RU2167434C2 - Method determining density of concentration of fish - Google Patents

Method determining density of concentration of fish Download PDF

Info

Publication number
RU2167434C2
RU2167434C2 RU96102697A RU96102697A RU2167434C2 RU 2167434 C2 RU2167434 C2 RU 2167434C2 RU 96102697 A RU96102697 A RU 96102697A RU 96102697 A RU96102697 A RU 96102697A RU 2167434 C2 RU2167434 C2 RU 2167434C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
laser
fish
fishes
observed
underwater
Prior art date
Application number
RU96102697A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96102697A (en
Inventor
М.Л. Заферман
В.П. Благовещенский
Original Assignee
Полярный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии им. Н.М.Книповича
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Полярный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии им. Н.М.Книповича filed Critical Полярный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии им. Н.М.Книповича
Priority to RU96102697A priority Critical patent/RU2167434C2/en
Publication of RU96102697A publication Critical patent/RU96102697A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2167434C2 publication Critical patent/RU2167434C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: method determining density of concentration of fish includes survey with use of laser underwater TV system with range gating, visual or computer counting of number of fishes observed in frame. Counting registers not only fishes illuminated by laser pulse but as well those present at this moment in space between TV camera and illuminated zone and observed in the form of silhouettes. Density of concentration of fishes is computed by division of number of observed fishes by value of volume of spherical sector whose radius equals product of light velocity in water by half-time of delay of gate of opening of detector of laser underwater TV system relative to pulse of laser radiator. In this case angles correspond to angle of view of detector of laser underwater TV system. EFFECT: raised authenticity of results of counting of fishes most distant but still visible, present on boundary of underwater. 4 dwg

Description

Изобретение относится к рыбному хозяйству, в частности к способам оценки численности и запасов промысловых рыб. The invention relates to fisheries, in particular to methods for assessing the number and stocks of commercial fish.

Известна импульсная лазерно-телевизионная система, работающая по принципу пространственного стробирования (Грязин Н.Г. Оптико-электронные системы для обзора пространства: Системы телевидения. - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1988, с. 141-146, рис. 8.5). Known pulsed laser-television system, working on the principle of spatial gating (Gryazin N.G. Optoelectronic systems for viewing space: Television systems. - L .: Engineering, Leningrad Branch, 1988, p. 141-146, Fig. 8.5) .

Метод пространственного стробирования заключается в запирании фотоприемника системы на все время, кроме времени непосредственного воздействия отраженного от заданного участка пространства отраженного от заданного участка светового импульса на фоточувствительный элемент. Стробирование обеспечивает пропускание к приемнику света только от объектов, находящихся на расстоянии от камеры, которое определяется временем задержки, в то время как свет от других объектов, в том числе и рассеянный водой, к приемнику не проходит. При этом уменьшается по времени воздействия влияние рассеивающей дымки на накопитель фотопреобразователя и повышается контраст входного изображения. The method of spatial gating consists in locking the photodetector of the system for all the time, except for the time of direct exposure of the photosensitive element reflected from a given section of space to a photosensitive element. Gating allows transmission of light to the receiver only from objects located at a distance from the camera, which is determined by the delay time, while light from other objects, including scattered water, does not pass to the receiver. At the same time, the influence of scattering haze on the photoconverter drive decreases in time of exposure and the contrast of the input image increases.

Системы подводного телевидения применяют для съемок прибрежного шельфа морского дна. Съемки осуществляют с помощью систем, которые устанавливают на подводных или надводных судах, в батискафах и батисферах. Underwater television systems are used for filming the coastal shelf of the seabed. Filming is carried out using systems that are installed on submarine or surface ships, in bathyscaphes and bathyspheres.

Известные способы измерения плотности концентрации рыб осуществляемые с помощью подводного телевидения не всегда позволяют получить достоверные результаты из-за неполного учета рыб, находящихся на границе подводного видения, наиболее удаленных, но еще видимых. Known methods for measuring the density of fish concentration carried out using underwater television do not always allow reliable results due to incomplete accounting of fish located at the border of underwater vision, the most distant, but still visible.

Предлагаемый способ позволяет устранить указанный недостаток. The proposed method allows to eliminate this drawback.

Для осуществления способа используют лазерную подводную телевизионную систему, которая содержит лазерный излучатель 1, приемник света (высокочувствительную ТВ-камеру) 2, кабельный или бескабельный канал связи 3, бортовую аппаратуру 4. To implement the method, a laser underwater television system is used, which contains a laser emitter 1, a light receiver (high-sensitivity TV camera) 2, cable or cableless communication channel 3, on-board equipment 4.

На фиг. 1 изображена схема устройства для осуществления способа определения плотности концентрации рыб; на фиг. 2 - диаграмма импульсов в системе лазерного стробирования; на фиг. 3 - пример снимка рыбного скопления лазерной ТВ-камерой; на фиг. 4 - схема к примеру расчета плотности концентраций рыб. In FIG. 1 shows a diagram of a device for implementing the method for determining the concentration density of fish; in FIG. 2 is a pulse diagram in a laser gating system; in FIG. 3 is an example of a photograph of a fish cluster by a laser TV camera; in FIG. 4 is a diagram for example of calculating the density of fish concentrations.

Способ определения плотности концентрации рыб осуществляется при помощи лазерной подводной телевизионной системы, которая работает следующим образом (фиг. 1 и 2). The method for determining the concentration density of fish is carried out using a laser underwater television system, which works as follows (Fig. 1 and 2).

Лазер 1 излучает короткие импульсы света 5, которые отражаются от объектов 6, 7, 8, отраженные импульсы 9, 10 и 11 возвращаются к приемнику света 2 через промежутки времени, соответствующие расстоянию до объектов. Приемник открывается на короткое время (строб) 12 с регулируемой задержкой по времени 13 относительно импульса лазера 5. В период строба в приемник попадает только свет, отраженный от объекта 7, находящегося в тонком сферическом слое 14, радиус которого R равен
R = C•t/2,
где C - скорость света в воде; t - время задержки.
The laser 1 emits short pulses of light 5, which are reflected from objects 6, 7, 8, the reflected pulses 9, 10 and 11 are returned to the light receiver 2 at intervals corresponding to the distance to the objects. The receiver opens for a short time (strobe) 12 with an adjustable time delay 13 relative to the laser pulse 5. During the strobe period, only light reflected from the object 7 located in a thin spherical layer 14 whose radius R is equal to
R = C • t / 2,
where C is the speed of light in water; t is the delay time.

Данная система позволяет увеличить дальность подводного видения за счет устранения рассеяния света между камерой и объектами, находящимися на расстоянии, определяемом временем задержки строба. Свет от объектов 8, находящихся дальше этого слоя, не воспринимается. This system allows you to increase the range of underwater vision by eliminating the scattering of light between the camera and objects located at a distance determined by the delay time of the strobe. Light from objects 8 located farther than this layer is not perceived.

Как показали эксперименты с подводной лазерной системой, объекты 7, расположенные между камерой и указанным слоем, изображаются в виде темных силуэтов (фиг. 3). В данном случае возможность наблюдать все объекты, расположенные в пределах осматриваемого пространства, можно одновременно с сохранением положительных качеств лазерного телевидения в части устранения рассеянного света и увеличения дальности подводного видения. As shown by experiments with an underwater laser system, objects 7 located between the camera and the specified layer are depicted in the form of dark silhouettes (Fig. 3). In this case, the ability to observe all objects located within the inspected space can be simultaneously preserving the positive qualities of laser television in terms of eliminating scattered light and increasing the range of underwater vision.

Полученный видеосигнал по кабелю связи 3 передается на бортовую аппаратуру 4, содержащую монитор 15 и компьютер 16 для наблюдения и видеограмметрической обработки. Управление работой лазера 1 и приемника 2 производится с пульта управления 17, который может быть совмещен с компьютером 16, при использовании соответствующего программного обеспечения. The received video signal via a communication cable 3 is transmitted to the on-board equipment 4, comprising a monitor 15 and a computer 16 for monitoring and video-grammatical processing. The operation of the laser 1 and receiver 2 is controlled from the control panel 17, which can be combined with computer 16, using the appropriate software.

Определение плотности скопления рыб описываемым способом производится следующим образом. The determination of the density of the accumulation of fish by the described method is as follows.

После включения погруженного в воду подводного блока устройства с помощью имеющейся в аппаратуре линии задержки задается время задержки строба 13 относительно импульса лазерного излучателя (фиг. 2), определяющее дальнюю границу и величину осматриваемого объема воды. Визуально или автоматически с помощью компьютера производится подсчет рыб в осматриваемом объеме (наблюдаемых в кадре в момент съемки). Для удобства подсчета кадр может быть остановлен ("заморожен") на экране дисплея известными способами, а при необходимости и записан на диск. При подсчете видны не только рыбы, освещенные импульсом лазера, но и находящиеся в этот момент в зоне между ТВ-камерой и воспринимаемым слоем воды и наблюдающиеся в виде темных силуэтов (фиг. 3). After turning on the submerged device submerged in water, using the delay line available in the equipment, the delay time of the strobe 13 relative to the laser emitter pulse is set (Fig. 2), which determines the distant boundary and the magnitude of the volume of water being examined. Visually or automatically using a computer, fish are counted in the inspected volume (observed in the frame at the time of shooting). For the convenience of counting, the frame can be stopped ("frozen") on the display screen by known methods, and, if necessary, recorded on a disc. When counting, not only the fish illuminated by the laser pulse are visible, but also located at that moment in the zone between the TV camera and the perceived layer of water and observed in the form of dark silhouettes (Fig. 3).

Таким образом при подсчете оказываются учтенными все рыбы, расположенные в пределах осматриваемого камерой пространства, имеющего форму сферического сектора, радиус которого равен половине пути, который свет проходит за время задержки строба открытия приемника лазерной подводной телевизионной системы, а углы соответствуют углам зрения приемника лазерной подводной телевизионной системы. Thus, when counting, all fish located within the spherical sector-shaped space, whose radius is equal to half the path that the light passes during the delay time of the opening strobe of the receiver of the laser underwater television system, and the angles correspond to the viewing angles of the receiver of the laser underwater television, are taken into account. system.

Расчет величины плотности скопления (числа рыб в единице объема воды) производится по величинам этого радиуса (времени задержки строба), углов зрения ТВ-камеры и числа рыб в осматриваемом пространстве. The calculation of the density of the cluster (the number of fish per unit volume of water) is made according to the values of this radius (time delay of the strobe), the angles of view of the TV camera and the number of fish in the inspected space.

Пример расчета плотности. Density calculation example.

Предположим, ТВ-камера имеет углы зрения по горизонтали и вертикали соответственно 2α и 2β (фиг. 4). Во время съемки определяем величину времени задержки t (фиг. 2, поз. 3) так, чтобы радиус воспринимаемого ТВ-камерой слоя воды R не превышал дальности подводной видимости, т.е. чтобы в освещенном слое были видны объекты (рыбы). Если количество рыб на кадре в момент измерения равно N, то плотность равна

Figure 00000002

где C = 2,24 • 10 м/с - скорость света в воде.Suppose a TV camera has horizontal and vertical viewing angles of 2α and 2β, respectively (Fig. 4). During shooting, we determine the value of the delay time t (Fig. 2, item 3) so that the radius of the water layer R perceived by the TV camera does not exceed the range of underwater visibility, i.e. so that objects (fish) are visible in the illuminated layer. If the number of fish per frame at the time of measurement is N, then the density is
Figure 00000002

where C = 2.24 • 10 m / s is the speed of light in water.

Для удобства работы регулятор времени задержки может быть градуирован в единицах не времени, а расстояния в метрах. For convenience, the delay time controller can be graduated in units not of time, but of distance in meters.

Величина осматриваемого ТВ-камерой объема воды может быть определена с высокой точностью благодаря тому, что граница этого объема весьма четкая и определяется по величине задержки строба открытия затвора приемника относительно импульса лазера. Подсчет численности рыб также производится весьма точно, поскольку отсутствует неопределенность положения рыб относительно границы видения - все наблюдаемые рыбы принадлежат к осматриваемому камерой объему воды. Это является большим преимуществом предлагаемого способа. The amount of water viewed by the TV camera can be determined with high accuracy due to the fact that the boundary of this volume is very clear and is determined by the delay value of the strobe of opening the shutter of the receiver relative to the laser pulse. Calculation of the number of fish is also very accurate, since there is no uncertainty about the position of the fish relative to the border of vision - all the fish observed belong to the volume of water examined by the camera. This is a great advantage of the proposed method.

Как показали морские испытания лазерной телевизионной системы, предлагаемый способ позволит получить наиболее достоверные данные о численности рыб в рассматриваемом объеме воды и, как следствие, в конечном результате, о величине ее запасов. As shown by sea trials of a laser television system, the proposed method will allow to obtain the most reliable data on the number of fish in the considered volume of water and, as a consequence, the final result, on the size of its stocks.

Дополнительное повышение достоверности оценок плотности рыбных скоплений имеет место в данном способе за счет того, что лазерная телевизионная система обладает значительно увеличенной дальностью подводного видения: по результатам последних экспериментов в 3,2 раза больше прозрачности воды по стандартному белому диску. Это значительно ослабляет или совсем устраняет влияние камеры на поведение рыб, что также положительно влияет на точность оценок плотности концентрации рыб в природных условиях. An additional increase in the reliability of estimates of the density of fish clusters takes place in this method due to the fact that the laser television system has a significantly increased range of underwater vision: according to the results of recent experiments, there is 3.2 times more transparency of water according to a standard white disk. This significantly weakens or completely eliminates the influence of the camera on the behavior of fish, which also positively affects the accuracy of estimates of the density of fish concentration in natural conditions.

Осуществление предлагаемого способа, ставшее возможным в результате применения лазерного телевидения, позволило получить наиболее достоверные данные о плотности концентрации рыб за счет более точного определения величины осматриваемого объема и учета всех находящихся в нем рыб. The implementation of the proposed method, which became possible as a result of the use of laser television, made it possible to obtain the most reliable data on the concentration density of fish due to a more accurate determination of the magnitude of the volume being examined and taking into account all the fish in it.

Claims (1)

Способ определения плотности концентрации рыб, включающий съемку с помощью лазерной подводной телевизионной системы со стробированием по дальности, отличающийся тем, что производят подсчет визуально или с помощью компьютера числа рыб, наблюдаемых в кадре, при подсчете учитывают не только рыб, освещенных импульсом лазера, но и находящихся в этот момент в объеме между ТВ-камерой и освещенной зоной и наблюдающихся в виде силуэтов, а расчет плотности концентрации рыб производят путем деления числа наблюдаемых рыб на величину объема сферического сектора, радиус которого равен произведению скорости света в воде на половину времени задержки строба открытия приемника лазерной подводной телевизионной системы относительно импульса лазерного излучателя, при этом углы соответствуют углам зрения приемника лазерной подводной телевизионной системы. A method for determining the concentration density of fish, including shooting using a laser underwater television system with range gating, characterized in that they count visually or using a computer the number of fish observed in the frame, taking into account not only the fish illuminated by the laser pulse, but also located at this moment in the volume between the TV camera and the illuminated zone and observed in the form of silhouettes, and the calculation of the fish concentration density is carried out by dividing the number of fish observed by the volume of the spherical sector, the radius of which is the product of the speed of light in water by half the delay time of the strobe of opening the receiver of the laser underwater television system relative to the pulse of the laser emitter, while the angles correspond to the viewing angles of the receiver of the laser underwater television system.
RU96102697A 1996-01-26 1996-01-26 Method determining density of concentration of fish RU2167434C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96102697A RU2167434C2 (en) 1996-01-26 1996-01-26 Method determining density of concentration of fish

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96102697A RU2167434C2 (en) 1996-01-26 1996-01-26 Method determining density of concentration of fish

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU96102697A RU96102697A (en) 1998-03-20
RU2167434C2 true RU2167434C2 (en) 2001-05-20

Family

ID=20176814

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96102697A RU2167434C2 (en) 1996-01-26 1996-01-26 Method determining density of concentration of fish

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2167434C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2495451C1 (en) * 2012-03-29 2013-10-10 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" Method of determining vertical distribution and dimensional structure of zooplankton in water reservoir
WO2019145182A1 (en) * 2018-01-26 2019-08-01 The Queen's University Of Belfast Marine video monitoring apparatus
CN110089460A (en) * 2019-05-16 2019-08-06 中国水产科学研究院南海水产研究所 A kind of device and observation method of coral fishes underwater observation and stock assessment
RU2734263C1 (en) * 2019-06-03 2020-10-14 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный аграрный университет" Method of assessing the number of fish in small water bodies of the central part of russia using an underwater video camera

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ВЕРШИНСКИЙ Н.В. Подводное телевидение, М. - Л.: Государственное энергетическое издательство, 1960, с.159 - 165. *
ГРЯЗИН Н.Г. Оптико-электронные системы для обзора пространства. Системы телевидения. - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1988, с.141 - 146, рис.8.5. *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2495451C1 (en) * 2012-03-29 2013-10-10 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" Method of determining vertical distribution and dimensional structure of zooplankton in water reservoir
EA020147B1 (en) * 2012-03-29 2014-09-30 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" Method of determining vertical distribution and dimensional structure of zooplankton in water reservoir
WO2019145182A1 (en) * 2018-01-26 2019-08-01 The Queen's University Of Belfast Marine video monitoring apparatus
US11102960B2 (en) 2018-01-26 2021-08-31 The Queen's University Of Belfast Marine video monitoring apparatus
CN110089460A (en) * 2019-05-16 2019-08-06 中国水产科学研究院南海水产研究所 A kind of device and observation method of coral fishes underwater observation and stock assessment
CN110089460B (en) * 2019-05-16 2021-08-06 中国水产科学研究院南海水产研究所 Observation method using coral reef fish underwater observation and resource assessment device
RU2734263C1 (en) * 2019-06-03 2020-10-14 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный аграрный университет" Method of assessing the number of fish in small water bodies of the central part of russia using an underwater video camera

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7916933B2 (en) Automatic target recognition system for detection and classification of objects in water
CA2611205C (en) Continuous, continental-shelf-scale monitoring of fish populations and behavior
US9367930B2 (en) Methods and systems for determining fish catches
US4075462A (en) Particle analyzer apparatus employing light-sensitive electronic detector array
US5267329A (en) Process for automatically detecting and locating a target from a plurality of two dimensional images
US9612144B2 (en) Method and arrangement for measuring flow rate of optically non-homogenous material
CN106404623A (en) Suspended silt concentration monitoring system and monitoring method
CN105911060B (en) A kind of visible detection method and device of the pollution of transmission-type visual range visibility meter window mirror
SE457668B (en) DEVICE MEASURING TO DETECT, PULSE LASER, DISTANCE METHOD AND MAPPED GOODS HIDDEN IN A LIGHT DISTRIBUTION DUMPING MEDIUM
US5233415A (en) Imaging lidar employing transmitter referencing
Squire et al. Profiling pelagic fish schools using airborne optical lasers and other remote sensing techniques
RU2167434C2 (en) Method determining density of concentration of fish
CN1715551B (en) Detecting method for textile bias
US4105990A (en) Process of and apparatus for exploring objects detected by different energy sources
Chang et al. Image processing of tracer particle motions as applied to mixing and turbulent flow—II. Results and discussion
US11754692B2 (en) LIDAR polarimetry
Chantler et al. Calibration and operation of an underwater laser triangulation sensor: the varying baseline problem
US3361029A (en) Optical scanning background density normalizer
Caimi et al. Developments in laser-line scanned undersea surface mapping and image analysis systems for scientific applications
Jähne et al. An imaging optical technique for bubble measurements
CN113433569B (en) Atmospheric parameter measurement method
RU2260817C2 (en) Method and device for calibration of hydroacoustic measurement equipment when estimating fish stock
Svensson et al. Observation and inspection in Swedish waters
RU2690976C1 (en) Method of detecting integral dimensional-quantitative characteristics of plankton
Devrelis et al. Estimation of underwater horizontal visibility for divers and ROVs

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070127