JP2589046B2 - 魚数計測方法と装置および移動体計数方法 - Google Patents
魚数計測方法と装置および移動体計数方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、養魚水槽、河川、湖沼
等においける魚道を通過する魚数を超音波を利用して自
動計数する魚数計測装置に係り、特に魚画像の認識方法
に関する。
等においける魚道を通過する魚数を超音波を利用して自
動計数する魚数計測装置に係り、特に魚画像の認識方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】魚資源の適正な育成管理のためには、遡
上する魚の時期と魚数を把握することが欠かせない。す
なわち、遡上魚数が予定より少なければ稚魚の放流量を
増やする必要がある。一方、魚数が予定より多ければ、
上流における育成可能なキャパシティを超えないよう
に、放流量を減らすことが必要になる。
上する魚の時期と魚数を把握することが欠かせない。す
なわち、遡上魚数が予定より少なければ稚魚の放流量を
増やする必要がある。一方、魚数が予定より多ければ、
上流における育成可能なキャパシティを超えないよう
に、放流量を減らすことが必要になる。
【０００３】従来の魚数計数方法としては、目視観察や
トラップによる採捕後の計数方式が実用されている（魚
道の設計；広瀬他著、山海堂出版）。目視観察は、特別
の設備を必要とせず、熟練者であれば魚種の判別も可能
なほど正確であるが、魚数が大量になるにしたがい誤差
が大きくなる。また、採捕による計数は、魚種、体長、
体重、胃等の内容物など極めて豊富なデ−タを提供する
長所はあるが、魚体を損傷するという欠点がある。
トラップによる採捕後の計数方式が実用されている（魚
道の設計；広瀬他著、山海堂出版）。目視観察は、特別
の設備を必要とせず、熟練者であれば魚種の判別も可能
なほど正確であるが、魚数が大量になるにしたがい誤差
が大きくなる。また、採捕による計数は、魚種、体長、
体重、胃等の内容物など極めて豊富なデ−タを提供する
長所はあるが、魚体を損傷するという欠点がある。
【０００４】いずれにしても人手による方法は、熟練者
による連続作業が要求されるので、短期間のサンプリン
グは実行はできても長期の連続的な計測は困難で、資源
管理に必要なシーズン中のデータを取得できなかった。
による連続作業が要求されるので、短期間のサンプリン
グは実行はできても長期の連続的な計測は困難で、資源
管理に必要なシーズン中のデータを取得できなかった。
【０００５】近年、自動計数方式として、魚道隔壁部に
光電管を設置し、遡上魚が光電部を横切るときの通過光
量の変化を検知する光電管方式、電気伝導度の違いによ
り通過魚を計数する電気伝導度方式などが、一部利用さ
れている(North of scotlandHYDRO ELECTRIC BOARD発行
カタログによる)。
光電管を設置し、遡上魚が光電部を横切るときの通過光
量の変化を検知する光電管方式、電気伝導度の違いによ
り通過魚を計数する電気伝導度方式などが、一部利用さ
れている(North of scotlandHYDRO ELECTRIC BOARD発行
カタログによる)。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】光電管方式は装置構造
は簡単であるが、水中の濁りやごみによる誤動作が生じ
やすい。また、電気伝導度による方式は小形魚の計数に
は適用できない。
は簡単であるが、水中の濁りやごみによる誤動作が生じ
やすい。また、電気伝導度による方式は小形魚の計数に
は適用できない。
【０００７】本発明の第１の目的は、稚鮎のような小形
魚でも水中の濁りやごみによる誤差を低減できる魚数計
測方法を提供することにある。
魚でも水中の濁りやごみによる誤差を低減できる魚数計
測方法を提供することにある。
【０００８】本発明の第２の目的は、水中の濁りやごみ
による誤動作がなく、長期間の連続自動計測が可能な魚
数計測装置を提供することにある。
による誤動作がなく、長期間の連続自動計測が可能な魚
数計測装置を提供することにある。
【０００９】本発明の第３の目的は、魚道の一部をカバ
ーするセンサーによって、魚道全体を通過する魚数を推
定する簡易な魚数計測装置を提供することにある。
ーするセンサーによって、魚道全体を通過する魚数を推
定する簡易な魚数計測装置を提供することにある。
【００１０】本発明の第４の目的は、移動体の通過数を
正確に計数する移動体計数方法を提供することにある。
正確に計数する移動体計数方法を提供することにある。
【００１１】本発明のその余の目的は、以下の記載によ
って明らかにされる。
って明らかにされる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明第１の目的は、養
魚槽や河川等の魚の通過する所定領域（以下、魚道）に
超音波を発射し、魚体からの反射波を受信して魚数を計
測する方法において、前記魚道断面から受信される前記
反射波を周期的に蓄積して魚影の推移を示す超音波魚影
画像を作成し、前記超音波魚影画像を魚影単位に識別す
る画像処理を行って魚数を計数することにより達成され
る。前記魚影単位に識別する画像処理は、前記超音波魚
影画像中で隣接する左右および／または上下の画素信号
間が所定距離以下の場合に隣接画素信号を同一魚影に併
合し、前記所定距離を超える場合に隣接画素信号を異な
る魚影に分離する魚影判読ルールに従うことを特徴とす
る。また、前記魚影単位に識別する画像処理は、前記画
素信号または画素信号群が前記魚影判読ルールに定めら
れたノイズパターンと一致する場合に、当該画素信号ま
たは画素信号群を消去することを特徴とする。
魚槽や河川等の魚の通過する所定領域（以下、魚道）に
超音波を発射し、魚体からの反射波を受信して魚数を計
測する方法において、前記魚道断面から受信される前記
反射波を周期的に蓄積して魚影の推移を示す超音波魚影
画像を作成し、前記超音波魚影画像を魚影単位に識別す
る画像処理を行って魚数を計数することにより達成され
る。前記魚影単位に識別する画像処理は、前記超音波魚
影画像中で隣接する左右および／または上下の画素信号
間が所定距離以下の場合に隣接画素信号を同一魚影に併
合し、前記所定距離を超える場合に隣接画素信号を異な
る魚影に分離する魚影判読ルールに従うことを特徴とす
る。また、前記魚影単位に識別する画像処理は、前記画
素信号または画素信号群が前記魚影判読ルールに定めら
れたノイズパターンと一致する場合に、当該画素信号ま
たは画素信号群を消去することを特徴とする。
【００１３】本発明の第２の目的は、養魚槽や河川等の
魚の通過する所定領域（以下、魚道）に超音波を発射
し、魚体からの反射波を受信して魚数を計測する装置に
おいて、超音波を送信し反射波を受信する複数の振動子
を配列し、前記魚道断面の深さ方向または幅方向に設置
される超音波センサーと、前記超音波センサーからの反
射波を、前記深さ方向または幅方向に対応付けた画素信
号により周期的に蓄積し、魚影とその推移を示す超音波
魚影画像を作成する超音波画像作成手段と、前記超音波
魚影画像から計数する１シーンの取り込み処理を行い、
当該シーンに対する魚影単位に識別する画像処理を行っ
て魚影計数画像を作成し、この画像に従って魚数を計数
する魚影計数画像作成手段と、前記１シーン中で隣接す
る左右および／または上下の画素信号間が所定距離以下
の場合に隣接画素信号を同一魚影に併合し、前記所定距
離を超える場合に隣接画素信号を異なる魚影に分離し、
前記画素信号がノイズパターンの場合に消去する魚影判
読ルールを記憶し、前記魚影計数画像作成手段によって
参照される魚影判読ルール記憶手段と、前記魚影計数画
像作成手段によって計数された魚数を出力する出力手段
を設けることにより達成される。
魚の通過する所定領域（以下、魚道）に超音波を発射
し、魚体からの反射波を受信して魚数を計測する装置に
おいて、超音波を送信し反射波を受信する複数の振動子
を配列し、前記魚道断面の深さ方向または幅方向に設置
される超音波センサーと、前記超音波センサーからの反
射波を、前記深さ方向または幅方向に対応付けた画素信
号により周期的に蓄積し、魚影とその推移を示す超音波
魚影画像を作成する超音波画像作成手段と、前記超音波
魚影画像から計数する１シーンの取り込み処理を行い、
当該シーンに対する魚影単位に識別する画像処理を行っ
て魚影計数画像を作成し、この画像に従って魚数を計数
する魚影計数画像作成手段と、前記１シーン中で隣接す
る左右および／または上下の画素信号間が所定距離以下
の場合に隣接画素信号を同一魚影に併合し、前記所定距
離を超える場合に隣接画素信号を異なる魚影に分離し、
前記画素信号がノイズパターンの場合に消去する魚影判
読ルールを記憶し、前記魚影計数画像作成手段によって
参照される魚影判読ルール記憶手段と、前記魚影計数画
像作成手段によって計数された魚数を出力する出力手段
を設けることにより達成される。
【００１４】本発明の第３の目的は、養魚槽や河川等の
魚の通過する所定領域（以下、魚道）に超音波を発射
し、魚体からの反射波を受信して魚数を計測する装置に
おいて、超音波を送信し反射波を受信する複数の振動子
を配列し、前記魚道の一側または両側の出口付近の水深
方向に設置される超音波センサーと、前記超音波センサ
ーからの反射波を、前記深さ方向に対応付けた画素信号
により周期的に蓄積し、前記魚道断面の前記センサーの
検出領域を通過する魚影とその推移を示す超音波魚影画
像を作成する超音波画像作成手段と、前記超音波魚影画
像から魚数を計数する１シーンの取り込み処理を行い、
当該シーンに対する魚影単位の画像処理を行って魚影計
数画像を作成して前記センサー検出領域の魚数を計数す
る魚影計数画像作成手段と、過去の実績を元に予め蓄積
されている前記魚道断面の全領域魚密度分布と魚数関係
から定まる前記センサー検出領域と前記魚道断面全域の
魚数補正計数を記憶し、計数された前記センサー検出領
域の魚数を前記補正計数によって補正して前記魚道全域
の魚数を推定する魚数補正手段を設けることにより達成
される。
魚の通過する所定領域（以下、魚道）に超音波を発射
し、魚体からの反射波を受信して魚数を計測する装置に
おいて、超音波を送信し反射波を受信する複数の振動子
を配列し、前記魚道の一側または両側の出口付近の水深
方向に設置される超音波センサーと、前記超音波センサ
ーからの反射波を、前記深さ方向に対応付けた画素信号
により周期的に蓄積し、前記魚道断面の前記センサーの
検出領域を通過する魚影とその推移を示す超音波魚影画
像を作成する超音波画像作成手段と、前記超音波魚影画
像から魚数を計数する１シーンの取り込み処理を行い、
当該シーンに対する魚影単位の画像処理を行って魚影計
数画像を作成して前記センサー検出領域の魚数を計数す
る魚影計数画像作成手段と、過去の実績を元に予め蓄積
されている前記魚道断面の全領域魚密度分布と魚数関係
から定まる前記センサー検出領域と前記魚道断面全域の
魚数補正計数を記憶し、計数された前記センサー検出領
域の魚数を前記補正計数によって補正して前記魚道全域
の魚数を推定する魚数補正手段を設けることにより達成
される。
【００１５】本発明の第４の目的は、所定領域を通過す
る移動体の画像信号を処理して移動数を計数する移動体
計数方法において、前記移動体が進む直交方向に対応し
て前記移動体を画素信号で表す水平（垂直）方向の線画
像を所定周期で作成すると共に、蓄積されている所定数
の線画像を前記所定周期で垂直（水平）方向にスクロー
ルして新たな線画像を含めた平面動画像を作成し、前記
平面動画像から前記所定数の線画像が更新される度に１
シーンの平面画像を取り込むと共に、取り込んだ平面画
像の上端から下方に１以上の線画像を除く所定位置に設
定される境界線信号に基づいて計数画像領域を設定し、
前記所定位置にまたがる画素信号または画素信号群に対
し所定の境界処理をして、前記計数画像領域による移動
体の計数を行うことにより達成される。
る移動体の画像信号を処理して移動数を計数する移動体
計数方法において、前記移動体が進む直交方向に対応し
て前記移動体を画素信号で表す水平（垂直）方向の線画
像を所定周期で作成すると共に、蓄積されている所定数
の線画像を前記所定周期で垂直（水平）方向にスクロー
ルして新たな線画像を含めた平面動画像を作成し、前記
平面動画像から前記所定数の線画像が更新される度に１
シーンの平面画像を取り込むと共に、取り込んだ平面画
像の上端から下方に１以上の線画像を除く所定位置に設
定される境界線信号に基づいて計数画像領域を設定し、
前記所定位置にまたがる画素信号または画素信号群に対
し所定の境界処理をして、前記計数画像領域による移動
体の計数を行うことにより達成される。
【００１６】
【作用】本発明によれば、魚体から反射される超音波の
受信信号を魚道の深さ（又は幅）方向に対応付けた魚道
断面の魚影分布を示す線画像が所定周期で生成される。
この線画像を前記所定周期で垂直方向にスクロールしな
がら所定数配列して、魚道を所定時間内に通過する魚影
の推移を示す平面動画像の超音波魚影画像が作成され
る。
受信信号を魚道の深さ（又は幅）方向に対応付けた魚道
断面の魚影分布を示す線画像が所定周期で生成される。
この線画像を前記所定周期で垂直方向にスクロールしな
がら所定数配列して、魚道を所定時間内に通過する魚影
の推移を示す平面動画像の超音波魚影画像が作成され
る。
【００１７】この超音波魚影画像には水中の泡やごみか
らの反射によるノイズや、これらノイズ等の影響で魚影
の分断や反対の魚影合体が含まれている。そこで、実績
に基づく魚影判読ルールに従って、魚影単位の計測魚影
画像に画像処理する。すなわち、所定距離内にある隣接
画素どおしは同一魚体として併合処理し、所定距離を超
える隣接画素間は異なる魚体として分離処理し、また、
孤立画素や所定パターンの静止画素群はノイズとして消
去処理する。
らの反射によるノイズや、これらノイズ等の影響で魚影
の分断や反対の魚影合体が含まれている。そこで、実績
に基づく魚影判読ルールに従って、魚影単位の計測魚影
画像に画像処理する。すなわち、所定距離内にある隣接
画素どおしは同一魚体として併合処理し、所定距離を超
える隣接画素間は異なる魚体として分離処理し、また、
孤立画素や所定パターンの静止画素群はノイズとして消
去処理する。
【００１８】これによれば、稚魚などの小魚体が含まれ
る場合にも、魚影を正しく反映した画像処理が行われる
ので、魚数の正確な計測が可能になる。
る場合にも、魚影を正しく反映した画像処理が行われる
ので、魚数の正確な計測が可能になる。
【００１９】本発明の移動体計数方法によれば、移動体
計数のために取り込む１シーンと前回取り込んだ１シー
ンとの境界部にまたがる移動体画像を、前回または今回
のいずれかに含めるように処理するためのマージン領域
を設定し、縮小された計測画面領域に従って移動体を計
数するので、計数する移動体の重複がなく正確な計測が
可能になる。
計数のために取り込む１シーンと前回取り込んだ１シー
ンとの境界部にまたがる移動体画像を、前回または今回
のいずれかに含めるように処理するためのマージン領域
を設定し、縮小された計測画面領域に従って移動体を計
数するので、計数する移動体の重複がなく正確な計測が
可能になる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。
に説明する。
【００２１】図１に、一実施例による魚数計測装置の全
体構成と、計数の原理を模式的に示す。魚数計測装置
は、魚道１に配置され超音波を送信し魚体からの反射波
を受信する超音波センサ２、超音波センサ２の送受信制
御と受信信号による平面画像データの作成を行う超音波
画像作成手段３、魚影画像を計数可能な画像に処理して
魚数を計数する魚影計数画像処理手段４、計数された魚
数に基づく統計処理を行う魚数デ−タ処理手段５、魚影
画像や魚影計数画像あるいは統計データを表示する表示
装置等を具備する出力装置６から構成されている。
体構成と、計数の原理を模式的に示す。魚数計測装置
は、魚道１に配置され超音波を送信し魚体からの反射波
を受信する超音波センサ２、超音波センサ２の送受信制
御と受信信号による平面画像データの作成を行う超音波
画像作成手段３、魚影画像を計数可能な画像に処理して
魚数を計数する魚影計数画像処理手段４、計数された魚
数に基づく統計処理を行う魚数デ−タ処理手段５、魚影
画像や魚影計数画像あるいは統計データを表示する表示
装置等を具備する出力装置６から構成されている。
【００２２】魚道は一般に、魚が下流から上流へと遡上
する河川などを隔壁によって狭め、魚が速い流速に逆ら
って移動して出口で勢いよく通過するように構成されて
いる。本実施例での魚道１は、魚が滞留しない流速であ
れば自然に形成されるものであってもよい。
する河川などを隔壁によって狭め、魚が速い流速に逆ら
って移動して出口で勢いよく通過するように構成されて
いる。本実施例での魚道１は、魚が滞留しない流速であ
れば自然に形成されるものであってもよい。
【００２３】図２に、魚道１におけるセンサ２と隔壁１
０の配置状況を示す。超音波センサ２は、魚道１の隔壁
の出口付近の１側または両側に設置する。センサ２は、
超音波発信部１５と超音波受信部１６の多数組（送受信
兼用でもよい）を、５〜７ミリ間隔にアレイ状に並べて
構成され、魚道１の深さ方向に配置する。各送信部１５
からは１〜１０ミリ秒毎に、超音波が魚道の幅方向に発
射される。
０の配置状況を示す。超音波センサ２は、魚道１の隔壁
の出口付近の１側または両側に設置する。センサ２は、
超音波発信部１５と超音波受信部１６の多数組（送受信
兼用でもよい）を、５〜７ミリ間隔にアレイ状に並べて
構成され、魚道１の深さ方向に配置する。各送信部１５
からは１〜１０ミリ秒毎に、超音波が魚道の幅方向に発
射される。
【００２４】これによって、魚道断面を通過する魚、た
とえば稚鮎ていどの魚体の検出は最大秒速２ｍまで可能
となる。なお、魚道幅１〜３ｍ程度に対し、センサの検
出距離は約３５０ｍｍである。しかし、稚魚等の大半
（９５％以上）は流速の小さい隔壁近くを遡上する習性
があるので、魚道の両側にセンサ２を設ければ実用上は
問題ない。また、センサ２の配置は深さ方向でなく、両
側の隔壁から魚道幅方向でもよく、あるいは深さと幅方
向を組み合わせてもよい。
とえば稚鮎ていどの魚体の検出は最大秒速２ｍまで可能
となる。なお、魚道幅１〜３ｍ程度に対し、センサの検
出距離は約３５０ｍｍである。しかし、稚魚等の大半
（９５％以上）は流速の小さい隔壁近くを遡上する習性
があるので、魚道の両側にセンサ２を設ければ実用上は
問題ない。また、センサ２の配置は深さ方向でなく、両
側の隔壁から魚道幅方向でもよく、あるいは深さと幅方
向を組み合わせてもよい。
【００２５】図３に、超音波センサ２による魚体の検出
原理を示す。同図（ａ）に示すように、送信部１５から
発信された超音波２８は、送信部１５の直前を通過中の
魚１４によって反射される。この反射波２９は、超音波
受信部１６によって検知される。同図（ｂ）に、センサ
２によって送受される信号波形を示す。超音波画像作成
手段３からの送信パルス２７によって、送信部１５が励
振されて超音波２８が発射される。一方、反射波２９に
よって受信部１６が励振されて受信信号３０が出力され
る。
原理を示す。同図（ａ）に示すように、送信部１５から
発信された超音波２８は、送信部１５の直前を通過中の
魚１４によって反射される。この反射波２９は、超音波
受信部１６によって検知される。同図（ｂ）に、センサ
２によって送受される信号波形を示す。超音波画像作成
手段３からの送信パルス２７によって、送信部１５が励
振されて超音波２８が発射される。一方、反射波２９に
よって受信部１６が励振されて受信信号３０が出力され
る。
【００２６】図４は、超音波画像作成手段３の構成を示
す。送受信信号処理部６４は、高周波の送信パルス２７
をセンサ２に１〜１０ミリ秒毎に印加する一方で、セン
サー２からの受信信号３０をＡ／Ｄ変換して受信する。
受信デ−タ処理部６５は、受信信号をセンサ２の受信部
毎にカウントし、受信部毎の記憶エリアをもつ１ライン
バッファ６６に記憶する。
す。送受信信号処理部６４は、高周波の送信パルス２７
をセンサ２に１〜１０ミリ秒毎に印加する一方で、セン
サー２からの受信信号３０をＡ／Ｄ変換して受信する。
受信デ−タ処理部６５は、受信信号をセンサ２の受信部
毎にカウントし、受信部毎の記憶エリアをもつ１ライン
バッファ６６に記憶する。
【００２７】受信データ処理部６５は、送信パルス２７
の出力回数をカウントするカウンタ７１が所定回数を超
えるまで、受信信号の検出回数をエリア毎にカウントア
ップする。本例では４回の超音波発射によって、魚道断
面を通過する魚体の検出を確実にしている。この結果、
バッファ６６の各エリアには、受信回数により０，１，
２，……等の数値が記憶されされる。
の出力回数をカウントするカウンタ７１が所定回数を超
えるまで、受信信号の検出回数をエリア毎にカウントア
ップする。本例では４回の超音波発射によって、魚道断
面を通過する魚体の検出を確実にしている。この結果、
バッファ６６の各エリアには、受信回数により０，１，
２，……等の数値が記憶されされる。
【００２８】１ラインバッファ６６の内容は、センサー
２の各受信部がほぼ同時刻に受信した、魚道断面（流れ
に直交）を通過する魚影の線画像を示している。バッフ
ァ６６の内容は、１／６０秒周期毎に更新される。上記
した受信データの処理手順を、図５にＡ〜Ｈのフローで
示す。
２の各受信部がほぼ同時刻に受信した、魚道断面（流れ
に直交）を通過する魚影の線画像を示している。バッフ
ァ６６の内容は、１／６０秒周期毎に更新される。上記
した受信データの処理手順を、図５にＡ〜Ｈのフローで
示す。
【００２９】検出開始から１／６０秒周期毎に起動され
る出力デ−タ処理部６９は、１ラインバッファ６６の内
容を出力画面記憶バッファ６７に転送し、編集、記憶す
る。このため、出力画面バッファ６７の各ライン領域の
記憶データを、各々１ライン上方へスクロ−ルし、最下
端の空いたライン領域にバッファ６６の内容を書き込む
（図５のＫ〜Ｌ）。
る出力デ−タ処理部６９は、１ラインバッファ６６の内
容を出力画面記憶バッファ６７に転送し、編集、記憶す
る。このため、出力画面バッファ６７の各ライン領域の
記憶データを、各々１ライン上方へスクロ−ルし、最下
端の空いたライン領域にバッファ６６の内容を書き込む
（図５のＫ〜Ｌ）。
【００３０】バッファ６７への書き込みは、バッファ６
６の内容を編集して行う。すなわち、バッファ６６のエ
リア毎に受信回数が一回でもあれば１、一回も無ければ
０とする。バッファ６７のライン領域は、表示画面の画
素に対応して記憶エリアをもち（１対１でなくても
可）、受信部１個の信号を画面上の複数の画素で表すよ
うに対応付ける。たとえば、センサー２が１２８個の受
信部を配列し、バッファ６７の１ラインの画素が２５６
とすると、２画素で１受信信号を表す。
６の内容を編集して行う。すなわち、バッファ６６のエ
リア毎に受信回数が一回でもあれば１、一回も無ければ
０とする。バッファ６７のライン領域は、表示画面の画
素に対応して記憶エリアをもち（１対１でなくても
可）、受信部１個の信号を画面上の複数の画素で表すよ
うに対応付ける。たとえば、センサー２が１２８個の受
信部を配列し、バッファ６７の１ラインの画素が２５６
とすると、２画素で１受信信号を表す。
【００３１】なお、超音波センサー２からの受信信号
は、上記した０又は１の２値画像ではなく、バッファ６
６の各エリアに記憶される受信回数と表示する画素数を
対応させ、濃淡画像によって表すこともできる。
は、上記した０又は１の２値画像ではなく、バッファ６
６の各エリアに記憶される受信回数と表示する画素数を
対応させ、濃淡画像によって表すこともできる。
【００３２】このようにして、たとえば１９２ラインか
らなる１シーンの平面画像データが、約３秒で作成さ
れ、１／６０秒毎に１ラインずつ更新される動画像が得
られる。この平面画像データは、Ｄ／Ａ変換器６８を介
してビデオ映像に変換され、ＣＲＴ画面１１による画像
表示が可能となる。この出力画像（超音波画像）は、魚
道１の流れに直交する魚道断面を通過する魚影の１／６
０秒ごとの推移を示している。
らなる１シーンの平面画像データが、約３秒で作成さ
れ、１／６０秒毎に１ラインずつ更新される動画像が得
られる。この平面画像データは、Ｄ／Ａ変換器６８を介
してビデオ映像に変換され、ＣＲＴ画面１１による画像
表示が可能となる。この出力画像（超音波画像）は、魚
道１の流れに直交する魚道断面を通過する魚影の１／６
０秒ごとの推移を示している。
【００３３】図６は、出力画面記憶バッファ６７の構成
を説明する模式図である。バッファ６７は、２５６画素
×１９２ラインのデータ領域５９、数画素×１９２ライ
ンの制御表示領域６０、受信部と画素デ−タの対応等を
示す８ラインの固定領域６１から構成されている。
を説明する模式図である。バッファ６７は、２５６画素
×１９２ラインのデータ領域５９、数画素×１９２ライ
ンの制御表示領域６０、受信部と画素デ−タの対応等を
示す８ラインの固定領域６１から構成されている。
【００３４】デ−タ領域５９は、上述の超音波センサ２
からの受信情報を編集、記録した超音波画像領域であ
る。１ラインの記憶エリアには、ほぼ同じ時刻（本例で
は４〜４０ｍｓ以内）に取得した受信デ−タが左から右
に、超音波受信器の配列順に並べてある。
からの受信情報を編集、記録した超音波画像領域であ
る。１ラインの記憶エリアには、ほぼ同じ時刻（本例で
は４〜４０ｍｓ以内）に取得した受信デ−タが左から右
に、超音波受信器の配列順に並べてある。
【００３５】上述のように、センサーからの１の受信情
報は通常、複数の画素によって表されるが、説明の都合
上以下では、１の受信情報は１の画素によって表すとす
る。
報は通常、複数の画素によって表されるが、説明の都合
上以下では、１の受信情報は１の画素によって表すとす
る。
【００３６】制御表示領域６０は、魚影計数画像処理手
段４で動画像から計数に必要な１シーンを取り込むため
の同期情報の取得に利用される。制御表示領域６０のマ
ーカー１２は、１／６０秒毎に１ライン上方にスクロ−
ルされるデータ領域５９のラインと同期して移動するよ
うに表示制御される。
段４で動画像から計数に必要な１シーンを取り込むため
の同期情報の取得に利用される。制御表示領域６０のマ
ーカー１２は、１／６０秒毎に１ライン上方にスクロ−
ルされるデータ領域５９のラインと同期して移動するよ
うに表示制御される。
【００３７】マーカー１２は、データ領域５９の１９２
ラインに対し、１７６ラインの間で表示される。すなわ
ち、データ領域５９の下端から現れ、データ領域５９上
端の数ライン下方の境界線２５で消えるように、この境
界点２５にウインドウをセット／リセットして検出して
いる。
ラインに対し、１７６ラインの間で表示される。すなわ
ち、データ領域５９の下端から現れ、データ領域５９上
端の数ライン下方の境界線２５で消えるように、この境
界点２５にウインドウをセット／リセットして検出して
いる。
【００３８】（数１）に示す、データ領域のライン数Ｌ
１（１９２）とマーカ１２の現れる区間のライン数Ｌ２
（１７６）の差のΔＬ（１６）は、移動画面中の画像数
を重複することなく計数するのに必要なマージンであ
る。後述するように、魚数を計測する画面領域は１７６
ラインとし、マージンの１６ラインを用いて、前シーン
との境界にまたがる画素または画素群信号の重複排除を
行う。
１（１９２）とマーカ１２の現れる区間のライン数Ｌ２
（１７６）の差のΔＬ（１６）は、移動画面中の画像数
を重複することなく計数するのに必要なマージンであ
る。後述するように、魚数を計測する画面領域は１７６
ラインとし、マージンの１６ラインを用いて、前シーン
との境界にまたがる画素または画素群信号の重複排除を
行う。
【００３９】
【数１】Ｌ１ − Ｌ２ ＞ ΔＬ 上記の魚影画像作成手段３で作成された超音波画像は、
超音波センサー２の受信信号を、出力画面記憶バッファ
６７の画素または画素群に対応させたもので、そのまま
で正しく魚影を反映しているとはいえず、画像の補正が
必要である。その説明の前提として、まず、超音波によ
る魚影デ−タ作成の原理を説明する。
超音波センサー２の受信信号を、出力画面記憶バッファ
６７の画素または画素群に対応させたもので、そのまま
で正しく魚影を反映しているとはいえず、画像の補正が
必要である。その説明の前提として、まず、超音波によ
る魚影デ−タ作成の原理を説明する。
【００４０】図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、魚１４が
超音波センサ１５（１６）の前方を通過するとき、時刻
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３で出力画面１１上に魚影１３がどのよ
うに表示されるかを示している。画面１１には、魚の空
間的な位置関係と合わせるため９０°回転して図面表示
している。
超音波センサ１５（１６）の前方を通過するとき、時刻
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３で出力画面１１上に魚影１３がどのよ
うに表示されるかを示している。画面１１には、魚の空
間的な位置関係と合わせるため９０°回転して図面表示
している。
【００４１】まず、時刻Ｔ１では、魚の前部で超音波が
反射されてセンサ−に検知され画面上に図のような魚影
１３が現れる。時刻Ｔ２では、魚の中央部に反射され魚
影１３は更に追加される。最後の時刻Ｔ３では、魚の後
部で反射されて魚影１３は、３ライン目が追加される。
実際には、魚の大きさや遊泳速度等の条件から魚影１３
の形状は決まるのである。
反射されてセンサ−に検知され画面上に図のような魚影
１３が現れる。時刻Ｔ２では、魚の中央部に反射され魚
影１３は更に追加される。最後の時刻Ｔ３では、魚の後
部で反射されて魚影１３は、３ライン目が追加される。
実際には、魚の大きさや遊泳速度等の条件から魚影１３
の形状は決まるのである。
【００４２】図８は、魚体の大きさや速度あるいは魚間
隔によって超音波センサから得られる魚影画像の特徴を
示したものである。
隔によって超音波センサから得られる魚影画像の特徴を
示したものである。
【００４３】同図（イ）は、センサ−が魚道の側壁に垂
直方向に並べてあるので魚体高Ｈが、センサ−デ−タ中
の魚影１３の横幅ｘに概ね比例することを示す。すなわ
ち、１ライン内での画素数は漁体高さの大きさににほぼ
比例する。
直方向に並べてあるので魚体高Ｈが、センサ−デ−タ中
の魚影１３の横幅ｘに概ね比例することを示す。すなわ
ち、１ライン内での画素数は漁体高さの大きさににほぼ
比例する。
【００４４】同図（ロ）は、同じ魚体長であれば、魚の
遊泳速度Ｖと魚影１３の高さｙは、概ね比例する。ま
た、同図（ハ）のように、遊泳速度Ｖが同じであれば、
魚体長Ｌと魚影１３の高さｙが概ね比例する。
遊泳速度Ｖと魚影１３の高さｙは、概ね比例する。ま
た、同図（ハ）のように、遊泳速度Ｖが同じであれば、
魚体長Ｌと魚影１３の高さｙが概ね比例する。
【００４５】同図（ニ）は、十分な魚間隔Ｌのあるとき
は、魚間隔Ａ、Ｂは魚影間隔ａ、ｂと概ね比例すること
を示す。
は、魚間隔Ａ、Ｂは魚影間隔ａ、ｂと概ね比例すること
を示す。
【００４６】図９は、魚影の形状的特徴を示したもので
ある。同図（イ）は、小形魚がまばらに通過する場合の
魚影の画像で、最も理想的な例である。魚数は魚影１３
の数から３匹とカウントできる。
ある。同図（イ）は、小形魚がまばらに通過する場合の
魚影の画像で、最も理想的な例である。魚数は魚影１３
の数から３匹とカウントできる。
【００４７】同図（ロ）は、（イ）と同じ条件ながら、
１匹の魚影を形成する画素が分離して表示されたり、ノ
イズが混入していて、日常的には最も典型的な画像であ
る。このままでは、魚数は９匹とカウントされる。
１匹の魚影を形成する画素が分離して表示されたり、ノ
イズが混入していて、日常的には最も典型的な画像であ
る。このままでは、魚数は９匹とカウントされる。
【００４８】同図（ハ）は、大形魚一匹の典型的な魚影
形状で、同図（ニ）は、小形魚の集団の魚影である。前
者の場合は、外形パターンの特徴から１匹の魚影と判定
できる。後者は、外形は特定されないが、画素群の面積
が大きく形状内に複数の穴を持つのが特徴である。後者
の魚数は、カメラと捕獲等による過去の面積と魚数の実
績から推定することになる。
形状で、同図（ニ）は、小形魚の集団の魚影である。前
者の場合は、外形パターンの特徴から１匹の魚影と判定
できる。後者は、外形は特定されないが、画素群の面積
が大きく形状内に複数の穴を持つのが特徴である。後者
の魚数は、カメラと捕獲等による過去の面積と魚数の実
績から推定することになる。
【００４９】このような魚影画像の特徴を利用して、魚
影計数画像処理手段４で魚影を画像解析することによ
り、通過魚数を正しく計数できるようにしている。
影計数画像処理手段４で魚影を画像解析することによ
り、通過魚数を正しく計数できるようにしている。
【００５０】以上に説明した魚影画像は、超音波センサ
ーの受信信号を使用して作成する例で説明したが、これ
に限られるものではない。γ線、赤外線、可視光線等を
送受信するセンサーを使用しても可能である。
ーの受信信号を使用して作成する例で説明したが、これ
に限られるものではない。γ線、赤外線、可視光線等を
送受信するセンサーを使用しても可能である。
【００５１】図１０に、魚影計数画像処理手段４のハー
ド構成を示す。画像処理手段本体６３、タイムベ−スコ
レクタ−１７、画像モニタＴＶ１８、フロッピ−ディス
ク１９、マウス２０等から構成されている。画像処理手
段本体６３には、ＣＰＵ３６、画像メモリ３４、画像処
理専用プロセッサＩＭＰ３５等から構成されている。
ド構成を示す。画像処理手段本体６３、タイムベ−スコ
レクタ−１７、画像モニタＴＶ１８、フロッピ−ディス
ク１９、マウス２０等から構成されている。画像処理手
段本体６３には、ＣＰＵ３６、画像メモリ３４、画像処
理専用プロセッサＩＭＰ３５等から構成されている。
【００５２】図１１に、魚影計数画像処理手段４の中枢
部であるＣＰＵ３６とＩＭＰ３５の機能構成を示す。Ｃ
ＰＵ３６は、画像処理手段本体６３の処理手順制御部３
６１、面積判定部３６２、形状判定部３６３魚数推定部
３６４を備える。ＩＭＰ３５は、画像取込処理部３５
１、画像の面積や形状などを計算する特徴両計算部３５
２、判定ルールによる魚影計数画像変換処理部３５３を
備える。ＣＰＵ３６は、ＩＭＰ３５の各機能の動作を制
御しながら、その結果を受けて面積判定、形状判定、魚
数推定などを行う。
部であるＣＰＵ３６とＩＭＰ３５の機能構成を示す。Ｃ
ＰＵ３６は、画像処理手段本体６３の処理手順制御部３
６１、面積判定部３６２、形状判定部３６３魚数推定部
３６４を備える。ＩＭＰ３５は、画像取込処理部３５
１、画像の面積や形状などを計算する特徴両計算部３５
２、判定ルールによる魚影計数画像変換処理部３５３を
備える。ＣＰＵ３６は、ＩＭＰ３５の各機能の動作を制
御しながら、その結果を受けて面積判定、形状判定、魚
数推定などを行う。
【００５３】図１２は、ＩＭＰ３５とＣＰＵ３６による
通過魚数の計数手順の概略を示すフローチャートであ
る。ステップＡで、超音波画像作成手段３から１／６０
周期で更新される超音波画像から、計測する１シーンの
画像データをマージン領域位置（またはタイミング）と
共に取り込む。
通過魚数の計数手順の概略を示すフローチャートであ
る。ステップＡで、超音波画像作成手段３から１／６０
周期で更新される超音波画像から、計測する１シーンの
画像データをマージン領域位置（またはタイミング）と
共に取り込む。
【００５４】ステップＢで、１シーン内で画素信号また
は密集した画素信号で示される個々の画像の面積計算を
行い、その値が予め設定されている一定値以上か判定す
る。一定値以上であれば、ステップＣで、特徴量（例え
ば、縦横比、形状係数（面積、周囲長）、穴の数、穴の
総面積、等）を計算し、その結果に基づいて形状判定を
行う（ステップＤ）。大形魚か否かの形状判定に有効な
特徴量は周囲長、穴の数（穴の面積）であるが、特に後
者による判定は簡単かつ正確である。すなわち、１匹の
大形魚の全面からの反射波に比べ、小型魚群のブロック
はすき間なく密集しているような場合でも、１匹の頭部
と尾部の向きはその泳動によって一様とはならないた
め、センサー２に受信できない反射波を生じ、これが穴
の数に反映される。判定の結果大形魚であれば、魚数は
大形魚１匹と推定する（ステップＥ）。小形魚の密集遊
泳と判定されれば、ステップＦで過去の実績値を参照
し、ステップＢで計算した面積値から魚数を推定する。
は密集した画素信号で示される個々の画像の面積計算を
行い、その値が予め設定されている一定値以上か判定す
る。一定値以上であれば、ステップＣで、特徴量（例え
ば、縦横比、形状係数（面積、周囲長）、穴の数、穴の
総面積、等）を計算し、その結果に基づいて形状判定を
行う（ステップＤ）。大形魚か否かの形状判定に有効な
特徴量は周囲長、穴の数（穴の面積）であるが、特に後
者による判定は簡単かつ正確である。すなわち、１匹の
大形魚の全面からの反射波に比べ、小型魚群のブロック
はすき間なく密集しているような場合でも、１匹の頭部
と尾部の向きはその泳動によって一様とはならないた
め、センサー２に受信できない反射波を生じ、これが穴
の数に反映される。判定の結果大形魚であれば、魚数は
大形魚１匹と推定する（ステップＥ）。小形魚の密集遊
泳と判定されれば、ステップＦで過去の実績値を参照
し、ステップＢで計算した面積値から魚数を推定する。
【００５５】一方、ステップＢで、面積が一定値以下で
あれば、ステップＧで、魚影判読ルールにしたがった画
像解析と変換処理を行い、変換された計数画像に基づい
て魚数をカウントする。カウントまたは推定された魚数
は、データ処理手段５に報告される。
あれば、ステップＧで、魚影判読ルールにしたがった画
像解析と変換処理を行い、変換された計数画像に基づい
て魚数をカウントする。カウントまたは推定された魚数
は、データ処理手段５に報告される。
【００５６】図１３に、ステップＡのシ−ン取り込みの
処理手順を示す。魚影画像作成手段３の出力画面記憶バ
ッファ６７からの画像データを取り込み時、制御表示領
域６０にウインドウをセットして取り込む（Ａ１０
０）。画像取り込みを開始し（Ａ２００）、この取り込
んだウインドウの内部の画像を解析してこの中にマーカ
ー１２があるかどうかを調べ（Ａ３００）、マ−カ−が
現れるまで取り込み動作を続ける（Ａ４００）。マ−カ
−が現れるとマ−カ−の位置が適切な位置にあるかどう
かを調べ（Ａ５００）、適切な位置にきたらウインドウ
をリセットし（Ａ７００）、全画面を取り込み画像位置
を補正する（Ａ８００）。
処理手順を示す。魚影画像作成手段３の出力画面記憶バ
ッファ６７からの画像データを取り込み時、制御表示領
域６０にウインドウをセットして取り込む（Ａ１０
０）。画像取り込みを開始し（Ａ２００）、この取り込
んだウインドウの内部の画像を解析してこの中にマーカ
ー１２があるかどうかを調べ（Ａ３００）、マ−カ−が
現れるまで取り込み動作を続ける（Ａ４００）。マ−カ
−が現れるとマ−カ−の位置が適切な位置にあるかどう
かを調べ（Ａ５００）、適切な位置にきたらウインドウ
をリセットし（Ａ７００）、全画面を取り込み画像位置
を補正する（Ａ８００）。
【００５７】図１４に、ステップＧの概略の処理手順を
示す。後述する魚影判読ルールに従って画像解析を行い
（Ｇ１００）、その結果に従って、膨張／収縮処理、境
界処理などを行って、魚影単位の計数魚影画像を作成す
る（Ｇ２００）。この計数魚影画像上で、各魚影にレッ
テルを付与して魚数をカウントし（Ｇ３００）、前回値
に累積する（Ｇ４００）。この処理を、魚数カウントの
最小期間である１分間（約２０シーン）繰返して（Ｇ４
００）終了する。
示す。後述する魚影判読ルールに従って画像解析を行い
（Ｇ１００）、その結果に従って、膨張／収縮処理、境
界処理などを行って、魚影単位の計数魚影画像を作成す
る（Ｇ２００）。この計数魚影画像上で、各魚影にレッ
テルを付与して魚数をカウントし（Ｇ３００）、前回値
に累積する（Ｇ４００）。この処理を、魚数カウントの
最小期間である１分間（約２０シーン）繰返して（Ｇ４
００）終了する。
【００５８】次に、ＩＭＰ３５で魚影を判読するための
魚影判読ルールについて、図１５〜図２０を参照して詳
細に説明する。
魚影判読ルールについて、図１５〜図２０を参照して詳
細に説明する。
【００５９】図１５は、主メモリ３７などの判読ルール
記憶領域３８に記憶されているルールの概要を示す。本
実施例の判読ル−ルは４つの部分から構成されている。
一つは、隣接シ−ン境界での魚影を処理する方式を与え
るものであり判読ル−ル第１規定と呼ぶ。次の一つは、
画面左右方向に並ぶ魚影１３の合併分離に関する処理方
法をあたえるものであり、判読ル−ル第２規定と呼ぶ。
さらに次の一つは、画面上下に並ぶ魚影１３の合併分離
に関する処理方法をあたえるものであり、判読ル−ル第
３規定と呼ぶ。最後の一つは、合併または、分離された
独立の魚影についてノイズか有効な魚影かの判断を与え
るものであり、判読ル−ル第４規定と呼ぶ。
記憶領域３８に記憶されているルールの概要を示す。本
実施例の判読ル−ルは４つの部分から構成されている。
一つは、隣接シ−ン境界での魚影を処理する方式を与え
るものであり判読ル−ル第１規定と呼ぶ。次の一つは、
画面左右方向に並ぶ魚影１３の合併分離に関する処理方
法をあたえるものであり、判読ル−ル第２規定と呼ぶ。
さらに次の一つは、画面上下に並ぶ魚影１３の合併分離
に関する処理方法をあたえるものであり、判読ル−ル第
３規定と呼ぶ。最後の一つは、合併または、分離された
独立の魚影についてノイズか有効な魚影かの判断を与え
るものであり、判読ル−ル第４規定と呼ぶ。
【００６０】これらの判読ル−ルには、ｓｅｌｅｃｔ１
〜ｓｅｌｅｃｔ４の選択子３９を付与し、魚道や魚種あ
るいは季節等の諸条件に合わせて適宜選択できるように
構成されている。
〜ｓｅｌｅｃｔ４の選択子３９を付与し、魚道や魚種あ
るいは季節等の諸条件に合わせて適宜選択できるように
構成されている。
【００６１】図１６により、判定ル−ル第１規定の実施
例を説明する。同図（ａ）に示すように、魚影画像作成
手段３からの出力画像は、シ−ン１１に分割しながら処
理するのでシ−ン間の境界部にまたがる魚影の境界処理
が必要になる。本例では、同図（ｂ）に示すように、ル
ール（１）境界は上側シーンに含める、ルール（２）境
界は下側シーンに含める、ルール（３）境界は無視する
の３通りが選択できるように設定されている。
例を説明する。同図（ａ）に示すように、魚影画像作成
手段３からの出力画像は、シ−ン１１に分割しながら処
理するのでシ−ン間の境界部にまたがる魚影の境界処理
が必要になる。本例では、同図（ｂ）に示すように、ル
ール（１）境界は上側シーンに含める、ルール（２）境
界は下側シーンに含める、ルール（３）境界は無視する
の３通りが選択できるように設定されている。
【００６２】魚影ｂは、ルール（１）ではシーンＳ１に
含まれ、ルール（２）ではシーンＳ２に含まれ、ルール
（３）ではＳ１にもＳ２にも含まれない。魚影ｄは、ル
ール（１）ではシーンＳ２に含まれ、ルール（２）では
シーンＳ３に含まれ、ルール（３）ではＳ２にもＳ３に
も含まれない。
含まれ、ルール（２）ではシーンＳ２に含まれ、ルール
（３）ではＳ１にもＳ２にも含まれない。魚影ｄは、ル
ール（１）ではシーンＳ２に含まれ、ルール（２）では
シーンＳ３に含まれ、ルール（３）ではＳ２にもＳ３に
も含まれない。
【００６３】図１７は、判読ル−ル第２規定の実施例で
ある。このル−ルは、シーン１１中に魚影１３が左右に
並んでいる場合に、１魚影に併合するか別魚影とするか
を判定する。ルール（０）では併合は行わず、２つの魚
影が左右（深さ方向）に１画素以上離れている場合、２
つの魚影群は別体とみなす。ルール（１）では、１画素
以下離れている場合に併合して同一魚影とみなし、２画
素以上離れている場合は別体とみなす。ルール（ｍ）で
は、ｍ画素以下で併合、ｍ＋１画素以上で別体とみな
す。これらのルールは、魚数の計数に直接影響を与える
ものであり、実験や過去データの裏付けに基づいて選択
される。
ある。このル−ルは、シーン１１中に魚影１３が左右に
並んでいる場合に、１魚影に併合するか別魚影とするか
を判定する。ルール（０）では併合は行わず、２つの魚
影が左右（深さ方向）に１画素以上離れている場合、２
つの魚影群は別体とみなす。ルール（１）では、１画素
以下離れている場合に併合して同一魚影とみなし、２画
素以上離れている場合は別体とみなす。ルール（ｍ）で
は、ｍ画素以下で併合、ｍ＋１画素以上で別体とみな
す。これらのルールは、魚数の計数に直接影響を与える
ものであり、実験や過去データの裏付けに基づいて選択
される。
【００６４】図１８は、判読ル−ル第３規定の実施例で
ある。このル−ルはシーン１１中で、魚影１３が上下
（時間軸）に並んでいる場合に、１魚影に併合するか別
体とするかを判定する。ルール（０）、ルール（１）及
びルール（ｎ）は、各々離間しているライン数に対応し
て、時間軸方向の併合、別体の判断を与えるもので、実
験等の裏付けによって選択される。
ある。このル−ルはシーン１１中で、魚影１３が上下
（時間軸）に並んでいる場合に、１魚影に併合するか別
体とするかを判定する。ルール（０）、ルール（１）及
びルール（ｎ）は、各々離間しているライン数に対応し
て、時間軸方向の併合、別体の判断を与えるもので、実
験等の裏付けによって選択される。
【００６５】通常は、上記した第２、第３規定による併
合／分離の処理後に、上記第１規定による境界処理を実
行する。
合／分離の処理後に、上記第１規定による境界処理を実
行する。
【００６６】図１９は、判読ル−ル第４規定の実施例で
ある。上記合併または分離処理された魚影１３に対し
て、ノイズと見なしてカウントしないか、有効な魚影と
してカウントするかの判断を与えるものである。
ある。上記合併または分離処理された魚影１３に対し
て、ノイズと見なしてカウントしないか、有効な魚影と
してカウントするかの判断を与えるものである。
【００６７】ルール（１）では検出回数１、即ち１画素
はノイズ、２画素以上の隣接で魚影とみなす。ルール
（２）では１画素と、左右または上下に並行する２画素
をノイズ、上下斜めに隣接する２画素を魚影とみなす。
ルール（３）は２画素以下をノイズ、３画素以上を魚影
とみなす。このルール（２）の根拠は、泡やごみなどの
静止的な位置からの反射波による画素は時間的な移動が
無く、魚道を通過中の魚体からの反射波による画素は時
間的に移動することにあり、鮎稚魚の実験結果では比較
的よく一致する。
はノイズ、２画素以上の隣接で魚影とみなす。ルール
（２）では１画素と、左右または上下に並行する２画素
をノイズ、上下斜めに隣接する２画素を魚影とみなす。
ルール（３）は２画素以下をノイズ、３画素以上を魚影
とみなす。このルール（２）の根拠は、泡やごみなどの
静止的な位置からの反射波による画素は時間的な移動が
無く、魚道を通過中の魚体からの反射波による画素は時
間的に移動することにあり、鮎稚魚の実験結果では比較
的よく一致する。
【００６８】図２０は、上記の判読ル−ルに従って画像
処理を行い、魚影をカウントする処理手順（図１４Ｇ１
００〜Ｇ３００）を詳細に示したものである。
処理を行い、魚影をカウントする処理手順（図１４Ｇ１
００〜Ｇ３００）を詳細に示したものである。
【００６９】最初に、画面全体について魚影を併合する
膨張処理を行う。まず、判読ルール第２規定（ｓｅｌｅ
ｃｔ２）の選択ルールに従い、画像を左右に選択ルール
に適合する回数だけ膨張し、左右の隣接魚影の合併の処
理を行う（Ｇ１００１）。このとき、後述する（数
２）、（数３）のアルゴリズムを適宜使用する。次に、
第２規定（ｓｅｌｅｃｔ３）の選択ルールに従い、画像
を上下に選択ルールに対応する所定回数だけ膨張し、上
下の隣接魚影の合併の処理を行う（Ｇ１００２）。
膨張処理を行う。まず、判読ルール第２規定（ｓｅｌｅ
ｃｔ２）の選択ルールに従い、画像を左右に選択ルール
に適合する回数だけ膨張し、左右の隣接魚影の合併の処
理を行う（Ｇ１００１）。このとき、後述する（数
２）、（数３）のアルゴリズムを適宜使用する。次に、
第２規定（ｓｅｌｅｃｔ３）の選択ルールに従い、画像
を上下に選択ルールに対応する所定回数だけ膨張し、上
下の隣接魚影の合併の処理を行う（Ｇ１００２）。
【００７０】次に、収縮処理を行う。まず、画像を左右
にＧ１００１で膨張した回数だけ収縮し、左右方向に合
併されなかった魚影をする（Ｇ１００３）。さらに、画
像を上下にＧ１００２で膨張した回数だけ収縮し、上下
方向に合併されなかった魚影を分離する（Ｇ１００
４）。
にＧ１００１で膨張した回数だけ収縮し、左右方向に合
併されなかった魚影をする（Ｇ１００３）。さらに、画
像を上下にＧ１００２で膨張した回数だけ収縮し、上下
方向に合併されなかった魚影を分離する（Ｇ１００
４）。
【００７１】併合、分離処理した画像に対して、適当な
しきい値で２値化処理を行い（Ｇ１００５）、判読ルー
ル第１規定（ｓｅｌｅｃｔ１）の選択ルールによる境界
処理を行う（Ｇ１００６，Ｇ１００７）。本例では、上
側境界部２５に横に１ライン追加し、追加したライン以
下画像のみを含むようにウインドウセットしている。以
上の処理によって、魚影計数画像が作成される。
しきい値で２値化処理を行い（Ｇ１００５）、判読ルー
ル第１規定（ｓｅｌｅｃｔ１）の選択ルールによる境界
処理を行う（Ｇ１００６，Ｇ１００７）。本例では、上
側境界部２５に横に１ライン追加し、追加したライン以
下画像のみを含むようにウインドウセットしている。以
上の処理によって、魚影計数画像が作成される。
【００７２】作成された計数画像から、魚影を１個ずつ
取り出すためにラベリングを行い（Ｇ１００８）、ラベ
リングした各魚影毎に特徴量を計算して、判読ルール第
４規定に従うノイズと有効な魚影を区別する（Ｇ１０１
０）。この処理をラベリング個数だけ繰返し、有効な魚
影について魚数をカウントアップする（Ｇ１０１１）。
なお、魚数カウントの繰返し処理中は、魚影の左最上端
部の座標を計算して、該当シーン以内に有るかチエック
している。
取り出すためにラベリングを行い（Ｇ１００８）、ラベ
リングした各魚影毎に特徴量を計算して、判読ルール第
４規定に従うノイズと有効な魚影を区別する（Ｇ１０１
０）。この処理をラベリング個数だけ繰返し、有効な魚
影について魚数をカウントアップする（Ｇ１０１１）。
なお、魚数カウントの繰返し処理中は、魚影の左最上端
部の座標を計算して、該当シーン以内に有るかチエック
している。
【００７３】図２１に、ＩＭＰ３５による左右上下に画
像を膨脹、収縮して行う、併合、分離の演算処理を模式
図で示す。
像を膨脹、収縮して行う、併合、分離の演算処理を模式
図で示す。
【００７４】まず、魚影画像作成手段３の出力画像（処
理前画像）の中から、注目画素を含む隣接９画素７６を
ＩＭＰ３５の近傍積和演算手段７５に取り込み、定数パ
ラメ−タ７８（３×３マトリックス）との演算を行う。
演算結果を処理後画像７７の対応する所にセットする。
この操作を処理前画像の全体について行う。
理前画像）の中から、注目画素を含む隣接９画素７６を
ＩＭＰ３５の近傍積和演算手段７５に取り込み、定数パ
ラメ−タ７８（３×３マトリックス）との演算を行う。
演算結果を処理後画像７７の対応する所にセットする。
この操作を処理前画像の全体について行う。
【００７５】取り込んだ注目画素を含む９画素と、定数
パラメ−タ７８の演算の詳細について以下記述する。な
お、注目画素を含む隣接９画素をＭ（Ｉ，Ｊ）、定数パ
ラメ−タ７８をp(I,J)にて示するものとする。なお、以
下の各画像処理における式中の定数パラメータｐは、
（表１）にまとめて示す。
パラメ−タ７８の演算の詳細について以下記述する。な
お、注目画素を含む隣接９画素をＭ（Ｉ，Ｊ）、定数パ
ラメ−タ７８をp(I,J)にて示するものとする。なお、以
下の各画像処理における式中の定数パラメータｐは、
（表１）にまとめて示す。
【００７６】
【表１】
【００７７】（１）魚影を左右に１画素膨脹し、一回の
処理で２画素左右の間隔を詰める この画像処理のアルゴリズムは（数２）を使用する。式
中の定数パラメータｐは、（表１）の処理番号１に示す
とおりである。
処理で２画素左右の間隔を詰める この画像処理のアルゴリズムは（数２）を使用する。式
中の定数パラメータｐは、（表１）の処理番号１に示す
とおりである。
【００７８】
【数２】
【００７９】（２）魚影を左又は右に１画素膨脹し、一
回の処理で１画素左右の間隔を詰める この画像処理は（数２）を使用し、パラメータｐは（表
１）の処理番号２。
回の処理で１画素左右の間隔を詰める この画像処理は（数２）を使用し、パラメータｐは（表
１）の処理番号２。
【００８０】（３）魚影を上下に１画素収縮し、一回の
処理で２画素上下の間隔を広げる この画像処理は（数３）を使用し、パラメータｐは（表
１）の処理番号３。
処理で２画素上下の間隔を広げる この画像処理は（数３）を使用し、パラメータｐは（表
１）の処理番号３。
【００８１】
【数３】
【００８２】（４）魚影を上又は下に１画素収縮し、一
回の処理で１画素上下の間隔を広げる この画像処理は（数３）を使用し、パラメ−タｐは（表
１）の処理番号４。
回の処理で１画素上下の間隔を広げる この画像処理は（数３）を使用し、パラメ−タｐは（表
１）の処理番号４。
【００８３】（５）魚影を上下に１画素膨脹し、一回の
処理で２画素上下の間隔を詰める この画像処理は（数２）を使用し、パラメ−タｐは（表
１）の処理番号５。
処理で２画素上下の間隔を詰める この画像処理は（数２）を使用し、パラメ−タｐは（表
１）の処理番号５。
【００８４】（６）魚影を上又は下に１画素膨脹し、一
回の処理で１画素上下の間隔を詰める この画像処理は（数２）を使用し、パラメ−タｐは（表
１）の処理番号６。
回の処理で１画素上下の間隔を詰める この画像処理は（数２）を使用し、パラメ−タｐは（表
１）の処理番号６。
【００８５】（７）魚影を上下に１画素収縮し、一回の
処理で２画素左右の間隔を広げる この画像処理は（数３）を使用し、パラメ−タｐは（表
１）の処理番号７。
処理で２画素左右の間隔を広げる この画像処理は（数３）を使用し、パラメ−タｐは（表
１）の処理番号７。
【００８６】（８）魚影を上又は下に１画素収縮し、一
回の処理で１画素上下の間隔を広げる この画像処理は（数３）を使用し、パラメ−タｐは（表
１）の処理番号８。
回の処理で１画素上下の間隔を広げる この画像処理は（数３）を使用し、パラメ−タｐは（表
１）の処理番号８。
【００８７】（９）魚影を上下左右に同時に１画素膨脹
し、一回の処理で２画素上下左右に間隔を詰める この画像処理は（数２）を使用し、パラメ−タｐは（表
１）の処理番号９。
し、一回の処理で２画素上下左右に間隔を詰める この画像処理は（数２）を使用し、パラメ−タｐは（表
１）の処理番号９。
【００８８】（１０）魚影を上下左右に同時に１画素収
縮し、一回の処理で２画素上下左右に間隔を広げる この画像処理は（数３）を使用し、パラメ−タｐは（表
１）の処理番号１０を用いる。
縮し、一回の処理で２画素上下左右に間隔を広げる この画像処理は（数３）を使用し、パラメ−タｐは（表
１）の処理番号１０を用いる。
【００８９】上記した（１）〜（１０）の画像処理アル
ゴリズムを、判読ルールによって適宜組み合わせること
によって、隣接の魚影を距離間隔に応じて併合や分離す
る処理が決め細かにでき、しかも画像の専門知識がなく
ても容易に最適の処理選択が可能となる。
ゴリズムを、判読ルールによって適宜組み合わせること
によって、隣接の魚影を距離間隔に応じて併合や分離す
る処理が決め細かにでき、しかも画像の専門知識がなく
ても容易に最適の処理選択が可能となる。
【００９０】次に、魚影計数画像処理手段４よって計数
された魚数を、デ−タベ−スに登録し各種帳票やグラフ
を出力するデータ処理について説明する。
された魚数を、デ−タベ−スに登録し各種帳票やグラフ
を出力するデータ処理について説明する。
【００９１】図２２に、魚数デ−タ処理手段の構成を示
す。デ−タ処理手段５には、データカウンタ表示手段６
１、ディスプレイ６２、キーボード６３、プリンター６
４、データベースを記憶する外部記憶装置６５などが接
続されている。
す。デ−タ処理手段５には、データカウンタ表示手段６
１、ディスプレイ６２、キーボード６３、プリンター６
４、データベースを記憶する外部記憶装置６５などが接
続されている。
【００９２】デ−タ処理手段５は、魚影計数画像処理手
段４からの魚数を、累計、ピーク、平均、偏差などの演
算を行う統計処理部５１、演算されたデータを目的別の
各種のファイルに編集してデータベースに格納する登録
部５２及びデ−タベースの検索や表示装置等への出力処
理を行う検索・出力処理手段５３から構成される。
段４からの魚数を、累計、ピーク、平均、偏差などの演
算を行う統計処理部５１、演算されたデータを目的別の
各種のファイルに編集してデータベースに格納する登録
部５２及びデ−タベースの検索や表示装置等への出力処
理を行う検索・出力処理手段５３から構成される。
【００９３】図２３に、統計処理部５１の処理例を示
す。魚影計数画像処理手段４から１分間毎の魚数を受信
すると（Ａ）、時、日、月、季節などの単位に累計し
（Ｂ）、時、日単位のピーク値演算を行う（Ｃ）。さら
に、平均値や過去データと偏差演算などデータの処理も
適宜行われる。
す。魚影計数画像処理手段４から１分間毎の魚数を受信
すると（Ａ）、時、日、月、季節などの単位に累計し
（Ｂ）、時、日単位のピーク値演算を行う（Ｃ）。さら
に、平均値や過去データと偏差演算などデータの処理も
適宜行われる。
【００９４】デ−タの検索・出力手段５３は、帳票やグ
ラフ作成機能を備え、表示手段やプリンターへの出力処
理を行う。図２４に、カウンタ−表示手段６１による統
計デ−タの表示例を示す。カウンター表示手段６１は、
８文字程度の文字をスクロ−ルさせながら、統計デ−タ
を順次、更新しながら表示している。
ラフ作成機能を備え、表示手段やプリンターへの出力処
理を行う。図２４に、カウンタ−表示手段６１による統
計デ−タの表示例を示す。カウンター表示手段６１は、
８文字程度の文字をスクロ−ルさせながら、統計デ−タ
を順次、更新しながら表示している。
【００９５】このような本実施例によれば、超音波によ
り検出した魚影の動画像を、所定画像範囲毎に取り込
み、魚影判読ルールに基づいて同一魚体の併合、異なる
魚体の分離、水中の泡等によるノイズ消去等を行った後
に、魚数をカウントするようしているので、魚数の計数
が正確に行える。
り検出した魚影の動画像を、所定画像範囲毎に取り込
み、魚影判読ルールに基づいて同一魚体の併合、異なる
魚体の分離、水中の泡等によるノイズ消去等を行った後
に、魚数をカウントするようしているので、魚数の計数
が正確に行える。
【００９６】また、本実施例による魚数計測装置は、完
全な自動計数を実現しているので長期間に亘る連続計測
が可能で、漁業資源のための有用なデータが容易に取得
できる。かつ、ルールの選択やパラメータの設定手段
は、実験や過去の実績に基づいて変更可能に設定できる
ように汎用構成されているので、状況に適応した計測が
可能となる。
全な自動計数を実現しているので長期間に亘る連続計測
が可能で、漁業資源のための有用なデータが容易に取得
できる。かつ、ルールの選択やパラメータの設定手段
は、実験や過去の実績に基づいて変更可能に設定できる
ように汎用構成されているので、状況に適応した計測が
可能となる。
【００９７】上記実施例では、魚道の深さ方向に配置し
た複数の超音波センサの１回の受信信号が１画像ライン
となり、所定周期で更新とスクロールを繰り返して、時
間的に変化する魚影の平面画像を得ている。しかし、同
様な画像は、魚道の幅方向に並べた複数の超音波センサ
ーを配置し、各センサーの受信信号を一斉に取り込むこ
とによっても取得できる。これによれば、センサー数は
増加するが、魚影画像の作成処理は容易になる。
た複数の超音波センサの１回の受信信号が１画像ライン
となり、所定周期で更新とスクロールを繰り返して、時
間的に変化する魚影の平面画像を得ている。しかし、同
様な画像は、魚道の幅方向に並べた複数の超音波センサ
ーを配置し、各センサーの受信信号を一斉に取り込むこ
とによっても取得できる。これによれば、センサー数は
増加するが、魚影画像の作成処理は容易になる。
【００９８】上記実施例では、魚影画像は超音波センサ
２の受信信号の有無を２値または濃淡画像で表される。
しかし、センサーから魚体までの魚体距離を、超音波の
発射から受信までの時間によって検知し、この魚体距離
を画素数に対応させて濃淡画像を作成すれば、魚の遠近
関係の区分も可能になり、密集する魚影画像における魚
数計測の精度を、さらに向上させることができる。
２の受信信号の有無を２値または濃淡画像で表される。
しかし、センサーから魚体までの魚体距離を、超音波の
発射から受信までの時間によって検知し、この魚体距離
を画素数に対応させて濃淡画像を作成すれば、魚の遠近
関係の区分も可能になり、密集する魚影画像における魚
数計測の精度を、さらに向上させることができる。
【００９９】さらに、本実施例の魚影動画像からの計測
シーンの画像取込処理は、魚影に限定されない。例え
ば、道路の所定計測エリアを通過する車両の交通量を、
ＴＶカメラ等の画像処理によって計数する場合など、移
動体の計数方式に広く適用できる。
シーンの画像取込処理は、魚影に限定されない。例え
ば、道路の所定計測エリアを通過する車両の交通量を、
ＴＶカメラ等の画像処理によって計数する場合など、移
動体の計数方式に広く適用できる。
【０１００】次に、本発明の他の実施例を説明する。
【０１０１】超音波センサ−による魚数計測は、水の汚
れや夜間でも連続して計測できる特長を有しているが、
計測範囲に制限がある。このため超音波センサーを、魚
道の両側の水深方向、魚道の幅方向、あるいは水深方向
と幅方向に設置して、計測範囲を拡大している。しか
し、魚道が広い場合には魚の遡上範囲をすべてカバ−す
ることは困難であり、また、センサーの増加、特に深さ
方向と幅方向の組合せは魚影の立体的処理が必要となっ
て、画像処理を複雑にする。
れや夜間でも連続して計測できる特長を有しているが、
計測範囲に制限がある。このため超音波センサーを、魚
道の両側の水深方向、魚道の幅方向、あるいは水深方向
と幅方向に設置して、計測範囲を拡大している。しか
し、魚道が広い場合には魚の遡上範囲をすべてカバ−す
ることは困難であり、また、センサーの増加、特に深さ
方向と幅方向の組合せは魚影の立体的処理が必要となっ
て、画像処理を複雑にする。
【０１０２】本発明はこの対策として、統計的手法によ
り広い領域の遡上魚数を推定する方法を実現可能にし
た。図２５に、その一実施例である魚数計測装置を示
す。同図で、図１と同一符号は同じものを示している。
すなわち、本実施例は魚数補正手段７を設けた点に相違
がある。この魚数補正手段７は、上記した実施例と同様
にして計数された魚数を基に、魚数補正手段７を利用し
て計測範囲外を含む魚数を推定する。以下に、魚数補正
手段７の機能を説明する。
り広い領域の遡上魚数を推定する方法を実現可能にし
た。図２５に、その一実施例である魚数計測装置を示
す。同図で、図１と同一符号は同じものを示している。
すなわち、本実施例は魚数補正手段７を設けた点に相違
がある。この魚数補正手段７は、上記した実施例と同様
にして計数された魚数を基に、魚数補正手段７を利用し
て計測範囲外を含む魚数を推定する。以下に、魚数補正
手段７の機能を説明する。
【０１０３】図２６は、魚道断面を通過する幅方向の魚
密度関数を示したものである。このデータは、水中カメ
ラ等や捕獲の実測データから作成したもので、関数パタ
ーンは魚種（季節）と時間帯に応じほぼ一定していると
言われている。
密度関数を示したものである。このデータは、水中カメ
ラ等や捕獲の実測データから作成したもので、関数パタ
ーンは魚種（季節）と時間帯に応じほぼ一定していると
言われている。
【０１０４】魚道断面幅Ｌに対して、両側の水深方向に
設置したセンサ−２の検知範囲が、Ｌ１，Ｌ２であると
仮定する。Ｌ１，Ｌ２の範囲は自動計測が可能である。
この魚密度関数は、魚道の単位幅当たりを単位時間に通
過する遡上魚数をＦＩＳＨ（ｘ，ｔ）とすると、以下の
関係に定義できる。
設置したセンサ−２の検知範囲が、Ｌ１，Ｌ２であると
仮定する。Ｌ１，Ｌ２の範囲は自動計測が可能である。
この魚密度関数は、魚道の単位幅当たりを単位時間に通
過する遡上魚数をＦＩＳＨ（ｘ，ｔ）とすると、以下の
関係に定義できる。
【０１０５】第１のセンサ−部を時刻Ｔ１からＴ２の間
に通過する魚の遡上魚数ＦＣs１は（数４）になる。
に通過する魚の遡上魚数ＦＣs１は（数４）になる。
【０１０６】
【数４】
【０１０７】第２のセンサ−部を時刻Ｔ１からＴ２の間
に通過する魚の遡上魚数ＦＣs２は（数５）になる。
に通過する魚の遡上魚数ＦＣs２は（数５）になる。
【０１０８】
【数５】
【０１０９】１本の魚道の全幅を、時刻Ｔ１からＴ２の
間に通過する魚の遡上魚数ＦＣｇは（数６）になる。
間に通過する魚の遡上魚数ＦＣｇは（数６）になる。
【０１１０】
【数６】
【０１１１】本実施例における魚密度関数の真値は、水
中カメラ等の撮影データと捕獲の組合せにより、魚種
（季節）、時間、天候などのサンプリングデータに基づ
いて作成している。この魚密度関数の真値と、本装置の
計数魚数から（数４）〜（数６）で求めた魚密度関数を
比較することにより、計数値から全領域の魚数を推定す
るための変換係数Ωが、（数７）のように求めることが
できる。
中カメラ等の撮影データと捕獲の組合せにより、魚種
（季節）、時間、天候などのサンプリングデータに基づ
いて作成している。この魚密度関数の真値と、本装置の
計数魚数から（数４）〜（数６）で求めた魚密度関数を
比較することにより、計数値から全領域の魚数を推定す
るための変換係数Ωが、（数７）のように求めることが
できる。
【０１１２】
【数７】
【０１１３】このように、実測データに基づく複数のケ
ースの魚密度関数と、計測データによ魚密度関数の比較
を前もって実施しておき、変換係数Ωを設定された魚数
補正手段７による（数８）の演算によって、計測値から
の遡上魚数の推定を行う。
ースの魚密度関数と、計測データによ魚密度関数の比較
を前もって実施しておき、変換係数Ωを設定された魚数
補正手段７による（数８）の演算によって、計測値から
の遡上魚数の推定を行う。
【０１１４】
【数８】
【０１１５】さらに、１本の魚道の一方側のみの計測結
果から、魚道全幅の遡上数ｆｃｇを推定するには（数
９）による。
果から、魚道全幅の遡上数ｆｃｇを推定するには（数
９）による。
【０１１６】
【数９】
【０１１７】一本の魚道について考えると、稚鮎の場合
には両岸近くを遡上するものが９５％以上で、たいてい
はセンサ−の検知範囲を通過する。しかし、鯉や鱒のよ
うな大形魚になるほど中央部を遡上する比率が高くな
る。このように、魚道両岸に設けた２台のセンサで魚道
の通過魚数の概略は把握できるが、より精度良く把握し
たい場合には、（数８）により真値に近い魚数を推定す
ることができる。また、センサーを一側にしか設置でき
ない場合には（数９）により推定する。
には両岸近くを遡上するものが９５％以上で、たいてい
はセンサ−の検知範囲を通過する。しかし、鯉や鱒のよ
うな大形魚になるほど中央部を遡上する比率が高くな
る。このように、魚道両岸に設けた２台のセンサで魚道
の通過魚数の概略は把握できるが、より精度良く把握し
たい場合には、（数８）により真値に近い魚数を推定す
ることができる。また、センサーを一側にしか設置でき
ない場合には（数９）により推定する。
【０１１８】さらに、複数の魚道の計測値だけの合計値
からシステム全体（養魚槽、湖水、河川等の全体）の魚
数ｆｃｒを、（数１０）にとって推定することができ
る。
からシステム全体（養魚槽、湖水、河川等の全体）の魚
数ｆｃｒを、（数１０）にとって推定することができ
る。
【０１１９】
【数１０】
【０１２０】以上のように、遡上魚の魚道分布と魚数に
関するサンプリングデータと経験則を基に、部分的な計
測値から全体の遡上魚数を推測する方法は、魚の遡上特
性を利用しているので方法の簡単さに比べて精度が高
く、かつ、計測のためのコストを大幅に低減できる効果
がある。
関するサンプリングデータと経験則を基に、部分的な計
測値から全体の遡上魚数を推測する方法は、魚の遡上特
性を利用しているので方法の簡単さに比べて精度が高
く、かつ、計測のためのコストを大幅に低減できる効果
がある。
【０１２１】
【発明の効果】本発明の魚数計測方法によれば、魚影画
像に対し判読ルールによる正しい魚影への画像処理を行
って計数するので、正確な計測ができる効果がある。
像に対し判読ルールによる正しい魚影への画像処理を行
って計数するので、正確な計測ができる効果がある。
【０１２２】本発明の魚数計測装置によれば、養魚槽や
河川等の魚道を通過する魚の数を、超音波動画像を画像
処理して自動計数できるので、水の濁りや昼夜を問わず
連続的に計数でき、長期間に亘る魚数の計測が実現でき
る。
河川等の魚道を通過する魚の数を、超音波動画像を画像
処理して自動計数できるので、水の濁りや昼夜を問わず
連続的に計数でき、長期間に亘る魚数の計測が実現でき
る。
【０１２３】また、本発明の魚数計測装置によれば、部
分的な計測値に基づいて魚道全体の遡上魚数を推定でき
るので、計測コストの大幅低減が可能になる。
分的な計測値に基づいて魚道全体の遡上魚数を推定でき
るので、計測コストの大幅低減が可能になる。
【０１２４】さらにまた、本発明の移動体計数方法によ
れば、動画像から計数画面を取り込む際に、境界部にま
たがる移動体の重複取り込みをなくす境界処理を行うの
で、移動体の正確な計数が可能になる。
れば、動画像から計数画面を取り込む際に、境界部にま
たがる移動体の重複取り込みをなくす境界処理を行うの
で、移動体の正確な計数が可能になる。
【図１】本発明の第一の実施例による魚数計測装置の全
体構成図である。
体構成図である。
【図２】魚道と超音波センサーの配置を説明する模式図
である。
である。
【図３】超音波センサ−による魚体の検出原理を説明す
る説明図である。
る説明図である。
【図４】超音波画像作成手段の構成を示す構成図であ
る。
る。
【図５】超音波画像作成手段の処理手順を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図６】出力画面（超音波画像）記憶バッファの構成を
説明する模式図である。
説明する模式図である。
【図７】超音波センサ−による魚影表示の時間的推移を
説明する説明図である。
説明する説明図である。
【図８】魚体の大きさや速度などと表示される魚影の相
関を説明する説明図である。
関を説明する説明図である。
【図９】魚影の形状的特徴を説明する説明図である。
【図１０】魚影計数画像処理手段のハード構成図であ
る。
る。
【図１１】魚影計数画像処理手段のＣＰＵとＩＭＰの機
能を説明する機能ブロック図である。
能を説明する機能ブロック図である。
【図１２】魚影計数画像処理手段の処理の概略を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図１３】画面取り込み処理を説明するフローチャート
である。
である。
【図１４】魚影判読ルールに従う概略の処理を説明する
フローチャートである。
フローチャートである。
【図１５】魚影判読ルールの概要を説明する説明図であ
る。
る。
【図１６】判読ルールの第一規定である境界処理を説明
する説明図である。
する説明図である。
【図１７】判読ルールの第二規定である画面左右の併
合、分離処理を説明する説明図である。
合、分離処理を説明する説明図である。
【図１８】判読ルールの第三規定である画面上下の併
合、分離処理を説明する説明図である。
合、分離処理を説明する説明図である。
【図１９】判読ルールの第四規定である画面ノイズの消
去処理を説明する説明図である。
去処理を説明する説明図である。
【図２０】魚影判読ルールに従う画像処理の手順を説明
するフローチャートである。
するフローチャートである。
【図２１】併合、分離の画像処理を説明する模式図であ
る。
る。
【図２２】魚数デ−タ処理手段の構成図である。
【図２３】統計処理手段の処理手順を示すフローチャー
トである。
トである。
【図２４】魚数カウント統計デ−タの表示例である。
【図２５】本発明の第二の実施例による魚数計測装置の
全体構成図である。
全体構成図である。
【図２６】魚道の幅方向断面を通過する魚密度関数の一
例を示す説明図である。
例を示す説明図である。
１…魚道、２…超音波センサー、３ …超音波画像作成
手段、４…魚影計数画像処理手段、５…魚数デ−タ処理
手段、６…出力手段、７…魚数補正手段、１１…超音波
画像出力画面、１２…マ−カ−、１３…魚影、１４…被
計測対象の魚、１５…超音波発信子、１６…超音波受信
子、３４…画像メモリ、３５…ＩＭＰ（画像処理専用プ
ロセッサ）、３６…ＣＰＵ、３７…主メモリ、３８〜４
１…魚影判読ル−ル記憶手段、５９…デ−タ領域、６０
…制御表示領域、６５…受信デ−タ処理部、６６…デ−
タバッファ−（画像１ライン分）、６７…出力画像用バ
ッファ−（１画面分）、６９…出力デ−タ処理部、７０
…出力画面制御部。
手段、４…魚影計数画像処理手段、５…魚数デ−タ処理
手段、６…出力手段、７…魚数補正手段、１１…超音波
画像出力画面、１２…マ−カ−、１３…魚影、１４…被
計測対象の魚、１５…超音波発信子、１６…超音波受信
子、３４…画像メモリ、３５…ＩＭＰ（画像処理専用プ
ロセッサ）、３６…ＣＰＵ、３７…主メモリ、３８〜４
１…魚影判読ル−ル記憶手段、５９…デ−タ領域、６０
…制御表示領域、６５…受信デ−タ処理部、６６…デ−
タバッファ−（画像１ライン分）、６７…出力画像用バ
ッファ−（１画面分）、６９…出力デ−タ処理部、７０
…出力画面制御部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 為沢 長雄 東京都港区赤坂五丁目３番３号 水資源 開発公団内 (72)発明者 原 稔明 東京都港区赤坂五丁目３番３号 水資源 開発公団内 (72)発明者 高木 陽市 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株式会社日立製作所 大みか工場内 (72)発明者 加藤 勝康 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株式会社日立製作所 大みか工場内 (72)発明者 宮北 貴志 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所内 (56)参考文献 特開 平２−113374（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−150083（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−150087（ＪＰ，Ａ) 特公 昭57−62026（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (15)
- 【請求項１】 養魚槽や河川等の魚の通過する所定領域
（以下、魚道）に超音波を発射し、魚体からの反射波を
受信して魚数を計測する方法において、 前記魚道断面の深さ方向または幅方向と対応付けて前記
反射波の有無を画素信号の有無で表す水平（垂直）方向
の線画像を所定周期で生成すると共に、蓄積されている
所定数の線画像を前記所定周期で垂直（水平）方向にス
クロールして新たな線画像を含めた平面画像による超音
波魚影画像を作成し、前記平面画像中に示される前記画
素信号または画素信号群に対し、隣接する左右および／
または上下の画素信号間が所定距離以下の場合に隣接画
素信号を同一魚影に併合し、前記所定距離を超える場合
に隣接画素信号を異なる魚影に分離する魚影判読ルール
に基づき、魚影単位に識別する画像処理を行なって計数
魚影画像を作成して、魚数を計数することを特徴とする
魚数計測方法。 - 【請求項２】 請求項１において、前記魚影単位に識別する画像処理は、前記画素信号また
は画素信号群が前記魚影判読ルールに定められたノイズ
パターンと一致する場合に、当該画素信号または画素信
号群を消去することを 特徴とする魚数計測方法。 - 【請求項３】 請求項１または２において、 前記併合は、左右および上下に１以上の膨張処理を行っ
て該当画素信号間を合体したのち、左右および上下に前
記膨張処理回数分の収縮処理を行うことを特徴とする魚
数計測方法。 - 【請求項４】 請求項１、２または３において、 前記計数魚影画像は、前記所定数の線画像を含む平面画
像を前記所定数の線画像が更新される度に取り込むと共
に、前回取り込んだ平面画像との境界をなす上端から所
定数の線画像を除いた有効画像として作成することを特
徴とする魚数計測方法。 - 【請求項５】 請求項４において、 前記平面画像と前記有効画像の境界にまたがる画素信号
または画素群信号は、今回作成の計数魚影画像に含める
ことを特徴とする魚数計測方法。 - 【請求項６】 養魚槽や河川等の魚の通過する所定領域
（以下、魚道）に超音波を発射し、魚体からの反射波を
受信して魚数を計測する方法において、 前記魚道断面から受信される前記反射波を画素信号とし
て周期的に蓄積して魚影の推移を示す超音波魚影画像を
作成し、 前記超音波魚影画像で密集する画素群の面積計算を行
い、所定面積以下の場合は前記超音波魚影画像の前記画
素群に所定の魚影判読ルールに基づく魚影単位の画像処
理を施して魚数を計数し、 前記所定面積を超える場合は、当該画像群内の穴の数を
含む特徴量の算出に基づいて形状判定を行い、前記穴の
数が所定値以下の場合は大型魚画像と判定して魚数を１
と計数し、前記穴の数が所定値以上の場合は小形魚密集
画像と判定し、過去の実績を元に予め蓄積されている画
素群の面積値と魚数の関係データを参照して、当該画素
群の面積値に相当する魚数を推定することを特徴とする
魚数計測方法。 - 【請求項７】養魚槽や河川等の魚の通過する所定領域
（以下、魚道）に超音波を発射し、魚体からの反射波を
受信して魚数を計測する方法において、 前記魚道断面の一部領域から受信される前記反射波を周
期的に蓄積して魚影の推移を示す超音波魚影画像を作成
し、前記超音波魚影画像に魚影判読ルールに基づく魚影
単位の画像処理を施して、前記魚道断面の一部領域を所
定期間に通過する魚数と一部領域魚密度分布を計数し、 過去の実績を元に予め蓄積されている前記魚道断面の全
領域魚密度分布と魚数を参照し、前記一部領域魚密度分
布と全領域魚密度分布の相関から計数された魚数に対応
する魚道全域の魚数を推定することを特徴とする魚数計
測方法。 - 【請求項８】所定領域を通過する移動体の画像信号を処
理して移動数を計数する移動体計数方法において、 前記移動体が進む直交方向に対応して前記移動体を画素
信号で表す水平（垂直）方向の線画像を所定周期で作成
すると共に、蓄積されている所定数の線画像を前記所定
周期で垂直（水平）方向にスクロールして新たな線画像
を含めた平面動画像を作成し、 前記平面動画像から前記所定数の線画像が更新される度
に１シーンの平面画像を取り込むと共に、取り込んだ平
面画像の上端から下方に１以上の線画像を除く所定位置
に設定される境界線信号に基づいて計数画像領域を設定
し、前記所定位置にまたがる画素信号または画素信号群
に対し所定の境界処理をして、前記計数画像領域による
移動体の計数を行うことを特徴とする移動体計数方法。 - 【請求項９】 請求項８において、 前記境界線信号は、前記線画像のスクロールと同期して
移動するマーカーを、前記所定位置に設定されるウイン
ドウによって検出することを特徴とする移動体計数方
法。 - 【請求項１０】 請求項８または９において、 前記境界処理は、前記所定位置にまたがる画素信号また
は画素信号群を、今回計数する前記計数画像領域の移動
体に含めるように処理することを特徴とする移動体計数
方法。 - 【請求項１１】養魚槽や河川等の魚の通過する所定領域
（以下、魚道）に超音波を発射し、魚体からの反射波を
受信して魚数を計測する装置において、 超音波を送信し反射波を受信する複数の振動子を配列
し、前記魚道断面の深さ方向または幅方向に設置される
超音波センサーと、 前記超音波センサーからの反射波を、前記深さ方向また
は幅方向に対応付けた画素信号により周期的に蓄積し、
魚影とその推移を示す超音波魚影画像を作成する超音波
画像作成手段と、 前記超音魚影波画像から計数する１シーンの取り込み処
理を行い、当該シーンに対する魚影単位に識別する画像
処理を行って魚影計数画像を作成し、この画像に従って
魚数を計数する魚影計数画像作成手段と、前記１シーン中で隣接する左右および／または上下の画
素信号間が所定距離以下の場合に隣接画素信号を同一魚
影に併合し、前記所定距離を超える場合に隣接画素信号
を異なる魚影に分離し、前記画素信号がノイズパターン
の場合に消去する魚影判読ルールを記憶し、前記魚影計
数画像作成手段によって参照される魚影 判読ルール記憶
手段 と、 前記魚影計数画像作成手段によって計数された魚数を出
力する出力手段を設けることを特徴とする魚数計測装
置。 - 【請求項１２】 請求項１１において、 前記魚影計数画像作成手段は、前記１シーン中の画素信
号または密集する画素信号群の面積や形状を求める特徴
量計算手段を具備し、 前記特徴量計算手段により求められた面積が所定面積を
超える場合は、前記特徴量計算手段による形状を判定
し、その形状が小形魚の密集と判定される場合に当該画
素信号群の前記面積から魚数を推定する魚数推定手段を
備え、 一方、前記特徴量計算手段により求められた面積が所定
面積以下の場合は前記魚影判読ルール記憶手段を参照し
て前記魚影単位の画像処理を行うことを特徴とする魚数
計測装置。 - 【請求項１３】 請求項１１または１２において、 前記魚影計数画像作成手段は、前回取り込んだ１シーン
に接する今回の１シーンを取り込む際に、前回シーンと
今回シーンにまたがる画素信号又は画素信号群を前回ま
たは今回に含める境界処理を行う境界処理手段を具備
し、前記魚影計数画像から重複する魚影を除くことを特
徴とする魚数計測装置。 - 【請求項１４】 請求項１３において、 前記境界処理手段は、前記超音波魚影画像に対し前記１
シーンの取込画像の取込タイミングを得るため、前記超
音波魚影画像のスクロール（水平走査）と同期して、前
記超音波魚影画像の画面上の終点より若干短い期間マ−
カ−を表示する制御情報表示手段を有し、前記マーカー
の表示範囲を前記取込タイミングとすることを特徴とす
る魚数計測装置。 - 【請求項１５】養魚槽や河川等の魚の通過する所定領域
（以下、魚道）に超音波を発射し、魚体からの反射波を
受信して魚数を計測する装置において、 超音波を送信し反射波を受信する複数の振動子を配列
し、前記魚道の一側または両側の出口付近の水深方向に
設置される超音波センサーと、 前記超音波センサーからの反射波を、前記深さ方向に対
応付けた画素信号により周期的に蓄積し、前記魚道断面
の前記センサーの検出領域を通過する魚影とその推移を
示す超音波魚影画像を作成する超音波画像作成手段と、 前記超音波魚影画像から魚数を計数する１シーンの取り
込み処理を行い、当該シーンに対する魚影単位の画像処
理を行って魚影計数画像を作成して前記センサー検出領
域の魚数を計数する魚影計数画像作成手段と、 過去の実績を元に予め蓄積されている前記魚道断面の全
領域魚密度分布と魚数関係から定まる前記センサー検出
領域と前記魚道断面全域の魚数補正計数を記憶し、計数
された前記センサー検出領域の魚数を前記補正計数によ
って補正して前記魚道全域の魚数を推定する魚数補正手
段と、を設けることを特徴とする魚数計測装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5273647A JP2589046B2 (ja) | 1993-11-01 | 1993-11-01 | 魚数計測方法と装置および移動体計数方法 |
| US08/330,156 US5692064A (en) | 1993-11-01 | 1994-10-27 | Method and apparatus for counting underwater objects using an ultrasonic wave |
| CA002134486A CA2134486C (en) | 1993-11-01 | 1994-10-27 | Method and apparatus for counting mobile objects |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5273647A JP2589046B2 (ja) | 1993-11-01 | 1993-11-01 | 魚数計測方法と装置および移動体計数方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07128446A JPH07128446A (ja) | 1995-05-19 |
| JP2589046B2 true JP2589046B2 (ja) | 1997-03-12 |
Family
ID=17530606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5273647A Expired - Fee Related JP2589046B2 (ja) | 1993-11-01 | 1993-11-01 | 魚数計測方法と装置および移動体計数方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5692064A (ja) |
| JP (1) | JP2589046B2 (ja) |
| CA (1) | CA2134486C (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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