve vyhovující pozici lokalizuje počítačem, a to pomocí dat ze zpracování primárního snímku. Lokalizováním ryby na sekundárním snímku je ze všech dat tvořících sekundární snímek vybrán pouze soubor dat se zaznamenanou rybou, který se analyzuje v počítači pro identifikaci zaznamenané ryby. Následně se vybraný soubor dat sekundárního snímku s identifikovanou rybou analyzuje v počítači pro nalezení vizuálních symptomů doprovázejících změnu zdravotního stavu zaznamenané identifikované ryby. Mezi největší výhody vynálezu patří to, že se detekuje změna zdravotního stavu ryb bez fyzického kontaktu. Ryby se nacházejí v přirozeném prostředí, přičemž jsou bez stresování identifikovány a současně i prověřeny, zda se jejich zdravotní stav nemění. Způsob je vhodný pro průběžné vzorkování, které je možné plně automatizovat. Automatizace na základě způsobu, snížení stresu působícího na ryby a kontinuální detekce změny zdravotního stavu snižují náklady chovu a současně zvyšují výnosy chovu.The object of the invention is to direct the field of view of a 3D camera and the field of view of a high-resolution camera into the monitored area, at least partially overlapping the field of view of the two cameras. Overlapping the field of view is important that the captured images from both cameras over a different recording format contain similar recording content. Subsequently, the primary image is taken with a 3D camera, for which the presence of at least one fish in a suitable position is verified on the computer, i.e. the fish is correctly aligned with the high-resolution camera lens in the image. If no primary fish is recorded in the matched position on the primary image, the primary snapshot is repeated until at least one matched fish is recorded in the primary image. Then, at least one secondary image is taken with a high-resolution camera, on which the recorded fish in a suitable position is localized by a computer, using data from the primary image processing. By locating the fish on the secondary image, only the recorded fish data file is selected from all the data making up the secondary image, which is analyzed on a computer to identify the recorded fish. Subsequently, the selected secondary image data set with the identified fish is analyzed on a computer to find visual symptoms accompanying the health change of the recorded identified fish. Among the greatest advantages of the invention is that a change in the health of the fish is detected without physical contact. The fish are found in a natural environment and are identified without stress and at the same time verified whether their state of health changes. The method is suitable for continuous sampling, which can be fully automated. Method-based automation, reducing stress on fish and continuous detection of health changes reduce breeding costs while increasing breeding yields.
Ve výhodném provedení způsobu podle vynálezu se zorná pole kamer orientují do monitorované oblasti pomocí optického odrazu alespoň jednoho zrcadla. Odrážením zorných polí pomocí zrcadel je možné instalovat kameiy jinými způsoby, než je běžné, a současně orientováním zorného pole se snižuje pravděpodobnost, že blízko nacházející se ryba zakryje celé zorné pole kamer.In a preferred embodiment of the method of the invention, the field of view of the cameras is oriented to the monitored area by optical reflection of at least one mirror. By reflecting the field of view with mirrors, it is possible to install cameras in other ways than normal, while at the same time orienting the field of view reduces the likelihood that a near-lying fish will cover the entire field of view of the cameras.
Ve výhodném provedení způsobu podle vynálezu se zorná pole kamer orientují do monitorované oblasti vodorovně. Většina symptomů onemocnění ryb je na rybě viditelná při pohledu z boku.In a preferred embodiment of the method of the invention, the field of view of the cameras is oriented horizontally to the monitored area. Most symptoms of fish disease are visible from the side of the fish.
Ve výhodném provedení způsobu podle vynálezu se začne současně s pořízením sekundárního snímku zaznamenaná ryba sledovat v celém přirozeném prostředí doplňkovou jednotkou pro monitorování pohybu ryb. Některé změny zdravotního stavu ryb se kromě vizuálních symptomů projevují změnou chování ryby. Monitorováním pohybu ryby v přirozeném prostředí lze zpřesnit diagnózu změny zdravotního stavu ryby. S výhodou se ryby sledují až po dobu 72 hodin.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the recorded fish begins to be monitored in the entire natural environment by means of an additional fish movement monitoring unit at the same time as the secondary picture is taken. In addition to visual symptoms, some changes in the health of the fish result in changes in fish behavior. By monitoring the movement of the fish in the natural environment, it is possible to refine the diagnosis of changes in the health of the fish. Preferably, the fish are monitored for up to 72 hours.
Ve výhodném provedení způsobu podle vynálezu se frekvence pořizování primárních snímků a sekundárních snímků volí z intervalu od 5 do 150 Hz. Maximální rychlost 150 snímků za sekunduje vhodná pro drobné ryby, které jsou při svém pohybu velice mrštné. Pro větší ryby je možné nastavit nižší frekvenci pořízených snímku za sekundu.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the acquisition frequency of the primary images and secondary images is selected from the range of 5 to 150 Hz. The maximum frame rate of 150 frames per second is suitable for small fish, which are very agile when moving. For larger fish, it is possible to set a lower frame rate per second.
Ve výhodném provedení způsobu podle vynálezu se monitorovaná oblast vytyčí v oblasti krmení ryb. Vzhledem k omezenému dosahu zorného pole 3D kamery ve vodním prostředí je vhodné kameru umístit do oblasti častého výskytu ryb. Oblast krmení je ideální volbou, protože ryby se za krmením stahují z celého prostoru svého přirozeného prostředí.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the monitored area is delineated in the fish feeding area. Due to the limited range of view of the 3D camera in the aquatic environment, it is advisable to place the camera in the area where fish are frequently found. The feeding area is an ideal choice because the fish withdraw from the entire space of their natural habitat after feeding.
Součástí tohoto vynálezu je také zařízení pro bezkontaktní detekci zdravotního stavu ryb v jejich přirozeném prostředí.The present invention also provides a device for contactless detection of the health status of fish in their natural environment.
-2CZ 307309 B6-2GB 307309 B6
Zařízení pro bezkontaktní detekci zdravotního stavu ryb v jejich přirozeném prostředí je tvořené alespoň jednou digitální kamerou, jejíž zorné pole je nasměrováno do monitorované oblasti přirozeného prostředí ryb. Digitální kamera je propojená s alespoň jedním počítačem pro přenos digitálních snímků z kamery do počítače, pomocí kterého dochází k jejich zpracování a vyhodnocení.The device for contactless detection of the health status of fish in their natural environment is formed by at least one digital camera whose field of view is directed to the monitored area of the natural environment of the fish. The digital camera is connected to at least one computer for transferring digital images from the camera to the computer for processing and evaluation.
Podstata vynálezu spočívá v tom, že zařízení zahrnuje vodotěsnou schránku pro alespoň částečné ponoření pod hladinu vody opatřenou alespoň jednou transparentní stěnou. Ve schránce je uspořádán prostředek pro upevnění alespoň jedné 3D kamery a alespoň jedné kamery s vysokým rozlišením, přičemž se zorná pole kamer alespoň částečně překrývají. Schránka chrání kamery před zatopením. Transparentní stěna schránky tvoří rozhraní pro průchod zorných polí kamer z vnitřního prostoru schránky do monitorované oblasti. To je výhodné proto, že suchý prostor schránky poskytuje kamerám rybou nezastinitelné rozšíření zorného pole, a zejména 3D kameře neubírá suchý prostor schránky dosah zorného pole, který je ve vodním prostředí zkracován. Počítač zařízení je opatřen alespoň jedním datovým úložištěm, na kterém je uložena databáze zaznamenaných ryb, databáze vizuálních symptomů onemocnění, a alespoň jeden softwarový modul pro realizaci bezkontaktní detekce zdravotního stavu ryb. V databázi je veden záznam pro každou rybu, která je softwarovým modulem identifikována, a jejíž vzhled byl posouzen se záznamy databáze symptomů změny stavu zdravotního stavu ryb. Výhodou zařízení je to, že z pohledu hardware je sestaveno z dostupných součástí a je snadno zhotovitelné. Softwarový modul obsahuje program řídící činnost zařízení, přičemž musí být zařízení opatřeno databází symptomů onemocnění ryb např. z materiálů získaných fyzickým vzorkováním z dosavadního stavu techniky.SUMMARY OF THE INVENTION The device comprises a waterproof container for at least partially immersing under the surface of the water provided with at least one transparent wall. A means for mounting at least one 3D camera and at least one high-resolution camera is provided in the receptacle, at least partially overlapping the field of view of the cameras. The box protects the cameras from flooding. The transparent wall of the box forms an interface for the camera field of view to pass from the inside of the box to the monitored area. This is advantageous because the dry shell of the shell provides the camera with an unstoppable widening of the field of view, and especially the 3D camera does not reduce the dry shell of the shell, which is shortened in the aquatic environment. The machine computer is provided with at least one data storage storing a database of recorded fish, a database of visual symptoms of the disease, and at least one software module for carrying out contactless fish health detection. The database shall be recorded for each fish identified by the software module and the appearance of which has been assessed against the database of fish health change symptoms. The advantage of the device is that, from a hardware perspective, it is made up of available components and is easy to manufacture. The software module comprises a program controlling the operation of the device, wherein the device must be provided with a database of fish disease symptoms, e.g. from materials obtained by prior art physical sampling.
Ve výhodném provedení zařízení podle vynálezu je schránka opatřena alespoň jedním zrcadlem pro orientování zorných polí kamer do monitorované oblasti. Zrcadlo může mít nastavitelnou úhlovou odchylku. Použitím zrcadla je možné upevnit kamery ve schránce nelineárně. Ve výhodném provedení zařízení jsou kamery uspořádány pod horní podstavou schránky a zrcadlo je uspořádáno nad spodní podstavou schránky, přičemž je zrcadlo nakloněno vůči vodorovné rovině pod úhlem o velikosti od 25 do 75°. Svisle orientovaná schránka nezabírá pod vodou tolik místa, jako schránka, která má kamery uspořádány pro lineárně vedené zorné pole, a současně svislá schránka dostatečně rozšiřuje zorné pole kamery s vysokým rozlišením před přechodem zorného pole do vodního prostředí.In a preferred embodiment of the device according to the invention, the receptacle is provided with at least one mirror for orienting the field of view of the cameras to the monitored area. The mirror may have an adjustable angular offset. By using a mirror it is possible to mount the cameras in the box non-linearly. In a preferred embodiment of the device, the cameras are disposed below the upper case of the box and the mirror is disposed above the lower case of the box, with the mirror inclined to the horizontal plane at an angle of 25 to 75 °. The vertical box does not occupy as much underwater space as the box having cameras arranged for a linearly guided field of view, while the vertical box sufficiently expands the field of view of the high-resolution camera before the field of view enters the aquatic environment.
Ve výhodném provedení zařízení podle vynálezu je zařízení opatřeno doplňkovou jednotkou pro monitorování pohybu ryb, která je umístěna nad přirozeným prostředím ryb. Doplňková jednotka musí mít umožněno sledování ryb v celém jim přístupném prostoru tvořícím přirozené prostředí, aby se ryba neztratila v průběhu sledování.In a preferred embodiment of the device according to the invention, the device is provided with an additional fish movement monitoring unit which is located above the natural fish environment. The supplementary unit shall be able to monitor the fish throughout their natural habitat to ensure that the fish is not lost during the observation.
Ve výhodném provedení zařízení podle vynálezu je počítač vybaven zobrazovacím prostředkem pro zobrazení výsledků bezkontaktní detekce zdravotního stavu ryb, nebo je počítač připojen k externímu zobrazovacímu prostředku. Data obsahující výsledky detekce musí být pro uživatele reprodukovány ve srozumitelné podobě. Pokud je počítač opatřen např. displejem, může si obsluha výsledky detekce zobrazit na počítači, pokud však počítač není opatřen prostředkem pro zobrazení výsledků, je nezbytné k počítači připojit takový prostředek, který je toho schopen, např. tablet.In a preferred embodiment of the device according to the invention, the computer is equipped with a display means for displaying the results of non-contact fish health detection, or the computer is connected to an external display means. Data containing detection results must be reproduced in a user-friendly manner. If the computer is provided with eg a display, the operator can view the detection results on the computer, but if the computer does not have a means for displaying the results, it is necessary to connect to the computer such a means as is capable, eg a tablet.
Ve výhodném provedení zařízení podle vynálezu je počítač opatřen signalizačním prostředkem, nebo je počítač k signalizačnímu prostředku připojen, pro upozornění obsluhy na výsledek bezkontaktní detekce zdravotního stavu ryb. Pokud je detekována změna zdravotního stavu, je potřeba v zájmu ochrany chovného hejna neodkládat nezbytné kroky týkající se prevence a ošetření. Signalizační prostředek upozorní na nastalou situaci tak, aby obsluha nezanedbala své povinnosti.In a preferred embodiment of the device according to the invention, the computer is provided with a signaling means, or the computer is connected to the signaling means, to alert the operator of the result of the non-contact detection of fish health. If a change in health status is detected, the necessary prevention and treatment steps should not be delayed in order to protect the breeding flock. The signaling device warns of the situation so that the operator does not neglect their duties.
-3CZ 307309 B6-3GB 307309 B6
Další součástí tohoto vynálezu je softwarový modul obsahující program pro chod zařízení pro bezkontaktní detekci zdravotního stavu ryb v jejich přirozeném prostředí, jehož podstata spočívá v tom, že zahrnuje následující kroky:Another aspect of the present invention is a software module comprising a program for running a device for contactless detection of the health status of fish in their natural environment, comprising the following steps:
a) aktivaci 3D kamery pro pořízení primárního snímku a jeho uložení na datové úložiště počítače,a) activation of the 3D camera to capture the primary image and save it on the computer data storage,
b) vyhledání pixelů nesoucích data o zaznamenaných rybách v primárním snímku a porovnání dat z těchto pixelů s referenčním nastavením pro výběr ryb nacházejících se ve vyhovující pozici,(b) locating pixels carrying data on recorded fish in the primary image and comparing the data from those pixels with the reference setting for selecting fish in a suitable position;
c) opakování kroku a) a kroku b), dokud není pořízen primární snímek s alespoň jednou rybou ve vyhovující pozici,c) repeating step a) and step b) until a primary image with at least one fish in a suitable position is taken,
d) aktivace kamery s vysokým rozlišením pro pořízení sekundárního snímku a jeho uložení na datové úložiště počítače,d) activation of a high-resolution camera to take a secondary image and save it on a computer data storage;
e) lokalizaci a výběr pixelů se zaznamenanou rybou ve vyhovující pozici na sekundárním snímku pomocí dat z předcházejícího zpracování primárního snímku,e) locating and selecting pixels with the recorded fish at a suitable position on the secondary image using data from the previous processing of the primary image,
f) nalezení identifikačních znaků zaznamenané ryby pomocí souboru dat z vybraných pixelů sekundárního snímku a porovnání identifikačních znaků zaznamenané ryby se záznamy v databázi zaznamenaných ryb pro nalezení existujícího záznamu v databázi, nebo pro vytvoření nového záznamu v databázi,f) locating the recorded fish identifiers using a set of data from selected secondary image pixels and comparing the recorded fish identifiers with the recorded fish database records to locate an existing record in the database or to create a new record in the database;
g) porovnání vizuální informace ze souboru dat z vybraných pixelů sekundárního snímku se záznamy z databáze symptomů a vyhodnocení změny zdravotního stavu zaznamenané ryby,g) comparing the visual information from the data set from the selected pixels of the secondary image with the records from the symptom database and evaluating the change in the health status of the recorded fish,
h) doplnění záznamu identifikované zaznamenané ryby v databázi zaznamenaných ryb.(h) supplementing the record of identified recorded fish in the recorded fish database.
Ve výhodném provedení softwarového modulu podle vynálezu obsahuje program softwarového modulu kroky:In a preferred embodiment of the software module according to the invention, the software module program comprises the steps of:
a) aktivaci doplňkové jednotky pro monitorování pohybu ryb při pořízení sekundárního snímku,(a) activation of an additional fish movement monitoring unit when the secondary image is taken;
b) deaktivaci doplňkové jednotky po předepsané časové době,(b) deactivation of the supplementary unit after the prescribed time,
c) vyhodnocení okamžité rychlosti pro jednotlivé časové momenty nebo vyhodnocení průměrné rychlosti nebo vyhodnocení trajektorie pohybu nebo vyhodnocení uplavané vzdálenosti nebo nalezení oblasti nejčastějšího výskytu ze zaznamenaného monitorování,c) evaluation of instantaneous speed for individual time moments or evaluation of average speed or evaluation of movement trajectory or evaluation of distance traveled or finding the area of the most frequent occurrence from recorded monitoring,
d) zapsání vyhodnoceného výsledku monitorování do záznamu identifikované zaznamenané ryby v databázi zaznamenaných ryb.(d) entering the evaluated monitoring result in the record of identified recorded fish in the recorded fish database.
Mezi výhody vynálezu patří bezkontaktní detekce zdravotního stavu ryb, která ryby nestresuje a neohrožuje je zraněním. Absence fyzického odchytu a povolání experta na místo šetří náklady chovateli ryb. Velkou výhodou je, že detekce je prováděna kontinuálně, tudíž je možné reagovat na změny zdravotního stavu ryb bez prodlení, čímž je sníženo riziko rozšíření onemocnění z chovného rybího hejna mezi volně žijící ryby. Včasné rozpoznání změny zdravotního stavu ryb rozšiřuje paletu možností, jak nastalou situaci řešit. Zařízení podle vynálezu je hardwarově snadno dostupné a udržovatelné. Zařízení vyžaduje minimální zásah obsluhy do průběhu detekce, s tím, že je obsluha bezodkladně upozorněna na detekovanou změnu zdravotního stavu.Advantages of the invention include the non-contact detection of fish health, which does not stress the fish and does not endanger them by injury. The absence of physical capture and the calling of an on-site expert saves costs for fish farmers. The big advantage is that the detection is carried out continuously, so it is possible to respond to changes in the health status of the fish without delay, thus reducing the risk of spreading the disease from the breeding fish flock to wild fish. Early recognition of changes in fish health extends the range of options to address the situation. The device according to the invention is readily available and maintainable in hardware. The device requires minimal intervention of the operator in the course of detection, with the operator being promptly notified of a detected change in health condition.
-4CZ 307309 B6-4GB 307309 B6
Objasnění výkresůClarification of drawings
Uvedený vynález bude blíže objasněn na následujících vyobrazeních, kde:The present invention will be explained in more detail in the following drawings, where:
obr. 1 znázorňuje boční pohled na schematické vyobrazení schránky zařízení, obr. 2 znázorňuje perspektivní pohled na schematické vyobrazení schránky zařízení, obr. 3 znázorňuje schematické vyobrazení zařízení, obr. 4 znázorňuje příklady vizuálních symptomů změny zdravotního stavu ryb.Fig. 1 shows a side view of a schematic representation of the device box; Fig. 2 shows a perspective view of a schematic representation of the device box; Fig. 3 shows a schematic view of the device; Fig. 4 shows examples of visual symptoms of fish health change.
Příklady uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Rozumí se, že dále popsané a zobrazené konkrétní případy uskutečnění vynálezu jsou představovány pro ilustraci, nikoliv jako omezení vynálezu na uvedené příklady. Odborníci znalí stavu techniky najdou nebo budou schopni zajistit za použití rutinního experimentování větší či menší počet ekvivalentů ke specifickým uskutečněním vynálezu, která jsou zde popsána. I tyto ekvivalenty budou zahrnuty v rozsahu následujících patentových nároků.It is understood that the specific embodiments of the invention described and illustrated below are presented by way of illustration and not by way of limitation of the invention to the examples given. Those skilled in the art will find or will be able to provide, by routine experimentation, more or less equivalents to the specific embodiments of the invention described herein. These equivalents will also be included within the scope of the following claims.
Na obr. 1 a obr. 2 je vyobrazena vodotěsná schránka 10 zařízení pro bezkontaktní detekci zdravotního stavu ryb 1 v jejich přirozeném prostředí. Schránka 10 je celá vyrobena např. z plexiskla, takže jsou její stěny transparentní. Materiál pro výrobu schránky 10 je možné měnit pod podmínkou, že alespoň jedna stěna schránky 10 bude transparentní pro směrování zorného pole 2 kamer do vodního prostředí. Vyobrazená schránka 10 je svisle orientovaná, kde pod horní podstavou je instalován prostředek 11 k upevnění 3D kamery 5 a kamery 6 s vysokým rozlišením. Kamery 5 a 6 jsou orientovány svisle dolů, přičemž se jejich zorné pole 2 láme zrcadlem 8 mimo prostor schránky 10. Zrcadlo 8 je umístěno nad spodní podstavou schránky 10 a je nakloněno pod úhlem 40°. Zrcadlo 8 lze naklápět pomocí nevyobrazeného stavěcího šroubu a tím měnit úhel jeho naklopení. Zorné pole 2 kamer se láme od zrcadla 8 přes transparentní stěnu do vodního prostředí, kde zabírá monitorovanou oblast 3. Pro instalaci je schránka 10 z vnější strany opatřena instalačním prostředkem 12, který je na vyobrazeném příkladu uskutečnění tvořen ocelovým závěsným hákem pro zavěšení na stěnu nádrže.Figures 1 and 2 show a waterproof box 10 of a device for contactless detection of the health status of fish 1 in their natural habitat. The container 10 is entirely made of plexiglass, for example, so that its walls are transparent. The material for manufacturing the container 10 may be varied provided that at least one wall of the container 10 is transparent to direct the field of view 2 of the cameras into the aquatic environment. The illustrated box 10 is vertically oriented, where a means 11 for mounting the 3D camera 5 and the high-resolution camera 6 is installed under the upper base. The cameras 5 and 6 are oriented vertically downward, their field of view 2 is broken by the mirror 8 outside the box 10. The mirror 8 is positioned above the lower base of the box 10 and is inclined at 40 °. The mirror 8 can be tilted by means of a set screw (not shown) and thus change the angle of its tilting. The field of view 2 of the cameras breaks from the mirror 8 through a transparent wall into the aquatic environment, where it occupies the monitored area 3. For installation, the housing 10 is provided with an installation means 12, which in the illustrated embodiment is a steel suspension hook .
Na schematickém vyobrazení na obr. 3 je vyobrazeno celé zařízení pro bezkontaktní detekci zdravotního stavu ryb 1 v jejich přirozeném prostředí. Zařízení snímá ryby f, které se dostanou do monitorované oblasti 3. Současně je pomocí doplňkové jednotky 9 pro monitorování pohybu ryb 1 snímán pohyb ryb 1 v celém jejich přirozeném prostředí. Ve vyobrazeném uskutečnění vynálezu jsou snímky přenášeny do počítače 4, který vyhodnocuje data, jenž snímky obsahují a který slouží jako vzdálený server. K počítači 4 se připojují zobrazovací prostředky pro zobrazení výsledků detekce nacházejících se na datovém úložišti počítače 4.The schematic representation of FIG. 3 shows the entire device for contactless detection of the health status of fish 1 in their natural environment. The device senses the fish f that reach the monitoring area 3. At the same time, the movement of the fish 1 in its entire natural environment is sensed by means of an additional fish movement monitoring unit 9. In the illustrated embodiment of the invention, the images are transferred to a computer 4 which evaluates the data containing the images and which serves as a remote server. Display means 4 are connected to the computer 4 for displaying detection results located on the computer storage 4.
Zařízení pro bezkontaktní detekci zdravotního stavu ryb 1 v jejich přirozeném prostředí slouží pro odhalení raných stádií nemocí ryb 1 na základně bezkontaktního snímání jejich vzhledu a v rozšířeném provedení i na základě analýzy chování ryb 1_. Zařízení se skládá z vybavení pořizujícího obrázky vzhledu ryby j_, počítače 4 a software analyzujícího data, který provádí samotnou detekci nemoci rybyThe device for contactless health status detection of fish 1 in their natural environment serves to detect early stages of fish diseases 1 on the basis of contactless scanning of their appearance and, in an extended embodiment, also based on analysis of fish behavior 1. The apparatus consists of equipment for taking pictures of the appearance of a fish 1, a computer 4 and a data analysis software which itself detects fish disease
Doplňková jednotka 9 pro monitorování pohybu ryb funguje obdobně jako vynález z patentu CZ 305 982 B6 stím rozdílem, že je její 3D kamera umístěna nad přirozeným prostředím rybí a produkuje informace o 3D pozici individuálních ryb 1 v nádrži nezávisle na osvětlení nádrže.The additional fish movement monitoring unit 9 works similarly to the invention of patent CZ 305 982 B6 except that its 3D camera is positioned above the natural fish environment and produces information about the 3D position of the individual fish 1 in the tank independently of the tank lighting.
Vybavení pořizující obrázky vzhledu ryb 1 je umístěno v nádrži tak, aby snímalo oblast s nejčastějším výskytem ryb 1, např. místo krmení. Vybavení zahrnuje 3D kameru 5, kameru 6Equipment for taking pictures of the appearance of the fish 1 is located in the tank so as to sense the area with the most frequent occurrence of the fish 1, eg the feeding place. Features include 3D camera 5, camera 6
-5CZ 307309 B6 s vysokým rozlišením, schránku 10 a zrcadlo 8. 3D kamera 5 je umístěna nad vodní hladinou, aby tak bylo eliminováno riziko jejího zatopení. 3D kamera 5 je orientována směrem dolů. Kamera 6 s vysokým rozlišením snímá monitorovanou oblast 3 ve vodě o velikosti zhruba 60*100*100cm. Obraz je odražen zrcadlem 8 do 3D kamery 5 umístěné nad zrcadlem 8. Vynález zajišťuje dostatečně velkou snímací oblast před schránkou j_0. Vzdálenost 3D kamery 5, zrcadla 8 a monitorované oblasti 3 minimalizuje velikost schránky 10 a eliminuje překryv ryb 1 před kamerami 5 a 6.The HD camera 5 is located above the water surface to eliminate the risk of flooding. The 3D camera 5 is oriented downwards. The high resolution camera 6 captures the monitored area 3 in water of about 60 * 100 * 100cm. The image is reflected by the mirror 8 into the 3D camera 5 located above the mirror 8. The invention provides a sufficiently large scanning area in front of the box 10. The distance of the 3D camera 5, the mirror 8 and the monitored area 3 minimizes the size of the box 10 and eliminates the overlap of the fish 1 in front of the cameras 5 and 6.
Technická koncepce řeší problémy uskutečnění, kde kamery 5 a 6 mohou být ponořeny do vody ve velmi malé schránce 10, v tomto případě ale vzniká problém, že ryba 1 se musí nacházet ve vzdálenosti alespoň 50 cm od kamer 5 a 6, aby se celá vešla do záběru a 3D kamera 5 mohla pracovat jak má, v tom případě rybu 1 může zakrýt jiná ryba 1, která se vyskytne mezi schránkou 10 a sledovanou rybou 1. Opakem je řešení, kdy schránka 10 je velká - na délku 70 cm - pak se ryba 1 celá vejde do zorného pole 2 kamer 5 a 6, ale schránka 10 je velká a zabírá příliš místa v nádrži, rovněž musí být těžká, aby se potopila, protože obsahuje vzduch a kamery 5 a 6 se nachází pod vodou. To zvyšuje riziko zničení zařízení.The technical concept solves problems of implementation where cameras 5 and 6 can be immersed in water in a very small container 10, but in this case there is a problem that the fish 1 must be at least 50 cm away from cameras 5 and 6 in order to fit and the 3D camera 5 could work as it should, in which case the fish 1 may be covered by another fish 1 that occurs between the shell 10 and the fish being watched 1. The opposite is the solution when the shell 10 is large - 70 cm long - then the fish 1 completely fits into the field of view 2 of cameras 5 and 6, but the shell 10 is large and occupies too much space in the tank, it must also be heavy to sink because it contains air and the cameras 5 and 6 are underwater. This increases the risk of equipment damage.
Schránka 10 umožňuje snímat ryby 1 z bočního pohledu. Velikost monitorované oblasti 3 je dostatečně velká, aby bylo možné snímat většinu druhů ryb 1 používaných v komerčních chovech. 3D kamera 5 poskytuje data o monitorované oblasti 3 v podobě hloubkové mapy. Data z 3D kamery 5 jsou v reálném čase přenášena do počítače 4, kde jsou zpracována. V prvním kroku je použita hloubková mapa. Pro každý bod primárního snímku je v hloubkové mapě informace o vzdálenosti objektu od kamery v milimetrech. Pomocí jednoduché segmentace na základě vzdálenosti je nalezen tvar ryby L V případě, že tvar a orientace rybyl splňují požadavky na kvalitní obraz vzhledu ryby 1, je kamerou 6 pořízen sekundární snímek nesoucí barevný obraz a infra červený obraz v oblasti 827 až 850 nm pro detekci symptomů 7 nemocí. Vyhovující pozice ryby 1 je taková, že je ryba 1 bokem, je zaznamenána celá a není prohnutá, aby nedocházelo ke zkreslení vzorů na jejím těle.The box 10 allows the fish 1 to be scanned from a side view. The size of the monitored area 3 is large enough to capture most of the fish species 1 used in commercial farms. The 3D camera 5 provides data about the monitored area 3 in the form of a depth map. The data from the 3D camera 5 is transmitted in real time to the computer 4 where it is processed. In the first step, a depth map is used. For each point of the primary image, the depth map shows the distance of the object to the camera in millimeters. Using simple segmentation based on distance, the shape of the fish is found LV If the shape and orientation of the fish meet the requirements for a quality image of the fish's appearance 1, a secondary image bearing a color image and an infrared red image in 827-850 nm is taken by camera 6 for symptom detection 7 of diseases. The satisfactory position of the fish 1 is such that the fish 1 is sideways, is recorded completely and is not bent to avoid distortion of the patterns on its body.
Snímky jsou snímány s frekvencí 10 snímků za sekundu, aby bylo možné detekovat ryby v dobrém postavení vůči kamerám 5 a 6. V dalším kroku je detekována hlava ryby _f, její ocas a kontura ryby 1. Pomocí metod analýzy textury a barvy v barevném obrazu a infra-červeném obrazu jsou detekovány viditelné symptomy 7 nemocí, víz obr. 4. Nejprve jsou detekovány specifické barevné oblasti na těle ryby 1, které odpovídají jednotlivým příznakům. Poté jsou detekovány oblasti narušení pravidelné struktury kůže (šupin) ryby 1_. Bílé, jasně ohraničené oblasti odpovídají zaplísnění, červené skvrny na těle odpovídají bakteriálním nemocem (např. vibriosis), tmavé a jasně ohraničené oblasti se specifickým tvarem odpovídají napadení buchankou (Sea líce). Identifikované oblasti jsou klasifikovány na základě předdefinovaných tříd, který byly vytvořeny odborníkem na nemoci ryb k Na základě identifikovaných symptomů 7 je určena úroveň pravděpodobnosti výskytu nemoci.The images are captured at 10 frames per second to detect fish in a good position relative to cameras 5 and 6. In the next step the fish head _f, its tail and fish contour 1 are detected. Visible symptoms of the 7 diseases are detected by the infra-red image, see Fig. 4. First, specific color areas on the body of the fish 1 corresponding to the individual symptoms are detected. Thereafter, areas of disruption of the regular skin structure (scales) of the fish 7 are detected. White, clearly demarcated areas correspond to fungi, red spots on the body correspond to bacterial diseases (eg vibriosis), dark and clearly demarcated areas with a specific shape correspond to attack by a cichlid (Sea cheek). Identified areas are classified based on predefined classes developed by a fish disease expert k Based on the symptoms identified 7, the level of disease probability is determined.
Informace o 3D poloze jednotlivých ryb 1 je produkována 3D kamerou doplňkové jednotky 9 umístěné nad snímanou oblastí. Pozice každé ryby 1 v nádrži je získána s frekvencí 30 snímků za sekundu. Z polohy ryby 1 je vypočítána její okamžitá rychlost a její dlouhodobá trajektorie v průběhu 48 hodin. Z trajektorie a rychlosti jsou vypočítány parametry popisující aktivitu každé ryby 1 (např. průměrná vzdálenost od ostatních ryb 1, průměrná rychlost, nejčastější oblast výskytu ryby 1, průměrná uplavaná vzdálenost). Tyto údaje jsou porovnány s definovanými konstantami určenými na základě druhu ryby 1 a velikosti nádrže a jsou porovnány s údaji ostatních ryb 1. Metoda hodnotí, jak daleko se ryba 1 pohybuje od skupiny ostatních ryb 1, zda její aktivita neklesla pod kritickou mez, zda její rychlost neklesla pod kritickou mez, zda setrvává v jedné oblasti a zda se přemisťuje do oblasti krmení. Na základě těchto ukazatelů je stanovena pravděpodobnost výskytu nemoci z trajektorie ryby J_.The 3D position information of the individual fish 1 is produced by the 3D camera of the additional unit 9 located above the sensing area. The position of each fish 1 in the tank is obtained at 30 frames per second. From the position of fish 1, its instantaneous speed and its long-term trajectory over the course of 48 hours are calculated. Parameters describing the activity of each fish 1 are calculated from the trajectory and speed (eg, average distance from other fish 1, average speed, most common area of fish 1, average distance traveled). These data are compared with defined constants determined based on fish species 1 and tank size and are compared with data from other fish 1. The method evaluates how far fish 1 moves from a group of other fish 1 to see if its activity has fallen below the critical the velocity did not fall below the critical limit, whether it remains in one area and whether it moves to the feeding area. Based on these indicators, the probability of the disease from the fish trajectory is determined.
Informace o trajektorii ryby f a jejím vzhledu jsou spárovány na základě výskytu ryby 1 před vybavením zařízení snímajícím vzhled ryb 1. Ryba 1, která je aktuálně snímána, je identifikovánaFish t information and appearance information are matched based on the occurrence of fish 1 prior to the equipment of the fish appearance sensing device 1. The fish 1 that is currently being sensed is identified
-6CZ 307309 B6 pomocí systému určujícího polohu ryb 1. Na základě tohoto principu je možné spárovat informaci o pohybu ryby 1 a jejím vzhledu. Obě pravděpodobnosti jsou zkombinovány dohromady a je vypočítána výsledná pravděpodobnost výskytu nemoci pro danou rybu j_. V případě, že pravděpodobnost překročí úrovně nastavené obsluhou, tak je obsluha upozorněna pomocí notifíkace, která zobrazuje detekované příznaky nemocí na těle ryby 1, parametry vypočítané z trajektorie ryby 1 a lokalizaci ryby v nádrži. Uživatel pak provede vyhodnocení rizika výskytu nemoci a podnikne další kroky.-630 307309 B6 using a fish positioning system 1. Based on this principle, it is possible to pair information on the movement of fish 1 and its appearance. Both probabilities are combined together and the resulting disease probability for a given fish is calculated. If the probability exceeds levels set by the operator, the operator is alerted by a notification that displays the detected disease symptoms on the body of the fish 1, parameters calculated from the fish trajectory 1, and the location of the fish in the tank. The user then evaluates the risk of the disease and takes further action.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Vynález je využitelný v podmínkách komerčních rybích farem v rámci prevence výskytu nemocí v intenzivních akvakulturách, jako jsou např. chovy v mořských klecích.The invention is applicable to commercial fish farms in the prevention of disease occurrence in intensive aquaculture such as sea cage farming.
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2017-310A CZ2017310A3 (en) | 2017-05-31 | 2017-05-31 | A method of contactless detection of fish health and a device for implementing this method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2017-310A CZ2017310A3 (en) | 2017-05-31 | 2017-05-31 | A method of contactless detection of fish health and a device for implementing this method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ307309B6 true CZ307309B6 (en) | 2018-05-23 |
| CZ2017310A3 CZ2017310A3 (en) | 2018-05-23 |
Family
ID=62235674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2017-310A CZ2017310A3 (en) | 2017-05-31 | 2017-05-31 | A method of contactless detection of fish health and a device for implementing this method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2017310A3 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202635344U (en) * | 2012-02-23 | 2013-01-02 | 中国水产科学研究院珠江水产研究所 | Fish activity monitoring system |
| EP2962556A1 (en) * | 2014-06-30 | 2016-01-06 | Ardeo Technology AS | A system and method for monitoring and control of ectoparasites of fish |
| CZ305982B6 (en) * | 2015-04-29 | 2016-06-01 | Jihočeská Univerzita V Českých Budějovicích, Fakulta Rybářství A Ochrany Vod, Jihočeské Výzkumné Centrum Akvakultury A Biodiverzity Hydrocenóz | Detection and visualization method of spatial trajectories of movement of water animals and apparatus for making the same |
-
2017
- 2017-05-31 CZ CZ2017-310A patent/CZ2017310A3/en unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202635344U (en) * | 2012-02-23 | 2013-01-02 | 中国水产科学研究院珠江水产研究所 | Fish activity monitoring system |
| EP2962556A1 (en) * | 2014-06-30 | 2016-01-06 | Ardeo Technology AS | A system and method for monitoring and control of ectoparasites of fish |
| CZ305982B6 (en) * | 2015-04-29 | 2016-06-01 | Jihočeská Univerzita V Českých Budějovicích, Fakulta Rybářství A Ochrany Vod, Jihočeské Výzkumné Centrum Akvakultury A Biodiverzity Hydrocenóz | Detection and visualization method of spatial trajectories of movement of water animals and apparatus for making the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2017310A3 (en) | 2018-05-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10195008B2 (en) | System, device and method for observing piglet birth | |
| US10327415B2 (en) | System and method for improved attachment of a cup to a dairy animal | |
| US9737040B2 (en) | System and method for analyzing data captured by a three-dimensional camera | |
| US10373306B2 (en) | System and method for filtering data captured by a 3D camera | |
| JP7382899B2 (en) | Dead chicken detection system | |
| AU2020102433A4 (en) | Machine learning based fish monitoring machine and method thereof | |
| US20160050888A1 (en) | Automated Monitoring of Animal Nutriment Ingestion | |
| US10303939B2 (en) | System and method for filtering data captured by a 2D camera | |
| CN111767794A (en) | Cage-rearing poultry abnormal behavior detection method and detection system based on machine vision | |
| KR102622793B1 (en) | Real-time disease detection system and method of aquaculture fish | |
| CN113662530A (en) | Pig physiological growth state monitoring and early warning method | |
| EP3503720B1 (en) | Method and device to detect lameness of a cow | |
| CA3230401A1 (en) | Systems and methods for the automated monitoring of animal physiological conditions and for the prediction of animal phenotypes and health outcomes | |
| US9171208B2 (en) | System and method for filtering data captured by a 2D camera | |
| CA2775395A1 (en) | Vision system for robotic attacher | |
| Lai et al. | Automatic measuring shrimp body length using CNN and an underwater imaging system | |
| US9681634B2 (en) | System and method to determine a teat position using edge detection in rear images of a livestock from two cameras | |
| CZ307309B6 (en) | A method of contactless detection of fish health and a device for implementing this method | |
| CA2849212C (en) | Vision system for robotic attacher | |
| WO2023037397A1 (en) | Dead fowl detection method | |
| TWI614698B (en) | Detection system for estrus of quadruped | |
| CN108288057B (en) | Portable poultry life information detection device | |
| CN116681876A (en) | Fecal state scoring device for diagnosing gastrointestinal health of animals | |
| CA2924285C (en) | Vision system for robotic attacher |