JP6922958B2 - Number counting device and number counting method - Google Patents
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Description
本発明は、例えば生簀内のクロマグロの尾数の計測に適用される尾数計数装置及び尾数計数方法に関する。 The present invention relates to, for example, a number counting device and a number counting method applied to the measurement of the number of bluefin tuna in a cage.
生簀養殖の主要魚種の一つであるクロマグロは、その表皮が弱いという生物学的な特性もあって、一度生簀に活け込むと、出荷までその魚体に触れることができないため、養殖業者の多くは稚魚の活け込みから出荷までを、経験的な方法で尾数管理を行っている。 Bluefin tuna, which is one of the main fish species for fish cage farming, has a biological characteristic that its epidermis is weak, and once it is put into a cage, it cannot be touched until it is shipped, so many aquaculture companies Manages the number of fish from the start of fry to shipping by an empirical method.
養殖尾数をリアルタイムで把握できる従来の計測手法として密度推定法、水中カメラを用いた方法などの持つ欠点を解決するものとして、非特許文献1に記載の計数装置及び計数方法が提案されている。
The counting device and counting method described in
非特許文献1に記載の方法は、クロマグロが生簀内を一定方向に周回する遊泳行動に着目したものであり、周回するクロマグロが生簀の一断面を通過する単位時間当たりの通過尾数と1周当りの周回時間を掛け合わせることにより、生簀内の総尾数を求める方法である。
The method described in Non-Patent
非特許文献1に記載の方法は、以前の方法に比較して高い精度で尾数を計測することができる利点がある。この方法においては、マルチ送受波ソナーからの通常の魚群探知機のような複数チャンネルの映像がPC(パーソナルコンピュータ)の画面上に表示される。しかしながら、他チャンネルからの反射信号のために生じる偽像(ゴーストと適宜称する)を取り除くために、画面に表示されている各チャネルの映像で計測時間と距離が一致する個体反応画像を比較して、個体反応が強い画像を取り込み、そうでない反応をゴーストとして取り除く処理をマニュアルで行っている。その結果,処理時間が長くなったり、作業者の間で処理がばらついて精度が低下したりする問題があった。
The method described in Non-Patent
したがって、本発明の目的は、かかる問題点が解決された尾数計数装置及び尾数計数方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a number counting device and a number counting method in which such a problem is solved.
本発明は、複数の超音波の送受波器を配列して超音波の送受信チャンネルを複数個有するようになされたマルチ送受波ソナーと、
マルチ送受波ソナーの複数の超音波の送受波器により形成される音響カーテンを単位時間当たり通過する魚の尾数を求める尾数計算部と、
魚の遊泳速度を求める遊泳速度計算部と、
尾数計算部によって求められた尾数と遊泳速度計算部によって求められた遊泳速度から総尾数を算出する尾数算出部とを備え、
マルチ送受波ソナーの受信信号中の隣り合うチャンネルでほぼ同じ距離のエコーの中で最大のエコーを残すゴースト除去処理を行うことを特徴とする尾数計測装置である。
また、本発明は、このような処理を行なう尾数計測方法である。
The present invention includes a multi-transmission / reception sonar in which a plurality of ultrasonic wave transmitters / receivers are arranged to have a plurality of ultrasonic wave transmission / reception channels.
A fish number calculation unit that calculates the number of fish that pass through an acoustic curtain formed by multiple ultrasonic wave transmitters and receivers of a multi-wave sonar per unit time, and
A swimming speed calculation unit that calculates the swimming speed of fish,
It is equipped with a number calculation unit that calculates the total number of fish from the number of fish calculated by the number calculation unit and the swimming speed obtained by the swimming speed calculation unit.
It is a tail number measuring device characterized by performing a ghost removal process that leaves the largest echo among echoes of substantially the same distance on adjacent channels in the received signal of the multi-transmission / reception sonar.
Further, the present invention is a method for measuring the number of fish that performs such processing.
少なくとも一つの実施形態によれば、マルチ送受波ソナーの受信信号中のゴーストを除去することによって尾数計測を自動的且つ高精度に行なうことができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本明細書に記載されたいずれかの効果又はそれらと異質な効果であっても良い。 According to at least one embodiment, the number of tails can be measured automatically and with high accuracy by removing the ghost in the received signal of the multi-transmission / reception sonar. The effects described here are not necessarily limited, and may be any of the effects described in the present specification or an effect different from them.
以下、本発明の実施形態等について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態等は本発明の好適な具体例であり、本発明の内容がこれらの実施形態等に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments and the like of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiments and the like described below are suitable specific examples of the present invention, and the contents of the present invention are not limited to these embodiments and the like.
図1は、システム全体の概略を示す。尾数計数システム1は、超音波の送波器2及び受波器3を備えている。送波器2及び受波器3は、それぞれ異なる指向特性を持つようにされた複数チャンネル分(例えば15チャンネル分)設けられており、送波器2及び受波器3によってマルチ送受波ソナーが構成されている。送波器2に対して送信回路4から送信信号が供給され、超音波の送信信号が水中に放射される。受波器3によって送信信号に対応する反射信号(エコーと適宜称する)が受信され、受信信号が受信回路5に供給される。
FIG. 1 shows an outline of the entire system. The
マルチ送受波ソナーは、所定の判定の生簀8の中を遊泳するクロマグロ(以下、単にマグロ又は魚と適宜称する)を見落しなく計測するための性能を備えている。すなわち、遊泳するマグロの個体識別が可能な周波数,距離分解能(パルス幅)及びビーム幅とされ、また、高速で遊泳する個体を捕捉可能なパルス発射回数とされ、さらに、生簀の鉛直断面をカバーできる音響カーテンを形成するような配列の送受波器を備えている。
The multi-transmission / reception sonar has a performance for measuring bluefin tuna (hereinafter, simply referred to as tuna or fish as appropriate) swimming in the
送信回路4及び受信回路5に対して、マイクロコンピュータなどで構成されている演算部6が接続される。演算部6は、ソフトウェア(プログラム)によって動作し、通過魚尾数計算部7a、遊泳速度計算部7b、魚尾数算出部7cのブロックで表される機能を有する。演算部6の処理によって計測結果が出力される。図示しないが、計測結果が出力される記憶(記録)装置、表示装置などが設けられている。
A
魚尾数計測の処理の流れの一例を図2のフローチャートに示す。
ステップST1:マルチ送受波ソナーの受信信号を用いて音響カーテンを通過する魚の尾数をカウントする。
ステップST2:ピンガーを用いて、魚の周回速度を計算する。
ステップST3:魚の周回速度とステップST1で求められた音響カーテンを通過する魚の尾数から総尾数を計算する。
An example of the flow of processing for measuring the number of fish fish is shown in the flowchart of FIG.
Step ST1: Count the number of fish passing through the acoustic curtain using the received signal of the multi-transmission / reception sonar.
Step ST2: Calculate the orbiting speed of the fish using Pinger.
Step ST3: The total number of fish is calculated from the orbiting speed of the fish and the number of fish passing through the acoustic curtain obtained in step ST1.
マグロが生簀を1周するのにかかる時間、すなわち周回時間を求めるためにピンガー (超音波発振器)が利用される。一例として、マグロの餌であるサバの体内に小型ピンガーを挿入し、それをマグロに食べさせることによりマグロの体内に非接触でピンガーを取り込ませている。 A pinger (ultrasonic oscillator) is used to determine the time it takes for a tuna to orbit a cage, that is, the orbital time. As an example, a small pinger is inserted into the body of mackerel, which is the food for tuna, and the tuna is fed with the small pinger so that the tuna is taken into the body of the tuna in a non-contact manner.
ピンガー信号をもとに遊泳軌跡を求める方法は、遊泳する魚から発信されるピンガー信号を生簀内の4か所に設置した受信機で受信して、それぞれの信号の受信時間差から得られる位置の線の交点から魚の位置をリアルタイムで求めるものである。ピンガーの周波数は例えば62.5kHzで、発信間隔は1回/sである。数匹の魚にピンガーを装着される。生簀内で遊泳するマグロの遊泳行動を1秒ごとにリアルタイムで受信計測することができ、遊泳軌跡が求められる。この結果から、マグロは生簀内をほぼ規則正しく反時計回りに周回していることが判明した。そこで、これらピンガーから得られた周回軌跡から、周回半径毎に魚の遊泳軌跡を取り出し、周回半径と周回時間の関係を調べた結果から生簀内で遊泳するマグロの周回時間は、周回半径の関数として高い相関係数の下記の一次回帰式で表わされることが分かった。 The method of obtaining the swimming locus based on the Pinger signal is to receive the Pinger signal transmitted from the swimming fish by the receivers installed at four places in the cage, and to obtain the position obtained from the reception time difference of each signal. The position of the fish is obtained in real time from the intersection of the lines. The frequency of Pinger is, for example, 62.5 kHz, and the transmission interval is 1 time / s. Pinger is attached to several fish. The swimming behavior of tuna swimming in the cage can be received and measured in real time every second, and the swimming trajectory is required. From this result, it was found that the tuna orbits in the cage almost regularly counterclockwise. Therefore, from the orbital loci obtained from these pingers, the swimming locus of the fish was extracted for each orbital radius, and the relationship between the orbital radius and the orbital time was investigated. It was found that it is represented by the following linear regression equation with a high correlation coefficient.
y(i)=ax(i)+b
y(i):i番目のレーンの周回時間(s)
i:生簀の中心から外周までの1m毎のレーン番号
x:生簀中心から外周までの距離(周回半径)(m)
y (i) = ax (i) + b
y (i): Orbit time (s) of the i-th lane
i: Lane number every 1 m from the center of the cage to the outer circumference x: Distance from the center of the cage to the outer circumference (circumferential radius) (m)
生簀の一断面を通過した尾数を単位時間当たりの通過尾数として求め、先に求めた各レーンにおける周回時間と単位時間当たりの通過尾数を掛け合わせ、これを各レーンにおける通過尾数として求め、これらを総計することにより生簀内のマグロ総尾数Qが求められる。この式を下記に示す。 The number of fish that passed through one section of the cage was calculated as the number of fish that passed per unit time, and the lap time in each lane obtained earlier was multiplied by the number of fish that passed per unit time, and this was calculated as the number of fish that passed in each lane. The total number of tuna in the cage Q can be obtained by totaling. This equation is shown below.
Q=Σ(m(i)/t×y(i) Q = Σ (m (i) / t × y (i)
上式で(m(i))は、i番目のレーンにおけるt時間の通過尾数を表し、tは計測時間 (s)である。また、Σは、レーン番号を(1,2,...,n)とすると、(i=1)から(i=n)までの総和を求めることを表している。 In the above equation, (m (i)) represents the number of fish passing t time in the i-th lane, and t is the measurement time (s). Further, Σ indicates that the sum of (i = 1) to (i = n) is to be obtained, where the lane number is (1, 2, ..., N).
図3は、魚尾数計測の処理の流れの他の例を示すフローチャートである。他の例では、ピンガーを使用しないでマルチ送受波ソナーの受信信号から周回時間を求めるようにしている。
ステップST11:マルチ送受波ソナーを用いて音響カーテンを通過する魚の尾数をカウントする。
ステップST12:マルチ送受波ソナーを用いて、魚の周回速度を計算する。
ステップST13:魚の周回速度と音響カーテンを通過する魚の尾数から総尾数を計算する。
FIG. 3 is a flowchart showing another example of the flow of processing for measuring the number of fish fish. In another example, the lap time is obtained from the received signal of the multi-transmission / reception sonar without using a pinger.
Step ST11: Count the number of fish passing through the acoustic curtain using multi-transmission and reception sonar.
Step ST12: Calculate the orbiting speed of the fish using multi-transmission and reception sonar.
Step ST13: The total number of fish is calculated from the orbital speed of the fish and the number of fish passing through the acoustic curtain.
さらに、本発明の一実施形態について説明する。マルチ送受波ソナー9は、図4に示すように、所定の判定の生簀8の中を遊泳するマグロを計測するような仕様とされている。一例として、非特許文献1に記載のような仕様とされている。すなわち、周波数は高分解能が可能な高周波数帯の460kHz、マグロの個体識別が可能な距離分解能を持つパルス幅として0.064ms(距離分解能4.8cm)、一断面を見落としなく探査できるためのビーム幅として5度,遊泳速度が約1m/sのマグロからの反射エコーを十分受波できるためのパルス発射回数を20回/sとしている。
Further, an embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 4, the multi-transmission / reception sonar 9 is designed to measure tuna swimming in a
これら機能要素を持つ送受波器を扇形状に15個配置したマルチ送受波ソナー9が生簀8の内側に設置され、マルチ送受波ソナー9から発信する超音波で生簀の一断面をいわゆる音響断面(音響カーテンと称する)10で仕切り,周回するマグロがこの音響カーテン10を通過する尾数を見落としなく計測できるようにされる。
A multi-transmission / reception sonar 9 in which 15 transmitters / receivers having these functional elements are arranged in a fan shape is installed inside the
マルチ送受波ソナー9においては、魚からのエコーを確実にとらえるために、送受波器の指向特性を設定している。そのため複数の受波器に同じ魚からのエコーが計測される。一番エコー強度が大きいのが魚の方向となる。魚の方向以外のエコーがゴーストである。コンピュータなどによって、自動カウントするためには、ゴーストを除去し、一匹の魚として検知する必要がある。 In the multi-transmission / reception sonar 9, the directional characteristics of the transmitter / receiver are set in order to reliably capture the echo from the fish. Therefore, echoes from the same fish are measured on multiple receivers. The direction of the fish has the highest echo intensity. Echoes other than the direction of the fish are ghosts. In order to automatically count by a computer or the like, it is necessary to remove the ghost and detect it as a single fish.
さらに、計測されたデータにはノイズ(魚以外からのエコー、電気的ノイズなど)も含まれてきる。ノイズを除去し、魚からのエコーのみを検知する必要がある。一実施形態の今回のシステムでは、1秒間に20回、送信信号を送信している。魚からのエコーの場合、連続してエコーが計測されるが、ノイズの場合は一度のみエコーが存在している可能性が高い。 Furthermore, the measured data also includes noise (echo from other than fish, electrical noise, etc.). It is necessary to remove noise and detect only echoes from fish. In this system of one embodiment, the transmission signal is transmitted 20 times per second. In the case of echoes from fish, echoes are measured continuously, but in the case of noise, it is highly possible that the echoes exist only once.
本発明の一実施形態では、上述した点を考慮して、図5のフローチャートに示されるような処理でもってマルチ送受波ソナーの受信信号を処理している。
ステップST21:各チャネル(受波器)で計測された受信信号のエコーからピークを検出する。
In one embodiment of the present invention, in consideration of the above points, the received signal of the multi-transmission / reception sonar is processed by the processing as shown in the flowchart of FIG.
Step ST21: A peak is detected from the echo of the received signal measured in each channel (receiver).
ステップST22:隣り合うチャネルでほぼ同じ往復距離でピークがある場合、一つの魚からのエコーとして、一番大きなチャネルのエコーのみを残す(ゴースト除去)。
ステップST23:一つ前の送信信号でも同じ往復距離にピークが存在する場合、一つの魚からのエコーとする(エコーの連続性評価)。すなわち、1つ前の送信信号に対するほぼ同じ距離のピークを連結する。
Step ST22: When there are peaks in adjacent channels at approximately the same round trip distance, only the echo of the largest channel is left as an echo from one fish (ghost removal).
Step ST23: If a peak exists in the same round-trip distance even in the previous transmission signal, it is regarded as an echo from one fish (echo continuity evaluation). That is, peaks having substantially the same distance as the previous transmission signal are connected.
ステップST24:ステップST23の処理でピークとして連結された送信回数が閾値以上かどうかが判定される。閾値より少ない場合は、エコーがノイズと判定され、処理が最初のステップST21に戻る。
ステップST25:ステップST24において、閾値以上と判定された場合、検出された魚のチャネルと距離から、魚の位置を計算する。
Step ST24: It is determined whether or not the number of transmissions linked as a peak in the process of step ST23 is equal to or greater than the threshold value. If it is less than the threshold value, the echo is determined to be noise, and the process returns to the first step ST21.
Step ST25: If it is determined in step ST24 to be equal to or greater than the threshold value, the position of the fish is calculated from the detected fish channel and distance.
ステップST26:生簀中心(ピンガーから得られたマグロの周回軌跡における中心)からの距離毎に(すなわち、周回レーン毎に)単位時間当たりの音響カーテンを通過する尾数を計算する。
ステップST27:生簀中心から距離ごとの周回速度と通過尾数から生簀全体の尾数を計算する。
Step ST26: Calculate the number of fish passing through the acoustic curtain per unit time for each distance (that is, for each orbital lane) from the center of the cage (the center in the orbital trajectory of the tuna obtained from Pinger).
Step ST27: The number of fish in the entire cage is calculated from the orbiting speed and the number of passing fish for each distance from the center of the cage.
図6は、ステップST21のピーク検出の処理を説明するためのもので、横軸が距離であり、縦軸がエコーの大きさである。図6は、ある一つのチャンネルの受信信号の波形を示している。破線で示すような閾値が設定される。閾値としては、絶対値又は全体の平均値の定数倍の値が使用される。図6の例では、閾値以上の値を持つピークが2個検出されている。なお、図6、図9及び図10では、エコーをアナログ波形で示しているが、演算部6では、受信信号をデジタル信号に変換してデジタル信号処理でもって処理がなされる。
FIG. 6 is for explaining the process of peak detection in step ST21, where the horizontal axis is the distance and the vertical axis is the magnitude of the echo. FIG. 6 shows the waveform of the received signal of a certain channel. The threshold value as shown by the broken line is set. As the threshold value, an absolute value or a constant multiple of the overall average value is used. In the example of FIG. 6, two peaks having a value equal to or higher than the threshold value are detected. Although the echo is shown as an analog waveform in FIGS. 6, 9 and 10, the
図7は、マルチ送受波ソナー9による音響カーテン10の一例を示す。マルチ送受波ソナー9は、例えば15個の送受波器が扇状に配列されたものであり、水平方向の指向特性を持つ送受波器の送受信経路をch(チャンネル)1とし、例えば5°の間隔で鉛直方向に指向特性を持つ送受信経路をch2とし、以下、ch3,ch4,...,ch15が設定されている。したがって、全体で水平位置から70°の角範囲に拡がった音響カーテン10が構成される。これらの数値は一例であるが、魚からのエコーを確実に捉えることができるような指向特性、チャンネル数などが設定される。また、生簀の半径に応じて音響カーテン10の検知範囲の距離が設定される。例えば生簀の半径が20mの場合では、マルチ送受波ソナー9は、20m又は20mよりやや大きい範囲でのエコーに基づいて検知を行なえばよい。
FIG. 7 shows an example of the
図7に示すように、マグロが音響カーテン10を通過する時に、複数の隣接するチャンネルで同じマグロからのエコーが存在する。ゴースト除去のために、相対的に反射が弱いエコー(ゴースト)を削除するようになされる(ステップST22の処理)。図8は、隣接するチャンネル例えばch3,ch4,ch5,ch6,ch7のエコーの画像を示している。魚群探知機と同様に、縦方向が距離を示し、横方向が時間を示す。また、濃淡がエコーの大きさを表している。濃い部分は、薄い部分よりエコーが大きい(反射が強い)ことを示している。この例では、ほぼ同じ距離に生じるエコーの内で、ch5のエコーが最も大きいので、ch5以外のエコーは、ゴーストと判定される。
As shown in FIG. 7, when the tuna passes through the
図9は、ゴースト除去の信号処理を示している。ch3〜ch7のそれぞれのエコーが示されている。ほぼ同じ距離で発生するエコーの中で、相対的にレベルの大きなエコー (この例ではch5のエコー)が真のエコーと判定され、他のエコーがゴーストと判定される。 FIG. 9 shows ghost removal signal processing. The echoes of ch3 to ch7 are shown. Among the echoes generated at almost the same distance, the echo with a relatively large level (ch5 echo in this example) is determined to be a true echo, and the other echoes are determined to be ghosts.
次に、ステップST23でなされる連続性の評価について、図10を参照して説明する。図10は、チャンネルch5のエコーの波形を示し、縦軸が時間(s)を示し、横軸が往復距離(m)を示す。1秒間に20回の送信を行なうので、時間間隔が0.05秒となる。一つ前の同じ往復距離でピークが存在する場合、一尾の魚としてつなげる。すなわち、連続してピークをとらえることができた連続送信回数がある閾値(例:5〜20回の範囲内で設定される)の場合、一尾の魚として検出する。このような処理でノイズの除去を行なうことができる。すなわち、魚からのエコーの場合、連続してエコーが計測されるが、ノイズの場合には一度のみエコーが存在している可能性が高い。そして、図11に示す画像のように、ch5のエコーを一尾の魚として検出する。 Next, the evaluation of continuity performed in step ST23 will be described with reference to FIG. FIG. 10 shows the echo waveform of channel ch5, the vertical axis represents time (s), and the horizontal axis represents reciprocating distance (m). Since transmission is performed 20 times per second, the time interval is 0.05 seconds. If there is a peak at the same round-trip distance of the previous one, connect it as a single fish. That is, in the case of a certain threshold value (eg, set within the range of 5 to 20 times), the number of times of continuous transmission capable of continuously capturing the peak is detected as one fish. Noise can be removed by such processing. That is, in the case of an echo from a fish, the echo is measured continuously, but in the case of noise, it is highly possible that the echo exists only once. Then, as shown in the image shown in FIG. 11, the echo of ch5 is detected as a single fish.
検出された魚のチャンネルと距離からその魚の位置が計算される(ステップST25)。生簀の中心(例えばマグロの周回における中心)からの距離ごと(例えば1m単位で設定された各レーン)の単位時間当たりの通過尾数が計算される(ステップST26)。 The position of the fish is calculated from the detected fish channel and distance (step ST25). The number of passing fish per unit time for each distance (for example, each lane set in 1 m units) from the center of the cage (for example, the center in the circumference of the tuna) is calculated (step ST26).
各レーンの周回時間(s)とマルチ送受波ソナーで得られた音響カーテンを通過した単位時間当たりの通過尾数を掛け合わせることにより、各レーンにおけるマグロの1周分の通過尾数を求めることができる。この結果を各レーンの通過尾数として示したのが図12である。さらに、各レーンにおける通過尾数を足し合わせることにより生簀に現存するマグロの尾数が求められる。以上の処理は、図1の通過尾数計算部7aによって行なわれる。
By multiplying the lap time (s) of each lane by the number of passing fish per unit time that has passed through the acoustic curtain obtained by the multi-wave sonar, the number of passing fish for one lap of tuna in each lane can be obtained. .. FIG. 12 shows this result as the number of passing fish in each lane. Furthermore, the number of existing tuna in the cage can be obtained by adding up the number of passing tuna in each lane. The above processing is performed by the passing fish
そして、遊泳速度計算部7bによってピンガーのデータから得られた生簀の中心からの距離(レーン)ごとの周回速度を使用して、魚尾数算出部7cが上述した式でもって生簀全体の総尾数を計算する(ステップST27)。
Then, using the orbiting speed for each distance (lane) from the center of the cage obtained from the data of Pinger by the swimming
上述した本発明の一実施形態によれば、マルチ送受波ソナーにより得られたエコーの表示画像を目視してゴーストを除去する作業と比較して、コンピュータ及びソフトウェアによる処理でゴーストの除去を行なうことができるので、ダブルカウントを防止して高精度の尾数計測が可能となる。また、作業時間の短縮化も可能である。 According to the above-described embodiment of the present invention, the ghost is removed by processing by a computer and software as compared with the work of visually observing the display image of the echo obtained by the multi-transmission / reception sonar and removing the ghost. This makes it possible to prevent double counting and measure the number of fish with high accuracy. In addition, the working time can be shortened.
本発明においては、ピンガーを使用しないで、マルチ送受波ソナーを用いて速度計測を行なうことができる。生簀の垂直方向断面及び水平方向断面においてマグロが遊泳する状態を図13に示すように表す。垂直方向の俯角25°の位置を遊泳している。 In the present invention, speed measurement can be performed using a multi-transmission / reception sonar without using a pinger. The state in which the tuna swims in the vertical and horizontal cross sections of the cage is shown as shown in FIG. It is swimming at a vertical depression angle of 25 °.
水平方向の距離1mの間隔で二つのマルチ送受波ソナー9a及び送受波器9bを配置する。一方のマルチ送受波ソナー9aは、一実施形態のマルチ送受波ソナー9と同様に15個の送受波器(ch1〜ch15)が扇状に配列されたものである。送受波器9bは,マルチ送受波ソナー9aのch6と同じ角度(指向特性)に設定されたものである。この送受波器9bのチャンネルをch16と表す。ch6とch16のエコーから遊泳速度を計算することができる。 Two multi-transmission / reception sonars 9a and a transmitter / receiver 9b are arranged at a horizontal distance of 1 m. On the other hand, the multi-transmission / reception sonar 9a has 15 transmitters / receivers (ch1 to ch15) arranged in a fan shape, similarly to the multi-transmission / reception sonar 9 of one embodiment. The transmitter / receiver 9b is set at the same angle (directional characteristic) as ch6 of the multi-transmission / reception sonar 9a. The channel of the transmitter / receiver 9b is referred to as ch16. The swimming speed can be calculated from the echoes of ch6 and ch16.
すなわち、ch16とch6を通過する時間差がtで、距離の差がdrとする。遊泳速度Vfは、(Vf=移動距離/t)(m/sec)であり、移動距離は、√(1+dr2 )で計算される。√は、(1+dr2 )の平方根を意味する。 That is, the time difference passing through ch16 and ch6 is t, and the distance difference is dr. The swimming speed Vf is (Vf = moving distance / t) (m / sec), and the moving distance is calculated by √ (1 + dr 2). √ means the square root of (1 + dr 2).
図14は、ch16(送受波器9b)とch6(マルチ送受波ソナー9a)のエコーの一例を示す。横軸が時間であり、縦軸がレンジ(m)である。これらの画像をエコーグラムと称すると、ある1尾のch6のエコーグラムをE6(r,t)と表し、ch16のエコーグラムをE16(r,t) と表す。 FIG. 14 shows an example of echoes of ch16 (transmitter / receiver 9b) and ch6 (multi-transmission / reception sonar 9a). The horizontal axis is time and the vertical axis is range (m). When these images are referred to as echograms, the echogram of one ch6 is represented by E6 (r, t), and the echogram of ch16 is represented by E16 (r, t).
ch6のエコーグラムE6(r,t)を基準として、同じ画像がどれくらいの時間差(τ)及び距離(dr)であるかを相関解析によって評価する。次の式のRの最大値のdrとτの値から、それぞれ魚の距離差と魚の移動時間が計算される。 With reference to the echogram E6 (r, t) of ch6, how much time difference (τ) and distance (dr) the same image has is evaluated by correlation analysis. From the values of dr and τ, which are the maximum values of R in the following equation, the distance difference between fish and the movement time of fish are calculated, respectively.
なお、2次元の相関解析を用いて距離差と時間差を計測しているが、音エコー開始の時間差やピークの時間差などに変更可能である。 Although the distance difference and the time difference are measured using the two-dimensional correlation analysis, it can be changed to the time difference at the start of sound echo or the time difference at the peak.
図15は、ch16のエコーグラム、ch6のエコーグラム及び相関解析の結果を表している。図15の一番下の図が相関解析の結果で最大値から、移動時間が0.95秒で距離の変化が0.096mと求められる。この結果から速度は1.06m/sと計算される。 FIG. 15 shows the echogram of ch16, the echogram of ch6, and the result of the correlation analysis. The figure at the bottom of FIG. 15 is the result of the correlation analysis, and from the maximum value, the movement time is 0.95 seconds and the change in distance is 0.096 m. From this result, the speed is calculated to be 1.06 m / s.
次に、本発明の応用例について説明する。第1の応用例は、魚例えばマグロの体幅測定である。図16Aは、マグロを上から見た図であり、マグロは、体の中心部分に鰾(うきぶくろ)21を備えている。マグロの横から上述したのと同様のマルチ送受波ソナーの超音波が入射すると、図16Bに示すように、体表とうきぶくろの反射によってエコーが2回発生する。図16Bの縦軸は、ある一つのチャンネルにおける送信時間の間隔であり、横軸がレンジ(m)である。このことを利用して複数反射が生じているエコーの複数反射の間の距離差を2倍することによって体幅を求めることができる。うきぶくろがない魚については、エコーの複数反射の距離差によって体幅を求めることができる。
Next, an application example of the present invention will be described. The first application example is the measurement of the body width of a fish such as tuna. FIG. 16A is a view of the tuna from above, and the tuna has a
図17は、このように求められた距離差の度数(頻度)分布の一例を示している。距離差の平均を求めることによって、平均体幅を求めることができる。例えば平均体幅として35.6cmが求められる。 FIG. 17 shows an example of the frequency (frequency) distribution of the distance difference obtained in this way. By finding the average of the distance differences, the average body width can be found. For example, an average body width of 35.6 cm is required.
本発明の第2の応用例について説明する。第2の応用例は、マグロの体長推定方法である。図18に示すように、超音波の送受波器によって魚の反射が計測される時間は魚の周回速度と体長に依存している。したがって、魚の反射が計測される時間から周回速度に依存した成分を取り除くことで体長推定を行なうことができる。式で表すと次のようになる。 A second application example of the present invention will be described. The second application example is a method for estimating the body length of tuna. As shown in FIG. 18, the time at which the reflection of the fish is measured by the ultrasonic wave transmitter / receiver depends on the orbiting speed and the body length of the fish. Therefore, the body length can be estimated by removing the component depending on the orbiting speed from the time when the reflex of the fish is measured. Expressed as an expression, it is as follows.
魚体長 L(m)=v×l/20−d(m)×tan(θ/2)×2 Fish length L (m) = v × l / 20-d (m) × tan (θ / 2) × 2
l:1尾の魚のピング数
v:魚の遊泳速度 (m/s)
d:送受波器から魚までの距離 (m)
θ:送受波器の指向角
l: Number of pings for 1 fish
v: Swimming speed of fish (m / s)
d: Distance from the transmitter / receiver to the fish (m)
θ: Direction angle of transmitter / receiver
図19は、このような体長測定方法により求められた魚体長の頻度分布の一例を示すグラフである。横軸が体長(m)を示し、縦軸が頻度を示す。このデータから体長を推定すると、平均魚体長として1.04mが求められた。 FIG. 19 is a graph showing an example of the frequency distribution of fish body length obtained by such a body length measuring method. The horizontal axis shows the body length (m), and the vertical axis shows the frequency. When the body length was estimated from this data, 1.04 m was obtained as the average fish body length.
以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば魚種としてはブリ、カンパチ、サケなどマグロ以外の魚に対しても適用できる。また、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料及び数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料及び数値などを用いてもよい。 Although one embodiment of the present invention has been specifically described above, the present invention is not limited to the above-mentioned one embodiment, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible. For example, as a fish species, it can be applied to fish other than tuna such as yellowtail, amberjack, and salmon. Further, the configurations, methods, processes, shapes, materials, numerical values, etc. mentioned in the above-described embodiments are merely examples, and different configurations, methods, processes, shapes, materials, numerical values, etc. may be used as necessary. May be good.
1・・・尾数計数システム、2・・・送受波器、3・・・受波器、4・・・送信回路、
5・・・受信回路、7a・・・通過尾数計算部、7b・・・遊泳速度計算部、
7c・・・魚尾数算出部、8・・・生簀、9・・・マルチ送受波ソナー、
10・・・音響カーテン
1 ... tail count system, 2 ... transmitter / receiver, 3 ... receiver, 4 ... transmitter circuit,
5 ... Reception circuit, 7a ... Passing fish number calculation unit, 7b ... Swimming speed calculation unit,
7c ・ ・ ・ Fish tail number calculation unit, 8 ・ ・ ・ Fish cage, 9 ・ ・ ・ Multi-transmission / reception sonar,
10 ... Acoustic curtain
Claims (8)
前記マルチ送受波ソナーの複数の超音波の送受波器をにより形成される音響カーテンを単位時間当たり通過する魚の尾数を求める尾数計算部と、
前記魚の遊泳速度を求める遊泳速度計算部と、
前記尾数計算部によって求められた尾数と前記遊泳速度計算部によって求められた遊泳速度から総尾数を算出する尾数算出部とを備え、
前記マルチ送受波ソナーの受信信号中の隣り合うチャンネルでほぼ同じ距離のエコーの中で最大のエコーを残すゴースト除去処理を行うことを特徴とする尾数計測装置。 A multi-wave transmission / reception sonar in which a plurality of ultrasonic wave transmitters / receivers are arranged to have a plurality of ultrasonic wave transmission / reception channels.
A fish number calculation unit that calculates the number of fish that pass through an acoustic curtain formed by a plurality of ultrasonic wave transmitters and receivers of the multi-wave sonar per unit time, and a fish number calculation unit.
A swimming speed calculation unit that obtains the swimming speed of the fish,
The number of fish calculated by the number calculation unit and the total number of fish calculated from the swimming speed obtained by the swimming speed calculation unit are provided.
A tail number measuring device characterized by performing a ghost removal process that leaves the largest echo among echoes of substantially the same distance on adjacent channels in the received signal of the multi-transmission / reception sonar.
前記魚の遊泳速度を求める遊泳速度計算ステップと、
前記尾数計算ステップによって求められた尾数と前記遊泳速度計算ステップによって求められた遊泳速度から総尾数を算出する尾数算出ステップとを有し、
前記マルチ送受波ソナーの受信信号中の隣り合うチャンネルでほぼ同じ距離のエコーの中で最大のエコーを残すゴースト除去処理を行うことを特徴とする尾数計測方法。 An acoustic curtain is formed by a multi-wave sonar made by arranging a plurality of ultrasonic wave transmitters / receivers and having a plurality of ultrasonic wave transmission / reception channels, and the number of fish that pass through the acoustic curtain per unit time is calculated. Calculation steps and
The swimming speed calculation step for obtaining the swimming speed of the fish, and
It has a number of fish calculated by the step of calculating the number of fish and a step of calculating the total number of fish from the swimming speed obtained by the step of calculating the swimming speed.
A method for measuring the number of tails, which comprises performing a ghost removal process that leaves the largest echo among echoes of substantially the same distance on adjacent channels in the received signal of the multi-transmission / reception sonar.
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