KR20180076083A - Aquatic animals counter - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수산동물의 개체수를 측정하기 위한 수산동물 계수 장치를 제공하는 것이다.The present invention provides a fish animal counting apparatus for measuring the number of marine animals.
수산동물은 바다, 호수, 하천 등의 수중에서 생활하는 동물의 총칭으로, 어류나 갑각류(새우, 게 등) 및 패류(전복, 고동 등) 등이 포함된다. Aquatic animals are the collective term for animals living in the water such as sea, lake and river, and they include fish and crustaceans (shrimp, crab, etc.) and shellfish (abalone, bead, etc.).
상기와 같은 수상동물은 양식을 통해 대량생산이 가능해지고 있으며, 생산된 치어를 육성하고 이것을 출하하기 위해서는 생산된 치어의 수를 계측하기 위한 계수 장치가 요구되고 있다. Such aquatic animals can be mass-produced through aquaculture, and in order to cultivate the produced fry and to ship the fry, a counting device for counting the number of produced fry is required.
한편, 일반적인 양식장에서는 일정한 크기의 버킷(bucket)에 치어를 담고 버킷에 수용되는 치어의 수를 사람이 직접 카운팅 하거나, 치어의 무게를 평균적으로 계산하고, 치어를 수용한 버킷의 무게를 측정하여 버킷의 총 무게에서 물의 무게를 제외한 값으로 버킷에 수용되는 치어의 개체수를 계산해 오고 있다.On the other hand, in a typical farm, a person manually counts the number of fry stored in a bucket of a certain size, the number of fry stored in the bucket, calculates the average weight of the fry, measures the weight of the bucket containing the fry, Of the total weight of the bucket, excluding the weight of the water, has been calculated to accommodate the population of the bucket.
하지만, 상기와 같이 개체수를 계수하는 경우에는 계측자의 자의적인 판단이 포함되어 계측하는 사람이 가변 될 때마다 계수 결과에 차이가 발생하는 문제점을 가진다. However, in the case of counting the number of individuals as described above, there is a problem that a difference occurs in the counting result every time the person who is measured varies because the counting person includes an arbitrary judgment of the counting person.
또한, 정확도가 매우 낮으며 장비와 계측에 투입되는 일정 수준 이상의 인원이 투입되어야 하는 문제점이 있다.In addition, there is a problem that the accuracy is very low and a certain level of personnel to be input into equipment and measurement must be input.
한편, 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 일본공개특허 JP1994245665“피쉬 카운터”에는 활어의 수를 계측하기 위한 카운터 기술이 게시되어 있다.On the other hand, in order to solve the problems of the related art as described above, a counter technique for measuring the number of live fishes is disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. JP1994245665, "Fish Counter".
상기 선행기술에서는 활어의 이동을 위한 상자체를 형성하고, 형성된 상자체의 하측에 복수의 출구부를 마련한 뒤, 상기 출구부 근방에 각각 감지센서를 배치하여 출구부를 통해 배출되는 활어의 개체수를 측정하도록 구성된다. In the prior art, a plurality of outlet portions are provided on the lower side of the formed body, and a detection sensor is disposed in the vicinity of the outlet portion to measure the number of live fishes discharged through the outlet portion .
하지만, 상기와 같은 종래 기술에서는 활어가 출구부를 통해 1마리씩 배출될 수 있도록 하기 위하여 출구부의 크기를 활어의 크기와 대응되는 형태로 제작한다. However, in the above-described conventional art, in order to allow the live fish to be discharged one by one through the outlet, the size of the outlet is formed to correspond to the size of the live fish.
따라서, 제작된 출구부의 크기와 대응되는 활어는 정확한 측정이 이루어질 수 있으나, 출구부의 크기보다 큰 크기의 활어는 측정이 불가하며, 작은 크기의 어종은 한번에 복수로 배출될 수 있으므로 정확한 측정에 어려움이 있다. Therefore, live fishes corresponding to the size of the produced outlet can be accurately measured, but live fishes of a size larger than the size of the outlet can not be measured, and fishes of small size can be discharged in a plurality of times at once, have.
또한, 상기와 같은 선행기술에서는 한번에 한 마리씩 배출구를 통해 배출하게 됨으로써 측정에 다소 많은 시간이 소요될 수 있다.In addition, in the above-described prior art, one animal is discharged through the discharge port one at a time, so that it may take some time to measure.
본 발명의 목적은 측정대상 수산동물의 크기 및 종류에 관계없이 측정 가능한 수산동물 계수 장치를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a measurable animal anemia counting apparatus that can be measured regardless of the size and kind of aquatic animals to be measured.
본 발명의 다른 목적은 적외선 검출부 및 라인스캔 검출부를 통해 개체를 감지하고, 각 감지 결과를 조합하여 최종 감지 결과를 도출함으로써 정확도를 향상시킨 수산동물 계수 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a fish-marine animal counting apparatus which improves accuracy by sensing an object through an infrared detecting unit and a line-scan detecting unit, and combining the detection results to obtain final detection results.
본 발명은 측정대상 수산동물이 유입되어 배출되기까지의 경로를 형성하는 메인바디와, 상기 메인바디의 일측에 구비되어 유입되는 수산동물을 감지하는 적외선 검출부와, 상기 적외선 검출부와 이격된 위치에서 상기 메인바디로 유입되는 수산동물을 감지하는 라인스캔 검출부와, 상기 적외선 검출부와 라인스캔 검출부의 검출결과에 가중치를 부여하고, 이를 취합하여 상기 메인바디를 통과한 수산동물의 최종 개체수를 추정하는 메인제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for detecting a fish animal, comprising: a main body forming a path from an infant animal to a subject to be measured to be discharged; an infrared detecting unit for detecting a fish animal introduced into one side of the main body; A main controller for estimating a final number of aquatic animals passing through the main body by weighting detection results of the infrared detection unit and the line scan detection unit and collecting the results, And a control unit.
상기 적외선 검출부에는 상기 메인바디의 상측에 형성되는 상부슬릿에 대응하여 구비되는 적외선 송신모듈과, 상기 적외선 송신모듈의 제어를 위한 적외선 송신 제어부와, 상기 메인바디의 하측에서 상기 상부슬릿과 대응되는 위치에 형성되는 하부슬릿에 대응하여 구비되는 적외선 수신모듈 및 상기 적외선 수신모듈의 제어를 위한 적외선 수신 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.An infrared transmission control module for controlling the infrared transmission module; an infrared transmission control module for controlling the infrared transmission module, the infrared transmission module including a position corresponding to the upper slit at the lower side of the main body, And an infrared ray receiving module for controlling the infrared ray receiving module.
상기 라인스캔 검출부에는 상기 메인바디의 상측에 형성되는 카메라홀에 대응하여 구비되는 라인카메라 모듈과, 상기 메인바디의 하측에서 상기 카메라홀과 대응되는 위치에 형성되는 조명홀에 대응하여 구비되는 조명모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. The line scan detecting unit includes a line camera module provided corresponding to a camera hole formed on the upper side of the main body and an illumination module provided corresponding to an illumination hole formed at a position corresponding to the camera hole from a lower side of the main body, And a control unit.
상기 메인제어부에서는 최소자승법을 이용하여 상기 적외선 검출부와 라인스캔 검출부에 가중치를 부여하는 것을 특징으로 한다.And the main control unit assigns weights to the infrared detection unit and the line scan detection unit using a least squares method.
상기 메인제어부에서는 통신수단을 통해 연결되는 디스플레이 또는 사용자 휴대 단말기를 통해 추정 결과를 실시간 출력하는 것을 특징으로 한다.And the main control unit outputs the estimation result in real time through the display or the user portable terminal connected through the communication means.
본 발명에 따르면, 측정대상 수산동물의 크기 및 종류에 관계없이 메인바디 내부로 유입되는 수산동물을 적외선 검출부와 라인스캔 검출부를 통해 검출하고, 이를 조합한 검출 결과를 디스플레이를 통해 사용자가 확인할 수 있도록 한다. According to the present invention, a fish animal introduced into the main body can be detected through an infrared ray detector and a line scan detector irrespective of the size and type of the fish animal to be measured, and the detection result of the combination can be confirmed by the user through the display do.
따라서, 정확도가 향상된 측정 결과를 사용자가 용이하게 확인할 수 있으며, 이를 이용하여 양식업의 자동화를 도모해 볼 수 있다.Therefore, the user can easily confirm the measurement result with improved accuracy, and can automate the aquaculture using this.
또한, 본 발명에서는 메인바디 내부에 가이드를 더 구비하여 메인바디 내부로 유입된 수산동물이 가이드를 통과하면서 정렬되며, 메인바디에 경사면을 더 형성하여 가이드를 통과하면서 정렬된 수산동물이 적치되지 않고, 안정적으로 메인바디 외부로 배출될 수 있도록 한다. In addition, in the present invention, a guide is further provided inside the main body so that the fish animal introduced into the main body is aligned while passing through the guide, and the inclined surface is further formed on the main body, , So that it can be stably discharged to the outside of the main body.
뿐만 아니라, 본 발명에 따른 수산동물 계수 장치는 블루투스 모듈을 더 구비하여 최종 검출 결과를 페어링 된 단말기로 전송할 수 있도록 함으로써 사용자가 보다 용이하게 측정 결과를 확인할 수 있는 이점을 가진다. In addition, the fish-marine animal counting apparatus according to the present invention further includes a Bluetooth module, and can transmit the final detection result to the paired terminal, thereby allowing the user to more easily confirm the measurement result.
도 1 은 본 발명에 따른 수산동물 계수 장치의 일 실시 예를 보인 도면.
도 2 는 도 1 의 분해 사시도.
도 3 및 도 4 는 본 발명에 따른 수산동물 계수 장치의 내부 유로를 설명하기 위한 부분 절개도.
도 5 는 본 발명에 따른 수산동물 계수 장치의 주요 제어 시스템 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 6 은 본 발명의 요부구성인 적외선 검출부의 측정 알고리즘을 설명하기 위한 순서도.
도 7 은 도 6 에 따른 측정 결과를 보이기 위한 도면.
도 8 은 본 발명의 요부구성인 라인스캔 검출부의 측정 알고리즘을 설명하기 위한 도면.
도 9 는 도 8 에 따른 측정 결과를 보이기 위한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a diagram showing an embodiment of a fish animal counter according to the present invention. Fig.
Fig. 2 is an exploded perspective view of Fig. 1; Fig.
FIG. 3 and FIG. 4 are partial cutaway views for explaining the internal flow path of a fish animal counting apparatus according to the present invention;
5 is a schematic view of a main control system structure of a marine animal counting apparatus according to the present invention;
6 is a flowchart for explaining a measurement algorithm of an infrared ray detecting unit which is a main component of the present invention;
FIG. 7 is a view for showing a measurement result according to FIG. 6; FIG.
8 is a diagram for explaining a measurement algorithm of a line scan detecting section which is a main constituent of the present invention.
9 is a view for showing a measurement result according to FIG.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시 예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It is to be understood, however, that the spirit of the invention is not limited to the embodiments shown and that those skilled in the art, upon reading and understanding the spirit of the invention, may easily suggest other embodiments within the scope of the same concept.
도 1 에는 본 발명에 따른 수산동물 계수 장치의 일 실시 예를 보인 도면이 도시되어 있고, 도 2 에는 도 1 의 분해 사시도가 도시되어 있으며, 도 3 및 도 4 는 본 발명에 따른 수산동물 계수 장치의 내부 유로를 설명하기 위한 부분 절개도가 도시되어 있고, 도 5 에는 본 발명에 따른 수산동물 계수 장치의 주요 제어 시스템 구조를 개략적으로 도시한 도면이 도시되어 있다.FIG. 1 is an exploded perspective view of the fish animal counting apparatus according to the present invention. FIG. 3 is a perspective view of a fish animal counting apparatus according to the present invention. Fig. 5 is a view schematically showing a main control system structure of a marine animal counting apparatus according to the present invention. As shown in Fig.
이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 수산동물 계수 장치는 측정대상 수산동물이 유입되는 메인바디(110)에 적외선 검출부(200)와 라인스캔 검출부(400)를 구비하여 상기 메인바디(110) 내부로 유입되는 수산동물의 개체수를 측정할 수 있도록 구성된다.Referring to these drawings, the fish marine animal counting apparatus according to the present invention includes an infrared detecting
이를 위해 상기 메인바디(110)는 물과 함께 수산동물이 유입되는 유입구(120)와, 상기 유입구(120)를 통해 유입된 수산동물의 이동경로 및 상기 이동경로를 통과한 수산동물이 배출되는 배출구(140)를 포함하도록 형성된다. The
상세히, 상기 유입구(120)는 배관을 통해 측정대상 수산동물이 수용된 수조와 연결된다. 그리고, 상기와 같이 연결된 유입구(120)를 통해 유입되는 수산동물은 상기 메인바디(110) 내부의 이동경로를 따라 이동하게 되며, 상기 이동경로에는 수산동물의 정렬을 위한 가이드(300)와 격벽(160)이 더 구비된다.In detail, the
본 실시 예에서 상기 가이드(300) 및 격벽(160)은 부식에 강하고 무게가 가벼운 스테인리스 강으로 제조되었으나, PVC 등의 재질로도 형성될 수 있다.In the present embodiment, the
상기 가이드(300)는 진행방향으로 갈수록 단면적이 좁아지는 깔때기 형상으로 형성되며, 복수로 구비될 수 있다. 즉, 상기 가이드(300)는 검출할 수산동물의 종류와 크기에 따라 크기와 형상 및 구획경로가 다르게 형성되며, 필요에 따라 교체 장착하여 사용될 수 있다.The
그리고, 상기 가이드(300)의 후단에는 격벽(160)이 더 구비된다. 상기 격벽(160)은 상기 가이드(300)를 통해 구분 유입되는 수산동물의 이동경로를 분리하며, 상기 가이드(300)에 형성된 구획경로의 개수에 따라 복수로 구비될 수 있다.Further, a
본 실시 예에서 상기 가이드(300)는 두 개의 깔때기가 직렬로 연결된 형태로 구비되어 유입구(120)를 통해 유입되는 수산동물이 2개소로 나누어 이동할 수 있도록 하며, 상기 격벽(160)은 가이드(300)의 중앙 부분과 대응되는 위치에 구비되어 메인바디(160)의 후단까지 이어짐으로써 수산동물이 2개의 이동경로를 따라 진행하게 된다.In this embodiment, the
즉, 상기 가이드(300)와 격벽(160)은 상기 유입구(120)를 통해 유입되는 수산동물이 한꺼번에 뭉쳐서 지나갈 경우 측정 오차가 높게 나타날 수 있으므로, 측정 오차를 줄이기 위하여 수산동물이 정렬된 형태로 지나갈 수 있도록 유도한다. In other words, since the
또한, 상기 메인바디(110)는 하부에 경사면(170)이 더 형성된다. In addition, the
상기 경사면(170)은 상기 가이드(300)를 통과한 수산동물이 다시 가이드(300) 방향으로 돌아가거나 가이드(300) 통과 이후 이동이 정체되는 경우를 방지하기 위한 구성으로, 진행방향을 기준으로 하향 경사를 가지도록 형성된다. The
따라서, 상기 가이드(300)를 통과한 수산동물은 이동 흐름과 자중에 의해 구획된 경로를 따라 원활하게 이동할 수 있게 된다. Accordingly, the fish animal having passed through the
한편, 상기와 같이 이동하는 수산동물의 개체수는 상기 적외선 검출부(200)와 라인스캔 검출부(400)에 의해 검출되며, 메인제어부(500)를 통해 검출결과가 종합되어 디스플레이(600) 또는 사용자 단말기를 통해 출력된다. On the other hand, the number of marine animals moving as described above is detected by the infrared
이를 위해 상기 메인바디(110)에는 상기 적외선 검출부(200)와 라인스캔 검출부(400)의 설치를 위한 복수의 슬릿 및 홀이 형성된다. To this end, a plurality of slits and holes are formed in the
상세히, 상기 메인바디(110)의 상면에는 상기 적외선 검출부(200)의 설치를 위한 상부슬릿(114)과 상기 라인스캔 검출부(400)의 설치를 위한 카메라홀(118)이 형성된다. 그리고, 상기 메인바디(110)의 하면에는 상기 상부슬릿(114)과 대응되는 위치에 하부슬릿(116)이 형성되고, 상기 카메라홀(118)과 대응되는 위치에 조명홀(119)이 형성된다.An
상기 적외선 검출부(200)는 상기 상부슬릿(114)에 대응하여 구비되는 적외선 송신모듈(220)과, 상기 적외선 송신모듈(220)의 제어를 위한 적외선 송신 제어부(210)와, 상기 하부슬릿(116)에 대응하여 구비되는 적외선 수신모듈(260) 및 상기 적외선 수신모듈(260)의 제어를 위한 적외선 수신 제어부(250)를 포함하여 구성된다. The
즉, 상기 적외선 검출부(200)는 상기 상부슬릿(114)에 구비되는 적외선 송신모듈(220)과 상기 하부슬릿(116)에 구비되는 적외선 수신모듈(260)이 일직선상에 위치하여 센서신호에 따라 카운트 된다.That is, the infrared
그리고, 상기 상부슬릿(114)과 하부슬릿(116)에는 대응되는 크기의 상부글래스(230)와 하부글래스(270)가 더 구비되어 모듈을 보호하면서 센서신호의 송수신이 이루어질 수 있도록 한다. 상기 각 글래스는 아크릴이나 유리 등 적외선이 투과 될 수 있는 재질은 모두 사용될 수 있을 것이다.The
또한, 상기 적외선 송신제어부(210)와 적외선 수신제어부(250)는 메인바디(110)의 외측에서 각각 상부하우징(240) 및 하부하우징(280)에 의해 설치되어 적외선 송신모듈(220) 및 적외선 수신모듈(260)과 연결된다.The infrared transmission control unit 210 and the infrared ray
한편, 본 발명에 따른 라인스캔 검출부(400)는 실시간으로 지나가는 수산동물의 흑백영상을 입력받아 영역별 픽셀수를 검출하기 위한 것으로 빠른 응답성을 보장함과 동시에 수정과 보완이 용이한 C++ 언어 기반의 OpenCV 소프트웨어와 연동하도록 구성된다. Meanwhile, the
이를 위해 상기 라인스캔 검출부(400)는 상기 카메라홀(118)에 대응하여 구비되는 카메라 모듈(420)과, 상기 조명홀(119)에 대응하여 구비되는 조명모듈(460)을 포함하여 구성된다. The
상기 카메라 모듈(420)은 연속적으로 이동하는 수산동물을 감지하기 위한 구성으로, 1개 이상의 픽셀라인을 가지며, 카메라의 노출 시간 동안 이미지에 비춰지는 수산동물의 빛에 비례하는 광전자 전하를 각 픽셀이 축적한다.The
노출 시간이 종료되면 전체 픽셀 행의 전하는 판독 레지스터로 전송되고, 판독 레지스터는 픽셀 전하를 이동시킨 다음 이들을 증폭시키고 보정하여 디지털화 함으로써 감지정보가 출력된다.At the end of the exposure time, the charge of the entire pixel row is transferred to the read register, and the read register outputs the sense information by moving the pixel charge, amplifying them, correcting them, and digitizing them.
픽셀 데이터는 상기 카메라 모듈(420)에서 비전 프로세서 또는 NI 프레임 그래버로 프로세싱을 위해 전송된다. Pixel data is transmitted from the
본 실시 예에서는 LabVIEW를 상기 카메라 모듈(420)과 연동하여 코딩하였으며, 히스토그램 분석을 위해 Vision Module Software & Vision Acquisition Tool을 사용하였다. In this embodiment, LabVIEW is coded in conjunction with the
상기 조명모듈(460)은 라인 스캔을 위한 조명라인을 형성하게 되며, 짧은 노출시간에 필요한 높은 세기의 조명을 제공하기 위하여 LED 어레이로 구성되어 카메라 모듈(420)의 라인율(Line rate)에 따라 필요한 세기의 조명을 제공한다.The
이를 위해 상기 조명모듈(460)은 상기 조명홀(119)에 대응되도록 위치되어 이동하는 수산동물을 비추도록 구비되며, 메인바디(110)에 결합되는 조명하우징(480) 내부에 수용되는 형태로 설치된다. The
한편, 상기와 같이 구성되는 적외선 검출부(200)와 라인스캔 검출부(400)의 감지 정보는 메인제어부(500)로 전달되어 적외선 검출부(200)와 라인스캔 검출부(400)의 검출결과에 가중치를 부여하고, 이를 취합하여 외부 디스플레이(600) 또는 블루투스 모듈(700)과 같은 통신 모듈을 통해 사용자 단말기로 확인할 수 있도록 한다. The detection information of the
이를 위해 상기 메인제어부(500)는 상기 카메라 모듈(420) 및 블루투스 모듈(700)과 함께 카메라 하우징(440) 내부에 적층된 형태로 구비될 수 있으며, 데이터의 연동 및 측정값의 최적화를 위한 프로세싱을 수행하게 된다. The
이하에서는 본 발명에 따른 수산동물 계수 장치(100)의 데이터 처리 과정에 대하여 설명한다.Hereinafter, a data processing process of the fish-marine
도 6 에는 본 발명의 요부구성인 적외선 검출부의 측정 알고리즘을 설명하기 위한 순서도가 도시되어 있고, 도 7 에는 도 6 에 따른 측정 결과를 보이기 위한 도면이 도시되어 있다.FIG. 6 is a flow chart for explaining the measurement algorithm of the infrared ray detecting unit, which is a main component of the present invention, and FIG. 7 is a view for showing a measurement result according to FIG.
이들 도면을 참조하면, 우선, 상기 적외선 검출부(200)의 제어 알고리즘은 시간에 대한 신호의 변화율을 이용하여 구성된다. Referring to these drawings, first, the control algorithm of the
이를 위해 우선, 상기 적외선 검출부(200)에서는 신호를 수신할 아두이노 핀 번호(Sig)와, 그 신호에 대한 검출변수(Onoff), 알고리즘을 수행하기 위한 3가지 변수(신호‘C’, 시간‘T’, 변화율‘S’)를 각각 3개의 배열로 선언하고, 도출할 개체수 변수 값은‘Count’로 선언하여‘0’에서 시작한다. To this end, the
상기와 같이 선언된 변수를 이용하여 측정이 이루어지게 되면 도 7의 C-T 그래프에 도시된 바와 같이 시간(T)에 대한 센서신호(Onoff)가 연속적으로 생성되며, 수산동물이 진입하여 센서신호(Onoff)의 값이 0이 되면 신호변수(Count)의 값이 1씩 올라가게 된다.When the measurement is made using the variable declared as described above, the sensor signal Onoff for the time T is continuously generated as shown in the CT graph of FIG. 7, and the fish animal enters the sensor signal Onoff ) Becomes 0, the value of the signal variable (Count) is increased by one.
두 구간에 대한 변화율 S0, S1을 계산한 뒤 변화율의 차이 S2를 계산하고, 이와 같은 과정을 반복하여 수행하게 되면, 도 7의 S2-T 그래프와 같이 시간(T)에 대한 변화율(S2) 그래프가 생성된다. The change rate S2 of the change rate S2 is calculated as shown in S2-T of FIG. 7, and the change rate S2 of the change rate S2 Is generated.
상기 S2-T 그래프에서는 수산동물이 진입함과 동시에 값이 1이 되며, 수산동물이 지나가는 동안에는 0을 유지하다가 지나간 이후에는 -1의 값을 확인할 수 있다. In the S2-T graph, a value is set to 1 when a fish animal enters and a value of -1 is maintained after passing while a fish animal is passing.
본 발명에서는 수산동물이 진입할 때를 기준으로 검출하기 위하여 S2의 값이 1이 될 때마다 개체수의 값이 1씩 올라가는 알고리즘을 적용하였다.In the present invention, an algorithm is employed in which the value of the population increases by 1 every time the value of S2 is 1 in order to detect when the fish animal enters.
한편, 상기와 같은 알고리즘의 수행 시 수산동물이 함께 적외선 검출부(200)를 통과하는 경우에는 개체수의 값이 1만 올라가게 되므로, 본 발명에서는 상기 적외선 검출부(200)를 통과한 수산동물이 상기 경사면(170)을 포함한 일정거리를 이동한 이후에 상기 라인스캔 검출부(400)를 통해 다시 검출된다.In the meantime, when the fish animal passes along the infrared
도 8 에는 본 발명의 요부구성인 라인스캔 검출부의 측정 알고리즘을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있고, 도 9 에는 도 8 에 따른 측정 결과를 보이기 위한 도면이 도시되어 있다.FIG. 8 is a diagram for explaining the measurement algorithm of the line scan detecting unit, which is a main component of the present invention, and FIG. 9 is a diagram for showing the measurement result according to FIG.
이들 도면을 참조하면, 상기 라인스캔 검출부(400)는 실시간으로 이동하는 수산동물의 흑백영상을 입력받아 영역별 픽셀수를 검출한다. Referring to these drawings, the
이를 위해, 본 발명에서는 상기 카메라 모듈(420)의 빠른 응답성을 보장해 줌과 동시에 수정과 보완이 용이한 C++언어 기반의 OpenCV 소프트웨어와 연동하여 알고리즘이 수행된다. For this, in the present invention, algorithms are performed in cooperation with OpenCV software based on C ++ language which ensures quick response of the
본 발명에 따른 라인스캔 검출부(400)의 제어 알고리즘에는 상기 카메라 모듈(420)과 소프트웨어를 연동하기 위한 코드를 삽입하고, 실시간으로 지나가는 수산동물을 히스토그램화 하기 위한 코드를 삽입하여 이동하는 수산동물에 대한 빛의 세기 감소를 거리당 픽셀로 나타낸다. The control algorithm of the
상기와 같은 과정을 통한 히스토그램 그래프는 도 9와 같이 도시되며, 히스토그램 그래프가 삼각형상을 형성하는지 확인한 후 임계피치를 설정하여 상한선을 넘는 경우에 대해 1개체가 통과했음을 인식한다. The histogram graph obtained through the above process is shown in FIG. 9, and it is confirmed whether the histogram graph forms a triangle shape. Then, the threshold pitch is set and it is recognized that one entity has passed through the upper limit.
그리고, 하나의 임계피치에 대한 중복인식 방지를 위하여 시스템 모델의 수산동물 통과속도를 계측하여 시간당 감지횟수를 설정한다.And, in order to prevent duplication of one critical pitch, we set the number of detection per hour by measuring the passing speed of a marine animal in the system model.
한편, 상기와 같이 적외선 검출부(200)와 라인스캔 검출부(400)에 의해 검출된 정보는 서로 다른 가중치를 부여한 이후 융합된 추정값이 출력된다. As described above, the information detected by the
이를 위해 본 발명에서는 아래 수식(1)과 같이 최소자승법을 이용하여 검출결과를 융합하며, 가중치 부여는 모의실험을 통해 결정될 수 있다.For this purpose, the detection result is fused using the least squares method as shown in Equation (1) below, and weighting can be determined through simulation.
..................................수식(1) .................................. Equation (1)
여기서, D는 추정데이터이고, Z1, Z2는 각각 적외선 검출부에서 측정한 데이터와 라인스캔 검출부에서 측정한 데이터 값이며, σ1 2, σ2 2 는 각 데이터들의 분산이다.Here, D is the estimated data, Z 1 and Z 2 are the data measured by the infrared detector and the data measured by the line scan detector, and σ 1 2 and σ 2 2 are the variances of the respective data.
...........................................수식(2) ........................................... Equation (2)
................................................수식(3) ................................................Equation( 3)
여기서, xk 는 상태변수로 (n ×1)열벡터이고, zk는 측정값으로 (m×1)열벡터이며, A는 상태전이행렬로 (n×n)행렬을 가지는 시스템의 운동방정식이다.Here, x k (N × 1) column vectors as state variables, z k is the (m × 1) column vectors as measured values, and A is the equation of motion of the system with (n × n) matrix as the state transition matrix.
또한, H는 (m×m)행렬로 각 상태변수가 측정값에 어떻게 반영되어 있는지를 결정하며 [1,0]로 선정되고, wk는 시스템에 영향을 주는 잡음으로 (n×1)열벡터, vk는 센서에서 측정되는 측정잡음으로 (m×1) 열벡터이다. In addition, H determines how each state variable is reflected by the (m × m) matrix and is chosen as [1,0], and w k is the noise affecting the system, The vector, v k, is the measurement noise measured at the sensor and is a (m × 1) column vector.
그리고, Q는 wk 의 공분산 행렬이고, R은 vk의 공분산 행렬로 실험을 통해 결정된다.And, Q is a covariance matrix of w k , and R is experimentally determined as a covariance matrix of v k .
한편, 본 발명에서는 상기와 같은 시스템 모델을 통해 위치와 속도를 추정하고, 유량 대비 수산동물의 통과비율을 선정하여 검출 추정값을 도출하며, 융합된 검출데이터와 시스템모델의 도출된 추정값을 이용하여 최종 추정값을 도출한다. Meanwhile, in the present invention, the position and velocity are estimated through the system model as described above, the detection ratio is selected by selecting the passage ratio of the marine animals relative to the flow rate, and the estimated values of the fused detection data and the system model are used And derives the estimated value.
이를 위해 본 발명에서는 칼만 필터를 적용하여 잡음이 포함되어 있는 데이터를 재귀적으로 처리하여 수산동물의 개체수가 최종 추정된다.To this end, in the present invention, a Kalman filter is applied to recursively process noise-containing data to finally estimate the number of marine animals.
상기 칼만 필터 알고리즘에서는 0.초기값을 선정하고, 1.추정값과 오차 공분산을 예측하며, 2.칼만 이득을 계산하고, 3.계산된 칼만 이득을 추정값 계산에 대입하여 최종 추정값을 출력한다.The Kalman filter algorithm selects an initial value of 0., predicts an estimated value and an error covariance, 2. calculates a Kalman gain, and 3. calculates a final estimated value by substituting the calculated Kalman gain into an estimated value calculation.
최종 추정값의 출력 이후에는 4.오차 공분산을 계산하며, 계산된 오차 공분산은 다시 1로 리턴된다.After outputting the final estimate, a fourth error covariance is calculated, and the calculated error covariance is again returned to one.
결국, 본 발명에서는 상기 적외선 검출부(200)와 라인스캔 검출부(400)에 서로 다른 가중치를 부여한 이후, 최소자승법 이론을 적용하여 2개의 정보를 융합한 측정값을 출력하며, 일정한 가속도로 움직이는 수산동물에 대한 시스템 운동방정식(미분방정식)을 설계한 이후 이를 이용하여 수산동물의 통과 추정값을 출력한다.As a result, in the present invention, after applying different weights to the
그리고, 이와 같이 출력되는 통과 추정값을 칼만필터라는 재귀식 필터에 대입하여 최종 추정값을 출력하고, 출력되는 최종 출력값은 디스플레이(600) 또는 통신모듈을 통한 사용자 단말기를 통해 실시간 확인할 수 있도록 한다.Then, the output estimation value is output to a recursive filter called a Kalman filter to output the final estimation value, and the final output value can be confirmed in real time through the
100........ 수산동물 계수 장치
110........ 메인바디
112........ 파지구
114........ 상부슬릿
116........ 하부슬릿
118........ 카메라홀
119........ 조명홀
120........ 유입구
140........ 배출구
160........ 격벽
170........ 경사면
200........ 적외선 검출부
210........ 적외선 송신제어부
220........ 적외선 송신모듈
230........ 상부글라스
240........ 상부하우징
250........ 적외선 수신제어부
260........ 적외선 수신모듈
270........ 하부글라스
280........ 하부하우징
300........ 가이드
400........ 라인스캔 검출부
420........ 라인스캔 모듈
440........ 카메라 하우징
460........ 조명모듈
480........ 조명하우징
500........ 메인제어부
600........ 디스플레이
700........ 블루투스 모듈
100 ........ Aquatic
112 .........
116 ....... Lower slit 118 ......... camera hole
119
140 ........
170 .........
210 Infrared
230: upper glass 240: upper housing
250 Infrared receiving
270: Lower glass 280: Lower housing
300
420 ........
460 ........
500
700 ........ Bluetooth module
Claims (5)
상기 메인바디의 일측에 구비되어 유입되는 수산동물을 감지하는 적외선 검출부;
상기 적외선 검출부와 이격된 위치에서 상기 메인바디로 유입되는 수산동물을 감지하는 라인스캔 검출부;
상기 적외선 검출부와 라인스캔 검출부의 검출결과에 가중치를 부여하고, 이를 취합하여 상기 메인바디를 통과한 수산동물의 최종 개체수를 추정하는 메인제어부;를 포함하여 구성되는 수산동물 계수 장치.
A main body which forms a path from the fish animal to be measured to the inflow and discharge thereof;
An infrared ray detecting unit provided at one side of the main body for detecting an incoming fish animal;
A line scan detector for sensing a fish animal entering the main body at a position spaced apart from the infrared detector;
And a main controller for weighting detection results of the infrared detection unit and the line scan detection unit and collecting the results to estimate the final number of fish animals that have passed through the main body.
상기 메인바디의 상측에 형성되는 상부슬릿에 대응하여 구비되는 적외선 송신모듈과,
상기 적외선 송신모듈의 제어를 위한 적외선 송신 제어부와,
상기 메인바디의 하측에서 상기 상부슬릿과 대응되는 위치에 형성되는 하부슬릿에 대응하여 구비되는 적외선 수신모듈; 및
상기 적외선 수신모듈의 제어를 위한 적외선 수신 제어부;를 포함하여 구성되는 수산동물 계수 장치.The apparatus according to claim 1,
An infrared transmission module provided corresponding to an upper slit formed on the upper side of the main body,
An infrared transmission control unit for controlling the infrared transmission module,
An infrared receiving module provided corresponding to a lower slit formed at a position corresponding to the upper slit from a lower side of the main body; And
And an infrared ray receiving controller for controlling the infrared ray receiving module.
상기 메인바디의 상측에 형성되는 카메라홀에 대응하여 구비되는 라인카메라 모듈과,
상기 메인바디의 하측에서 상기 카메라홀과 대응되는 위치에 형성되는 조명홀에 대응하여 구비되는 조명모듈;을 포함하여 구성되는 수산동물 계수 장치.
The apparatus according to claim 1,
A line camera module provided corresponding to a camera hole formed above the main body,
And an illumination module provided corresponding to an illumination hole formed at a position corresponding to the camera hole on the lower side of the main body.
최소자승법을 이용하여 상기 적외선 검출부와 라인스캔 검출부에 가중치를 부여하는 것을 특징으로 하는 수산동물 계수 장치.
2. The apparatus according to claim 1,
And a weighting value is given to the infrared ray detecting unit and the line scan detecting unit using a least squares method.
통신수단을 통해 연결되는 디스플레이 또는 사용자 휴대 단말기를 통해 추정 결과를 실시간 출력하는 것을 특징으로 하는 수산동물 계수 장치.
2. The apparatus according to claim 1,
Wherein the estimation result is output in real time through a display or a user portable terminal connected through communication means.
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