JPH09262040A

JPH09262040A - 水棲生物用自動給餌装置及び方法

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Publication number: JPH09262040A
Application number: JP8097766A
Authority: JP
Inventors: Kenji Baba; 研二馬場; Ichirou Enbutsu; 伊智朗圓佛; Akira Miyashiro; 明宮代; Bunji Yoshitomi; 吉富　　文司
Original assignee: Hitachi Ltd; Nippon Suisan Kaisha Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Nissui Corp
Priority date: 1996-03-27
Filing date: 1996-03-27
Publication date: 1997-10-07
Anticipated expiration: 2016-03-27
Also published as: US5732655A; NO971135L; JP3101938B2; NO312532B1; NO971135D0

Abstract

(57)【要約】【課題】水棲生物群の行動を画像解析することによっ
て、常に適正量の餌料を自動給餌し、高摂餌率、餌料の
コスト低減、人的負担の減少、さらに環境水の汚染防止
を実現することにある。【解決手段】水棲生物１０を飼育する飼育手段２０
と、餌を供給する給餌手段８０とからなる水棲生物用自
動給餌装置において、飼育手段の水面３０の波形を映像
として撮影する撮像手段４０Ａと、該映像を２値化する
画像処理する手段５０と、波形を２値化した画像から波
形のトータル数および／または波形の全面積を計算して
水棲生物の活動量を数値化する活動量数値化手段６０
と、該数値に基づいて給餌手段の給餌量及び給餌時間を
制御する給餌量制御手段７０と、飼育環境及び／または
水棲生物の数と大きさに基づいて前記給餌量を補正する
手段１１０、４０Ｂを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水棲生物の自動給
餌装置及び方法に係り、特に、水棲生物の活動量を画像
処理により計測、解析し、水棲生物の餌料要求量に応じ
て適正な給餌量を制御する水棲生物用自動給餌装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、水棲生物に対する適正給餌量
は、その対象水棲生物が飼育される閉じられた環境水中
の対象水棲生物重量に対して決定される。この適正給餌
量を単位時間に与えれば、対象水棲生物は順調に生育す
る。ところで、水棲生物に対する給餌は人が行っている
ので、１日当たりの適正給餌量について、単位時間中に
どのような割合で給餌するかは、給餌者の判断に委ねら
れている。この場合、給餌者が判断材料として用いる最
大の要因は、対象水棲生物の水中挙動、つまり活動量で
ある。例えば、海水域における主要養殖対象魚の場合、
一般に給餌初期、つまり摂餌初期の対象魚の餌料要求性
が高い場合、その対象魚群は水面もしくは水面下２〜３
メートル辺りで非常に活発な摂餌行動が見られるが、摂
餌中期さらに終期にかけて餌料要求性が低下するにつれ
て、魚群は徐々に水面下、高深度に移動し、ついには給
餌をしても摂餌せず、運動量（活動量）が低下する。給
餌者は、このような対象魚群の典型的な摂餌行動を観察
しながら、給餌を行う。給餌の基本は、すべての対象魚
群中の個体に満遍なく給餌し、なおかつ摂餌歩留まり
（摂餌率）を限りなく１００パーセントに近づけること
である。しかしながら、現実には、魚群中のすべての個
体に満遍なく給餌し、しかも摂餌量を１００パーセント
に近づけることは非常に困難である。この原因として、
第１に給餌者の習熟度の問題がある。熟練した給餌者
は、対象水棲生物の水中挙動のみならず気温、水温さら
に天候等を十分に配慮した給餌を行う。このような給餌
者が飼育した水棲生物、例えば海水域における主要養殖
対象魚は、魚群の個体に満遍なく餌料が給餌されている
ため、魚群の体重分布幅が小さく、さらに魚群の平均体
重も高くかつ良好な摂餌率を実現している。しかしなが
ら、この場合でも上記した１００パーセントの摂餌率に
は遠く、約８０パーセント前後と言われており、残りの
２０パーセント前後の餌料は、生け簀外に流出し、漁場
の汚染等の原因となっている。第２の原因として、給餌
者の時間的な拘束がある。近年、養殖業の隆盛に伴い、
その養殖規模が徐々に大きくなっており、給餌者が対象
水棲生物に係われる時間がかなり制約されている。この
問題を解決するために、自動給餌機が市販されている
が、現在市場に見られる自動給餌機の大部分は、タイマ
ーにより一定時間間隔に一定量の餌料を給餌するタイプ
であり、対象水棲生物の餌料要求性を殆ど考慮していな
い。このため、それを用いた場合の摂餌率は、熟練給餌
者の場合よりかなり落ちると言われている。第３の原因
として、摂餌中の水中の対象水棲生物の挙動が充分に把
握できないことにある。一般に、給餌者は水面上から対
象水棲生物群に給餌を行うが、この場合、給餌者が対象
水棲生物群の挙動を正確に観察できる範囲は、水面下の
非常に浅いところまでであり、しかも対象水棲生物群の
飼料要求性と深い関わりのある水深方向（垂直方向）の
群分布はきわめて観察しがたい。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の水棲生物への給餌は、人の感覚と経験で行われてきた
ため、対象水棲生物の摂餌率の低さ、これによるコスト
の増加、長時間の給餌作業による人的負担の増加、さら
に環境水の汚染等多くの問題を引き起こし、特に、漁場
の汚染は世界的な問題となっている。本発明の課題は、
上述した事情に鑑み、水棲生物群の行動を画像解析する
ことによって、常に適正量の餌料を自動給餌し、高摂餌
率、餌料のコスト低減、人的負担の減少、さらに環境水
の汚染防止を実現するに好適な水棲生物用自動給餌装置
及び方法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題は、水棲生物の
活動状態を映像として撮影する撮像手段と、該映像を２
値化する画像処理する手段と、該画像処理の結果から水
棲生物の活動量を数値化する活動量数値化手段と、該数
値に基づいて給餌手段の給餌量及び給餌時間を制御する
給餌量制御手段を設けること、または、水棲生物の活動
状態を映像として撮影し、該映像を画像処理して２値化
し、該画像処理の結果から前記水棲生物の活動量を数値
化し、該数値に基づいて給餌量及び給餌時間を制御する
ことによって、解決される。ここで、水棲生物の活動状
態を映像として水面の波形を撮影し、水棲生物の活動量
は、波形を２値化した画像から波形のトータル数及び／
または波形の全面積を計算して数値化する。また、水棲
生物の活動状態を映像として水中の水棲生物を撮影し、
水棲生物の活動量は、水棲生物の水深方向の分布及び／
または水棲生物の行動量の度合いを数値化する。また、
飼育環境計測手段及び／または水棲生物の数と大きさを
計測する手段を設け、飼育環境及び／または水棲生物の
数と大きさに基づいて給餌量を調整する。上記課題は、
飼育手段の水面の波形を映像として撮影する撮像手段
と、該水面の波形の映像を２値化する画像処理する手段
と、前記波形を２値化した画像から波形のトータル数及
び／または波形の全面積を計算して水棲生物の活動量を
数値化する活動量数値化手段と、前記数値と予め設定し
た前記波形トータル数及び／または前記波形全面積値の
比較に基づいて給餌手段の給餌量を制御する給餌量制御
手段を設けること、または、水棲生物を飼育している水
面の波形を映像として撮影し、該水面の波形の映像を画
像処理して２値化し、前記波形を２値化した画像から波
形のトータル数及び／または波形の全面積を計算して前
記水棲生物の活動量を数値化し、前記数値と予め設定し
た前記波形のトータル数及び／または前記波形の全面積
値の比較に基づいて給餌量を制御することによって、解
決される。

【０００５】本発明は、水棲生物群及び群中の各個体が
餌料を要求する度合い（餌料要求性）及びそれにより誘
発される摂餌行動さらに餌料要求性の低下による摂餌行
動の変化を画像解析して数値化し、この数値に基づいて
自動給餌するため、常に適正量の餌料を給餌し、摂餌率
を向上し、給餌に係わるコストを低減し、給餌作業を効
率化し、さらに環境水域の汚染を防止する。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態による
水棲生物用自動給餌装置の全体構成を示す。本実施形態
は、水棲生物の例として魚の場合を示す。図１におい
て、１０は魚、１１は餌、２０は魚１０を飼育する飼育
手段、３０は水面、４０Ａは水面３０を撮影する撮像手
段、４０Ｂは水中の魚１０の映像を撮影する撮像手段、
５０は撮像した映像を画像処理し、画像処理信号５０Ｓ
を出力する画像処理手段、６０は魚群の活動量を数値化
し、活動量数値信号６０Ｓを出力する活動量数値化手
段、７０は活動量数値信号６０Ｓと飼育環境計測信号１
１０Ｓとに基づいて給餌量信号７０Ｓを出力する給餌量
制御手段、８０は給餌タンク９０から給餌管１００を通
して餌１１を供給する給餌手段、９０は給餌タンク、１
１０は季節、気圧、水温、溶存酸素濃度などから飼育環
境計測信号１１０Ｓを出力し、給餌量信号７０Ｓを補正
する飼育環境計測手段を表す。

【０００７】次に、図１の構成について詳細を説明す
る。飼育手段２０は、屋内外を問わない飼育水槽であ
る。撮像手段４０Ａは、水面３０を撮影した映像として
波の濃淡映像を得る。画像処理手段５０は、波の濃淡映
像を２値化し、この２値化により波の波形や水面の反射
を抽出する。この２値画像を図２〜４に模式的に示す。
図２に示す波形３０Ａは、魚に給餌しない時の水面の波
を表す。この時の波形３０Ａの特徴は水平方向の形にな
る。図３に示す波形３０Ｂは、小さな魚を飼育する場合
の給餌時波形を表す。小さな魚が餌を食べる時には、魚
が水面近くに群れたり、餌を摂取しようとして水面上に
出たり、水面に落下し、水中を下降する餌を食べようと
するため、細かなしぶきが立ち、図３に示すような給餌
時波形３０Ｂが２値像で抽出される。図３中の給餌時波
形３０Ｂは、図２中の波形３０Ａに比較して、数が増え
るという特徴を有する。図４及び図３に示す波形３０Ｃ
は、大きな魚を飼育する場合の給餌時波形を表す。大き
な魚が餌を食べる時には、波頭が立って大きなしぶきと
なり、図４に示すような給餌時波形３０Ｃが２値像で抽
出される。図４及び図３中の給餌時波形３０Ｃは、図２
中の波形３０Ａや図３中の給餌時波形３０Ｂに比較し
て、面積が増えるという特徴を有する。そこで、本実施
形態では、給餌時波形３０Ｂと３０Ｃを魚群及び群中の
各魚が餌料を要求する度合い（餌料要求性）、それによ
り誘発される摂餌行動（摂餌行動量）、餌料要求性の低
下による摂餌行動の変化（餌料要求量の低下）を表す指
標とする。ここで、２値化とは、明るさにむらのある映
像から明るい部分と暗い部分とを分離する処理をいう。
本実施形態では、原画像において、明るい部分（つま
り、波頭を表す）を「１」とし、暗い部分（つまり、波
頭以外の水面を表す）を「０」として表す。よって、図
２及び図３では、本来、波形３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃが
白で、背景は黒であるが、図示の都合上、背景も白く示
す。活動量数値化手段６０は、給餌時波形３０Ｂと３０
Ｃを２値像とした画像処理信号５０Ｓを入力し、給餌時
波形３０Ｂと３０Ｃの量について、波形３０Ｂのトータ
ル数６０ＳＮまたは波形３０Ｃの全面積６０ＳＡを計算
して各々定量化し、魚群の活動量を数値化する。小さな
魚の場合、魚１０が餌１１を摂取する行動が活発であれ
ばあるほど、波形３０Ｂのトータル数６０ＳＮは増え
る。大きな魚の場合、魚１０が餌１１を摂取する行動が
活発であればあるほど、波形３０Ｃの全面積６０ＳＡが
増える。ただし、小さな魚の場合でも、図３に示すよう
に、３０Ｂと３０Ｃの両波形が混在する場合がある。こ
のような場合には、波形トータル数６０ＳＮと波形全面
積６０ＳＡを同時に計測する。例えば、波形トータル数
６０ＳＮでは波形３０Ｂと３０Ｃの数を積算し、波形全
面積６０ＳＡでは波形３０Ｂと３０Ｃの面積を加算す
る。以上のことから、本実施形態は、波形トータル数６
０ＳＮと波形全面積６０ＳＡとを魚１０の餌料要求性、
摂餌行動量、餌料要求量の低下を測る指標として用い、
以下、両者を一緒に説明する。給餌量制御手段７０は、
波形トータル数６０ＳＮと波形全面積６０ＳＡからなる
活動量数値信号６０Ｓを受けて、給餌量を算出する。波
形トータル数６０ＳＮが多い程、あるいは、波形全面積
６０ＳＡが大きいほど給餌量を大とする。逆に、波形ト
ータル数６０ＳＮが少なく、あるいは、波形全面積６０
ＳＡが小さい程、給餌量を小とする。給餌（摂餌）開始
初期は、波形トータル数６０ＳＮまたは波形全面積６０
ＳＡが大であるので、予め決められた所定給餌量とす
る。給餌手段８０は、給餌量信号７０Ｓを受けて、給餌
タンク９０から餌１１を給餌管１００を通して飼育手段
２０中の魚１０に供給する。飼育環境計測手段１１０
は、給餌量を季節、気圧、水温や溶存酸素濃度によって
変える必要があるため、水温計測、溶存酸素濃度計測な
ど計測情報を基に飼育環境計測信号１１０Ｓを作成し、
給餌量制御手段７０から出力する給餌量信号７０Ｓを補
正する。魚の成育に適した水温と溶存酸素濃度の時には
給餌量を多めにする。逆に、そうでない時には給餌量を
少なめにする。また、魚１０の成長サイクルを考慮して
季節的に給餌量を調整する。また、給餌量は、魚１０の
数と大きさによっても変える必要がある。そのため、撮
像手段４０Ｂで魚１０の数と大きさを計測して、この計
測値に応じて給餌量信号７０Ｓを補正する。すなわち、
魚１０の数が多く、大きさが大であれば給餌量は大とす
る。撮像手段４０Ｂによる計測方法については他の実施
形態において後述する。

【０００８】次に、図５を用いて、本実施形態の動作を
説明する。図５は、横軸に時間、縦軸にそれぞれ波形ト
ータル数６０ＳＮの度合い、波形全面積６０ＳＡの度合
い、給餌量を示す。給餌開始時に、まず、特定の音や光
を発し、少量の餌料を給餌し、魚群の摂餌行動を誘発す
る。この時点では、魚１０の餌料要求性が高いため、魚
１０の活動量は大きく、水面３０に多数の細かなしぶき
の給餌時波形３０Ｂと、波頭が立って大きなしぶきの給
餌時波形３０Ｃが発生する。撮像手段４０Ａはこの給餌
時波形３０Ｂと３０Ｃを撮影し、波の濃淡映像を画像処
理手段５０に入力する。画像処理手段５０においてこの
濃淡映像を２値化し、２値像とした画像処理信号５０Ｓ
に基づいて活動量数値化手段６０が波形３０Ｂのトータ
ル数６０ＳＮと波形３０Ｃの全面積６０ＳＡを計算して
各々定量化し、魚群の活動量を数値化する。この時の波
形トータル数６０ＳＮと波形全面積６０ＳＡは、図５の
ように大であり、給餌量制御手段７０は、この数値化し
た活動量数値信号６０Ｓを受けて給餌量を算出し、同時
に、飼育環境計測手段１１０からの飼育環境計測信号１
１０Ｓを受け、また、撮像手段４０Ｂにより計測した魚
１０の数と大きさの計測値に応じて前記算出した給餌量
を補正し、図５に示す給餌初期（餌料要求性が高い時）
（給餌開始時〜時間ｔ１）において、図５中の給餌量７
０Ｓを給餌手段８０に指令して、給餌タンク９０から餌
１１を給餌管１００を通して飼育手段２０中の魚１０に
与える。給餌を続けると、次第に魚１０の餌料要求性が
低下してゆくので、魚１０の摂餌行動量は低下する。魚
１０の摂餌行動量の低下に応じて水面３０の給餌時波形
３０Ｂは少なくなり、給餌時波形３０Ｃは小さくなる。
この場合、図５に示すように、波形トータル数６０ＳＮ
が漸次少なくなり、波形全面積６０ＳＡも漸次小さくな
る。給餌の時間経過に伴い、つまり、給餌（摂餌）中期
（ｔ１〜ｔ２）、給餌（摂餌）後期（ｔ２〜ｔ３）にか
け、トータル数６０ＳＮと全面積６０ＳＡの度合いに応
じて給餌量７０Ｓを図５中のように段階的に減少させ、
ストップさせる。ここで、給餌量と継続時間は、波形ト
ータル数６０ＳＮまたは波形全面積６０ＳＡに応じて制
御し、波形トータル数６０ＳＮまたは波形全面積６０Ｓ
Ａの減少が早ければ、給餌を早目にストップさせる。

【０００９】このように、本実施形態によれば、魚の餌
料要求性及びそれにより誘発される摂餌行動さらに餌料
要求性の低下による摂餌行動の変化に応じて発生する水
面の波形を画像処理により濃淡映像の２値画像とし、こ
の２値画像に基づいて魚が餌を摂取する活動量を数値化
し、さらには、季節、飼育環境、魚の数や大きさなどの
成長度に応じて給餌量を調整するので、常に適切な給餌
を行うことができる。この結果、給餌量を必要最小限に
した上で、食べ残しが減少するので、餌料のコストの低
減が図られ、併せて水域の汚染を防止することが可能と
なる。また、魚の摂餌行動の変化に応じて給餌量と継続
時間を自動制御するので、給餌作業による人的負担を軽
減し、給餌作業が効率化される。

【００１０】なお、本実施形態では、給餌量と継続時間
は、波形トータル数６０ＳＮまたは波形全面積６０ＳＡ
に応じて制御し、給餌量７０Ｓを図５中のように段階的
に減少させ、ストップさせることについて説明したが、
波形トータル数６０ＳＮ及び波形全面積６０ＳＡについ
てそれぞれ予め設定値６０ＳＡ*、６０ＳＮ*を給餌量制
御手段７０に設定し、波形トータル数６０ＳＮと波形全
面積６０ＳＡがそれぞれの設定値６０ＳＡ*、６０ＳＮ*
を下回ったとき、給餌量制御手段７０により給餌量７０
Ｓをストップさせてもよい。魚に給餌する回数は、通常
１日１回と決められているが、この設定値６０ＳＡ*、
６０ＳＮ*による給餌制御を行うことにより、魚が餌を
欲する限り、１日複数回の給餌を実行することができ
る。また、本実施形態では、波形トータル数６０ＳＮと
波形全面積６０ＳＡとを魚１０が餌料を要求する度合い
（餌料要求性）、それにより誘発される摂餌行動（摂餌
行動量）、餌料要求性の低下による摂餌行動の変化（餌
料要求量の低下）を測る指標として用いたが、波形トー
タル数６０ＳＮまたは波形全面積６０ＳＡのいずれか一
方を魚１０の餌料要求性、摂餌行動量、餌料要求量の低
下を測る指標としてもよい。また、本実施形態では、図
５において、波形トータル数６０ＳＮと波形全面積６０
ＳＡの度合いに応じて給餌量７０Ｓを段階的に減少さ
せ、ストップさせることについて説明したが、給餌量７
０Ｓを漸次的に減少させ、ストップさせてもよい。ま
た、本実施形態では、魚１０の数と大きさを直接計測で
きない場合には、外部から魚１０の数と大きさの信号
（いずれも図示略）を給餌量制御手段７０に入力して、
給餌量を補正してもよい。

【００１１】図６は、本発明の他の実施形態による一部
構成を示す。水棲生物用自動給餌装置の全体構成は、図
１の実施形態に比し、図１の撮像手段４０Ａの替わりに
図１の撮像手段４０Ｂを用いる点で異なり、その他は同
じである。すなわち、図１の実施形態は、水面の波を撮
影し、波立ちの度合いを数値化することを特徴とするに
比し、本実施形態は、水中の魚を水平方向から撮影し、
魚の水深方向の分布と魚の行動量の度合いを数値化する
ことを特徴とする。図６において、２００は照明手段、
２１０は照明手段２００を設置し、一部がガラスなどの
透明部材２００Ｇからなる照明光設置手段、２２０は照
明光の照明光均一化手段、２３０は撮像手段４０Ｂを設
置し、一部がガラスなどの透明部材２３０Ｇからなる撮
像装置設置手段を表し、撮像手段４０Ｂは画像処理手段
５０に接続され、給餌手段８０は給餌タンク９０に連結
される。照明手段２００の照明光は、照明光均一化手段
２２０を介して水中に照射され、魚１０を照明する。撮
像手段４０Ｂが魚１０の映像を撮影し、画像処理手段５
０において画像処理する。

【００１２】以下、図７のフローチャートを参照しなが
ら、本実施形態の動作を説明する。まず、魚１０の映像
は、図７の原画像Ｐ１０に示すように、背景が白、魚１
０が黒に撮影される。これは、照明光均一化手段２２０
によって照明手段２００の照明が均一化されているの
で、撮像手段４０Ｂで撮影すると、背景が明るく、魚が
暗く撮影されるからである。この方法は、水が濁ってい
ても魚１０を必ず暗く撮影できる効果がある。また、魚
１０の色に関係なく、魚１０を暗い物体として認識でき
る効果もある。次に、画像処理手段５０は、撮像手段４
０Ｂで得た原画像Ｐ１０を２値化して２値画像Ｐ２０を
得る。原画像Ｐ１０では前記したように魚が暗く、背景
が明るく撮影される。本実施形態では、原画像Ｐ１０に
おいて、暗い部分（つまり魚を表す）を「１」、明るい
部分（つまり背景を表す）を「０」とする。図示の都合
上、明暗と「１」「０」との対応を図１の実施形態とは
逆にした。２値化により「１」を白、「０」を黒と逆に
表すとすると、Ｐ２０の画像になり、白が魚、黒が背景
を表す。２値画像Ｐ２０にはウインドウの四角を示す。
ウインドウは処理したい画像領域を設定するものであ
り、原画像に対し設定しても良いことは云ううまでもな
い。２値画像Ｐ２０からウインドウ内画像を時刻０で得
た魚群画像がＰ３０である。魚群画像Ｐ３０では、魚１
０の位置、特に、水深方向の分布がわかる。本実施形態
では、原画像Ｐ１０から魚群画像Ｐ３０を得る操作を所
定時間毎に、例えば０．１秒毎に繰り返す。そして、２
値画像Ｐ２０から０．１秒後の時間差魚群画像Ｐ３５を
得る。これらの操作を０．１秒毎に実行する。さらに、
魚群画像Ｐ３０と時間差魚群画像Ｐ３５とから差分画像
Ｐ５０を得る。ここで、白い部分は差分して値が１にな
った部分を表す。「差分」とは、魚群画像Ｐ３０と時間
差魚群画像Ｐ３５の差を求めるものである。具体的に
は、画像内の対応する各画素の値の引き算を実行する。
２値画像は、０または１の値しかないので、引き算すれ
ば、０または１または−１の値しかとらない。値０はＰ
３０とＰ３５で変化なかった部分を表し、１または−１
は０．１秒間で変化した、つまり、動いた部分を表す。
動いた部分が多ければ、０以外の数値をとる画素が増え
る。このように、本実施形態では、差分画像Ｐ５０の白
い部分が差分して値が１になった部分を表すので、白い
部分の面積が大きければ、魚１０の動きが大きいことを
表し、白い部分の面積が小さければ、魚１０の動きが緩
慢であることを表す。続いて、画像処理手段５０で得た
結果に基づいて、活動量数値化手段６０では魚群の活動
量を定量化する。活動量数値化手段６０は、魚群画像Ｐ
３０から白い部分（魚を示す）の水深方向の分布を計算
して、魚群水深分布Ｐ４０を得る。０．１秒毎の魚群水
深分布Ｐ４０を所定時間、例えば１分間積算して平均魚
群水深分布Ｐ６０を得る。図８左は、魚群量を横軸に、
水深を縦軸にした平均魚群水深分布Ｐ６０を示す。平均
魚群水深分布Ｐ６０は、図８左から明らかなように、給
餌（摂餌）初期つまり魚群の餌料要求性が高い場合、水
面近くの餌を活発に摂取するため、水面近くにピークの
ある分布となる。逆に、給餌（摂餌）後期つまり魚群の
餌料要求性が低下し、餌料行動が変化して餌料要求量が
減少した時には、このピークはなく、水底の方にピーク
を持つ分布となる。また、給餌（摂餌）中期では、水面
と水底の中間にピークを持つ分布となる。これらの特徴
から魚群の餌に対する餌料要求性と餌料要求量を計測す
ることができる。一方、差分画像Ｐ５０から白い部分の
面積を計算合計して差分面積Ｐ７０を得る。０．１秒毎
にこの差分面積Ｐ７０が得られるので、所定時間、例え
ば１分間の平均値を求めて、平均差分面積Ｐ８０を得
る。図８右は、差分面積Ｐ７０を横軸に、その頻度を縦
軸にした平均差分面積分布を示す。この分布の平均値が
平均差分面積Ｐ８０である。平均差分面積Ｐ８０は、図
８右から明らかなように、給餌（摂餌）初期において差
分面積Ｐ７０の大きなものが出現する頻度が増し、逆
に、給餌（摂餌）後期において差分面積Ｐ７０が小さな
ものが出現する頻度が増える。また、給餌（摂餌）中期
では、差分面積Ｐ７０が中位のものが出現する頻度が増
える。これらの特徴から魚群の餌に対する摂餌行動量を
計測することができる。

【００１３】以上のようにして求めた平均魚群水深分布
Ｐ６０と平均差分面積Ｐ８０を活動量数値信号６０Ｓと
して給餌量制御手段７０に入力する。給餌量制御手段７
０は、活動量数値信号６０Ｓと飼育環境計測信号１１０
Ｓとに基づいて給餌量信号７０Ｓを出力する。飼育環境
計測信号１１０Ｓについては前記したので説明を省略す
る。給餌手段８０は、前記したと同様に、給餌量信号７
０Ｓを受けて給餌タンク９０から給餌管１００を通し
て、飼育手段２０中の魚１０に餌１１を供給する。本実
施形態では、図８の平均魚群水深分布Ｐ６０に示すよう
に、給餌（摂餌）の時間経過に伴い、魚が次第に深い方
に移動し、また、平均差分面積Ｐ８０に示すように、魚
の活動は次第に減少して緩慢になる。そこで、給餌量７
０Ｓは、図５において説明したように、徐々に段階的に
減少させ、ストップさせる。ここで、給餌量と継続時間
は、平均魚群水深分布Ｐ６０または平均差分面積Ｐ８０
に応じて制御し、平均魚群水深分布Ｐ６０が深い方に早
く分布移動するとき、または、平均差分面積Ｐ８０の減
少が早ければ、給餌を早目にストップさせる。

【００１４】このように、本実施形態によれば、魚の餌
料要求性及びそれにより誘発される摂餌行動さらに餌料
要求性の低下による摂餌行動の変化に応じて変化する魚
の水深方向の分布と魚の行動量を画像処理により濃淡映
像の２値画像とし、この２値画像に基づいて魚が餌を摂
取する活動量を定量化し、さらには、季節、飼育環境、
魚の数や大きさなどの成長度に応じて給餌量を調整する
ので、常に適切な給餌を行うことができる。この結果、
図１の実施形態と同様な効果を発揮する。

【００１５】ここで、本実施形態において、画像処理手
段５０の２値画像Ｐ２０から魚群画像Ｐ３０を求めるこ
とを説明したが、この魚群画像Ｐ３０から魚の大きさや
数を計測し、この計測値に応じて図１の実施形態におけ
る給餌量信号７０Ｓを補正する。また、本実施形態で
は、魚の水深方向の分布と魚の行動量を魚１０が餌料を
要求する度合い（餌料要求性）、それにより誘発される
摂餌行動（摂餌行動量）、餌料要求性の低下による摂餌
行動の変化（餌料要求量の低下）を測る指標として用い
たが、魚の水深方向の分布または魚の行動量のいずれか
一方を魚１０の餌料要求性、摂餌行動量、餌料要求量の
低下を測る指標としてもよい。

【００１６】なお、本発明の実施形態として魚を例に説
明したが、本発明は、甲殻類、動物性プランクトンをは
じめ他の水棲生物の給餌にも適用することができる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
水棲生物が餌料を要求する度合い（餌料要求性）、それ
により誘発される摂餌行動、餌料要求性の低下による摂
餌行動の変化をそれぞれ画像解析して数値化し、この数
値に基づいて給餌するので、常に適正量の餌料を給餌す
ることができ、摂餌率の向上が図られると共に、給餌に
係わるコストの低減を可能とし、さらには、環境水域の
汚染を防止することができる。また、水棲生物の摂餌行
動の変化に応じて給餌量と継続時間を自動制御するの
で、給餌作業による人的負担が軽減し、給餌作業を効率
化することができる。また、水棲生物の活動量を数値化
し、この活動量と予め決めた設定値を比較して給餌制御
することにより、水棲生物が餌を欲する限り、１日複数
回の給餌を実行することができ、水棲生物を順調に生育
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による水棲生物用自動給餌
装置の全体構成図

【図２】波形の２値画像を説明する模式図

【図３】波形の２値画像を説明する模式図

【図４】は、波形の２値画像を説明する模式図

【図５】波形のトータル数の度合い、波の全面積の度合
い、給餌量を示す図

【図６】本発明の他の実施形態による一部構成図

【図７】本発明のフローチャート

【図８】平均魚群水深分布と平均差分面積分布を示す図

【符号の説明】

１０魚１１餌２０飼育手段３０水面４０Ａ、４０Ｂ撮像手段５０画像処理手段６０活動量数値化手段７０給餌量制御手段８０給餌手段９０給餌タンク１１０飼育環境計測手段２００照明手段２１０照明光設置手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮代明茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者吉富文司東京都八王子市北野町559−６日本水産株式会社中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水棲生物を飼育する飼育手段と、餌料を
供給する給餌手段とからなる水棲生物用自動給餌装置に
おいて、前記水棲生物の活動状態を映像として撮影する
撮像手段と、該映像を２値化する画像処理する手段と、
該画像処理の結果から前記水棲生物の活動量を数値化す
る活動量数値化手段と、該数値に基づいて前記給餌手段
の給餌量及び給餌時間を制御する給餌量制御手段を有す
ることを特徴とする水棲生物用自動給餌装置。
【請求項２】請求項１において、水棲生物の活動状態
を映像として水面の波形を撮影し、水棲生物の活動量
は、前記波形を２値化した画像から波形のトータル数及
び／または波形の全面積を計算して数値化することを特
徴とする水棲生物用自動給餌装置。
【請求項３】請求項１において、水棲生物の活動状態
を映像として水中の水棲生物を撮影し、水棲生物の活動
量は、水棲生物の水深方向の分布及び／または水棲生物
の行動量の度合いを数値化することを特徴とする水棲生
物用自動給餌装置。
【請求項４】水棲生物を飼育する飼育手段と、餌料を
供給する給餌手段とからなる水棲生物用自動給餌装置に
おいて、前記飼育手段の水面の波形を映像として撮影す
る撮像手段と、該水面の波形の映像を２値化する画像処
理する手段と、前記波形を２値化した画像から波形のト
ータル数及び／または波形の全面積を計算して前記水棲
生物の活動量を数値化する活動量数値化手段と、前記数
値と予め設定した前記波形のトータル数及び／または前
記波形の全面積値の比較に基づいて前記給餌手段の給餌
量を制御する給餌量制御手段を有することを特徴とする
水棲生物用自動給餌装置。
【請求項５】請求項１から請求項４のいずれかにおい
て、飼育環境計測手段及び／または水棲生物の数と大き
さを計測する手段を設け、飼育環境及び／または水棲生
物の数と大きさに基づいて給餌量を調整することを特徴
とする水棲生物用自動給餌装置。
【請求項６】請求項５において、水棲生物の数と大き
さは、水中の水棲生物を撮影し、画像処理した２値画像
から水棲生物群画像を求め、該水棲生物群画像に基づい
て計測することを特徴とする水棲生物用自動給餌装置。
【請求項７】水棲生物を飼育するに当って、餌料を自
動供給する水棲生物用自動給餌方法において、前記水棲
生物の活動状態を映像として撮影し、該映像を画像処理
して２値化し、該画像処理の結果から前記水棲生物の活
動量を数値化し、該数値に基づいて給餌量及び給餌時間
を制御することを特徴とする水棲生物用自動給餌方法。
【請求項８】水棲生物を飼育するに当って、餌料を自
動供給する水棲生物用自動給餌方法において、前記水棲
生物を飼育している水面の波形を映像として撮影し、該
水面の波形の映像を画像処理して２値化し、前記波形を
２値化した画像から波形のトータル数及び／または波形
の全面積を計算して前記水棲生物の活動量を数値化し、
該数値に基づいて給餌量及び給餌時間を制御することを
特徴とする水棲生物用自動給餌方法。
【請求項９】水棲生物を飼育するに当って、餌料を自
動供給する水棲生物用自動給餌方法において、水棲生物
の活動状態を映像として水中の水棲生物を撮影し、該映
像を画像処理して２値化し、該画像処理の結果から水棲
生物の水深方向の分布及び／または水棲生物の行動量の
度合いを求めて水棲生物の活動量を数値化し、該数値に
基づいて給餌量及び給餌時間を制御することを特徴とす
る水棲生物用自動給餌方法。
【請求項１０】水棲生物を飼育するに当って、餌料を
自動供給する水棲生物用自動給餌方法において、前記水
棲生物を飼育している水面の波形を映像として撮影し、
該水面の波形の映像を画像処理して２値化し、前記波形
を２値化した画像から波形のトータル数及び／または波
形の全面積を計算して前記水棲生物の活動量を数値化
し、前記数値と予め設定した前記波形のトータル数及び
／または前記波形の全面積値の比較に基づいて給餌量を
制御することを特徴とする水棲生物用自動給餌方法。
【請求項１１】請求項７から請求項１０のいずれかに
おいて、飼育環境及び／または水棲生物の数と大きさに
基づいて給餌量を調整することを特徴とする水棲生物用
自動給餌方法。
【請求項１２】請求項１１において、水棲生物の数と
大きさは、水中の水棲生物を撮影し、画像処理した２値
画像から水棲生物群画像を求め、該水棲生物群画像に基
づいて計測することを特徴とする水棲生物用自動給餌方
法。