RU2716418C1 - Fish counting device - Google Patents

Fish counting device Download PDF

Info

Publication number
RU2716418C1
RU2716418C1 RU2019122221A RU2019122221A RU2716418C1 RU 2716418 C1 RU2716418 C1 RU 2716418C1 RU 2019122221 A RU2019122221 A RU 2019122221A RU 2019122221 A RU2019122221 A RU 2019122221A RU 2716418 C1 RU2716418 C1 RU 2716418C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fish
counting
river
water
tape
Prior art date
Application number
RU2019122221A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Николаевич Долгов
Виталий Николаевич Максимов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Конструкторское бюро морской электроники "Вектор" (ООО КБМЭ "Вектор")
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 Общество с ограниченной ответственностью "Конструкторское бюро морской электроники "Вектор" (ООО КБМЭ "Вектор") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Конструкторское бюро морской электроники "Вектор" (ООО КБМЭ "Вектор")
Priority to RU2019122221A priority Critical patent/RU2716418C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2716418C1 publication Critical patent/RU2716418C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01KANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K61/00Culture of aquatic animals
    • A01K61/90Sorting, grading, counting or marking live aquatic animals, e.g. sex determination
    • A01K61/95Sorting, grading, counting or marking live aquatic animals, e.g. sex determination specially adapted for fish
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06MCOUNTING MECHANISMS; COUNTING OF OBJECTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06M11/00Counting of objects distributed at random, e.g. on a surface

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Marine Sciences & Fisheries (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Farming Of Fish And Shellfish (AREA)

Abstract

FIELD: data processing.
SUBSTANCE: device includes a video camera installed above water, which is connected to series-connected processing unit and counting unit. Within the vision zone of the video camera across the river there is a band on the bottom, the color of which contrasts with the color of the detected fish and the bottom of the river. Belt comprises optical emitting elements connected to processing unit. Number of video cameras is selected so that they can be used to view the whole river width.
EFFECT: invention provides continuous counting of fish passing in shallow-water rivers.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к рыбному хозяйству и предназначено для использования в системах контроля и подсчета рыб при их проходе к местам нереста в мелководных реках.The invention relates to fisheries and is intended for use in systems for monitoring and counting fish during their passage to spawning places in shallow rivers.

Актуальность данного изобретения вызвана тем, что для определения квот вылова рыб, идущих на нерест, и в особенности ценных пород, таких как кета, горбуша, омуль и другие, заходящих на нерест в мелководные небольшие реки и ручьи Сахалина, Камчатки, Кавказа и других регионов, необходимо знать какое количество рыб прошло на нерест. Имеющиеся способы и аппаратурные реализации не позволяют выполнять такой подсчет в реках со сложной гидрологией:The relevance of this invention is due to the fact that to determine the quotas for catching fish that spawn, and in particular valuable breeds, such as chum, pink salmon, omul and others, that spawn in shallow small rivers and streams of Sakhalin, Kamchatka, the Caucasus and other regions , you need to know how many fish went to spawn. The available methods and hardware implementations do not allow such a calculation in rivers with complex hydrology:

- глубины в местах измерения от 10 до 100 см, изменяющиеся также в течение суток за счет дождей, неравномерного нагрева и таяния льда и снега;- depths at the measurement sites from 10 to 100 cm, also changing during the day due to rains, uneven heating and melting of ice and snow;

- скорости течения воды в местах измерений различные, и также изменяются во времени;- the water flow rates at the measurement sites are different, and also vary in time;

- дно имеет сложную структуру с наличием перекатов, участков с различными освещенностями и цветовыми характеристиками;- the bottom has a complex structure with the presence of rifts, areas with different illuminances and color characteristics;

- имеет место периодический случайный проход по реке бревен, веток и других объектов;- there is a periodic random passage along the river of logs, branches and other objects;

- места измерений труднодоступны и удалены от населенных пунктов.- measurement sites are inaccessible and remote from settlements.

Рассмотрим имеющуюся аппаратуру для подсчета рыб с точки зрения возможности ее применения в реках с данной гидрологией.Consider the available equipment for counting fish from the point of view of the possibility of its use in rivers with a given hydrology.

Имеются гидроакустические системы [1-3] выполняющие подсчет проходящей рыбы. Каждое такое устройство содержит, как правило, электронный приемо-излучающий блок, блоки обработки и индикации, гидроакустические антенны в количестве одна или больше, располагаемые в водной среде. В приемо-излучающем блоке периодически вырабатываются электрические зондирующие сигналы, поступающие на гидроакустические антенны, излучающие в водную среду акустические зондирующие сигналы. Эти сигналы распространяются в воде, отражаются от находящейся там рыбы, а также от дна или от границы раздела вода-воздух и принимаются теми же или другими антеннами. Электрические сигналы, соответствующие этим отраженным сигналам, с антенн поступают на вход приемного тракта, где осуществляется их обработка по заданному алгоритму (усиление, частотная фильтрация, изменение амплитудных соотношений в блоке «Временная автоматическая регулировка усиления (ВАРУ)», преобразование аналогового сигнала в цифровой и другие операции) [4]. С выхода приемного тракта сигналы поступают на блок обработки, где происходит выделение эхосигналов от рыб и подсчет их количества. Результаты подсчета выводятся на блок индикации и/или могут храниться в памяти блока обработки и передаваться по проводному или радиоканалу на внешний блок индикации.There are sonar systems [1-3] performing the counting of passing fish. Each such device contains, as a rule, an electronic receiving-emitting unit, processing and indication units, hydroacoustic antennas in an amount of one or more, located in the aquatic environment. In the receiving-emitting unit, electrical sounding signals are periodically generated that arrive at hydroacoustic antennas that emit acoustic sounding signals into the aquatic environment. These signals propagate in water, are reflected from the fish located there, as well as from the bottom or from the water-air interface and are received by the same or other antennas. The electrical signals corresponding to these reflected signals from the antennas are fed to the input of the receiving path, where they are processed according to a predetermined algorithm (amplification, frequency filtering, changing the amplitude ratios in the block “Temporary automatic gain control (VARU)”, converting the analog signal to digital and other operations) [4]. From the output of the receiving path, the signals are sent to the processing unit, where the echo signals from the fish are separated and their number is counted. The counting results are displayed on the display unit and / or can be stored in the memory of the processing unit and transmitted via a wired or radio channel to an external display unit.

Рассмотренные и другие имеющиеся гидроакустические системы не могут использоваться на мелких реках со сложным рельефом дна. Это объясняется тем, что все гидроакустические системы имеют, так называемую, мертвую зону, в которой невозможен процесс выделения эхосигналов от рыб. Ее величина соизмерима с глубинами данных рек и может достигать единиц-десятков сантиметров. Повышение частоты лоцирования уменьшает величину мертвой зоны, но одновременно уменьшает ширину контролируемой водной зоны [4]. При вертикальном лоцировании, когда гидроакустические антенны располагаются на дне, и выполняют лоцирование вверх, или располагаются в верхней части водной среды и выполняют лоцирование вниз в сторону дна, количество гидроакустических антенн для полного перекрытия зоны контроля, например, шириной 10 метров и диаметре преобразователя 4 см может достигать 200 штук.. При больших перепадах глубин размеры слоев воды перед каждой антенной могут быть разными и кроме того значительно меняться в течение суток, что значительно затрудняет формирование строба для выделения эхосигналов от рыб из всей последовательности отраженных сигналов. При наличии перекатов уровень воды будет претерпевать быстрые изменения, что еще больше усложнит задачу выделения эхосигналов от рыб. Каждая из антенн должна подключаться к своему приемо-излучающему каналу, и реализация гидроакустической системы с таким количеством каналов, с учетом ее траспортабельности, установки и долговременной эксплуатации с автономным электропитанием практически невозможна.The considered and other available hydroacoustic systems cannot be used on small rivers with complex bottom topography. This is explained by the fact that all hydroacoustic systems have a so-called dead zone, in which the process of separation of echo signals from fish is impossible. Its value is commensurate with the depths of these rivers and can reach several tens of centimeters. Increasing the location frequency reduces the dead zone, but at the same time reduces the width of the controlled water zone [4]. In vertical locating, when the hydroacoustic antennas are located at the bottom and are positioned up, or are located in the upper part of the aquatic environment and are positioned down towards the bottom, the number of hydroacoustic antennas is used to completely cover the control zone, for example, 10 meters wide and a transmitter diameter of 4 cm can reach 200 pieces .. With large differences in depths, the sizes of water layers in front of each antenna can be different and, in addition, vary significantly during the day, which makes it difficult to form s gate to separate fish echoes from the entire sequence of the reflected signals. In the presence of rifts, the water level will undergo rapid changes, which will further complicate the task of separating echo signals from fish. Each of the antennas must be connected to its receiving-emitting channel, and the implementation of a hydroacoustic system with so many channels, taking into account its transportability, installation and long-term operation with autonomous power supply, is almost impossible.

При лоцировании в горизонтальном направлении количество каналов может быть меньше, однако будут наблюдаться значительные отражения зондирующих акустических сигналов от неоднородностей дна, а также от границы раздела вода-воздух, что сделает невозможным процедуру выделения эхосигналов от рыбы.When locating in the horizontal direction, the number of channels can be less, however, significant reflections of sounding acoustic signals from inhomogeneities of the bottom, as well as from the water-air interface, will be observed, which will make it impossible to separate the echo signals from the fish.

Имеются также системы для подсчета рыб, работа которых основана на измерении изменений электрического сопротивления участков воды при прохождении через них рыб [5-6]. Они содержат, как правило, следующие основные блоки: источник питания, электродные датчики, блок измерения сопротивления участка воды между электродами, блоки обработки и счета. При прохождении рыбы около электродов, сопротивление участка воды между ними изменяется, это изменение регистрируется, и количество таких изменений подсчитывается как проход рыбы.There are also systems for counting fish, the work of which is based on measuring changes in the electrical resistance of water sections when fish pass through them [5-6]. As a rule, they contain the following main units: a power source, electrode sensors, a unit for measuring the resistance of a section of water between the electrodes, processing and counting units. When passing fish near the electrodes, the resistance of the water section between them changes, this change is recorded, and the number of such changes is calculated as the passage of the fish.

Недостатками таких и аналогичных систем является их малый радиус действия. Поэтому для рек с шириной порядка нескольких десятков метров количество электродов, и блоков измерения сопротивления может достигать нескольких сотен, что практически нереализуемо.The disadvantages of such and similar systems is their small radius of action. Therefore, for rivers with a width of the order of several tens of meters, the number of electrodes and resistance measurement units can reach several hundred, which is practically unrealizable.

Имеются устройства для подсчета рыб, использующие оптические способы регистрации [7-12].There are devices for counting fish using optical registration methods [7-12].

В патенте [7] предложено устройство, содержащее счетные каналы, через которые пропускают рыбу. В каждом счетном канале имеются несколько излучающих светодиодов, и расположенные напротив них фотоприемники. При прохождении рыбы происходит затенение фотоприемников, величина тока через них изменяется, и это изменение регистрируют как проход рыбы.In the patent [7], a device is proposed comprising counting channels through which fish are passed. Each counting channel has several emitting LEDs, and photodetectors located opposite them. During the passage of fish, photodetectors are obscured, the magnitude of the current through them changes, and this change is recorded as the passage of the fish.

В патенте [8] предложено устройство аналогичное устройству, описанному в патенте [7], в котором дополнительно исключена возможность повторного счета рыб при их прохождении в разных направлениях, что повышает общую точность измерений. Также в устройстве дополнительно выполняют измерения длины проходящей рыбы.The patent [8] proposes a device similar to the device described in the patent [7], which additionally excludes the possibility of re-counting the fish when they pass in different directions, which increases the overall accuracy of the measurements. Also, the device additionally measures the length of the passing fish.

В патенте [9] предложены способ и устройство для подсчета, измерения размеров, выделения и классификации движущихся объектов, в частности живой рыбы, например молодого лосося. Рыба в измерительном канале проходит мимо измерительных устройств, где пересекает один или несколько лучей света перпендикулярных направлению движения рыбы. Лучи света расположены на фиксированных расстояниях. Когда рыба проходит устройство и прерывает лучи света, измеряется время, необходимое рыбе для перемещения фиксированного расстояния между лучами света. Все измерительные данные вводятся в микрокомпьютер, подключенный к устройству. По результатам измерений выполняется подсчет рыбы и ее разделение на различные размерные группы.The patent [9] proposes a method and apparatus for counting, measuring, separating and classifying moving objects, in particular live fish, for example young salmon. The fish in the measuring channel passes by the measuring devices, where it crosses one or more rays of light perpendicular to the direction of movement of the fish. The rays of light are located at fixed distances. When a fish passes the device and interrupts the rays of light, the time it takes the fish to move a fixed distance between the rays of light is measured. All measurement data is entered into a microcomputer connected to the device. According to the measurement results, the fish are counted and its division into various size groups.

В патенте [10] предложено счетное устройство для рыбы, представляющее собой трубу одним концом прикрепленную к сосуду, содержащему подсчитываемое количество рыб. В трубе создается поток воды, который к выходному концу этой трубы имеет более высокую скорость. Рыба плывет внутри этой трубы, проходит через устройство подсчета, которое может быть реализовано на основе пересечения ею оптических или акустических лучей.In the patent [10] a fish counting device is proposed, which is a pipe at one end attached to a vessel containing a countable number of fish. A stream of water is created in the pipe, which has a higher speed towards the outlet end of this pipe. The fish floats inside this pipe, passes through a counting device, which can be implemented based on the intersection of optical or acoustic rays.

В патенте [11] предложены способ и устройство для подсчета рыбы в садках, которые могут быть использованы и для подсчета рыбы проходящей в реках. Счетное устройство содержит надводную часть, в которой предусмотрены блок индикации и источник питания, а также подводную часть, состоящую из матрицы N излучателей и приемников, укрепляемых на рамке. Излучатели и приемники могут быть оптическими, акустическими или инфракрасными. Если на пути распространения используемых лучей появляется объект, например рыба, уровень принимаемого сигнала падает, и такое изменение уровня регистрируется, как прохождение рыбы и составит единицу ее счета. In the patent [11], a method and device for counting fish in cages are proposed, which can be used to count fish passing in rivers. The counting device contains a surface part, in which an indication unit and a power source are provided, as well as an underwater part, consisting of a matrix of N emitters and receivers mounted on a frame. Emitters and receivers can be optical, acoustic or infrared. If an object, such as a fish, appears on the propagation path of the used rays, the level of the received signal drops, and such a change in the level is recorded as the passage of the fish and will be the unit of its account.

В патенте [12] предложены способ регистрации и оценки веса рыбы, а также устройство для его осуществления. Рыба перекачивается или проплывает через трубчатый канал круглого или прямоугольного сечения, изготовленного из прозрачного материала. По наружному периметру канала установлены источники света и приемники света, представляющие собой линейку приборов с зарядовой связью - «ПЗС-датчики», подключенные к процессору оптического сигнала OSP, соединенного с блоком обработки данных SDP. Все блоки SDP подключены к коммуникационному блоку CU, соединенному также с компьютером. Прозрачная область трубы и датчики окружены кожухом, для защиты от наружного света. Каждый ПЗС-датчик имеет сектор записи, который перекрывает сектора записи соседних ПЗС-датчиков. Источник света представляет собой непрерывную цепь светодиодов, которые охватывают 1/8 часть окружности трубы.The patent [12] proposes a method for recording and estimating the weight of fish, as well as a device for its implementation. Fish is pumped or floats through a tubular channel of circular or rectangular cross section made of a transparent material. Light sources and light receivers are installed along the outer perimeter of the channel, which are a range of charge-coupled devices - “CCD sensors” connected to the OSP optical signal processor connected to the SDP data processing unit. All SDP units are connected to the CU communication unit, which is also connected to the computer. The transparent area of the pipe and the sensors are surrounded by a casing to protect it from outside light. Each CCD sensor has a recording sector that overlaps the recording sectors of neighboring CCD sensors. The light source is a continuous chain of LEDs that span 1/8 of the circumference of the pipe.

По мере поступления одной рыбы в канал один из источников света начинает светиться в течение короткого периода времени, а противоположно расположенные ПЗС-датчики производят запись данных. После этого включают другой источник света и делают записи данных с других ПЗС-датчиков. Таким образом, запись продолжается последовательно по окружности трубчатого канала. При этом ПЗС-датчики регистрируют не только прошедший свет, но и свет, отраженный от рыбы.As one fish enters the channel, one of the light sources starts to glow for a short period of time, and oppositely located CCD sensors record data. After that, turn on another light source and record data from other CCD sensors. Thus, recording continues sequentially around the circumference of the tubular channel. At the same time, CCD sensors record not only transmitted light, but also light reflected from fish.

Процессор ОСП управляет источниками света и ПЗС-датчиками, а также выполняет их активацию по мере записи информации о положении и профиле рыбы. Блоки SDP записывают и обрабатывают данные из OSP. Блок CU получает данные от всех блоков SDP для обработки. Данные далее передают в компьютер через сеть или через USB-порт. Компьютер обрабатывает данные для определения количества рыб, объема и скорости перемещения каждой рыбы или групп рыб и их веса.The OSB processor controls the light sources and CCD sensors, and also performs their activation as information is recorded about the position and profile of the fish. SDP blocks record and process data from OSP. The CU receives data from all SDPs for processing. Data is then transferred to a computer via a network or via a USB port. The computer processes the data to determine the number of fish, the volume and speed of movement of each fish or groups of fish and their weight.

Перечисленные оптические устройства подсчета рыб не могут использоваться на реках со сложной гидрологией, так все они предусматривают наличие измерительных каналов или рамок, через которые происходит прохождение рыбы. Такие каналы или рамки расположены в русле реки, в процессе работы могут быть забиты или повреждены проплывающими бревнами, ветками или другими объектами. При массовом ходе рыбы на нерест для ее пропуска необходимо значительное число каналов, что увеличивает общие габариты и массу всей системы. Причем, количество каналов также необходимо выбирать с учетом периодических изменений глубины реки. Их установка требует значительных временных и материальных затрат.The listed optical fish counting devices cannot be used on rivers with complex hydrology, since all of them provide for the presence of measuring channels or frames through which the fish pass. Such canals or frames are located in the riverbed, during operation they can be blocked or damaged by floating logs, branches or other objects. In the course of the mass fish passage to spawn, a significant number of channels are necessary for its passage, which increases the overall dimensions and weight of the entire system. Moreover, the number of channels must also be selected taking into account periodic changes in the depth of the river. Their installation requires significant time and material costs.

Имеются телевизионные системы [13-17], также выполняющие подсчет рыб в измерительных каналах или прозрачных трубах.There are television systems [13-17] that also perform fish counting in measuring channels or transparent pipes.

В патенте [13] предложено устройство для количественного учета молоди рыб, выпускаемой из выростных прудов, содержащее учетный канал, телевизионный датчик, анализатор геометрических параметров изображений на плоскости дна учетного канала и счетно-логический блок.In the patent [13], a device is proposed for the quantitative accounting of juvenile fish released from outgrowth ponds, comprising an accounting channel, a television sensor, an analyzer of geometric image parameters on the plane of the bottom of the accounting channel, and a logic unit.

Анализатор геометрических параметров изображений объектов распознает изображение молоди рыб на плоскости учетного лотка среди изображений тех объектов, которые движутся в потоке воды вместе с молодью. В качестве признака распознавания молоди от нерыбных объектов используется различие геометрических параметров их изображений, параметров площадей, или коэффициентов формы изображений.The analyzer of geometric parameters of images of objects recognizes the image of juvenile fish on the plane of the registration tray among the images of those objects that move in the stream of water along with the young. As a sign of recognition of juveniles from non-fish objects, a difference in the geometric parameters of their images, area parameters, or image shape coefficients is used.

Молодь рыб, движется с потоком воды через учетный канал, поперечное сечение, которого в одном месте сканируется телевизионным датчиком, работающим в режиме однострочной развертки. Развертка изображений в продольном направлении осуществляется за счет движения молоди рыб и посторонних объектов с потоком воды. Видеоимпульсы с выхода телевизионного датчика поступают на вход анализатора геометрических параметров изображений, который определяет параметры изображений каждого объекта. Усредненные значения геометрических параметров, таких как площадь, периметр или коэффициент формы изображений молоди рыб и посторонних объектов отличаются друг от друга. Полученные параметры сравнивают с установленными заранее интервалами значений параметров изображений молоди рыб и по результатам сравнения выдают сигналы в блок счета, вырабатывающий импульсы счета, количество которых равно числу объектов, геометрические параметры которых соответствуют геометрическим параметрам изображений молоди рыб.Young fish moves with a stream of water through the registration channel, a cross section that is in one place scanned by a television sensor operating in a single-line scan mode. Scanning of images in the longitudinal direction is carried out due to the movement of juvenile fish and foreign objects with a stream of water. Video pulses from the output of the television sensor go to the input of the analyzer of geometric parameters of images, which determines the image parameters of each object. The averaged values of geometrical parameters, such as area, perimeter or shape factor of images of juvenile fish and foreign objects differ from each other. The obtained parameters are compared with the predefined intervals of the parameter values of the images of juvenile fish and, according to the results of the comparison, they give signals to the counting unit generating counting pulses, the number of which is equal to the number of objects whose geometric parameters correspond to the geometric parameters of the images of young fish.

В патенте [14] предложено устройство для количественного учета молоди рыб, в котором по сравнению с устройством по патенту [13], выполняют дополнительную селекцию видов рыб. Для достижения указанной цели в устройство дополнительно введен анализатор моментных инвериантов изображений, подключенный к выходу телевизионного датчика и ко второму входу счетно-логической схемы.In the patent [14], a device for the quantitative accounting of juvenile fish is proposed, in which, in comparison with the device according to the patent [13], additional selection of fish species is performed. To achieve this goal, an analyzer of momentary image inventors is connected to the output of the television sensor and to the second input of the counting logic circuit.

В патенте [15] предложено устройство для количественного учета молоди рыб, в котором точность подсчета повышена по сравнению с устройством по патенту [13]. Для этого в устройство дополнительно установлены: датчик скорости потока воды и регулятор скорости потока, размещенные в учетном канале, при этом выход датчика скорости потока воды подключен к входам регулятора скорости потока и к телевизионному датчику. Датчик скорости потока воды измеряет величину скорости потока воды в учетном канале, и вырабатывает сигнал, поступающий на телевизионный датчик и изменяющий частоту сканирования. Кроме того, этот сигнал может быть подан на регулятор скорости потока, изменяющий расход потока воды через учетный канал.In the patent [15], a device for the quantitative accounting of juvenile fish is proposed, in which the accuracy of the count is increased compared to the device according to the patent [13]. To do this, the device is additionally equipped with: a water flow rate sensor and a flow rate controller located in the metering channel, while the output of the water flow rate sensor is connected to the inputs of the flow rate controller and to a television sensor. The water flow rate sensor measures the magnitude of the water flow rate in the metering channel, and generates a signal that arrives at the television sensor and changes the scanning frequency. In addition, this signal can be applied to the flow rate controller, which changes the flow rate of the water flow through the accounting channel.

В патенте [16] предложено устройство для счета и измерения размеров рыбы, переносимой водой в прозрачной трубе. Подсчет и измерение осуществляют с помощью видеокамеры, подсоединенной к компьютеру, выполняющему анализ изображений. Для устранения искажений объектов расположенных внутри трубы, толщина материала стенок трубы выполнена такой, что световой луч, направленный поперек трубы и касательный к внутренней стенке трубы, полностью отражается при попадании на внешнюю поверхность трубы. Эксперименты с камерой линейного сканирования показали хорошие результаты при измерении теневых областей на объектах, освещенных с противоположной стороны трубы.In the patent [16] a device for counting and measuring the size of fish carried by water in a transparent pipe is proposed. Counting and measurement is carried out using a video camera connected to a computer that performs image analysis. To eliminate distortions of objects located inside the pipe, the thickness of the material of the pipe walls is such that a light beam directed across the pipe and tangent to the pipe’s inner wall is completely reflected when it hits the pipe’s outer surface. The experiments with the linear scanning camera showed good results when measuring shadow areas on objects illuminated from the opposite side of the pipe.

В патенте [17] предложено устройство, подсчитывающее с высокой точностью популяции организмов таких, как креветки, рыба и другие объекты. Устройство имеет наклонные каналы, с протекающей в них водой. В секции подсчета, расположенной в середине наклонного канала, организмы регистрируются видеокамерой. На задней стороне поверхности подсчитывающего участка расположен осветительный механизм, который ортогонально облучает подсчитывающий участок белым рассеивающим светом. Сигналы с видеокамер поступают на блок обработки, где выполняется анализ полученных изображений и выделение изображений проходящих рыб, подсчитываемых в блоке счета. In the patent [17], a device is proposed that calculates with high accuracy populations of organisms such as shrimp, fish and other objects. The device has inclined channels with water flowing into them. In the counting section located in the middle of the inclined channel, the organisms are recorded by a video camera. A lighting mechanism is located on the rear side of the surface of the counting portion, which orthogonally irradiates the counting portion with white scattering light. The signals from the video cameras are sent to the processing unit, where the obtained images are analyzed and the images of the passing fish, counted in the counting unit, are selected.

В проспекте [18] представлена конструкция счетчика рыбы, использующего принципы технического зрения, и предназначенного для автоматического подсчета рыбы и ее биомассы, проходящей по трубопроводу, при сортировке и отгрузке на рыбоводных хозяйствах. Используется анализ видеоизображения с частотой 25 кадров в секунду. Счетчик реализован на современной аппаратной платформе DE1-SoC (FPGA+ARM) Altera. Счетчик выполняет подсчет с точностью до 98% и имеет пропускную способность до 10 рыб/с.The prospectus [18] presents the design of a fish counter that uses the principles of technical vision and is designed to automatically count fish and its biomass passing through the pipeline during sorting and shipment at fish farms. Video analysis is used at a frequency of 25 frames per second. The counter is implemented on the modern hardware platform DE1-SoC (FPGA + ARM) Altera. The meter counts with an accuracy of 98% and has a throughput of up to 10 fish / s.

В работе [19] предложен видеосчетчик рыбы, выполняющий анализ двухмерных изображений с видеокамеры. Конструкция счетчика рыбы состоит из закрытого корпуса, в котором располагаются:In [19], a fish video counter was proposed that performs the analysis of two-dimensional images from a video camera. The design of the fish counter consists of a closed housing in which are located:

- прозрачная труба из оргстекла, в которой проходит рыба;- a transparent pipe made of organic glass, in which the fish passes;

- блок светодиодной плоской равномерной подсветки;- block LED flat uniform illumination;

- видеокамера, установленная в верхней части корпуса;- a video camera installed in the upper part of the housing;

- вычислительный блок анализа видеоизображения;- computing unit for video analysis;

- сенсорным дисплей, установленный в верхней части корпуса.- a touch screen mounted in the upper part of the housing.

В случаях наличия в потоке рыбы, идущей друг на друге, предусмотрена установка резинового ограничителя на входе счетчика для того, чтобы снимать рыбу со «второго этажа». В качестве видеокамеры выбрана аналоговая купольная камера стандарта PAL с разрешением 720 × 576 пикселей. Большего разрешения не требуется, так как рыба на изображении имеет достаточно большой размер. Диаметр трубы может варьироваться от 160 до 200 мм в зависимости от требуемого диапазона размеров рыбы.In cases where there is fish walking on top of each other, a rubber stop is provided at the entrance of the counter in order to remove the fish from the “second floor”. An analog dome camera of the PAL standard with a resolution of 720 × 576 pixels was selected as a video camera. Greater resolution is not required, since the fish in the image is quite large. The diameter of the pipe can vary from 160 to 200 mm, depending on the required range of fish sizes.

Из анализа экспериментальных видеозаписей сделан вывод о том, что используемая частота кадров 25 Гц обеспечит выделение рыбы на видеоизображении при ее прохождении со скоростью до 5-8 м/c. В основе алгоритма подсчета проходящей рыбы была заложена следующая последовательность операций: выделение пикселей по яркости, объединение пикселей в связные области, анализ и сопровождение связных областей. При подсчете, как только рыба отходит от левой границы кадра, происходит вычисление ее площади и длины, далее производится оценка количества рыбы в связной области в соответствии с ее площадью и длиной, и производится инкрементация счета. Ошибка подсчета рыбы составляет менее 1% при прохождении ее по трубе со скоростью не более чем 3 м/c и объемом до 5 рыб/c и с отклонением массы рыбы от среднего значения не более ±20%.From the analysis of experimental video recordings, it was concluded that the used frame rate of 25 Hz will ensure the selection of fish in the video image when it passes at a speed of up to 5-8 m / s. The basis of the algorithm for counting passing fish was the following sequence of operations: highlighting pixels by brightness, combining pixels into connected areas, analysis and tracking of connected areas. When counting, as soon as the fish moves away from the left border of the frame, its area and length are calculated, then the number of fish in the connected area is estimated in accordance with its area and length, and the count is incremented. The error in counting fish is less than 1% when passing through the pipe with a speed of no more than 3 m / s and a volume of up to 5 fish / s and with a deviation of the weight of the fish from the average value of not more than ± 20%.

Устройства, предложенные в патентах [13-17] и работах [18, 19] используют телекамеру для подсчета количества рыб, а также для определения их параметров - размеров, веса и других. Телекамера, по сравнению с другими датчиками позволяет получать дополнительные данные о проходящей рыбе. Однако наличие в перечисленных устройствах измерительных каналов или прозрачных труб, по которым выполняется передвижение рыб, не позволяет использовать эти устройства на реках со сложной гидрологией.The devices proposed in patents [13-17] and works [18, 19] use a television camera to count the number of fish, as well as to determine their parameters - sizes, weight and others. The camera, in comparison with other sensors, allows you to obtain additional data about the passing fish. However, the presence in these devices of measuring channels or transparent pipes through which the movement of fish is performed does not allow the use of these devices on rivers with complex hydrology.

Так как массовый ход рыбы на нерест происходит в течение длительного времени, например, для нерки с середины июля и до начала сентября [20], а эти каналы или рамки для измерений необходимо располагать в руслах рек, то в процессе работы они могут быть забиты или повреждены проплывающими бревнами, ветками или другими объектами. Численность проходящей за сутки рыбы может достигать 350 тыс. экземпляров [20], и для ее пропуска необходима установка значительного числа каналов, что увеличивает общие габариты и массу всей системы. Причем, количество каналов также необходимо выбирать с учетом периодических изменений глубины реки. Установка каналов для их долговременной надежной необслуживаемой работы требует значительных временных и материальных затрат.Since fish mass migration to spawning takes place over a long period of time, for example, for sockeye salmon from mid-July to early September [20], and these channels or frames for measurements must be placed in river beds, they may be clogged during operation or damaged by floating logs, branches or other objects. The number of fish passing per day can reach 350 thousand specimens [20], and for its passage it is necessary to install a significant number of channels, which increases the overall dimensions and weight of the entire system. Moreover, the number of channels must also be selected taking into account periodic changes in the depth of the river. The installation of channels for their long-term reliable maintenance-free operation requires significant time and material costs.

Подсчет рыбы возможен и по фотографиям или видеозаписям, получаемым при аэроразведке рыбы [21-23]. Данный вид подсчета является бесконтактным, устройство получения информации - видеокамера располагается вне русла контролируемого водоема, что является преимуществом по сравнению с рассмотренными ранее устройствами. Анализ полученных видеоматериалов может выполняться в процессе или после окончания полета с использованием вычислительных устройств и специальных программных пакетов [24-25].Fish counting is also possible using photographs or videos obtained during aerial reconnaissance of fish [21-23]. This type of counting is non-contact, the device for obtaining information - the video camera is located outside the channel of the controlled reservoir, which is an advantage compared to the devices previously considered. Analysis of the obtained video materials can be performed during or after the flight using computing devices and special software packages [24-25].

Однако аэроразведка рыбы может выполняться только периодически, ее результаты относятся только к ограниченным временным интервалам, и не могут выполнять постоянный мониторинг и подсчет проходящей рыбы. Стоимость одного часа полета в 2009 г. составляла порядка 90 тыс. руб. [23], что ограничивало количество часов аэроразведки. Кроме того в работе [21] отмечено, что для выполнения подсчета рыб при аэроразведке должны выполняться определенные погодные условия. Оптимальное время для наблюдений с 8-9 часов до 16-17 часов. Практически в большинстве случаев в августе и даже в первой половине сентября наблюдения возможны до 17-18 часов, после чего тени от берегов и прибрежной растительности резко ухудшают видимость рыбы. Благоприятными условиями погоды являются: горизонтальная видимость не менее 10 км, скорость ветра не более 10 м/сек., отсутствие облаков, или наличие 4-5-бальной облачности. При совершенно безоблачном небе аэровизуальным работам мешают солнечные блики на воде. Помехи в той или иной мере устраняются перемещением летательного аппарата по отношению к водоему и подбором соответствующего угла зрения относительно солнца и объекта наблюдений. Наблюдатель, не вооруженный оптическим прибором, обычно может хорошо различать с рабочей высоты полета предметы, размеры которых превышают 0,002 от высоты полета. В соответствии с этим максимальную высоту полетов над водной поверхностью выбирают не более 250 м для обнаружения рыб, например лососей длиной более 0.5 м. Видимость рыбы зависит не только от условий погоды, скорости и высоты полета, но и от состояния поверхности воды, ее прозрачности и цвета, рельефа дна водоема и его цвета, от характера растительности по берегам реки, от времени суток и от глубины, на которой находится рыба. Следовательно, наблюдения рыбы при аэроразведке возможны только периодически, при наличии определенной солнечной освещенности, при отсутствии значительного волнения, что ограничивает эксплуатационные возможности данного способа и реализующих его аппаратурных устройств.However, aerial reconnaissance of fish can only be carried out periodically, its results refer only to limited time intervals, and cannot continuously monitor and count passing fish. The cost of one hour of flight in 2009 was about 90 thousand rubles. [23], which limited the number of hours of aerial reconnaissance. In addition, it was noted in [21] that, in order to perform fish counting during aerial exploration, certain weather conditions must be fulfilled. The optimal time for observations is from 8-9 hours to 16-17 hours. In most cases, in August and even in the first half of September, observations are possible until 17-18 hours, after which shadows from the coast and coastal vegetation sharply worsen the visibility of fish. Favorable weather conditions are: horizontal visibility not less than 10 km, wind speed not more than 10 m / s., No clouds, or the presence of 4-5-point clouds. With a completely cloudless sky, solar glare on the water interferes with aero-visual work. Interference to one degree or another is eliminated by moving the aircraft in relation to the reservoir and selecting the appropriate angle of view relative to the sun and the object of observation. An observer who is not armed with an optical device can usually distinguish objects from a working flight altitude that are larger than 0.002 times the flight altitude. In accordance with this, the maximum flight altitude above the water surface is chosen no more than 250 m for the detection of fish, for example, salmon with a length of more than 0.5 m. The visibility of the fish depends not only on weather conditions, speed and flight altitude, but also on the state of the water surface, its transparency and color, topography of the bottom of the reservoir and its color, on the nature of the vegetation along the banks of the river, on the time of day and on the depth at which the fish is located. Therefore, fish observations during aerial reconnaissance are possible only periodically, in the presence of certain sunlight, in the absence of significant excitement, which limits the operational capabilities of this method and the apparatus devices implementing it.

В связи с этим является актуальной разработка устройства для долговременного непрерывного подсчета рыб проходящих на нерест в реках со сложной гидрологией, которыми является большинство рек Сахалина, Камчатки, Кавказа и других регионов.In this regard, it is urgent to develop a device for long-term continuous counting of fish passing for spawning in rivers with complex hydrology, which are most of the rivers of Sakhalin, Kamchatka, the Caucasus and other regions.

Прототипом заявляемому устройству является устройство, для подсчета рыб, содержащее видеокамеру, расположенную над водой, и соединенную с последовательно соединенными блоками обработки и подсчета [21-23].The prototype of the claimed device is a device for counting fish, containing a video camera located above the water and connected to the processing and counting units connected in series [21-23].

Перечисленные блоки и связи прототипа используются в заявляемом устройстве.These blocks and communications of the prototype are used in the inventive device.

Основной задачей заявляемого изобретения является разработка устройства для долговременного непрерывного подсчета рыбы, проходящей на нерест в мелководных реках со сложной гидрологией. Причем, такое устройство должно работать автономно, без постоянного присутствия оператора.The main objective of the invention is the development of a device for long-term continuous counting of fish passing for spawning in shallow rivers with complex hydrology. Moreover, such a device should work autonomously, without the constant presence of the operator.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в возможности выполнения долговременного непрерывного подсчета рыбы, проходящей в мелководных реках со сложной гидрологией.The technical result of the claimed invention lies in the possibility of performing long-term continuous counting of fish passing in shallow rivers with complex hydrology.

Технический результат достигается тем, что в известном устройстве для подсчета рыбы, содержащем видеокамеру, располагаемую над водой и соединенную с последовательно соединенными блоком обработки и блоком счета, дополнительно в пределах зоны видимости видеокамер поперек реки на дне расположена лента, цвет которой, контрастирует с цветом регистрируемых рыб и дна реки, лента содержит оптические излучающие элементы, соединенные с блоком обработки; количество видеокамер n выбирают таким, чтобы с их помощью можно было просматривать всю ширину реки.The technical result is achieved by the fact that in the known device for counting fish containing a video camera located above the water and connected to a processing unit and a counting unit connected in series, in addition, a tape is located at the bottom of the video cameras across the river, the color of which contrasts with the color of the recorded fish and the bottom of the river, the tape contains optical emitting elements connected to the processing unit; the number of video cameras n is chosen so that they can be used to view the entire width of the river.

Изобретение поясняется чертежами, на фиг. 1 показана функциональная схема заявляемого устройства в предпочтительном варианте, на фиг. 2 - вариант расположения видеокамер.The invention is illustrated by drawings, in FIG. 1 shows a functional diagram of the inventive device in a preferred embodiment, FIG. 2 - a variant of the location of the cameras.

Устройство для подсчета рыбы содержит n видеокамер (1-1, 1-2…1-n), располагаемых над поверхностью воды 2 контролируемого участка реки; на дне реки 3 в пределах зоны видимости видеокамер, расположена лента 4 ориентированная поперек реки; цветовые характеристики ленты контрастируют с цветовыми параметрами регистрируемых рыб, а также, контрастируют с цветовыми параметрами дна реки; лента также содержит оптические излучающие элементы 5, соединенные с блоком обработки 6, который соединен также с блоком счета 7 и с видеокамерами (1-1, 1-2…1-n).The device for counting fish contains n video cameras (1-1, 1-2 ... 1-n) located above the water surface 2 of a controlled section of the river; at the bottom of the river 3 within the visibility range of the cameras, there is a tape 4 oriented across the river; the color characteristics of the tape contrast with the color parameters of the recorded fish, and also contrast with the color parameters of the river bottom; the tape also contains optical emitting elements 5 connected to the processing unit 6, which is also connected to the account unit 7 and to video cameras (1-1, 1-2 ... 1-n).

Количество видеокамер n выбирают таким, чтобы с их помощью можно было бы просматривать всю максимальную ширину L реки. Высоту расположения видеокамер над поверхностью воды H выбирают преимущественно в пределах 2-5 метров исходя из конструктивных соображений и параметров видеокамер. Чем выше расположены видеокамеры, тем больше будет у них ширина сектора обзора R, но тем меньше будут размеры наблюдаемых элементов в кадре. Одним из вариантов, как показано на фиг. 2, является укрепление видеокамер на поперечине 8, установленной на стойках 9, в качестве которых могут использоваться также и деревья, и элементы природного рельефа. Поперечина 8 может быть жесткой балкой или системой тросов, натянутых между стойками 9 или элементами горного рельефа берегов.The number of video cameras n is chosen so that with their help it would be possible to view the entire maximum width L of the river. The height of the cameras above the water surface H is chosen mainly within 2-5 meters based on design considerations and the parameters of the cameras. The higher the cameras are located, the greater the width of the viewing sector R will be, but the smaller the sizes of the observed elements in the frame will be. One embodiment, as shown in FIG. 2, is the strengthening of the cameras on the cross member 8, mounted on racks 9, which can also be used as trees and elements of natural relief. Cross member 8 can be a rigid beam or a system of cables stretched between struts 9 or elements of the mountainous topography of the coasts.

Рассмотрим вариант расчета количества видеокамер для контроля участка реки шириной L=10 м. Используем видеокамеры с размером матрицы А=1/3 дюйма и объективом с фокусным расстоянием F=4 мм. Ширина сектора обзора R будет равна [26]Consider the option of calculating the number of cameras for monitoring a river section with a width of L = 10 m. We use cameras with a matrix size of A = 1/3 inch and a lens with a focal length of F = 4 mm. The viewing sector width R will be [26]

R=H*A/F=2.116*HR = H * A / F = 2.116 * H

При высоте расположения видеокамер Н = 3 м получим, R ≈ 6 м и необходимо использовать n = L/R = 1.67 камер. Округляем в большую сторону, и получаем число видеокамер n = 2 с перекрытием участков между камерами и с запасом по краям примерно по 1 м. При небольшой ширине реки может использоваться одна видеокамера.With the height of the cameras N = 3 m, we get R ≈ 6 m and it is necessary to use n = L / R = 1.67 cameras. We round up, and we get the number of video cameras n = 2 with overlapping sections between the cameras and with a margin of about 1 m along the edges. With a small river width, one video camera can be used.

Для долговременной нормальной эксплуатации устройства должна обеспечиваться защита видеокамер и остальных его элементов от атмосферных и несанкционированных воздействий.For long-term normal operation of the device, the cameras and its other elements must be protected from atmospheric and unauthorized influences.

Рассмотрим работу устройства для варианта, когда в нем отсутствует лента, располагаемая на дне реки в зоне контроля видеокамер. Проплывающая рыба в этом случае будет регистрироваться видеокамерами на фоне дна и после обработки видеокадров в блоке обработки 6 по алгоритмам, представленным, например, в работах [24-25], будет выполняться ее подсчет в блоке счета 7. Consider the operation of the device for the option when there is no tape located on the bottom of the river in the control zone of the cameras. In this case, swimming fish will be recorded by video cameras against the bottom and after processing the video frames in processing block 6 according to the algorithms presented, for example, in [24–25], it will be counted in block 7.

Как показано в работах [20-23] и в ряде других работ, полученные результаты, однако в значительной степени будут зависеть от параметров солнечного освещения, от погодных условий, а также от прозрачности воды, структуры дна, толщины меняющегося водного слоя. Анализ фотографий рыб разных пород, находящихся в водоемах с различными параметрами дна показал, что во многих случаях визуально рыба практически полностью сливается со структурой дна, и ее выделение на фоне донной поверхности связано со значительными сложностями.As shown in [20–23] and in a number of other works, the results obtained, however, will largely depend on the parameters of solar illumination, on weather conditions, as well as on the transparency of water, the structure of the bottom, and the thickness of the changing water layer. The analysis of photographs of fish of different breeds located in water bodies with different bottom parameters showed that in many cases visually the fish almost completely merges with the bottom structure, and its isolation against the background of the bottom surface is associated with significant difficulties.

Поэтому предлагается в зоне контроля видеокамер на дне 3 реки расположить ленту 5 пересекающую реку в поперечном направлении. Причем, цветовые характеристики ленты, контрастируют с цветовыми параметрами регистрируемых рыб, а также, контрастируют с цветовыми параметрами дна. Лента может быть сплошной или перфорированной, с наличием цветоконтрастных линий или отдельных областей с различными размерами и цветом. Лента может быть плоской или объемной, с гладкими поверхностями, или имеющая выступающие части различной окраски. В нижней части ленты могут располагаться заглубляющиеся элементы, удерживающие ленту, например, на песчаном или галечном дне. В структуре ленты также могут находиться карманы и полости, куда помещают искусственные или естественные утяжители: валуны, галька и другие. Крепление ленты на дне может выполняться также с помощью дополнительных элементов, не показанных на чертеже. Ширину ленты предпочтительно выбирают в пределах 30-80 см. Лента может быть изготовлена на основе пластмассы, синтетической ткани или может быть составной из набора элементов разного материала.Therefore, it is proposed that in the monitoring zone of the cameras at the bottom of the river 3, a tape 5 be placed across the river in the transverse direction. Moreover, the color characteristics of the tape contrast with the color parameters of the recorded fish, and also contrast with the color parameters of the bottom. The tape can be solid or perforated, with the presence of color-contrasting lines or separate areas with different sizes and colors. The tape may be flat or three-dimensional, with smooth surfaces, or having protruding parts of various colors. At the bottom of the tape, there may be recessed elements holding the tape, for example, on a sandy or pebble bottom. The structure of the tape may also contain pockets and cavities where artificial or natural weighting agents are placed: boulders, pebbles and others. The fastening of the tape at the bottom can also be carried out using additional elements not shown in the drawing. The width of the tape is preferably selected within 30-80 cm. The tape can be made on the basis of plastic, synthetic fabric, or can be made up of a set of elements of different materials.

При прохождении рыбы над лентой она будет четко выделяться на ее фоне, что обеспечит безошибочную регистрацию рыб и подсчет ее количества.When the fish passes over the ribbon, it will clearly stand out against its background, which will ensure error-free registration of fish and counting its number.

Для обеспечения регистрации рыб при условии недостаточной освещенности, а также ночью в ленте располагают излучающие оптические элементы 5, в качестве которых могут использоваться, например, светодиоды, выполняющие излучение в инфракрасном, видимом или ультрафиолетовом спектральных диапазонах. Свечение элементов 5 может быть непрерывным или импульсным с различными частотами, длительностями импульсов и пауз. Параметры свечения оптических элементов 5 (спектр, интенсивность и другие) выбираются оператором или программно при предварительной настройке устройства после его установки на контролируемый участок реки. Они также могут периодически корректироваться в процессе эксплуатации. Оптические элементы 5 располагают в ленте предпочтительно в виде одной или более продольных полос с расстояниями между элементами в продольном направлении в пределах 10-50 см, так чтобы при проходе рыбы над лентой обеспечивалось последовательное затенение нескольких элементов. Зная расстояния между элементами, а также временные интервалы между их затенениями программно рассчитывают длину и другие параметры проходящей рыбы.To ensure registration of fish under low light conditions, as well as at night, emitting optical elements 5 are placed in the tape, for example, LEDs that emit radiation in the infrared, visible or ultraviolet spectral ranges can be used. The glow of the elements 5 can be continuous or pulsed with different frequencies, pulse durations and pauses. The glow parameters of the optical elements 5 (spectrum, intensity, and others) are selected by the operator or programmatically when the device is pre-configured after it is installed on a controlled section of the river. They can also be periodically adjusted during operation. The optical elements 5 are preferably arranged in the tape in the form of one or more longitudinal strips with distances between the elements in the longitudinal direction within 10-50 cm, so that when the fish passes over the tape, several elements are sequentially shaded. Knowing the distances between the elements, as well as the time intervals between their shading, programmatically calculate the length and other parameters of the passing fish.

Для питания элементов заявляемого устройства в нем также предусмотрен блок электропитания (на фиг. 1 не показан), который является обязательным блоком для всех электронных устройств. Блок электропитания может быть реализован по различным функциональным схемам, достаточно полно описанным в многочисленной специальной литературе [27]. В качестве первичных источников тока могут использоваться аккумуляторы, солнечные батареи или проточные мини электростанции, располагаемые в реке [28].To power the elements of the inventive device, it also provides a power supply unit (not shown in FIG. 1), which is a mandatory unit for all electronic devices. The power supply unit can be implemented according to various functional schemes, quite fully described in numerous specialized literature [27]. The primary sources of current can be batteries, solar panels, or flowing mini power plants located in the river [28].

Свечение оптических излучающих элементов 5 может выполняться постоянно, или они могут включаться только при недостаточной освещенности. Для этого блок обработки 6 может содержать датчик (фотодиод или другой), вырабатывающий сигнал, зависящий от уровня освещенности. Возможно также включение элементов 5 в ночное время, определяемое встроенными часами блока обработки 6.The glow of the optical emitting elements 5 can be performed continuously, or they can be turned on only in low light. For this, the processing unit 6 may include a sensor (photodiode or another) that produces a signal depending on the level of illumination. It is also possible the inclusion of elements 5 at night, determined by the built-in clock of the processing unit 6.

Первичную настройку режимов работы устройства выполняют после его установки на контролируемый участок реки. Последовательно подают питающие напряжения на элементы 5, и корректируют параметры этих напряжений (уровень, частоту и длительность вспышек при импульсном питании), добиваясь их четкой регистрации видеокамерами. Затем выполняют проверку работоспособности всей системы, путем перемещения над лентой 4 контрольных макетов рыб при различных уровнях внешней освещенности, с зажженными и погашенными элементами 5 и с другими вариациями условий измерений.The initial setting of the device operating modes is performed after its installation on a controlled section of the river. Consistently supply voltage to the elements 5, and adjust the parameters of these voltages (level, frequency and duration of flashes with pulsed power), achieving their clear registration by cameras. Then, the health of the entire system is checked by moving 4 control mock-ups of fish above the tape at various levels of ambient light, with lit and extinguished elements 5 and with other variations of the measurement conditions.

Корректировка режимов работы устройства может выполняться в процессе ее работы программно, или периодически оператором.The adjustment of the operating modes of the device can be performed during its operation programmatically, or periodically by the operator.

Практическая реализация предложенной системы не представляет сложностей. В качестве видеокамер можно использовать стандартные камеры видеонаблюдения, а в качестве блоков обработки и счета - промышленные компьютерные системы [29] и программы обработки изображений, рассмотренные, например, в монографиях [24-25].The practical implementation of the proposed system is not difficult. Standard video surveillance cameras can be used as video cameras, and industrial computer systems [29] and image processing programs considered, for example, in monographs [24-25] as processing and counting units.

Источники информацииSources of information

1. Патент RU 2291615 «Способ акустического учета рыб в потоке воды», МПК A01К 61/00, заявка 2005112848/12 от 28.04.2005, опубликован 20.01.2007.1. Patent RU 2291615 “Method for the acoustic recording of fish in a water stream”, IPC A01K 61/00, application 2005112848/12 of 04/28/2005, published on 01/20/2007.

2. Патент SU 1242083 «Устройство для подсчета рыб в потоке воды», МПК A01К 61/00, заявка 3841851/28-13 от 11.01.1985, опубликован 07.07.1986.2. Patent SU 1242083 "Device for counting fish in a stream of water", IPC A01K 61/00, application 3841851 / 28-13 from 01/11/1985, published 07/07/1986.

3. Патент RU 82357 «Гидроакустический высокочастотный многолучевой программно-технический комплекс по учету проходящих на нерест ценных видов рыб «NETCOR-3», МПК G06M 3/00, заявка 2008150916/22 от 22.12.2008, опубликован 20.04.2009.3. Patent RU 82357 “Hydroacoustic high-frequency multipath software and hardware system for recording valuable spawning fish species“ NETCOR-3 ”, IPC G06M 3/00, application 2008150916/22 dated 12/22/2008, published on 04/20/2009.

4. Кобяков Ю.С., Кудрявцев Н.Н., Тимошенко В.И. Конструирование гидроакустической рыбопоисковой аппаратуры. - Л. Судостроение, 1986. - 272 с.4. Kobyakov Yu.S., Kudryavtsev NN, Timoshenko V.I. The design of sonar fishing equipment. - L. Shipbuilding, 1986.- 272 p.

5. Патент RU 884642 «Устройство для количественного учета рыб», МПК A01К 61/00, заявка 2899361/28-13 от 24.03.1980, опубликован 30.11.1981.5. Patent RU 884642 "Device for the quantitative accounting of fish", IPC A01K 61/00, application 2899361 / 28-13 of 03/24/1980, published on 11/30/1981.

6. Патент RU 1104556 «Устройство для счета движущихся в воде объектов», МПК A01К 61/00, заявка 3575558 от 31.03.1983, опубликован 23.07.1984.6. Patent RU 1104556 “Device for counting objects moving in water”, IPC A01K 61/00, application 3575558 of 03/31/1983, published 07/23/1984.

7. Патент RU 1755751 «Способ учета рыб в потоке воды», МПК A01К 61/00, заявка 4767711 от 12.12.1989, опубликован 23.08.1992.7. Patent RU 1755751 “Method for recording fish in a water stream”, IPC A01K 61/00, application 4767711 dated 12/12/1989, published on 08/23/1992.

8. Патент RU 1814412 «Устройство для учета рыбы в потоке воды», МПК A01К 61/00, заявка 4625785/25 от 26.12.1988, опубликован 20.02.1996.8. Patent RU 1814412 “Device for recording fish in the water stream”, IPC A01K 61/00, application 4625785/25 of 12/26/1988, published on 02/20/1996.

9. Патент DE3811376, «Verfahren und Vorrichtung zum

Figure 00000001
zur
Figure 00000002
Aussonderung und Klassifikation von beweglichen
Figure 00000003
», «Способ и устройство для подсчета, измерения размеров, выделения и классификации движущихся объектов», МПК A01K 61/00, A22C25/00, B07B13/00, B07C5/04, B65G 11/00, заявка от 01.04.1987 опубликован 29.12.19889. Patent DE3811376, "Verfahren und Vorrichtung zum
Figure 00000001
zur
Figure 00000002
Aussonderung und classifikation von beweglichen
Figure 00000003
"," Method and device for counting, measuring, separating and classifying moving objects ", IPC A01K 61/00, A22C25 / 00, B07B13 / 00, B07C5 / 04, B65G 11/00, application dated 01.04.1987 published on 29.12. 1988

10. Патент US 4743742, «Counting device for fish, especially smolt», «Счетное устройство для рыбы, преимущественно смолта», МПК G06M 11/00, заявка 899,423 от 05.09.1985, опубликован 10.05.198810. US patent 4743742, "Counting device for fish, especially smolt", "Counting device for fish, mainly smolt", IPC G06M 11/00, application 899,423 from 09/05/1985, published 05/10/1988

11. Патент WO 951903, «A method for countng fish, a device for inplementing ti-oe method and a method for countng fish in an enclosure», «Способ и устройство для подсчета рыбы в садках», МПК A01K 61/00, заявка PCT/N095/00008 от 09.01.1995, опубликован 20.07.9511. Patent WO 951903, “A method for countng fish, a device for in implementing ti-oe method and a method for countng fish in an enclosure”, “Method and device for counting fish in cages”, IPC A01K 61/00, application PCT / N095 / 00008 dated 01/09/1995, published 07/20/95

12. Патент WO 2005025309, «Method and device for recording and determining the weight of fish», «Способ регистрации и оценки веса рыбы и устройство для его осуществления», МПК A01K 61/00, заявка PCT/N02004/000241 от 11.08.2004, опубликован 24.03.200512. Patent WO 2005025309, “Method and device for recording and determining the weight of fish”, “Method for recording and estimating the weight of fish and device for its implementation”, IPC A01K 61/00, application PCT / N02004 / 000241 of 08/11/2004 published on 03.24.2005

13. Патент RU 847959 «Устройство для подсчета молоди рыб в потоке воды», МПК А01К 61/00, заявка 2833040/28-13 от 04.10.1979, опубликован 27.07.198113. Patent RU 847959 “Device for counting juvenile fish in a water stream”, IPC A01K 61/00, application 2833040 / 28-13 of 10/04/1979, published on 07/27/1981

14. Патент RU 938864 «Устройство для подсчета молоди рыб в потоке воды», МПК А01К 61/00, заявка 2957016/28-13 от 17.07.1980, опубликован 30.06.198214. Patent RU 938864 “Device for counting juvenile fish in a water stream”, IPC A01K 61/00, application 2957016 / 28-13 of 07/17/1980, published on 06/30/1982

15. Патент RU 995716 «Устройство для подсчета молоди рыб в потоке воды», МПК А01К 61/00, G06M 11/02, заявка 2979067 от 02.09.1980, опубликован 15.02.198315. Patent RU 995716 “Device for counting juvenile fish in a water stream”, IPC A01K 61/00, G06M 11/02, application 2979067 of 09/02/1980, published 02.15.1983

16. Патент CA 2442073, (NO 20011619 от 29.03.2001), «A device for a transparent pipe intended for optical counting and measuring», «Устройство из прозрачной трубы для оптического счета и измерения», МПК G01B 11/04, G01N 15/02, заявка PCT/N002/00119 от 22.03.2002 опубликован 25.09.200316. Patent CA 2442073, (NO 20011619 dated March 29, 2001), “A device for a transparent pipe intended for optical counting and measuring”, “Device from a transparent pipe for optical counting and measurement”, IPC G01B 11/04, G01N 15 / 02, application PCT / N002 / 00119 dated 03/22/2002 published on 09/25/2003

17. Патент JP 2012212470, «Отдельные счетные устройства», МПК A01K 61/00, G06M 7/00, заявка от 06.05.2007 опубликован 20.07.201217. Patent JP 2012212470, “Separate counting devices”, IPC A01K 61/00, G06M 7/00, application dated 05/06/2007 published on 07/20/2007

18. Счетчик рыбы на основе системы технического зрения. URL: http://ie.petrsu.ru/development/r/162/d/2097. (дата обращения 16.05.2019).18. Fish counter based on a vision system. URL: http://ie.petrsu.ru/development/r/162/d/2097. (date of treatment 05.16.2019).

19. Семенцов А.Б., Талаев Ф.А., Вакуленко О.А. Видеосчетчик рыбы. // Современная техника и технологии. 2016, № 7 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2016/07/10309 (дата обращения: 07.02.2019).19. Sementsov A.B., Talaev F.A., Vakulenko O.A. Fish video counter. // Modern equipment and technologies. 2016, No. 7 [Electronic resource]. URL: http://technology.snauka.ru/2016/07/10309 (accessed date: 02/07/2019).

20. Дегтев А.И., Шевляков Е.А., Малых К.М., Дубынин В.А. «Опыт оценки численности молоди и производителей тихоокеанских лососей гидроакустическим методом на путях миграции в пресноводных водоемах». Известия ТИНРО, т. 170, с. 113-135, 201220. Degtev A.I., Shevlyakov E.A., Malykh K.M., Dubynin V.A. "The experience of estimating the abundance of juveniles and Pacific salmon producers by the hydroacoustic method on migration routes in freshwater bodies." Izvestia TINRO, T. 170, p. 113-135, 2012

21. Бугаев В.Ф. Авиаучеты тихоокеанских лососей. URL https://www.proza.ru/2013/11/29/394. Свидетельство о публикации №213112900394, 2013.21. Bugaev V.F. Aerial surveys of Pacific salmon. URL https://www.proza.ru/2013/11/29/394. Certificate of publication No. 213112900394, 2013.

22. Бугаев В.Ф. Авиаучет нерки реки Палана. URL https://www.proza.ru/2014/12/12/344. Свидетельство о публикации №214121200344, 2014.22. Bugaev V.F. Aerial account sockeye salmon Palana. URL https://www.proza.ru/2014/12/12/344. Certificate of publication No. 214121200344, 2014.

23. Маслов А.В., Бугаев В.Ф. Полет над гнездом нерки // Петропавловск-Камчатский: Изд-во "Камчтпресс". - 72 с., 2011.23. Maslov A.V., Bugaev V.F. Flight over a nest of sockeye // Petropavlovsk-Kamchatsky: Publishing house "Kamchpresspress". - 72 p., 2011.

24. Визильтер Ю.В., Желтов С.Ю., Бондаренко А.В., Ососков М.В., Моржин А.В. Обработка и анализ изображений в задачах машинного зрения: Курс лекций и практические занятий. - М.: Физматкнига, 2010. - 672 с.24. Vizilter Yu.V., Zheltov S.Yu., Bondarenko A.V., Ososkov M.V., Morzhin A.V. Image processing and analysis in machine vision problems: Lecture course and practical exercises. - M .: Fizmatkniga, 2010 .-- 672 p.

25. Хорн Б.К.П. Зрение роботов: Пер. с англ. - М.: Мир, 1989. - 487 с.25. Horn B.K.P. Vision of robots: Per. from English - M .: Mir, 1989 .-- 487 p.

26. Угол обзора объектива камеры видеонаблюдения. URL http://nabludaykin.ru/ugol-obzora-obektiva-kamery-videonablyudeniya/26. The viewing angle of the lens of a CCTV camera. URL http://nabludaykin.ru/ugol-obzora-obektiva-kamery-videonablyudeniya/

27. Кучеров Д.П., Куприянов А.А. Современные источники питания ПК и периферии. Полное руководство (+CD) - СПб.: Наука и Техника, 2007. - 352 с.27. Kucherov D.P., Kupriyanov A.A. Modern power supplies for PC and peripherals. The Complete Guide (+ CD) - St. Petersburg: Science and Technology, 2007. - 352 p.

28. Микро ГЭС в России. URL https://tiu.ru/Mikro-ges.html28. Micro hydroelectric power station in Russia. URL https://tiu.ru/Mikro-ges.html

29. Промышленная автоматика. URL http://techpribor-kaliningrad.ru/wecon/29. Industrial automation. URL http://techpribor-kaliningrad.ru/wecon/

Claims (1)

Устройство для подсчета рыбы, содержащее видеокамеру, располагаемую над водой и соединенную с последовательно соединенными блоком обработки и блоком счета, отличающееся тем, что в пределах зоны видимости видеокамеры поперек реки на дне расположена лента, цвет ленты контрастирует с цветом регистрируемых рыб и дна реки, лента содержит оптические излучающие элементы, соединенные с блоком обработки, количество видеокамер n выбирают таким, чтобы с их помощью можно было просматривать всю ширину реки.A device for counting fish containing a video camera located above the water and connected to a processing unit and a counting unit connected in series, characterized in that a tape is located at the bottom of the video camera across the river, the color of the tape contrasts with the color of the recorded fish and the river bottom, the tape contains optical emitting elements connected to the processing unit, the number of video cameras n is chosen so that with their help it was possible to view the entire width of the river.
RU2019122221A 2019-07-11 2019-07-11 Fish counting device RU2716418C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019122221A RU2716418C1 (en) 2019-07-11 2019-07-11 Fish counting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019122221A RU2716418C1 (en) 2019-07-11 2019-07-11 Fish counting device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2716418C1 true RU2716418C1 (en) 2020-03-11

Family

ID=69898680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019122221A RU2716418C1 (en) 2019-07-11 2019-07-11 Fish counting device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2716418C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2029191B1 (en) * 2021-05-20 2022-12-06 China Inst Water Resources & Hydropower Res Autonomous underwater vehicle -based method and system for counting fish resources in river

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1125639A1 (en) * 1983-06-21 1984-11-23 Рыбинский Авиационный Технологический Институт Device for counting fish youngs in water flow
CA2291691A1 (en) * 1997-05-29 1998-12-03 Core Corp. Device for counting fish population passing through a fish pass
CN104966122A (en) * 2015-07-11 2015-10-07 浙江大学宁波理工学院 System for automatically counting live fishes based on machine vision
CN110114782A (en) * 2017-12-01 2019-08-09 日本电气方案创新株式会社 Fish photographic device and fish counting device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1125639A1 (en) * 1983-06-21 1984-11-23 Рыбинский Авиационный Технологический Институт Device for counting fish youngs in water flow
CA2291691A1 (en) * 1997-05-29 1998-12-03 Core Corp. Device for counting fish population passing through a fish pass
CN104966122A (en) * 2015-07-11 2015-10-07 浙江大学宁波理工学院 System for automatically counting live fishes based on machine vision
CN110114782A (en) * 2017-12-01 2019-08-09 日本电气方案创新株式会社 Fish photographic device and fish counting device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2029191B1 (en) * 2021-05-20 2022-12-06 China Inst Water Resources & Hydropower Res Autonomous underwater vehicle -based method and system for counting fish resources in river

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pautsina et al. Infrared reflection system for indoor 3D tracking of fish
Martignac et al. The use of acoustic cameras in shallow waters: new hydroacoustic tools for monitoring migratory fish population. A review of DIDSON technology
Forward Jr et al. Control of diel vertical migration: photoresponses of a larval crustacean 1
Burwen et al. Accuracy and precision of salmon length estimates taken from DIDSON sonar images
JP6812558B2 (en) Fish number measuring device, fish number measuring system and fish number measuring method
Tulldahl et al. Classification of aquatic macrovegetation and substrates with airborne lidar
JP2007502110A (en) Method and apparatus for recording and estimating the weight of fish
Li et al. Development of a buoy-borne underwater imaging system for in situ mesoplankton monitoring of coastal waters
Griffin et al. Assessing fish and motile fauna around offshore windfarms using stereo baited video
RU2716418C1 (en) Fish counting device
Clarke et al. Effects of water motion and prey behavior on zooplankton capture by two coral reef fishes
Niesterok et al. Hydrodynamic detection and localization of artificial flatfish breathing currents by harbour seals (Phoca vitulina)
CN110099564B (en) Camera trap for ecological research
Robert et al. Surface-sediment bioturbation quantified with cameras on the NEPTUNE Canada cabled observatory
McGeady et al. A review of new and existing non-extractive techniques for monitoring marine protected areas
Trobbiani et al. A novel method to obtain accurate length estimates of carnivorous reef fishes from a single video camera
Borovik et al. Experience of Using the Autonomous Underwater Vehicle MMT-3000 for Research on Benthic Communities in Antartica
Clement et al. Fishery applications of optical technologies
JP3747308B2 (en) Live fish measurement device in fish tank
RU2697430C1 (en) Hydroacoustic system for fish monitoring in cages of industrial aquaculture enterprises
Pedersen et al. No machine learning without data: Critical factors to consider when collecting video data in marine environments
Churnside et al. Laser remote sensing of epipelagic fishes
McKenzie et al. Three-dimensional imaging lidar for characterizing particle fields and organisms in the mesopelagic zone
JPH0668489B2 (en) Aquatic animal monitoring device
Hyiamang et al. Low-cost optical techniques for detecting and imaging different objects underwater