JP2007502110A - 魚の重さを記録し、推定する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

魚の重さを記録し、推定する方法である。多数のカメラ、特にＣＣＤカメラによって、移送導管中で移動する魚の画像を記録する。複合画像記録を生成し、それを魚の重さ推定のための基礎として使用するように、魚は移送導管中で様々な方向から照らされ、かつ、魚の異なる部分の画像を一連の制御によって記録する。魚を照らすために、移送導管の壁に少なくとも２つの光源と、同じ断面で、周囲に均等に設けられた２以上のカメラ１０、特に、ＣＣＤカメラとを有する移送導管１２中で移動する魚１１を測定する装置であって、魚からの反射光と魚の陰影画像を記録する装置である。

Description

本発明は、請求項１の前段に記載する、魚及び他の水生生物の重さを記録し、推定する方法ならびにこの方法を実施するための装置に関する。

背景
光学又は機械的原理に基づく多数のフィッシュカウンタが公知である。また、魚を計量するための、機械的又は電子的計量原理に基づく多数の装置が公知である。

さらには、Vaki-DNG、Brodrene Wingan社、Flatsetsund Engineering社及びAquascan社のような製造業者は、様々なアナログ及びデジタルカメラ、赤外線センサなどを使用する製品を有している。

フランス国特許出願第２６３４５７３号（Jacobら、1989）は、魚を導管に通して、電子カメラの形態の記録ユニットの前を、そのカメラに対して均一な速度及び向きで通過させることにより、各魚の表面積を計測し、一般の推定によって魚の数を決定することができる、魚を計算する方法を開示している。

ノルウェー国特許第１６８１５１号（Kvassheim、1991）は、上述したものに実質的に等しいフィッシュカウンタを開示している。

ＥＰ特許出願第９８４３９１号（Core社、2000）は、開放水導管で使用するためのフィッシュカウンタであって、２ラインカメラにより、重なり合った魚どうしを画像処理によって分け、魚を他の物体から分けて、できるだけ正確な計算を得ることができるような方法で魚を記録するフィッシュカウンタを開示している。

これらのカウンタのいずれも、観察される魚の重さ推定を実施するのには適さない。

魚が二つの側からＩＲビームに暴露され、魚を透過する放射線の記録が、魚の重さを測定することができるような方法でその魚の体積を推定するための基礎であるフレーム中に魚を誘導することが公知である。このような記録は、精度が劣り、推定の基礎をなんら生じさせない。

透明なパイプの外側に互いに対して９０°の角度で設けられた２個のＣＣＤセンサを有する、魚をカウントし、推定するための機器が公知である。この方法では、通過する魚の側方及び上方からの輪郭情報が記録される。そして、この輪郭情報を使用して、他の要因、とりわけ統計的データから魚の重さを推定する。一部の公知の装置は、基礎として、魚が既知の速度を有するということを要する。さらには、一部の装置は、一度に１匹の魚しか導管中を通過しないということを要する。従来技術の場合、魚の重さの推定は不正確である。

目的
本発明の主な目的は、従来技術に改良を加えることである。より正確な輪郭情報を提供して速やかかかつ正確な計測結果を得ることが望ましい。

さらには、移送導管中を互いに並んで通過する異なる魚を区別することが目的である。

最後に、移送導管中を後戻りする魚を記録することが好ましい。

本発明
上記目的は、独立請求項１〜９に記載の、魚及び他の水生生物の重さを記録し、推定する方法及び装置によって得られる。

請求項中、「ＣＣＤセンサ」とは、デジタル記録ユニット又はデジタルカメラを表すために使用される語である。ＣＣＤセンサは、マトリックスに配置された小さなセンサ素子を有するチップとして提供される。他の等価なセンサユニットを使用してもよい。

有利な実施態様は従属請求項で見られる。

この方法及び装置を使用すると、移送導管中の魚を非常に高速かつ高精度で計量し、カウントすることが可能である。本発明はまた、何匹かの魚が記録区域を同時に通過するときでも魚を記録することを可能にする。

本発明のさらなる詳細は以下の実施例から明らかにされるだろう。

実施例
以下、好ましい実施態様の例によって本発明を説明する。添付図面が参照される。

まず、本発明の実施態様のブロック図を示す図１を参照する。図１の左側では、移送導管１２中の物体１１、たとえば魚を見ることができ、その移送導管１２の周囲には、ＣＣＤセンサ１０の形態のカメラ及び光源１４が設けられている。ＣＣＤセンサ１０及び光源１４は光学信号プロセッサＯＳＰ１３に接続され、この光学信号プロセッサがセクタデータプロセッサＳＤＰに接続されている。本発明の装置は、一連のＣＣＤセンサ１０及び光源１４を、センサ及び光源それぞれが移送導管１２のセクタの内容物を記録することができるような方法で含む。これらのすべては別々のＯＳＰ及びＳＤＰに接続されている。そして、すべてのＳＤＰは通信ユニットＣＵに接続され、このユニットがコンピュータに接続されている。

各ＣＣＤセンサ１０は、隣接するＣＣＤセンサの記録セクタと重複する記録セクタを有する（図２を参照）。

光源１４は、好ましくは、この実施例では円周の１／８をカバーするセグメントで制御されるＬＥＤ（発光ダイオード）の連鎖である。

ＯＳＰの目的は、魚の位置及び輪郭に関する情報を記録するとき、隣接するＣＣＤセンサ１０及び光源１４を制御し、これらを同時に起動することである。

ＳＤＰは、ＯＳＰからのデータを記録し、処理する。

ＣＵは、すべてのＳＤＰからのデータを処理のために受信する。データはさらに、ネットワークまたはＵＳＢポートなどを介してコンピュータに転送される。コンピュータがデータを記憶し、処理して、魚の数、各魚又は魚群の体積及び速度ならびに各魚又は魚群の重さを決定する。

既存の設備が記載されているということに注目すべきである。当業者には、ＯＳＰ及びＳＤＰをソフトウェアの形態で具現化することが自明であり、また、データを別の方法で処理することも自明である。使用されるコンピュータに代えて、たとえばシステムを制御し、データを回収するためのボタン及びＬＣＤ表示装置を含むインタフェースを用いてもよく、これは、おそらく、小さめの設備の場合に好ましいであろう。

図２〜７は、円形の断面を有する移送導管１２、たとえばパイプに適用した本発明を示す。管状移送導管１２の周囲には、８個のＣＣＤセンサ１０Ａ、１０Ｂ、．．．１０Ｈが、たとえば管状移送導管の開口部に設けられたガラス又はレンズの背後に設けられている。好ましくは、管状移送導管の一つの区域が透明であり、ＣＣＤセンサをその外側に直接設けることができるようになっている。透明な区域及びＣＣＤセンサは、外部からの光を遮断するために外部ハウジングによって囲まれている。

各ＣＣＤとともに、光源、すなわちセグメント１４Ａ、１４Ｂ、．．．１４Ｈが設けられている。ＣＣＤセンサ１０及び光源１４は、移送導管１２中の魚１１を最適な方法で記録し、照らすことができるよう、管状移送導管１２の中心に向けられている。この実施態様では、移送導管１２は水で満たされている。

もっとも簡単な実施態様は、各ＣＣＤセンサから、１本の個別ラインからデータを記録のみ行い、したがって、ＣＣＤセンサは、一次元ＣＣＤセンサとして作用する。ラインは、移送導管の長手方向に対して垂直な方向を有する。この場合、白黒及び様々なグレーの色調の記録だけが使用されるが、カラーを使用してもよい。

次に、魚１１の重さの記録及び推定の方法を記載する。図２は、ＣＣＤセンサ１０Ａが上述のように記録を実施することができるセクタ内部を示す。１匹の魚が移送導管１２に入ると、順次に計測が実施される。

順序は次のとおりである。光源１４Ａが短期間点灯し始め、その間、対向して設けられたＣＣＤセンサ１０Ａ及び１０Ｅがデータを記録し、その後、光源１４Ａが消灯する（図３）。次に、光源１４Ｂが起動し、短期間点灯し、その間、対向して設けられたＣＣＤセンサ１０Ｂ及び１０Ｆがデータを記録し、その後、光源１４Ｂが消灯する（図４）。データの記録は、このような方法で、管状の移送導管１２の周囲で順々に続く。図５に示すように、光源１４Ｅが点灯し、その間、ＣＣＤセンサ１０Ａ及び１０Ｅがデータを記録する。図７では、光源１４Ｃが点灯し、その間、ＣＣＤセンサ１０Ｃ及び１０Ｇがデータを記録する。

魚１１は、管状移送導管１２中に送り込まれるか、その中を回遊し、したがって、ＣＣＤセンサは様々なグレーの色調を記録する。点灯した光源と同じ側にあるＣＣＤセンサは、一定の区域で魚からの反射光を記録し、点灯した光源とは反対側にあるＣＣＤセンサは、魚を通過した光、すなわち魚によって形成される陰影面積を記録する。

２個のＣＣＤセンサからの記録データから、光源の点灯ごとに、角度α₁及びα₂（図５に示す）を推定する。二つの角度は、２個のＣＣＤセンサそれぞれに関して、魚と水との間の第一のマージンと、魚と水との間の第二のマージンとの間の角度を示す。二つの角度を使用して導管中の魚の位置を示す。角度が等しいならば、それは、魚が導管中の中央にいることを示し、第二の角度が第一の角度よりもずっと大きいならば、魚は他方のＳＳＣセンサに近いところにいる。図５は、α₂がα₁よりもいくらか大きく、魚がＣＣＤセンサ１０Ｅに近いところにいることを示す。

すべての光源１４Ａ〜１４Ｈがひととおり起動し、各ＣＣＤセンサ１０Ａ〜１０Ｈが二つの角度記録を実施したならば、マイクロプロセッサは、対象の導管断面中で魚の輪郭上の３２箇所の点を推定するのに十分なデータを有する。これらの点の間の線を補間して、より正確な外郭を見いだすことができる。

魚の重さを推定可能とするためには、正しい数の計測された断面積が加算されるような方法で魚の速度を推定しなければならない。したがって、８個のＣＣＤセンサ及び隣接する光源を導管の長手方向の距離Ｄの中に有するような２個のセットを設けることができる。これが図６に開示されている。これらは、好ましくは、比較的近く、たとえば１０〜２０cmの距離で設けられる。

そして、断面輪郭ごとの面積を推定する。この面積を速度及びサンプリング速度とともに用いることにより、部分体積を推定することができる。最後に、部分体積を合計して、その魚の全体積を出す。

速度は、いくつかのラインをＣＣＤセンサの計測点とともに使用することによって計測することができる。速度は、通過時間、すなわち、魚が距離Ｄだけ離れた２個のＣＣＤセンサの間を通過するのに要する時間を計測することによって計測される。移送導管中に何匹かの魚があり、それらの速度が異なる場合、速度は、計測データを相関させることによって推定される。

変形態様では、魚を、光源、たとえば１４Ａによって照らし、反射を、隣接するＣＣＤセンサ１０Ａならびにその両側のもっとも近いＣＣＤセンサ１０Ｂ及び１０Ｈによって記録する。この照射−陰影記録を魚の周囲で循環的に回転させることにより、体積及びその重さのより正確な推定の基礎を構成する、魚の陰影寸法の拡張記録を得ることができる。代替態様によると、陰影は、２個以上の対向側のＣＣＤセンサによって、たとえば、正反対側のＣＣＤセンサ１０Ｅならびにその両側のＣＣＤセンサ１０Ｄ及び１０Ｆによって記録される。

本発明の装置はまた、同じ移送導管中の何匹かの魚のカウントと、魚の重さの推定を同時にするために使用することもできる。これは図８〜９に示されている。この場合、計測は、上記と同じ方法で実施される。図８は、移送導管１２中に同時にいる３匹の魚１１Ａ、１１Ｂ及び１１Ｃを示す。この場合、魚と魚との間には比較的大きな距離があり、ＣＣＤセンサ１０Ａ及び１０Ｅにとって、１匹ごとに二つの異なる角度又は角度セクタが計測される。これは、移送導管中の各魚の位置に関する情報を提供する。他のＣＣＤセンサからのその後の計測が、おおよその輪郭を上記と同様な方法で推定することができるような方法で情報に貢献する。

図９もまた、移送導管１２中に同時にいる３匹の魚１１Ａ〜Ｃを示すが、この場合、魚と魚との間には比較的小さな距離しかない。光源１４Ａから照射中、ＣＣＤセンサ１０Ａは、反射に基づいて魚の正確な数を計測することができ、ＣＣＤセンサ１０Ｅは、これら３匹の魚の陰影を見ることができる。しかし、光源１４Ａが点灯すると、ＣＣＤセンサ１０Ａは魚の正確な数を計測する。画像情報が非常に速やかに計測されるならば、魚はこの期間中に比較的短い距離を移動したことになり、画像によって十分な情報が提供される。

図１０は、多量の小魚を処理する場合に特に適した本発明の第二の実施態様を示す。移送導管１２は、この場合、長方形の断面を有する。８個のＣＣＤセンサ１０Ａ、１０Ｂ、．．．１０Ｈが、隣接する光源１４Ａ、１４Ｂ、．．．１４Ｃとともに、移送導管１２の上側及び下側に設けられて、通過する魚を記録し、カウントする。通常の使用によると、上縁の光源１４Ａ〜Ｄが下縁の光源１４Ｅ〜Ｈと交互に点灯し、その間にＣＣＤセンサ１０Ａ〜Ｈが上記と同様な方法でデータを記録する。

本発明の装置は、魚を好都合な方法で移送導管１２中に誘導するための手段を含むことができる。これは主に、魚がＣＣＤセンサに近づきすぎないよう、一定数を超える魚が同時に通過し、集中することを防ぐことによって実施する。図示する実施態様では、一点鎖線で示す上下のフラップ２０、２１の形態の手段が設けられている。水を通すフラップ２０、２１は、２匹の魚が互いの上を通過することができないよう、魚の大きさに応じて高さを調節することができる。

また、一部の光源及び限られた数の選択されたカメラだけを起動することも可能である。これによると、一つの区域に特定の密度で魚がいる状況が、対象となるかもしれない。全部の光源及びカメラの起動と選択的起動との再結合は、制御システム中のアルゴリズムで制御される。

本発明は、８個のＣＣＤセンサ及び８個の光源に限定されず、要求される精度及び移送導管のサイズに応じて変更することができる。

図１１は、上記のように放射状に光を発するセグメント形状の光源１４Ａ及びＣＣＤセンサ１０Ａを上縁に有する移送導管１２を示す。加えて、光源１４Ａに対して上流側に、移送導管１２の周囲に環状の採光スロット２３が設けられている。採光スロット２３は、反射で、通過する魚１１の周囲に照射線２４を付ける。照射線２４の一部が、照射線２４の区域に対して斜めに面する部分を切り取る又は読み取るように制御されるＣＣＤセンサ１０Ａから見える。ＣＣＤセンサ読み取りの角度のせいで、線２４は、魚の輪郭の一部を再現する弧として見える。読み取り角の情報及び魚の全周囲をカバーする循環回転走査から、魚の完全かつ正確な輪郭をコンピュータの使用によって決定することができる。

魚のトポグラフィーを示すためには、カメラ及び照射に関して異なる閉期間及び／又は異なる光度を使用することができる。

本発明の魚のカウントと魚の重さを推定するための装置の実施態様のブロック図である。 円形の断面を有する移送導管中で、記録区域に魚が１匹だけいる状態で使用される本発明の実施態様を示す図である。 円形の断面を有する移送導管中で、記録区域に魚が１匹だけいる状態で使用される本発明の実施態様を示す図である。 円形の断面を有する移送導管中で、記録区域に魚が１匹だけいる状態で使用される本発明の実施態様を示す図である。 円形の断面を有する移送導管中で、記録区域に魚が１匹だけいる状態で使用される本発明の実施態様を示す図である。 速度計測の例を示す図である。 円形の断面を有する移送導管中で、１匹の魚がいる状態で使用される本発明のもう一つの例を示す図である。 円形の断面を有する移送導管中で、数匹の魚がいる状態で使用される本発明の実施態様の例を示す図である。 円形の断面を有する移送導管中で、数匹の魚がいる状態で使用される本発明の実施態様の例を示す図である。 長方形の断面を有する移送導管中で使用される本発明の実施態様を示す図である。 環状の採光スロットからの光の線によって魚の輪郭の走査が実施される本発明の実施態様の側面図を示す。

Claims (17)

1. 魚及び他の水生生物の重さを記録し、推定するための、移送導管中でカメラの前を通過する魚が光源によって照らされるとき魚の画像を多数のカメラ、特にＣＣＤカメラによって様々な方向から記録し、カメラの信号をコンピュータで処理して各魚の体積の値を推定し、魚の重さの値を出す方法であって、魚を少なくとも２個の光源によって照らし、少なくとも２個のＣＣＤカメラによって記録し、光源及びＣＣＤカメラが移送導管の周囲に分布しており、魚のほぼ両側から反射光及び／又は陰影画像を記録して、魚の長手方向のいくつかの位置でその周囲の横断方向寸法の複合画像記録を生成し、それを魚の重さ推定のための基礎として使用することを特徴とする方法。
2. 光源と、光源の位置及び／又は直径方向反対側に設けられたＣＣＤカメラとにより、照射ならびに反射及び／又は移送導管を横切る陰影面積の記録を得る、請求項１記載の方法。
3. 照射及び記録を魚の周囲で循環的に実施する、請求項２記載の方法。
4. 異なる方向からのセクタ記録を使用して魚の断面積を推定する、請求項３記載の方法。
5. 記録を、魚の移動方向に相互に離れた二つの断面で実施する、請求項４記載の方法。
6. 走査を循環的に回転させるとき、魚からの反射を、光源の両側に対称的に設けられた２個のさらなるＣＣＤカメラによって記録する、請求項３記載の方法。
7. 魚の周囲に光の線を照射し、この光の線を、移送導管の周囲に設けられた一連のＣＣＤカメラによって記録する、請求項１記載の方法。
8. ＣＣＤカメラを光の線の面に対して斜めに向けて、魚体上の弧状の反射線を輪郭読み取りのための基礎として読み取る、請求項７記載の方法。
9. 移送導管（１２）中を移動する魚（１１）又は他の水生生物に関する計測を処理するための、魚の画像を記録するために少なくとも２個のカメラ、特にＣＣＤカメラ（１０）が移送導管の壁に設けられている装置であって、移送導管（１２）の周囲に均等に設けられた少なくとも２個の光源（１４）と、光源（１４）と同じ断面に設けられ、周囲に均等に設けられた少なくとも２個のＣＣＤカメラ（１０）とを含み、ＣＣＤカメラ（１０）が、光源及びカメラを起動するために設けられた制御回路と接続されていることを特徴とする装置。
10. 制御回路が、一度に少なくとも１個の光源及び少なくとも１個のＣＣＤカメラ（１０）を回転式の順序で起動するように設けられている、請求項９記載の装置。
11. 制御回路が、記録シーケンスごとに１個の光源、その光源の位置にある１個のＣＣＤカメラ及びその光源の各側に１個ずつのＣＣＤカメラならびに好ましくは対角線的に対向するＣＣＤカメラを起動し、ステップごとに起動を１ユニット移動させて、動いている魚のらせん走査を実施するように設けられている、請求項１０記載の装置。
12. 移送導管（１２）を囲み、通過する魚（１１）の外側に細い光の線（２４）を付ける環状の光源（２２）を含む、請求項８記載の装置。
13. 光の線を発生させるレンズを有するレーザが光源として使用されている、請求項１２記載の装置。
14. ＣＣＤカメラが採光スロットの面に対して斜めに向けられて光の線を三次元的に記録する、請求項１２又は１３のいずれか１項記載の装置。
15. 制御回路が、走査結果をアセンブルして魚の三次元画像を体積及び重さ推定のための基礎として提供するように設けられている、請求項１４記載の装置。
16. 移送導管（１２）中を通過する１匹以上の魚を照らし、記録することができるよう、移送導管（１２）の周囲に設けられた多数のＣＣＤカメラ（１０）を隣接する光源（１４）とともに含み、各ＣＣＤカメラ（１０）及び光源（１４）が、光学信号プロセッサ（ＯＳＰ）に接続され、さらにセクタデータプロセッサ（ＳＤＰ）に接続され、すべてのセクタデータプロセッサが、通信ユニット（ＣＵ）に接続され、さらに、計測データの推定のためにコンピュータに接続されている、請求項９〜１３のいずれか１項記載の装置。
17. 魚及び他の水生生物の記録及び推定のための装置であって、
    ａ）第一の光源により、魚の移送水路の内部を照らし、
    ｂ）第一の光源と同じ区域に設けられたＣＣＤセンサにより、魚の一つ以上の角度セクタの形態にある第一の光源からの反射光を計測し、第一の光源からの、魚の一つ以上の角度セクタの形態にある光を、第一のＣＣＤセンサと対向する側に設けられた第二のＣＣＤセンサで計測し、
    ｃ）次の光源により、移送水路の内部を照らし、次いで、所望の計測回数だけステップｂ）を繰り返し、次いでステップｃ）を繰り返し、
    ｄ）移動距離を時間で割ることによって魚の速度を推定し、
    ｅ）計測した角度セクタによって魚の輪郭を推定し、
    ｆ）輪郭を使用することによって魚の総体積及び重さを推定することを特徴とする装置。

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