WO2019097928A1 - 計測用構造物および計測システム - Google Patents

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WO2019097928A1
WO2019097928A1 PCT/JP2018/038377 JP2018038377W WO2019097928A1 WO 2019097928 A1 WO2019097928 A1 WO 2019097928A1 JP 2018038377 W JP2018038377 W JP 2018038377W WO 2019097928 A1 WO2019097928 A1 WO 2019097928A1
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WO
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measurement
plate
unit
light
space
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Application number
PCT/JP2018/038377
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English (en)
French (fr)
Inventor
祥貴 下平
Original Assignee
味の素株式会社
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.)
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness

Definitions

  • the present invention relates to a measurement structure and a measurement system.
  • Patent Document 1 discloses a dimension measurement device that measures the maximum object length of a person (for example, a bed-ridden elderly person or a disabled person) lying on a floor or a bed based on a distance measured by an optical displacement sensor.
  • Patent Document 2 discloses a three-dimensional monitoring system that monitors and analyzes three-dimensional motion related behavior of an object.
  • Patent Document 3 discloses a raw fish counting apparatus that automatically measures the number of fish when transferring fish by connecting between fish tanks with a transfer pipe.
  • Patent Document 4 discloses an individual counting device that photographs a plurality of individuals being transported while being dispersed by the flow of liquid with a camera and counts the number of individuals from the image.
  • Patent No. 5138268 gazette Japanese Patent Publication No. 2009-500042 Patent No. 3104673 Patent No. 5681815 gazette
  • the dimension measurement device disclosed in Patent Document 1 is not a specification that assumes use in water, it is not suitable for non-contact measurement using, for example, a aquatic animal in the water as an object to be measured. There was a problem that there was.
  • the system disclosed in Patent Document 2 is specialized in analysis of three-dimensional movement-related behavior, and the devices disclosed in Patent Documents 3 and 4 have counts of the number of live fish and the number of individuals, respectively. There is a problem in that non-contact measurement of morphological feature values can not be performed because it is specialized to counting of.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and non-contact measurement of morphological features (eg, length, length, body width, body height, etc.) of aquatic animals (eg, fish, crustaceans, etc.) in water Measurement structure and measurement system suitable for the present invention.
  • morphological features eg, length, length, body width, body height, etc.
  • aquatic animals eg, fish, crustaceans, etc.
  • the measurement structure according to the present invention is a measurement structure installed in water for the purpose of non-contact measurement of morphological feature amounts of aquatic animals.
  • An imaging unit having a space in which the imaging device is disposed, and a light transmitting first plate-shaped member on the surface of which a figure serving as a measurement reference of the form feature amount to which color is attached is drawn
  • a second plate-like member having a light transmitting property that is subjected to processing for suppressing reflection of light and a housing portion having a housing space in which the aquatic animal is stored, which faces the imaging unit with the
  • a lighting unit having a space in which a lighting device is disposed, which is opposed to the housing through a third plate-like member having transparency and light diffusivity.
  • the figure is drawn in primary colors in the measurement structure.
  • the aquatic animal in the water is contained in the storage space in a state where the storage portion is installed in the water. It is characterized by having an opening which can be moved in and out spontaneously.
  • the measurement structure according to the present invention is characterized in that, in the measurement structure, the imaging unit has a side surface formed of a plate-like member subjected to punching processing.
  • the hole diameter of the holes arranged in the member forming the side surface becomes smaller from the both surfaces of the member toward the center of the plate thickness. It is characterized by
  • the form feature amount is a length.
  • a measurement system is a measurement system that measures a form feature amount of a fishery animal without contact, and (1) a measurement installed in water for the purpose of non-contact measurement of the form feature amount.
  • An imaging unit having a space in which an imaging device is disposed, and a light transmissive pattern on a surface of which a figure serving as a measurement reference of the morphological feature with a color is drawn
  • a second plate having a light transmitting property, which is opposite to the imaging unit with a plate-like member in between, having a space in which the aquatic animal is stored, and a processing to suppress light reflection.
  • an illumination unit having a space in which the illumination device is disposed, which is opposed to the housing unit with the third plate-like member having the light transmitting property and the light diffusing property interposed therebetween, and (2) The fishery animal and the fish in the space of the imaging unit An imaging device disposed at a position capable of taking an image including the graphic; and (3) the second plate-like member and the third plate-like member in the space of the illumination unit.
  • the illumination device disposed at a position where it can emit light
  • the image pickup device captures the situation where the measurement structure is installed in the water and the illumination device emits the light
  • a measuring device for detecting the image of the aquatic animal and the figure from the image based on a predetermined detection method, and measuring the morphological feature value from the detected image based on a predetermined measurement method.
  • the figure is drawn in primary colors in the measurement system.
  • the predetermined detection method is a background subtraction method, an interframe difference method, a time subtraction method, a binarization processing method, a mask processing method, an optical flow method or a particle filter It is characterized by being a law.
  • the morphological feature value is a length in the measurement system.
  • the measurement system is characterized in that, in the measurement system, the predetermined measurement method is a method of measuring based on the number of pixels of the major axis of an ellipse or rectangle containing the image of the aquatic animal. I assume.
  • a measurement structure and measurement suitable for non-contact measurement of morphological feature quantities for example, length, full length, body width, body height, etc.
  • aquatic animals eg, fish, crustaceans etc.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a measurement system 1.
  • Figure 2 is a diagram showing an example of the configuration and shape of the figure 10b 1 of the partition plate 10b.
  • FIG. 3 is a view showing an example of the configuration of the side plates 10e 1 and 10e 2.
  • FIG. 4 is a view showing another example of the arrangement of the side plates 10 e 1 and 10 e 2 .
  • FIG. 5 is a view showing an example of the configuration of the bottom plate 10 f and the arrangement of the lighting device 12.
  • Figure 6 is a diagram showing an example of the positional relationship between the side plate 10e 1 and the support member 10g and the image pickup device 11.
  • FIG. 7 is a view showing an example of the arrangement of the support leg member 10 h.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a measurement system 1.
  • Figure 2 is a diagram showing an example of the configuration and shape of the figure 10b 1 of the partition plate 10b.
  • FIG. 3 is a view showing an
  • FIG. 8 is a view showing an example of the arrangement of the ropes 10i.
  • FIG. 9 is a block diagram showing an example of the configuration of the measuring device 13.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an operation flow of measurement using the measurement system 1.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an operation flow of measurement using the measurement system 1.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of how measurement is performed by the measuring device 13 based on the image of the pandora shrimp taken by the imaging device 11.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a measurement system 1.
  • Figure 2 is a diagram showing an example of the configuration and shape of the figure 10b 1 of the partition plate 10b.
  • FIG. 3 is a view showing an example of the configuration of the side plates 10e 1 and 10e 2.
  • FIG. 4 is a view showing another example of the arrangement of the side plates 10 e 1 and 10 e 2 .
  • FIG. 5 is a view showing an example of the configuration of the bottom plate 10 f and the arrangement of the lighting device 12.
  • Figure 6 is a diagram showing an example of the positional relationship between the side plate 10e 1 and the support member 10g and the image pickup device 11.
  • FIG. 7 is a view showing an example of the arrangement of the support leg member 10 h.
  • FIG. 8 is a view showing an example of the arrangement of the ropes 10i.
  • FIG. 9 is a block diagram showing an example of the configuration of the measuring device 13.
  • the measurement system 1 measures the form characteristic quantities (for example, body length, total length, body width, body height, etc.) of fishery animals (for example, fish and crustaceans) without contact, and the structure for measurement 10, an imaging device 11, a lighting device 12, and a measuring device 13.
  • characteristic quantities for example, body length, total length, body width, body height, etc.
  • fishery animals for example, fish and crustaceans
  • the measurement structure 10 is installed in water for the purpose of non-contact measurement of the form feature amount.
  • the measurement structure 10 has a cage-like shape as a whole, and is roughly divided into a frame 10a, a partition plate 10b (corresponding to a first plate-like member in the present invention), and a background plate 10c (this In the invention, it corresponds to the second plate-like member), the light diffusion plate 10 d (corresponding to the third plate-like member in the invention), and the side plates 10 e 1 and 10 e 2 (punching process in the invention) And the bottom plate 10f and the support member 10g.
  • the measurement structure 10 is roughly divided into an imaging unit A having a space (imaging space) in which the imaging device 11 is disposed, and a space where marine animals are accommodated facing the imaging unit A with the partition plate 10b interposed therebetween.
  • a storage portion B having a storage space, a gap portion C (included in the illumination portion in the present invention) facing the storage portion B across the background plate 10c, and a gap portion C across the light diffusion plate 10d
  • an illumination unit D having a space (illumination space) in which the illumination device 12 is disposed.
  • Imaging unit A is part of the measuring structure 10, and the fully opened ceiling, wall portions formed by the side plate 10e 1, 10e 2 (corresponding to the side surface in the present invention), the partition plate And a floor formed of 10b.
  • the sides of the side plate 10e 1, 10e 2 of the ceiling portion, the support member 10g is mounted, et al, the support member 10g, the imaging device 11 is attached.
  • the arrangement of the imaging device 11 can be easily adjusted by opening the ceiling part entirely.
  • the wall portion in punching the side plate 10e 1 subjected, 10e 2, ensuring the submerged ease in water the measurement structure 10 and the measuring structure 10 in water
  • the wall may be completely open.
  • the support member 10g may be attached near the end of the frame 10a on the ceiling side.
  • the distance from the ceiling to the floor section (height), the imaging device 11, an image aquatic animals and figures 10b 1 is photographed clearly enough to be the measurement mode feature quantity at measuring device 13 It may be arbitrary as long as it can be taken, but when setting the distance from the ceiling to the floor, for example, the degree of turbidity (for example, transparency) of the water on which the measurement structure 10 is installed may be taken into consideration. .
  • the housing portion B is a part of the measurement structure 10, and is formed of a ceiling portion formed by the partition plate 10b, a wall portion (corresponding to an opening in the present invention) which is entirely open, and a background plate 10c. And a floor portion.
  • the wall portion may be formed of a plate-like member partially provided with an opening through which marine animals can spontaneously enter and leave the storage space.
  • the distance from the ceiling to the floor section (height), the imaging device 11, an image aquatic animals and figures 10b 1 is photographed clearly enough to be the measurement mode feature quantity at measuring device 13 It is optional as long as it can be taken, but when setting the distance from the ceiling to the floor, the size (for example, body height) of the aquatic animal to be measured and how to move the aquatic animal to be measured Etc. may be considered.
  • the gap portion C is a part of the measurement structure 10, and has a ceiling portion formed by the background plate 10c, a wall portion opened entirely, and a floor portion formed by the light diffusion plate 10d.
  • the wall may be formed of the same members as the side plates 10 e 1 and 10 e 2 .
  • the distance from the ceiling to the floor section (height), the imaging device 11, an image aquatic animals and figures 10b 1 is photographed clearly enough to be the measurement mode feature quantity at measuring device 13 It may be arbitrary as long as it can be taken, but when setting the distance from the ceiling to the floor, for example, the illuminance around the ceiling and the light emitted from the lighting device 12 make the entire surface of the background plate 10c uniform. It may be considered whether it is illuminated or not.
  • the illumination unit D is a part of the measurement structure 10, and includes a ceiling formed by the light diffusion plate 10d, a wall opened entirely, and a floor formed by the floor plate 10f.
  • a lighting device 12 is attached near the center of the surface of the floor board 10 f.
  • the wall may be formed of the same members as the side plates 10 e 1 and 10 e 2 .
  • the distance (height) from the ceiling to the floor and the mounting position of the lighting device 12 are such that the fishery animal and the figure 10b 1 are such that the imaging device 11 can measure the form feature amount with the measuring device 13.
  • the frame 10 a is a rod-like member that becomes a support of the measurement structure 10.
  • aluminum, titanium, and stainless steel are mentioned as an example of a material of frame 10a, a material in particular is not limited to these. It is preferable that the material of the frame 10a is a material that easily sinks in water (specific gravity is large) and is hard to rust. Examples of the shape of the frame 10a include a prism and a cylinder, but the shape is not particularly limited thereto.
  • the partition plate 10 b is a member that forms the floor of the imaging unit A and the ceiling of the accommodation unit B.
  • the partition plate 10 b is a member having light transparency (transparency). Although an acrylic resin is mentioned as an example of the material of the partition plate 10b, a material in particular is not limited to this.
  • figure 10b 1 to be measured based forms feature values color is attached is depicted.
  • Figure 10b 1 is preferably drawn to the imaging unit A-side surface of the partition plate 10b, also preferably it is drawn with primary or opaque black such as red, blue and green. Thereby, in the measuring device 13, detection of the figure becomes easier.
  • the partition plate 10b may be detachably attached.
  • the background plate 10 c is a member that forms the floor portion of the housing portion B and the ceiling portion of the gap portion C.
  • the background plate 10c is a member having light transparency (transparency) on the surface of which processing (for example, matting processing or the like) for suppressing light reflection is applied.
  • processing for example, matting processing or the like
  • an acrylic resin is mentioned as an example of a material of background board 10c, a material in particular is not limited to this.
  • the background plate 10c may be removably attached.
  • the light diffusion plate 10 d is a member that forms the floor of the gap C and the ceiling of the illumination unit D.
  • the light diffusion plate 10d is a member having light transparency (transparency) and light diffusion.
  • a milky white acrylic resin is mentioned as an example of a color and material of light diffusion board 10d, a color and a material in particular are not limited to this.
  • the transmittance (for example, total light transmittance etc.) of the light diffusing plate 10 d is an image in which the aquatic animal and the graphic 10 b 1 are clearly captured to such an extent that the imaging device 11 can measure the form feature amount with the measuring device 13.
  • the light diffusion plate 10d may be detachably attached.
  • the side plates 10 e 1 and 10 e 2 are members that form a wall of the imaging unit A and are subjected to punching. By attaching the side plates 10e 1 and 10e 2 as shown in FIG. 1, it is possible to prevent the entry of the floating objects in the aquatic animal and the water into the imaging space, and as a result, in the measuring device 13, more reliable Measurement becomes feasible.
  • the hole arrangement pattern in the side plates 10 e 1 and 10 e 2 circular hole parallel arrangement may be mentioned, but the hole arrangement pattern is not particularly limited thereto.
  • vinyl chloride resins as an example of the material of the side plate 10e 1, 10e 2, the material is not particularly limited thereto.
  • the hole diameter of the holes arranged in the side plates 10e 1 and 10e 2 may be a general one as shown in (a) of FIG. 3, but as shown in (a) of FIG. It is preferable that it becomes small as it approaches the thickness center from both surfaces. Thereby, when the measurement structure 10 is submerged in water, the air bubbles accumulated in the holes are easily removed, so that the measurement can be started promptly after the measurement structure 10 is installed, and the air bubbles in the image Can reduce the possibility of Side plate 10e 1, 10e 2, as shown in FIG. 4, may be attached as a member for forming a wall portion of the gap C. In this way, it is possible to prevent the entry of aquatic animals and floating matter in the water into the space possessed by the gap C. As a result, the light emitted from the illumination device 12 more reliably reaches the background plate 10c, and the imaging device You can take a clearer image at 11.
  • the bottom plate 10 f is a member that forms the floor of the lighting unit D.
  • the bottom plate 10 f is a mesh-like member called a mesh panel as shown in FIG. 5.
  • the material of the bottom plate 10 f may be any material capable of holding the lighting device 12.
  • the support member 10g is a member for arranging the imaging device 11 in the imaging space as shown in FIG.
  • the material of the support member 10 g may be any material that can hold the imaging device 11.
  • the support member 10g in this embodiment is attached to the ceiling portion of the side of the side plate 10e 1, 10e 2 of the imaging unit A, the support member 10g of the shape and size, for such mounting position, etc. Fig.
  • the imaging device 11 can capture an image including a aquatic animal and the figure 10 b 1 , it is not limited to the one shown in (for example, the optical axis of the lens of the imaging device 11 is the partition plate 10 b It may be arbitrary as long as it is substantially orthogonal to the partition plate 10b in the vicinity of the center of (see FIG. 2).
  • the support leg member 10h may be attached to the surface of the bottom plate 10f, and as shown in FIG. 8, the rope 10i may be attached near the end of the frame 10a.
  • the support leg member 10h may be a block-like member smaller than the size of the surface of the bottom plate 10f as shown in FIG. 7A, and the surface of the bottom plate 10f as shown in FIG. 7A. It may be a plate-like member having substantially the same size as the size of.
  • the support leg member 10 h may have a shape and a size to support the measurement structure 10 at a point, or may have a shape and a size to support the measurement structure 10 by a surface. Good.
  • the material of the support leg member 10h may be any one that does not scratch or is difficult to damage the wall surface or floor surface of the water tank.
  • the ceiling portion does not necessarily have to be installed upward, and the side portion may be installed upward.
  • the measurement structure 10 may be installed so that the floor of the lighting unit D contacts the floor of the water tank, and a part of the wall of the measurement structure 10 is the floor of the water tank It may be placed in contact with the
  • the Example of the structure 10 for measurement is described in detail.
  • the specific numerical value described below regarding the dimension etc. of the structure 10 for measurement is an example to the last, and the dimension etc. of the structure 10 for measurement are not limited to this.
  • the dimensions and the like of the measurement structure 10 and each member may be arbitrarily set in accordance with the type and size of the aquatic animal to be measured and the water environment in which the measurement structure 10 is installed.
  • the structure for measurement 10 where the panama shrimp belongs to crustaceans and the maximum length (for example, the length or total length) of panama shrimp is 150 mm based on the general length of pandora shrimp.
  • the dimensions etc. of each member may be shown below.
  • pansy shrimp for example, black tiger etc.
  • fish for example, bluefin tuna, flounder, que, salmon (coons), Thailand, yellowtail, pufferfish, eel etc
  • the dimensions may be determined in consideration of the maximum length (for example, body length or total length) of the object of measurement based on the following numerical values.
  • -Dimension of measurement structure 10 500 mm (width), 400 mm (depth), 500 mm (height)
  • Dimensions of frame 10a square bars: 30 mm on a side -Dimension of partition plate 10b: 500 mm (long side), 400 mm (short side), 5 mm (thickness)
  • Mounting position of partition plate 10b 250 mm from the ceiling of imaging unit
  • a -Dimensions of background plate 10c 500 mm (long side), 400 mm (short side), 5 mm (thickness)
  • Mounting position of background plate 10c 300 mm from the ceiling of imaging unit
  • a -Dimension of light diffusion plate 10d 500 mm (long side), 400 mm (short side), 5 mm (thickness)
  • Mounting position of the light diffusion plate 10d 320 mm from the ceiling of the imaging unit
  • a ⁇ Dimension of side plate 10e 1 500 mm (long side), 250 mm (short side), 5 mm (thickness
  • Imaging device 11 is a device for taking an image of aquatic animals and figures 10b 1, for example, can take pictures and videos, and can be saved images and videos taken on a recording medium (e.g., SD card) Alternatively, a waterproof digital camera (specifically, a waterproof measure can be transferred to an external device (eg, personal computer) or an external storage medium (eg, USB memory) via a data transfer cable (eg, USB cable)) Is a state in which a commercially available digital camera capable of taking images and moving pictures is housed in a commercially available waterproof housing (waterproof case), and the like.
  • the imaging device 11 is disposed in the imaging space by being attached to the support member 10g. ISO sensitivity of the imaging device 11, imaging device 11, to the extent that can be measured in the form characteristic amount at the measuring device 13 aquatic animals and figures 10b 1 may be any if it can take sharply photographed image.
  • the lighting device 12 is a device that emits light, and is, for example, a commercially available straight-tube type LED light of waterproof specification.
  • a plurality of lighting devices 12 are disposed in the lighting space by being attached to a plurality of surfaces on the lighting unit D side of the bottom plate 10 f as shown in FIG.
  • the light intensity of the illumination device 12 and the number of illumination devices 12 are such that the image of the aquatic animal and the graphic 10b 1 are clearly captured to such an extent that the imaging device 11 can measure the form feature amount with the measurement device 13.
  • the measuring device 13 has an insertion portion of a recording medium (for example, an SD card slot or the like) or a connection portion with a data transfer cable or an external storage medium (for example, a USB port) and is stored in the recording medium inserted in the insertion portion Data or data transferred from an external device connected to the data transfer cable connected to the connection unit or from an external storage medium connected to the connection unit, and stored in its own storage unit (for example, a hard disk) It is constructed by mounting a function (application software) for measuring a form feature amount on a commercially available notebook personal computer.
  • a recording medium for example, an SD card slot or the like
  • a connection portion with a data transfer cable or an external storage medium for example, a USB port
  • the information processing apparatus on which this function is to be implemented is not limited to a notebook personal computer, and may be a portable information processing apparatus such as a PDA (Personal Digital Assistants), a smartphone, a tablet personal computer, etc.
  • a stationary information processing apparatus such as a personal computer may be used.
  • the measuring device 13 includes a control unit 13a such as a CPU that centrally controls the device, a storage unit 13b capable of storing various data, a communication device such as a router, and a wired device such as a dedicated line. Or a communication interface unit 13c communicably connecting the device to a network (for example, the Internet, an intranet, or a LAN (including both wired and wireless)) via a wireless communication line, an input unit 13g, and an output unit 13h. It comprises an input / output interface unit 13d to be connected, an insertion unit 13e into which a recording medium is inserted, and a connection unit 13f to which a data transfer cable or an external storage medium is connected.
  • a control unit 13a such as a CPU that centrally controls the device
  • a storage unit 13b capable of storing various data
  • a communication device such as a router
  • a wired device such as a dedicated line.
  • a communication interface unit 13c communicably connecting the device to a network (for
  • the storage unit 13b for example, a memory device such as a RAM or a ROM, a fixed disk device such as a hard disk, a flexible disk, an optical disk, or the like can be used.
  • the communication interface unit 13c mediates communication between the measuring device 13 and the network.
  • the communication interface unit 13c has a function of communicating data with another information processing apparatus via a communication line.
  • the input / output interface unit 13d is connected to the input unit 13g and the output unit 13h.
  • the output unit 13 h is, for example, a monitor or a speaker.
  • the input unit 13g is, for example, a keyboard, a mouse, a touch panel, or the like.
  • the control unit 13a includes a measuring unit 13a1 in a functional concept.
  • the measurement unit 13a1 is a fishery based on a predetermined detection method from an image (specifically, a moving image) captured by the imaging device 11 in a situation where the measurement structure 10 is installed in water and the illumination device 12 is emitting light. detecting the animal and the image of figure 10b 1, to measure the form characteristic amount based on the detected image to a predetermined measuring method.
  • the predetermined detection method may be, for example, a background difference method, an interframe difference method, a time difference method, a binarization processing method, a mask processing method, an optical flow method, a particle filter method, or the like.
  • the predetermined measurement method may be, for example, a method of measuring based on the number of pixels of the long axis of an ellipse or rectangle containing an image of aquatic animals. Good.
  • the predetermined measurement method may be, for example, a classification method such as support vector machine and deep learning, a method based on Bayesian statistics such as Bayesian network, a meta-heuristic algorithm method such as genetic algorithm, or Fisher statistics such as neural network It is also possible to use a method based on the like.
  • the measurement structure 10 is described as a measurement cage 10, the imaging device 11 as a digital camera 11, the illumination device 12 as a light 12, and the measurement device 13 as an analysis PC (personal computer) 13. Moreover, in this description, the case where the ceiling portion of the measurement structure 10 is installed upward is illustrated. Moreover, in FIG. 10 and FIG. 11, the structure 10 for measurement is shown in figure which was simplified.
  • the operator at the aquaculture site switches the digital camera 11 fixed to the measurement cage 10 to the recording state, turns on the light 12 fixed to the measurement cage 10, and turns the measurement cage 10 on. It installs in the water tank WT (refer (1) of FIG. 10). Then, the operator in charge of the aquaculture site stands by to take moving images for a predetermined time, and the digital camera 11 continues to take moving images (see (2) in FIG. 10). Then, when a certain time has passed after installation, the operation staff at the aquaculture site collects the measurement cage 10 from the water tank WT, terminates the recording of the digital camera 11, and turns off the light 12 (see FIG. 10 (see 3)).
  • the person in charge of operation at the aquaculture site inserts the SD card of the digital camera 11 into the insertion portion 13e of the analysis PC 13 and operates the analysis PC 13 to store the recorded data stored in the SD card in the storage portion 13b of the analysis PC 13. Copy (see (5) in FIG. 10).
  • the operation person in charge of the aquaculture site operates the analysis PC 13 to activate the measurement application, and inputs the user name and password registered in advance on the login screen provided by the measurement application, and the concerned The analysis start of the moving image is instructed on the analysis screen provided by the measurement application (see (6) in FIG. 11).
  • the measuring unit 13a1 performs (1) a predetermined detection method (for example, a background difference method, an interframe difference method, a time difference method, Image of the aquatic animal and the figure 10b1 is detected based on the digitization processing method, the mask processing method, the optical flow method, the particle filter method, etc.) and (2) the length of an ellipse or rectangle containing the detected aquatic animal image Based on the number of pixels of the axis, for example, classification methods such as support vector machine and deep learning, methods based on Bayesian statistics such as Bayesian network, meta-heuristic algorithm methods such as genetic algorithm, or Fisher statistics such as neural network Measure the length (size) of marine animals by a method based on (3) Date and time, and stores the analysis results, including measurement abundance and length (size) in the storage unit 13b (see (7) in FIG. 11).
  • a predetermined detection method for example, a background difference method, an interframe difference method, a time difference method, Image of the aquatic animal and the figure 10b1 is detected based on the digitiz
  • the system may be constructed such that the measurement unit 13a1 transmits the analysis result to the portal DB server installed in advance (see FIG. 11). Also, from the personal computer owned by the administrator who manages the measurement, it is possible to view the tabulated results of tabulated past analysis results stored in the portal DB server via the portal Web server and the Internet. System construction may be performed (see FIG. 11).
  • the appearance of the measurement structure 10 is the same as that shown in FIG.
  • the features of each member are as follows.
  • the numerical values relating to the dimensions of the measurement structure 10 and each member are [1. Configurations] adopted as an example.
  • Frame 10a Aluminum rectangular cross-sectional shape Square column 10b: Transparent acrylic plate * A frame as the figure 10b 1 (size in the frame: 150 mm x 300 mm, frame width: 10 mm to 20 mm), partition plate 10 b
  • the image is drawn in a primary color at a position as shown in FIG. 2 (a position relative to the center of the partition plate 10b).
  • ⁇ Background plate 10c Transparent acrylic plate subjected to matte processing
  • Light diffusion plate 10d Milky white acrylic plate having a total light transmittance of 55.2%
  • Side plates 10e 1 , 10e 2 Chlorinated chloride subjected to punching process Vinyl plate *
  • the hole arrangement pattern adopts parallel arrangement of round holes.
  • the hole diameter of the hole is the one shown in FIG. -Floor plate 10f: Steel mesh panel with anti-corrosion and anti-corrosion treatment-Support member 10 g: Mount provided as an accessory of GoPro (company name) digital camera "HERO 6 Black" (product name)
  • a digital camera "HERO 6 Black” (product name) manufactured by GoPro (company name) was adopted as the imaging device 11.
  • Various parameters in this digital camera were set as follows.
  • the digital camera is fixed to a mount while being accommodated in a waterproof housing "Super Suit” (product name) manufactured by GoPro (company name), and the optical axis of the lens of the digital camera is the partition plate 10b. It attached so that it might be substantially orthogonal to the partition plate 10b in center vicinity (refer FIG. 2).
  • the lighting device 12 seven rechargeable waterproof straight tube type LED camp lights (JAN code: 0601420930795) manufactured by UPSLON (company name) were adopted. The setting of the strength of these seven lights was a strong mode. The seven lights were fixed to the surface of the mesh panel on the lighting unit D side using a binding band or the like. Specifically, the seven lights were fixed at equal intervals in the range of 350 mm in width based on the center of the surface of the mesh panel (see FIG. 5).
  • the water in the water tank was adjusted to have a transparency of 80 cm or more.
  • the pansy shrimps with a total length of 5 cm or more were transferred into the water tank. Some floating matter such as bait was removed from the water in the tank.
  • the measurement structure 10 with the imaging device 11 and the illumination device 12 attached was installed in the water tank, and while keeping the state where the pan-head shrimp were in the storage portion B, a moving picture of pan-head shrimp was taken for about 10 minutes.
  • the SD card on which the captured moving image is recorded is inserted into the insertion unit 13e of the measuring device 13, and the moving image is stored in the storage unit b of the measuring device 13.
  • the measuring unit 13a1 measures the length based on the moving image. Was done.
  • the white rectangle in the image shown in FIG. 12 has shown the detection area (area corresponded from the front end of a forehead of a forearm to the end of a tail leg) of the image of a pandora shrimp.
  • the measurement result by the measuring device 13 is accurate That was confirmed.
  • the present invention can be widely practiced in many fields in industry, particularly in the field of aquaculture, etc., and is extremely useful.

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Abstract

水中に居る水産動物(例えば魚類や甲殻類など)の形態特徴量(例えば体長や全長、体幅、体高など)の非接触での計測に好適な計測用構造物および計測システムを提供することを課題とする。本実施形態では、計測装置が、計測用構造物が水中に設置され照明装置が光を照射している状況において撮像装置が撮った画像から所定の検出方法に基づいて水産動物および図形の像を検出し、検出した像から所定の計測方法に基づいて形態特徴量を計測する。計測用構造物は、撮像部と収容部と照明部を有し、撮像部内部の空間における所定の位置に撮像装置が配置されており且つ照明部内部の空間における所定の位置に照明装置が配置されているものである。

Description

計測用構造物および計測システム
 本発明は、計測用構造物および計測システムに関するものである。
 特許文献1には、床またはベッドの上に横たわる人間(例えば寝たきりの老人や身障者)の最大物体長を光学式変位センサで測定した距離を基に計測する寸法測定装置が開示されている。特許文献2には、対象物の3次元の運動関連の行動をモニタリングし、分析する3次元モニタリングシステムが開示されている。特許文献3には、魚槽間を移送管で接続して魚を移送する際に尾数を自動的に計測する生魚計数装置が開示されている。特許文献4には、液体の流動により分散させつつ搬送されている複数の個体をカメラで撮影し、その画像から個体の個数を計数する個体計数装置が開示されている。
特許第5138268号公報 特表2009-500042号公報 特許第3104673号公報 特許第5681815号公報
 しかしながら、特許文献1に開示されている寸法測定装置は、水中での利用を想定した仕様になっていないため、例えば水中に居る水産動物を被測定物とする非接触での計測には不向きであるという問題点があった。また、特許文献2に開示されているシステムは3次元の運動関連の行動の分析に特化したものであり、特許文献3,4に開示されている装置はそれぞれ、生魚数のカウントおよび個体数のカウントに特化したものであるため、形態特徴量の非接触での計測はできないという問題点があった。
 本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、水中に居る水産動物(例えば魚類や甲殻類など)の形態特徴量(例えば体長や全長、体幅、体高など)の非接触での計測に好適な計測用構造物および計測システムを提供することを目的とする。
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる計測用構造物は、水産動物の形態特徴量の非接触での計測を目的として水中に設置される計測用構造物であって、撮像装置が配置される空間を有する撮像部と、色彩が付されている前記形態特徴量の計測基準となる図形が表面に描かれている光透過性を有する第一の板状の部材を挟んで前記撮像部と対向する、前記水産動物が収容される収容空間を有する収容部と、光の反射を抑える加工が施されている光透過性を有する第二の板状の部材と光透過性および光拡散性を有する第三の板状の部材を挟んで前記収容部と対向する、照明装置が配置される空間を有する照明部と、を有することを特徴とする。
 また、本発明にかかる計測用構造物は、前記計測用構造物において、前記図形が原色で描かれていることを特徴とする。
 また、本発明にかかる計測用構造物は、前記計測用構造物において、前記収容部が、前記計測用構造物が水中に設置されている状況において当該水中に居る前記水産動物が前記収容空間に自発的に出入することが可能な開口を有することを特徴とする。
 また、本発明にかかる計測用構造物は、前記計測用構造物において、前記撮像部が、パンチング加工が施されている板状の部材で形成されている側面を有することを特徴とする。
 また、本発明にかかる計測用構造物は、前記計測用構造物において、前記側面を形成する前記部材に配列している孔の孔径が当該部材の両表面から板厚中央に近づくにつれて小さくなっていることを特徴とする。
 また、本発明にかかる計測用構造物は、前記計測用構造物において、前記形態特徴量が長さであることを特徴とする。
 また、本発明にかかる計測システムは、水産動物の形態特徴量を非接触で計測する計測システムであって、(1)前記形態特徴量の非接触での計測を目的として水中に設置される計測用構造物であって、撮像装置が配置される空間を有する撮像部と、色彩が付されている前記形態特徴量の計測基準となる図形が表面に描かれている光透過性を有する第一の板状の部材を挟んで前記撮像部と対向する、前記水産動物が収容される空間を有する収容部と、光の反射を抑える加工が施されている光透過性を有する第二の板状の部材と光透過性および光拡散性を有する第三の板状の部材を挟んで前記収容部と対向する、照明装置が配置される空間を有する照明部と、を有するものと、(2)前記撮像部が有する前記空間における、前記水産動物および前記図形を含む画像を撮ることが可能な位置に配置されている撮像装置と、(3)前記照明部が有する前記空間における、前記第二の板状の部材と前記第三の板状の部材に光を照射することが可能な位置に配置されている照明装置と、(4)前記計測用構造物が水中に設置され前記照明装置が光を照射している状況において前記撮像装置が撮った前記画像から所定の検出方法に基づいて前記水産動物および前記図形の像を検出し、検出した前記像から所定の計測方法に基づいて前記形態特徴量を計測する計測装置と、を備えることを特徴とする。
 また、本発明にかかる計測システムは、前記計測システムにおいて、前記図形が原色で描かれていることを特徴とする。
 また、本発明にかかる計測システムは、前記計測システムにおいて、前記所定の検出方法が背景差分法、フレーム間差分法、時間差分法、二値化処理法、マスク処理法、オプティカルフロー法またはパーティクルフィルタ法であることを特徴とする。
 また、本発明にかかる計測システムは、前記計測システムにおいて、前記形態特徴量が長さであることを特徴とする。
 また、本発明にかかる計測システムは、前記計測システムにおいて、前記所定の計測方法が前記水産動物の前記像を内包する楕円または矩形の長軸の画素数を基に計測する方法であることを特徴とする。
 本発明によれば、水中に居る水産動物(例えば魚類や甲殻類など)の形態特徴量(例えば体長や全長、体幅、体高など)の非接触での計測に好適な計測用構造物および計測システムを提供することができるという効果を奏する。
図1は、計測システム1の構成の一例を示す図である。 図2は、仕切板10bの構成および図形10bの形状の一例を示す図である。 図3は、側面板10e,10eの構成の一例を示す図である。 図4は、側面板10e,10eの配置の他の一例を示す図である。 図5は、底板10fの構成および照明装置12の配置の一例を示す図である。 図6は、側面板10eと支持部材10gと撮像装置11の位置関係の一例を示す図である。 図7は、支持脚部材10hの配置の一例を示す図である。 図8は、ロープ10iの配置の一例を示す図である。 図9は、計測装置13の構成の一例を示すブロック図である。 図10は、計測システム1を用いた計測についての運用フローの一例を示す図である。 図11は、計測システム1を用いた計測についての運用フローの一例を示す図である。 図12は、撮像装置11で撮られたバナメイエビの画像を基に計測装置13で計測を実行している様子の一例を示す図である。
 以下に、本発明にかかる計測用構造物および計測システムの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
[1.構成]
 本実施形態に係る計測システム1の構成について、図1から図9を参照して詳細に説明する。図1は、計測システム1の構成の一例を示す図である。図2は、仕切板10bの構成および図形10bの形状の一例を示す図である。図3は、側面板10e,10eの構成の一例を示す図である。図4は、側面板10e,10eの配置の他の一例を示す図である。図5は、底板10fの構成および照明装置12の配置の一例を示す図である。図6は、側面板10eと支持部材10gと撮像装置11の位置関係の一例を示す図である。図7は、支持脚部材10hの配置の一例を示す図である。図8は、ロープ10iの配置の一例を示す図である。図9は、計測装置13の構成の一例を示すブロック図である。
 本実施形態に係る計測システム1は、水産動物(例えば魚類や甲殻類など)の形態特徴量(例えば体長や全長、体幅、体高など)を非接触で計測するものであり、計測用構造物10と撮像装置11と照明装置12と計測装置13とを備える。
 計測用構造物10は、形態特徴量の非接触での計測を目的として水中に設置されるものである。計測用構造物10は、全体的にケージのような形状を有し、大別して、フレーム10aと、仕切板10b(本発明における第一の板状の部材に相当)と、背景板10c(本発明における第二の板状の部材に相当)と、光拡散板10d(本発明における第三の板状の部材に相当)と、側面板10e,10e(本発明におけるパンチング加工が施されている板状の部材に相当)と、底板10fと、支持部材10gと、で形成されている。
 計測用構造物10は、大別して、撮像装置11が配置される空間(撮像空間)を有する撮像部Aと、仕切板10bを挟んで撮像部Aと対向する、水産動物が収容される空間(収容空間)を有する収容部Bと、背景板10cを挟んで収容部Bと対向する間隙部C(本発明における照明部に含まれる)と、光拡散板10dを挟んで間隙部Cと対向する、照明装置12が配置される空間(照明空間)を有する照明部Dと、を有する。
 つぎに、計測用構造物10が有する各部について詳細に説明する。
 撮像部Aは、計測用構造物10の一部分であり、全面的に開放された天井部と、側面板10e,10eで形成される壁部(本発明における側面に相当)と、仕切板10bで形成される床部と、を有する。側面板10e,10eの天井部側の辺には、支持部材10gが取り付けら、支持部材10gには、撮像装置11が取り付けられる。
 ここで、天井部を全面的に開放することにより、撮像装置11の配置を簡単に調整することができる。また、壁部をパンチング加工が施された側面板10e,10eで形成することにより、計測用構造物10の水への沈め易さを確保し、且つ、計測用構造物10を水に沈めたときに当該水中に居る水産動物および当該水中に在る浮遊物が撮像空間に進入するのを抑えているが、壁部は全面的に開放されてもよい。なお、壁部が全面的に開放される場合、支持部材10gはフレーム10aの天井部側の端付近に取り付ければよい。
 また、側面板10e,10eと仕切板10bとの間には、前記進入の抑制を確保できる程度の隙間があってもよい。
 また、天井部から床部までの距離(高さ)は、撮像装置11が、計測装置13にて形態特徴量の計測が可能な程度に水産動物および図形10bが鮮明に写された画像を撮ることができれば任意でよいが、天井部から床部までの距離を設定する際、例えば、計測用構造物10が設置される水の濁り具合(例えば透視度など)などを考慮してもよい。
 収容部Bは、計測用構造物10の一部分であり、仕切板10bで形成される天井部と、全面的に開放された壁部(本発明における開口に相当)と、背景板10cで形成される床部と、を有する。
 ここで、壁部は、水産動物が収容空間に自発的に出入することが可能な開口が部分的に設けられた板状の部材で形成されてもよい。
 また、天井部から床部までの距離(高さ)は、撮像装置11が、計測装置13にて形態特徴量の計測が可能な程度に水産動物および図形10bが鮮明に写された画像を撮ることができれば任意でよいが、天井部から床部までの距離を設定する際、計測の対象とする水産動物の大きさ(例えば体高など)および計測の対象とする水産動物の水中における動き方などを考慮してもよい。
 間隙部Cは、計測用構造物10の一部分であり、背景板10cで形成される天井部と、全面的に開放された壁部と、光拡散板10dで形成される床部と、を有する。
 ここで、壁部は、側面板10e,10eと同様の部材で形成されてもよい。
 また、天井部から床部までの距離(高さ)は、撮像装置11が、計測装置13にて形態特徴量の計測が可能な程度に水産動物および図形10bが鮮明に写された画像を撮ることができれば任意でよいが、天井部から床部までの距離を設定する際、例えば、天井部付近での照度、および、照明装置12から照射された光で背景板10cの表面全体が均一に照らさせているか、などを考慮してもよい。
 照明部Dは、計測用構造物10の一部分であり、光拡散板10dで形成される天井部と、全面的に開放された壁部と、床板10fで形成される床部と、を有する。床板10fの表面の中央付近には、照明装置12が取り付けられる。
 ここで、壁部は、側面板10e,10eと同様の部材で形成されてもよい。
 また、天井部から床部までの距離(高さ)および照明装置12の取り付け位置は、撮像装置11が、計測装置13にて形態特徴量の計測が可能な程度に水産動物および図形10bが鮮明に写された画像を撮ることができれば任意でよいが、天井部から床部までの距離および照明装置12の取り付け位置を設定する際、例えば、間隙部Cの天井部付近での照度、および、照明装置12から照射された光で背景板10cの表面全体が均一に照らさせているか、などを考慮してもよい。
 つぎに、計測用構造物10を形成する部材について詳細に説明する。
 フレーム10aは、計測用構造物10の支柱となる棒状の部材である。フレーム10aの材質の一例としてアルミニウム、チタンおよびステンレスが挙げられるが、材質は特にこれらに限定されない。フレーム10aの材質は、水中に沈み易く(比重が大きく)且つ錆び難いものが好ましい。フレーム10aの形状の一例として角柱や円柱などが挙げられるが、形状は特にこれらに限定されない。
 仕切板10bは、撮像部Aの床部および収容部Bの天井部を形成する部材である。仕切板10bは、光透過性(透明さ)を有する部材である。仕切板10bの材質の一例としてアクリル樹脂が挙げられるが、材質は特にこれに限定されない。仕切板10bの表面には、図2に示すように、色彩が付された形態特徴量の計測基準となる図形10bが描かれている。図形10bは、仕切板10bの撮像部A側の表面に描かれることが好ましく、また、赤・青・緑などの原色または不透明な黒で描かれているのが好ましい。これにより、計測装置13において、当該図形の検出がより容易になる。仕切板10bは、着脱可能に取り付けられてもよい。
 背景板10cは、収容部Bの床部および間隙部Cの天井部を形成する部材である。背景板10cは、光の反射を抑える加工(例えば艶消し加工など)が表面に施された光透過性(透明さ)を有する部材である。背景板10cの材質の一例としてアクリル樹脂が挙げられるが、材質は特にこれに限定されない。背景板10cは、着脱可能に取り付けられてもよい。
 光拡散板10dは、間隙部Cの床部および照明部Dの天井部を形成する部材である。光拡散板10dは、光透過性(透明さ)および光拡散性を有する部材である。光拡散板10dの色および材質の一例として乳白色のアクリル樹脂が挙げられるが、色および材質は特にこれに限定されない。光拡散板10dの透過率(例えば全光線透過率など)は、撮像装置11が、計測装置13にて形態特徴量の計測が可能な程度に水産動物および図形10bが鮮明に写された画像を撮ることができれば任意でよいが、例えば、間隙部Cの天井部付近での照度、および、照明装置12から照射された光で背景板10cの表面全体が均一に照らさせているか、などを考慮して決めてもよい。光拡散板10dは、着脱可能に取り付けられてもよい。
 側面板10e,10eは、撮像部Aの壁部を形成する、パンチング加工が施された部材である。図1に示すように側面板10e,10eが取り付けられたことによって、撮像空間への水産動物および水中の浮遊物の侵入を防ぐことができ、その結果、計測装置13において、より確実な計測が実現可能となる。側面板10e,10eにおける孔配列パターンの一例として丸孔並列が挙げられるが、孔配列パターンは特にこれに限定されない。側面板10e,10eの材質の一例として塩化ビニル樹脂が挙げられるが、材質は特にこれに限定されない。側面板10e,10eに配列している孔の孔径は、図3の(ア)に示すような一般的なものでもよいが、図3の(イ)に示すように、当該側面板の両表面から板厚中央に近づくにつれて小さくなっていることが好ましい。これにより、計測用構造物10が水に沈められたときに孔に溜まった気泡が抜け易くなるので、計測用構造物10の設置後速やかに計測を開始することができ、且つ、画像に気泡が写る可能性を減らすことができる。側面板10e,10eは、図4に示すように、間隙部Cの壁部を形成する部材として取り付けられてもよい。これにより、間隙部Cが有する空間への水産動物および水中の浮遊物の侵入を防ぐことができ、その結果、照明装置12から照射された光はより確実に背景板10cへ到達し、撮像装置11にてより鮮明な画像を撮ることができる。
 底板10fは、照明部Dの床部を形成する部材である。底板10fは、図5に示すような、メッシュパネルと呼ばれる網目状の部材である。底板10fの材質は、照明装置12を保持することが可能なものであればよい。
 支持部材10gは、図6に示すような、撮像装置11を撮像空間に配置させるための部材である。支持部材10gの材質は、撮像装置11を保持することが可能なものであればよい。本実施形態では支持部材10gが側面板10e,10eの撮像部Aの天井部側の辺に取り付けられているが、支持部材10gの形状や大きさ、取り付け位置などについては、図1などに示されているものに限定されることなく、例えば撮像装置11が水産動物と図形10bを含む画像を撮ることができれば任意でよい(例えば、撮像装置11のレンズの光軸が仕切板10bの中央付近(図2参照)で仕切板10bと略直交していれば任意でよい)。
 以上、計測構造物10の各部および各部材について詳細に説明したが、計測用構造物10が例えば水槽に沈められた際に当該構造物によって当該水槽の壁面または床面が傷付くことを防ぐために、図7に示すように、底板10fの表面に支持脚部材10hが取り付けられてもよく、また、図8に示すように、フレーム10aの端部付近にロープ10iが取り付けられてもよい。支持脚部材10hは、図7の(ア)に示すような、底板10fの表面の大きさに比べて小さなブロック状の部材でもよく、図7の(イ)に示すような、底板10fの表面の大きさと略同じ大きさの板状の部材でもよい。つまり、支持脚部材10hは、計測用構造物10を点で支えるような形状および大きさを有するものでもよく、また、計測用構造物10を面で支えるような形状および大きさを有するものでもよい。支持脚部材10hの材質は、水槽の壁面または床面に傷が付かないまたは付き難いものであればよい。また、計測用構造物10の水槽への設置は、必ずしも天井部が上部に向けて設置される必要はなく、側面部を上部に向けて設置してもよい。換言すると、水槽内において、計測用構造物10は、照明部Dの床部が水槽の床部と接するように設置されてもよく、計測用構造物10の壁部の一部分が水槽の床部と接するように設置されてもよい。
 つぎに、計測用構造物10の実施例について詳細に説明する。なお、計測用構造物10の寸法などに関する以下に記載する具体的な数値はあくまでも一例であり、計測用構造物10の寸法などはこれに限定されない。
 計測用構造物10および各部材の寸法などは、計測の対象とする水産動物の種類・大きさや計測用構造物10が設置される水環境などに合わせて任意に設定すればよい。例えば、甲殻類に属するバナメイエビを計測の対象とし、且つ、バナメイエビの最大の長さ(例えば体長または全長など)を、バナメイエビの一般的な長さに基づいて150mmとした場合、計測用構造物10および各部材の寸法などは、以下に示すものでもよい。なお、バナメイエビ以外の甲殻類(例えばブラックタイガーなど)または魚類(例えばクロマグロ、ヒラメ、クエ、サーモン(ギンザケ)、タイ、ブリ、トラフグ、うなぎなど)を計測の対象とした場合、バナメイエビに適用される下記数値を基準にして、計測の対象の最大の長さ(例えば体長または全長など)を考慮した寸法を決めてもよい。
・計測用構造物10の寸法:500mm(幅),400mm(奥行),500mm(高さ)
・フレーム10a(角材)の寸法:一辺30mm
・仕切板10bの寸法:500mm(長辺),400mm(短辺),5mm(厚さ)
 仕切板10bの取り付け位置:撮像部Aの天井部から250mm
・背景板10cの寸法:500mm(長辺),400mm(短辺),5mm(厚さ)
 背景板10cの取り付け位置:撮像部Aの天井部から300mm
・光拡散板10dの寸法:500mm(長辺),400mm(短辺),5mm(厚さ)
 光拡散板10dの取り付け位置:撮像部Aの天井部から320mm
・側面板10eの寸法:500mm(長辺),250mm(短辺),5mm(厚さ)
 側面板10eの取り付け位置:撮像部Aの天井部から250mmの範囲
・側面板10eの寸法:400mm(長辺),250mm(短辺),5mm(厚さ)
 側面板10eの取り付け位置:撮像部Aの天井部から250mmの範囲
・床板10f(メッシュパネル)の寸法:500mm(長辺),400mm(短辺)
              升目寸法:50mm×50mm
 床板10f(メッシュパネル)の取り付け位置:照明部Dの天井部から160mm
 つぎに、撮像装置11について詳細に説明する。
 撮像装置11は、水産動物および図形10bの画像を撮る装置であり、例えば、画像および動画を撮ることが可能で、且つ、撮った画像および動画を記録媒体(例えばSDカードなど)に保存可能またはデータ転送ケーブル(例えばUSBケーブルなど)を介して外部装置(例えばパーソナルコンピュータなど)または外部記憶媒体(例えばUSBメモリなど)に転送可能な、防水対策が施された市販のデジタルカメラ(具体的には、画像および動画を撮ることが可能な市販のデジタルカメラを市販の防水ハウジング(防水ケース)に収容した状態のもの、など)である。撮像装置11は、支持部材10gに取り付けられることにより、撮像空間に配置される。撮像装置11のISO感度は、撮像装置11が、計測装置13にて形態特徴量の計測が可能な程度に水産動物および図形10bが鮮明に写された画像を撮ることができれば任意でよい。
 つぎに、照明装置12について詳細に説明する。
 照明装置12は、光を照射する装置であり、例えば、市販の防水仕様の直管型LEDライトである。照明装置12は、図5に示すように、底板10fの照明部D側の表面に複数取り付けられることにより、照明空間に配置される。照明装置12の光の強さおよび照明装置12の個数は、撮像装置11が、計測装置13にて形態特徴量の計測が可能な程度に水産動物および図形10bが鮮明に写された画像を撮ることができれば任意でよいが、例えば、間隙部Cの天井部付近での照度、および、照明装置12から照射された光で背景板10cの表面全体が均一に照らさせているか、などを考慮して決めてもよい。
 つぎに、計測装置13について詳細に説明する。
 計測装置13は、記録媒体の挿入部(例えばSDカードスロットなど)またはデータ転送ケーブルもしくは外部記憶媒体との接続部(例えばUSBポートなど)を有し、挿入部に挿入された記録媒体に記憶されたデータまたは接続部に接続されたデータ転送ケーブルに接続された外部装置もしくは接続部に接続された外部記憶媒体から転送されたデータを取り込んで自身の記憶部(例えばハードディスクなど)に格納することができる市販のノート型パーソナルコンピュータに、形態特徴量を計測する機能(アプリケーションソフトウェア)を実装して構築されたものである。なお、この機能が実装される対象となる情報処理装置は、ノート型パーソナルコンピュータに限らず、PDA(Personal Digital Assistants)やスマートフォン、タブレット型パーソナルコンピュータなどの携帯型情報処理装置でもよく、また、デスクトップ型パーソナルコンピュータのような据置型情報処理装置でもよい。
 計測装置13は、図9に示すように、この装置を統括的に制御するCPU等の制御部13aと、各種データを格納可能な記憶部13bと、ルータ等の通信装置および専用線等の有線または無線の通信回線を介してこの装置をネットワーク(例えばインターネット、イントラネットまたはLAN(有線/無線の双方を含む)等)に通信可能に接続する通信インターフェース部13cと、入力部13gおよび出力部13hに接続する入出力インターフェース部13dと、記録媒体が挿入される挿入部13eと、データ転送ケーブルまたは外部記憶媒体が接続される接続部13fと、を備える。記憶部13bとして、例えば、RAM・ROM等のメモリ装置、ハードディスクのような固定ディスク装置、フレキシブルディスク、または光ディスク等を用いることができる。通信インターフェース部13cは、計測装置13とネットワークとの間における通信を媒介する。通信インターフェース部13cは、他の情報処理装置と通信回線を介してデータを通信する機能を有する。入出力インターフェース部13dは、入力部13gおよび出力部13hと接続される。出力部13hは、例えばモニタやスピーカなどである。入力部13gは、例えばキーボードやマウス、タッチパネルなどである。
 制御部13aは、機能概念的に計測部13a1を備える。計測部13a1は、計測用構造物10が水中に設置され照明装置12が光を照射している状況において撮像装置11が撮った画像(具体的には動画)から所定の検出方法に基づいて水産動物および図形10bの像を検出し、検出した像から所定の計測方法に基づいて形態特徴量を計測する。ここで、所定の検出方法は、例えば背景差分法、フレーム間差分法、時間差分法、二値化処理法、マスク処理法、オプティカルフロー法またはパーティクルフィルタ法などでもよい。また、形態特徴量が長さ(例えば体長または全長など)である場合、所定の計測方法は、例えば水産動物の像を内包する楕円または矩形の長軸の画素数を基に計測する方法などでもよい。また、所定の計測方法は、例えば、サポートベクターマシンおよび深層学習などのクラス分類手法、ベイジアンネットワークなどのベイズ統計に基づく手法、遺伝的アルゴリズムなどのメタヒューリスティックアルゴリズム手法、または、ニューラルネットワークなどのフィッシャー統計基づく手法、などを用いたものでもよい。
[2.運用例]
 本実施形態に係る計測システム1を用いて、養殖用水槽に居る水産動物の長さの非接触での計測を行う際の運用例について、図10および図11を参照して説明する。なお、この説明では、計測用構造物10を測定用ケージ10、撮像装置11をデジタルカメラ11、照明装置12をライト12、計測装置13を分析PC(パーソナルコンピュータ)13と記す。また、この説明では、計測用構造物10は天井部が上部に向けて設置される場合を図示する。また、図10および図11において、計測用構造物10は簡略化したものを図示する。
 まず、養殖現場の運用担当者は、測定用ケージ10に固定されているデジタルカメラ11を録画状態に切り替え、測定用ケージ10に固定されているライト12の電源をオンにし、測定用ケージ10を水槽WTに設置する(図10の(1)参照)。そして、養殖現場の運用担当者は、一定時間の動画を撮るために待機し、デジタルカメラ11は、動画を撮り続ける(図10の(2)参照)。そして、養殖現場の運用担当者は、設置してから一定時間が過ぎたら、測定用ケージ10を水槽WTから回収し、デジタルカメラ11の録画を終了させ、ライト12の電源をオフにする(図10の(3)参照)。
 そして、養殖現場の運用担当者は、デジタルカメラ11のSDカードを分析PC13の挿入部13eに差し込み、分析PC13を操作して、SDカードに保存されている録画データを分析PC13の記憶部13bにコピーする(図10の(5)参照)。
 そして、養殖現場の運用担当者は、分析PC13を操作して、計測アプリを起動させ、当該計測アプリで提供されるログイン画面に、事前に登録しておいたユーザ名およびパスワードを入力し、当該計測アプリで提供される解析画面上で動画の分析開始を指示する(図11の(6)参照)。
 そして、上記分析開始の指示を受けると、計測部13a1は、(1)記憶部13bに保存されている動画データから所定の検出方法(例えば背景差分法、フレーム間差分法、時間差分法、二値化処理法、マスク処理法、オプティカルフロー法またはパーティクルフィルタ法など)に基づいて、水産動物および図形10b1の像を検出し、(2)検出した水産動物の像を内包する楕円または矩形の長軸の画素数を基に、例えば、サポートベクターマシンおよび深層学習などのクラス分類手法、ベイジアンネットワークなどのベイズ統計に基づく手法、遺伝的アルゴリズムなどのメタヒューリスティックアルゴリズム手法、または、ニューラルネットワークなどのフィッシャー統計基づく手法、などにより、水産動物の長さ(サイズ)を計測し、(3)日時、測定個体数および長さ(サイズ)などを含む解析結果を記憶部13bに保存する(図11の(7)参照)。
 なお、事前に設置しておいたポータルDBサーバーに計測部13a1が解析結果を送信するようにシステム構築を行ってもよい(図11参照)。また、計測を管理する管理者が所有するパーソナルコンピュータから、ポータルDBサーバーに保存されている、過去の解析結果が集計された集計結果を、ポータルWebサーバーおよびインターネットを経由して閲覧することができるようにシステム構築を行ってもよい(図11参照)。
 計測システム1を用いて、養殖用水槽に居るバナメイエビの全長(額角の先端から尾肢の末端までの長さ)を非接触で計測した実施例について、図12などを参照して詳細に説明する。なお、バナメイエビの体長(眼窩の後縁から尾節の末端までの長さ)の計測も、計測システム1を用いて同様に実施することが可能である。
 計測用構造物10の外観は、図1に示すものと同じである。各部材の特徴は以下の通りである。計測用構造物10および各部材の寸法などに関する数値は、[1.構成]において一例として挙げたものを採用した。
・フレーム10a:断面形状が正四角形のアルミニウム製の角柱
・仕切板10b:透明アクリル板
 ※図形10bとしての枠(枠内寸法:150mm×300mm、枠幅:10mm~20mm)を、仕切板10bの撮像部A側の表面に、原色で、図2に示すような位置(仕切板10bの中心を基準とした位置)に描いた。
・背景板10c:艶消し加工が施された透明アクリル板
・光拡散板10d:全光線透過率が55.2%の乳白色アクリル板
・側面板10e,10e:パンチング加工が施された塩化ビニル板
 ※孔配列パターンは丸孔並列を採用。孔の孔径は図3の(イ)に示すものを採用。
・床板10f:防錆防食加工が施されたスチール製のメッシュパネル
・支持部材10g:GoPro(会社名)社製のデジタルカメラ「HERO6 Black」(製品名)の付属品として提供されるマウント
 撮像装置11として、GoPro(会社名)社製のデジタルカメラ「HERO6 Black」(製品名)を採用した。このデジタルカメラにおける各種パラメータを以下の通り設定した。このデジタルカメラを、GoPro(会社名)社製の防水ハウジング「Super Suit」(製品名)に収容した状態でマウントに固定し、このマウントを、このデジタルカメラのレンズの光軸が仕切板10bの中央付近(図2参照)で仕切板10bと略直交するように取り付けた。
・解像度:1,920×1,080ピクセル(フルHD)
・フレームレート:30fps
・視野角:ワイドモード
・カラー:GoPROモード
・自動光量設定:OFF
・シャッタースピード:1/30
・ISO:400
・ホワイトバランス:自動モード
・露出の補正:OFF
・シャープネス:高モード
 照明装置12として、UPSLON(会社名)社製の充電式防水直管型LEDキャンプライト(JANコード:0601420930795)を7個採用した。この7個のライトの強さの設定は、強モードとした。この7個のライトを、結束バンドなどを使って、メッシュパネルの照明部D側の表面に固定した。具体的には、この7個のライトを、メッシュパネルの表面の中心を基準とした幅350mmの範囲に、均等な間隔で固定した(図5参照)。
 水槽内の水は、透視度が80cm以上となるように調整した。全長が5cm以上のバナメイエビを水槽内に移した。餌などの浮遊物は、ある程度、水槽内の水から取り除いた。撮像装置11および照明装置12が取り付けられた状態の計測用構造物10を水槽内に設置し、収容部B内にバナメイエビが居る状態を保ちながら、約10分間、バナメイエビの動画を撮った。撮った動画が記録されているSDカードを計測装置13の挿入部13eに挿入し、この動画を計測装置13の記憶部bに保存し、計測部13a1にて、この動画を基に長さ計測を実行した。計測装置13にて、この動画を基にバナメイエビの長さ計測を実行している様子の一例を、図12に示す。なお、図12に示す画像中の白い矩形は、バナメイエビの像の検出エリア(額角の先端から尾肢の末端までに相当するエリア)を示している。計測部13a1においてこの白い矩形の長辺のピクセル数を基に計測した長さを、ノギスを使って測った実物のバナメイエビの全長と比較したところ、計測装置13による計測結果が正確なものであることが確認された。
 本発明は、産業上の多くの分野、特に水産養殖業などの分野で広く実施することができ、極めて有用である。
1 計測システム
 10 計測用構造物
   10a フレーム
   10b 仕切板
     10b 図形
   10c 背景板
   10d 光拡散板
   10e,10e 側面板
   10f 底板
   10g 支持部材
   10h 支持脚部材
   10i ロープ
   A  撮像部
   B  収容部
   C  間隙部
   D  照明部
 11 撮像装置
 12 照明装置
 13 計測装置
   13a 制御部
     13a1 計測部
   13b 記憶部
   13c 通信インターフェース部
   13d 入出力インターフェース部
   13e 挿入部
   13f 接続部
   13g 入力部
   13h 出力部

Claims (11)

  1.  水産動物の形態特徴量の非接触での計測を目的として水中に設置される計測用構造物であって、
     撮像装置が配置される空間を有する撮像部と、
     色彩が付されている前記形態特徴量の計測基準となる図形が表面に描かれている光透過性を有する第一の板状の部材を挟んで前記撮像部と対向する、前記水産動物が収容される収容空間を有する収容部と、
     光の反射を抑える加工が施されている光透過性を有する第二の板状の部材と光透過性および光拡散性を有する第三の板状の部材を挟んで前記収容部と対向する、照明装置が配置される空間を有する照明部と、
     を有することを特徴とする計測用構造物。
  2.  前記図形は、原色で描かれていること、
     を特徴とする請求項1に記載の計測用構造物。
  3.  前記収容部は、本計測用構造物が水中に設置されている状況において当該水中に居る前記水産動物が前記収容空間に自発的に出入することが可能な開口を有すること、
     を特徴とする請求項1または2に記載の計測用構造物。
  4.  前記撮像部は、パンチング加工が施されている板状の部材で形成されている側面を有すること、
     を特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の計測用構造物。
  5.  前記側面を形成する前記部材に配列している孔の孔径は、当該部材の両表面から板厚中央に近づくにつれて小さくなっていること、
     を特徴とする請求項4に記載の計測用構造物。
  6.  前記形態特徴量は、長さであること、
     を特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の計測用構造物。
  7.  水産動物の形態特徴量を非接触で計測する計測システムであって、
     前記形態特徴量の非接触での計測を目的として水中に設置される計測用構造物であって、撮像装置が配置される空間を有する撮像部と、色彩が付されている前記形態特徴量の計測基準となる図形が表面に描かれている光透過性を有する第一の板状の部材を挟んで前記撮像部と対向する、前記水産動物が収容される空間を有する収容部と、光の反射を抑える加工が施されている光透過性を有する第二の板状の部材と光透過性および光拡散性を有する第三の板状の部材を挟んで前記収容部と対向する、照明装置が配置される空間を有する照明部と、を有するものと、
     前記撮像部が有する前記空間における、前記水産動物および前記図形を含む画像を撮ることが可能な位置に配置されている撮像装置と、
     前記照明部が有する前記空間における、前記第二の板状の部材と前記第三の板状の部材に光を照射することが可能な位置に配置されている照明装置と、
     前記計測用構造物が水中に設置され前記照明装置が光を照射している状況において前記撮像装置が撮った前記画像から所定の検出方法に基づいて前記水産動物および前記図形の像を検出し、検出した前記像から所定の計測方法に基づいて前記形態特徴量を計測する計測装置と、
     を備えることを特徴とする計測システム。
  8.  前記図形は、原色で描かれていること、
     を特徴とする請求項7に記載の計測システム。
  9.  前記所定の検出方法は、背景差分法、フレーム間差分法、時間差分法、二値化処理法、マスク処理法、オプティカルフロー法またはパーティクルフィルタ法であること、
     を特徴とする請求項7または8に記載の計測システム。
  10.  前記形態特徴量は、長さであること、
     を特徴とする請求項7から9のいずれか1つに記載の計測システム。
  11.  前記所定の計測方法は、前記水産動物の前記像を内包する楕円または矩形の長軸の画素数を基に計測する方法であること、
     を特徴とする請求項10に記載の計測システム。
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