(12) PATENT (19) NO (11) 3323 (13) B1 NORGE (1) Int Cl. A01K 61/00 (06.01) G01B 11/04 (06.01) G01B 11/24 (06.01) Patentstyret (21) Søknadsnr 1736 (86) Int.inng.dag og søknadsnr (22) Inng.dag.12.13 (8) Videreføringsdag (24) Løpedag.12.13 () Prioritet (41) Alm.tilgj 12.06.14 (4) Meddelt 12.06.2 (73) Innehaver Ocea AS, Kanalveien A, 068 BERGEN, Norge (72) Oppfinner Ulrik Ulriksen, Olsvikveien 147, 184 OLSVIK, Norge (74) Fullmektig Acapo AS, Postboks 1880 Nordnes, 817 BERGEN, Norge (4) Benevnelse System og fremgangsmåte for beregning av størrelse på marine organismer i vann (6) Anførte publikasjoner NO 0017 A, US 477701 A, NO 082999 A, EP 0984391 A1, WO 91/029 A1 (7) Sammendrag Det omtales et system, samt tilhørende fremgangsmåte, for beregning av størrelse på marine organismer i vann, så som fisk, omfattende et hus () med minst et kamera (12), bildeanalyseverktøy for å analysere bilder tatt av kameraet, samt utstyr for å heve og senke huset i vannet, hvori huset () omfatter en avstandsmåler (18) for å måle avstand til fisk som kameraet skal ta bilde av, hvor nevnte kamera (12) er innrettet til å ta bilder nedover i vannet av enkelt fisk ved mottak av et signal fra avstandsmåleren (18), og at bilder av fisken samt informasjon om avstanden til fisken er innrettet til å bli overført til bildeanalyseverkøyet for bestemmelse av fiskens størrelse og vekt.
1 Den foreliggende oppfinnelse vedrører et system og fremgangsmåte for beregning av størrelse på marine organismer i vann, så som fisk, omfattende et hus med minst et kamera, der kameraet er innrettet til å ta bilder nedover i vannet av enkelt fisk, bildeanalyseverktøy for å analysere bilder tatt av kameraet, samt utstyr for å heve og senke huset i vannet. Utstyr for måling av biomasse til fisk er kjent fra før, også bruk av kamera og analyseverktøy er i den sammenheng kjent. Imidlertid skiller foreliggende løsning seg fra kjent teknikk ved at det blant annet brukes avstandsmåling som en del av størrelsesberegning. 1 2 I forskjell fra kjente, optiske systemer med samme formål skiller oppfinnelsen seg videre ved bruk av høyoppløselige stillbilder i kombinasjon med laser istedenfor 3D video. Fisken kan sees ovenfra med kunstig lyskilde istedenfor nedenfra eller fra siden. Dette er viktig for å unngå bilder av fisk i perspektiv eller svømmebevegelser, noe som gjør avstandsberegning vanskelig. Videre sikrer dynamisk måleområde etter fiskestørrelse optimalt antall piksler i hvert bilde. Profilering av måleresultater istedenfor måling på ett fast punkt i mæren vil også kunne sikre at utvalget er representativt. Fra kjent teknikk vises til NO 0017 A, og som viser en fremgangsmåte og en anordning for registrering og beregning av vekt av fisk i en overføringskanal, der fremgangmåten blant annet omfatter å ta bilder i vannet av enkelt fisk ved belysning av fisk ved hjelp av lysskilder for videre beregning av fiskens vekt. Det beskrives også at anordningen for måling av fisk eller andre akvatiske organismer blant annet omfatter minst et digitalt kamera som er innrettet for å ta bilder av enkelt fisk, lyskilde, et styreverktøy og et analyseverktøy.
2 US 477701 A beskriver et undervannskamera med forbedret fokus ved bruk av laser til å måle avstand til objekter i vannet, der bildet av fisken tas når avstand mellom kamera og fisken er innefor en på forhånd bestemt avstand, men bildene tatt ved hjelp av kameraet brukes ikke til beregning av vekt eller størrelse til fisken. Av andre funksjoner kan også nevnes at foreliggende løsning kan kombineres med et oppovervendt videokamera som benyttes til fôrkontroll. Ved gitte intervaller kan systemet også benyttes til automatisk å ta bilder av dødfisk i bunnen av mæren. Bilder av fisk med sårskader eller lakselus kan så bli lastet opp for videre analyse eller menneskelig kontroll. 1 Det er således et formål med foreliggende oppfinnelse å frembringe et system og fremgangsmåte som foruten de overnevnte fordeler også gir forbedret størrelsesbergegning av fisk på en enkel og sikker måte. Overnevnte formål oppnås med et system som angitt i det selvstendige krav 1, ved at huset omfatter en avstandsmåler for å måle avstand til fisk som kameraet skal ta bilde av, der avstandmåleren er innrette til å sende et signal til nevnte kamera om å ta bilder nedover i vannet av enkelt fisk som er innenfor et bestemt måleområde, og at bildeanalyseverkøyet er innrettet til å bestemme fiskens størrelse og vekt ut fra bildet som er tatt av en fisk og informasjon om avstanden til fisken. Alternative utførelser av systemet er angitt i respektive uselvstendige krav. 2 Nevnte minst ene kamera kan være et digitalt kamera innrettet til å ta høyoppløselige stillbilder av fisken. Alternativ kan nevnte minst ene kamera være et digitalt videokamera innrettet til å ta opp film av fisken, hvorpå bildeanalyseverktøyet er innrettet til å velge ut høyoppløselige stillbilder for videre analyse. Måleområdet kan være definert av maksimal og minimal avstand til fisken avhengig av forventet fiskestørrelse. 3 Huset kan videre være utstyrt med lysutstyr som lyser mot fisken som det skal tas bilde av, idet lysutstyret er innrettet til å forbedre kontrast mellom fisk og bakgrunn. Lysutstyret kan omfatte IR belysning. Huset kan også omfatte et oppovervendt videokamera for fôrkontroll.
3 Huset kan omfatte nettverksutstyr for å laste opp bildedata og avstandsinformasjon til bildeanalyseverkøyet, og også en lagringsenhet for lagring av et antall bilder og avstandsinformasjon. Ustyret for å heve og senke huset i vannet er fortrinnsvis en vinsj. 1 Overnevnte formål oppnås også med en fremgangsmåte som angitt i det selvstendige krav 11, ved å senke huset til et bestemt dyp i vannet, å måle avstand til fisk som kameraet skal ta bilde av, ved hjelp av en avstandsmåler i huset, å sende et signal fra avstandsmåleren til kameraet når fisken er innenfor et bestemt måleområde, idet måleområdet er definert av maksimal og minimal avstand til fisken avhengig av forventet fiskestørrelse, å ta bilder nedover i vannet av enkelt fisk, og at bilder av fisken samt informasjon om avstanden til fisken lastes opp til et bildeanalyseverktøy for bestemmelse av fiskens størrelse og vekt. Alternative utførelser av fremgangsmåten er angitt i respektive uselvstendige krav. Fortrinnsvis benyttes et digitalt kamera for å ta høyoppløselige stillbilder av fisken og/eller filmopptak av fisken, hvorpå bildeanalyseverktøyet er innrettet til å velge ut høyoppløselige stillbilder for videre analyse. Størrelsen bestemmes ut i fra antall piksler i bildet og avstandsinformasjon, samt at vekten beregnes ved hjelp av størrelsen basert på erfaringsmodeller pr. art. 2 Huset kan kjøres opp og ned i vannet for å ta et antall bilder som er representativ for fiske som står ved forskjellige dybder. 3 Foretrukket vil kun sentrerte bilder av fisk innenfor et bestemt pikselområde aksepteres for bildeanalyse, og bilder av fisk som overlapper eller som ikke er innenfor det bestemte pikselområdet forkastes for bildeanalyse. Oppfinnelsen skal nå forklares nærmere ved hjelp av de vedlagte figurer, hvori: Figur 1 viser en prinsippskisse av deler av utstyret som inngår i systemet i følge oppfinnelsen. Figur 2a-2c viser eksempler på bilder som underkastes analyse i systemet i følge oppfinnelsen.
4 Foreliggende oppfinnelse gjelder mer spesifikt et system og fremgangsmåte for optisk beregning av fiskestørrelse i vann, og omfatter som figur 1 viser et hus som kan senkes ned i vannet ved hjelp av eksempelvis en vinsj eller lignende. Huset kan monteres på en profilerende vinsj slik at det tas størrelsesmål fra ulike dybder i mæren. 1 Nærmere bestemt omfatter huset ett eller flere nedoverrettet kamera 12 som tar bilder eller film av fisk under kameraet, som fortrinnsvis er et digitalkamera. Videre omfatter huset en avstandsmåler 18 som ved hjelp av eksempelvis laser måler avstand til underliggende fisk, en nettverksforbindelse 16 og en lagringsenhet 24 for eventuell mellomlagring av bilder tatt av fisken, samt avstandsmålingen til angjeldende fisk. En eller flere lyskilder, eksempelvis infrarødt lys (IR), er også montert til husets underside og eventuelt andre steder på huset. Gode kontraster mellom fisk og bakgrunn blir oppnådd ved hjelp av nevnte IR belysning. Et kamera 14 kan være montert i en øvre del av huset, hvor kameraet 14 er innrettet for tradisjonell fôrkontroll. I systemet inngår også et sentralt bildeanalyseverktøy (ikke vist), og som fortrinnsvis er anbrakt ute av vannet. Bildeanalyseverktøyet omfatter datamaskinutstyr og programvare i stand til å analysere bildene som er tatt, og eventuelt til å generere stillbilder av film som er tatt. 2 Feltet merket 22 i figur 1 angir et måleområde for fisken som det skal tas bilde av. Pilene viser eksempler på avstand fra kamera og måleområde, og kan eksempelvis være maksimalt 3m og minimalt 1m. De nevnte verdier kan selvfølgelig avvike fra de angitte. 3 Når objekter som fisk er innenfor et vist område fra måleren, eksempelvis mellom 1m og 3m, gir avstandsmåleren 18 et signal, fortrinnsvis et digitalt signal, som trigger digitalkameraet 12 som tar et høyoppløselig stillbilde av fisken. Kameraet 12 kan som nevnt også ta opp film av fisken, og hvor bildeanalyseverktøyet etterpå trekker ut stillbilder for analyse. Måleområdet kan endres dynamisk i tråd med forventet fiskestørrelse.
Ettersom bildene tas ovenfra er det ikke nødvendig å kompensere for fiskens svømmemønster. Et sentralt system laster opp tilgjengelige bilder for videre analyse via eksempelvis trådløst Ethernet i nettverksforbindelsen 24. Ukurante bilder forkastes slik at kun fisk som lett kan isoleres og måles benyttes videre. Figur 2b og 2c viser eksempler på ukurante bilder. I figur 2b er fisken utenfor det bestemte bildeområdet, men i figur 2c er det overlappende fisk. 1 Figur 2a viser et eksempel på et godkjent bilde, og viser at fisken er innenfor det bestemte bildeområdet. Størrelsen på fisk beregnes ved hjelp av antallet piksler i bildet og avstandsinformasjon målt av avstandsmåleren 18. Deretter kan fiskens vekt beregnes ved hjelp av erfaringsmodeller per art, blant annet basert på at bredde sentralt på fisken måles og også lengde på fisken, som henholdsvis den vertikale og den horisontale pilen viser. Pikselområdet kan variere, men i en eksempelutførelse kan maksimalt pikselområde være mellom 2700 til 00 piksler og minimalt pikselområde kan minimum 800 piksler.
6 Patentkrav 1. System for beregning av størrelse på marine organismer i vann, så som fisk, omfattende et hus () med minst et kamera (12), der kameraet (12) er innrettet til å ta bilder nedover i vannet av enkelt fisk, bildeanalyseverktøy for å analysere bilder tatt av kameraet, samt utstyr for å heve og senke huset i vannet, k a r a k t e r i s e r t v e d at: - huset () omfatter en avstandsmåler (18) for å måle avstand til fisk som kameraet skal ta bilde av, der avstandmåleren (18) er innrette til å sende et signal til nevnte kamera (12) om å ta bilder nedover i vannet av enkelt fisk som er innenfor et bestemt måleområde (22), og - at bildeanalyseverkøyet er innrettet til å bestemme fiskens størrelse og vekt ut fra bildet som er tatt av en fisk og informasjon om avstanden til fisken. 1 2. System i samsvar med krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d at nevnte minst ene kamera (12) er et digitalt kamera innrettet til å ta høyoppløselige stillbilder av fisken. 3. System i samsvar med krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d at nevnte minst ene kamera (12) er et digitalt videokamera innrettet til å ta opp film av fisken, hvorpå bildeanalyseverktøyet er innrettet til å velge ut høyoppløselige stillbilder for videre analyse. 2 4. System i samsvar med krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d at måleområdet (22) er definert av maksimal og minimal avstand til fisken avhengig av forventet fiskestørrelse.. System i samsvar med krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d at huset () er utstyrt med lysutstyr () som lyser mot fisken som det skal tas bilde av, idet lysutstyret () er innrettet til å forbedre kontrast mellom fisk og bakgrunn. 6. System i samsvar med krav 4, k a r a k t e r i s e r t v e d at lysutstyret () omfatter IR belysning. 3 7. System i samsvar med krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d at huset omfatter et oppovervendt videokamera for fôrkontroll.
7 8. System i samsvar med krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d at huset () omfatter nettverksutstyr (16) for å laste opp bildedata og avstandsinformasjon til bildeanalyseverkøyet. 9. System i samsvar med krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d at huset () omfatter en lagringsenhet (24) for lagring av et antall bilder og avstandsinformasjon. 1. System i samsvar med krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d at utstyret for å heve og senke huset () i vannet er en vinsj. 11. Fremgangsmåte for beregning av størrelse på marine organismer i vann, så som fisk, idet et hus () med minst et kamera (12) heves og senkes i vannet, k a r a k t e r i s e r t v e d å omfatte de følgende trinn: - å senke huset () til et bestemt dyp i vannet, - å måle avstand til fisk som kameraet (12) skal ta bilde av, ved hjelp av en avstandsmåler (18) i huset, - å sende et signal fra avstandsmåleren (18) til kameraet (12) når fisken er innenfor et bestemt måleområde (), idet måleområdet er definert av maksimal og minimal avstand til fisken avhengig av forventet fiskestørrelse, - å ta bilder nedover i vannet av enkelt fisk, og - at bilder av fisken () samt informasjon om avstanden til fisken lastes opp til et bildeanalyseverkøy for bestemmelse av fiskens størrelse og vekt. 2 12. Fremgangsmåte i samsvar med krav, k a r a k t e r i s e r t v e d at det benyttes et digitalt kamera for å ta høyoppløselige stillbilder av fisken og/eller filmopptak av fisken, hvorpå bildeanalyseverktøyet er innrettet til å velge ut høyoppløselige stillbilder for videre analyse. 13. Fremgangsmåte i samsvar med krav, k a r a k t e r i s e r t v e d at størrelsen bestemmes ut i fra antall piksler i bildet og avstandsinformasjon, samt at vekten beregnes ved hjelp av størrelsen basert på erfaringsmodeller pr. art. 3 14. Fremgangsmåte i samsvar med krav, k a r a k t e r i s e r t v e d at huset () kjøres opp og ned i vannet for å ta et antall bilder som er representativ for fisk som står ved forskjellige dybder.
8 1. Fremgangsmåte i samsvar med krav 13, k a r a k t e r i s e r t v e d at kun sentrerte bilder av fisk innenfor et bestemt pikselområde aksepteres for bildeanalyse, og at bilder av fisk som overlapper eller som ikke er innenfor det bestemte pikselområdet forkastes for bildeanalyse.
14 12 16 18 24 22 Fig. 1 Fig. 2a Fig. 2b Fig. 2c