Устройство автоматизированного определения вида и размеров рыбы

Полезная модель относится к области рыбодобывающей и рыбоперерабатывающей промышленности, а более конкретно к конструкциям устройств с оптическими средствами измерения параметров объектов, представляет собой устройство, обеспечивающее идентификацию и определение линейных размеров выловленной рыбы, поступающей на движущийся судовой конвейер (транспортер) или транспортер берегового рыбообрабатывающего предприятия, и может быть использовано при эксплуатации научно-исследовательских (НИС) и рыбодобывающих судов, а также на береговых рыбоперерабатывающих предприятиях отрасли. Устройство содержит измерительный модуль и взаимосвязанный с ним компьютер с программным обеспечением. Новым является то, что измерительный модуль содержит, по крайней мере одну, видеокамеру высокого разрешения с устройством подсветки и дополнительно снабжен взаимосвязанными между собой датчиком наличия объекта съемки и датчиком скорости его (объекта) движения, причем датчик наличия объекта съемки выполнен с возможностью синхронизации момента срабатывания затвора видеокамеры и устройства подсветки, при этом компьютер снабжен блоком памяти с сформированной в электронном виде базой данных видеоизображений различных видов рыб. Полезная модель позволяет повысить эффективность устройства с одновременным расширением его функциональных возможностей.

Полезная модель относится к области рыбодобывающей и рыбоперерабатывающей промышленности, а более конкретно к конструкциям устройств с оптическими средствами измерения параметров объектов, представляет собой устройство, обеспечивающее идентификацию и определение линейных размеров выловленной рыбы, поступающей на движущийся судовой конвейер (транспортер) или транспортер берегового рыбообрабатывающего предприятия, и может быть использовано при эксплуатации научно-исследовательских (НИС) и рыбодобывающих судов, а также на береговых рыбоперерабатывающих предприятиях отрасли.

Известен ряд устройств определения размеров штучных объектов наподобие рыбы, например, «Электронная лесная мерная линейка» (см. описание к патенту РФ 2363149 на изобретение, приор, от 2008.05.23, кл. A01G 23/00; G01B 7/12, 21/10; опубл. 2009.08.10), предназначенная для измерения диаметра и вычисления объема дерева на месте по полученному диаметру, включающая линейку, неподвижную ножку, жестко закрепленную на линейке, ползун, подвижную ножку и компенсатор, закрепленные на ползуне, изготовленном из немагнитного материала и оснащенном датчиком Холла, интегральной микросхемой преобразования сигнала с электронной памятью, дисплеем, пассивным магнитом для фиксации ползуна на линейке, элементом питания, причем линейка выполнена из немагнитного материала и снабжена пассивными магнитами через 1 см в соответствии со шкалой.

Недостатком таких устройств является невозможность их использования в рыбной отрасли, в том числе для идентификации и определения размеров рыб, ввиду весьма низкой эффективности измерительных устройств и неудобства их эксплуатации, так как они относятся к ручным электронным измерительным инструментам.

Наиболее близким техническим решением по своему назначению к заявляемому устройству, принятым в качестве ближайшего аналога (прототипа) полезной модели, является «Электронная рыбомерная линейка» (см. www.vniro.ru; Электронная рыбомерная линейка), представляющая собой автономный прибор, содержащий измерительный модуль, взаимосвязанный с персональным компьютером (ПК). Устройство предназначено для измерения длины рыбы и ручного ввода биологической информации о рыбном объекте в память бортового устройства линейки. Вводимая информация включает: вид рыбы, номер по порядку, длина, вес общий и др. Собранная информация представляется в ПК в формате, совместимом со стандартными программами обработки данных (Excel, Grapher и т.п.). Перечень исследуемых видов и объектов питания вводится в бортовое устройство с ПК вручную перед началом работы в промысловом районе.

Основным недостатком ближайшего аналога является недостаточная эффективность (производительность) устройства и неудобство в эксплуатации ввиду следующих причин:

- устройство не определяет вид рыбы автоматически; его определяет оператор (ихтиолог) и вводит данные в ПК вручную;

- измерение длины рыбы требует участия оператора (ихтиолога), который должен положить и позиционировать рыбу на измерительной платформе;

- измерение веса рыбы также осуществляется оператором (ихтиологом) на внешних весах и результат вводится в ПК вручную или автоматически (при использовании электронных весов и сопряжения их с ПК);

- процесс измерения одной рыбы (длины, веса и других параметров) занимает длительное время, которое может быть приемлемо только в условиях лабораторий НИС.

Кроме того, устройство имеет ограниченные функциональные возможности, т.к. не предназначено для измерения параметров рыбы в динамике при ее перемещении, например, на судовом движущемся конвейере (транспортере).

Предлагаемая полезная модель направлена на устранение ручного труда и повышение степени автоматизации определения вида и размеров рыбы в процессе ее движения (например, перемещения на судовом конвейере) с одновременным повышением быстродействия и точности определения параметров рыбы.

При этом решена задача создания полностью автоматизированного (без участия человека) удобного и простого в эксплуатации устройства для оперативного определения вида, размеров и других основных параметров движущейся рыбы, отличающегося повышенной эффективностью в работе, в том числе в судовых условиях.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве автоматизированного определения вида и размеров рыбы, включающем измерительный модуль и взаимосвязанный с ним компьютер с программным обеспечением, в отличие от ближайшего аналога - прототипа, измерительный модуль содержит, по крайней мере одну, видеокамеру высокого разрешения с устройством подсветки и дополнительно снабжен взаимосвязанными между собой датчиком наличия объекта съемки и датчиком скорости его (объекта) движения, причем датчик наличия объекта съемки выполнен с возможностью синхронизации момента срабатывания затвора видеокамеры и устройства подсветки, при этом компьютер снабжен блоком памяти с сформированной в электронном виде базой данных видеоизображений различных видов рыб.

Одним из наиболее оптимальных вариантов практического выполнения устройства для достижения основных целей создания предлагаемой полезной модели является конструкция, в которой в качестве компьютера использован персональный компьютер или ноутбук (с источником бесперебойного питания), а в качестве видеокамеры - цветная видеокамера, при этом устройство подсветки может быть выполнено по типу светодиодной матрицы и содержать несколько групп светодиодов.

Программное обеспечение персонального компьютера или ноутбука представляет собой в общем случае набор взаимосвязанных между собой программ, позволяющих осуществлять обработку видеоизображений (шаблонов) рыб, определения их вида и размеров по группе опознавательных признаков с использованием блока памяти ПК с заранее сформированной в электронном виде базой данных видеоизображений различных видов рыб.

Возможен вариант выполнения устройства, при котором цветная видеокамера в составе измерительного модуля содержит собственное компьютерное устройство с программным обеспечением, т.е. выполнена со встроенным программным обеспечением (интеллектуальная видеокамера). В этом случае предварительная обработка видеоизображения может производиться в самой видеокамере с последующей передачей данных в персональный компьютер для формирования базы расчетных и статистических данных по рыбе в ПК.

На практике наиболее востребованным и распространенным вариантом выполнения и использования устройства является конструктивное решение, при котором измерительный модуль размещен над конвейером для транспортировки рыбы, а выход компьютера соединен с внешними исполнительными устройствами сортировки рыбы, отбраковки поврежденной рыбы и др., при этом в качестве датчика скорости движения рыбы использован датчик скорости движения ленты конвейера.

В зависимости от целевого назначения в одном из вариантов выполнения полезной модели конвейер может быть дополнительно снабжен «штучным питателем» для последовательного поштучного размещения рыбы на участке ее транспортировки перед видеокамерой и устройством позиционирования рыбы на конвейере для получения ее оптимального видеоизображения.

При этом, конструкция устройства обеспечивает возможность адаптации его по месту установки на судне применительно к штатному судовому конвейеру (транспортеру). Общий вес устройства с учетом ПК может составлять 3-5 кг. Очевидно, что полный комплект устройства может легко транспортироваться любым видом транспорта.

На практике возможны две основных модификации устройства:

- стационарно устанавливаемое непосредственно над штатным судовым конвейером (транспортером) в рыбцеху;

- мобильное, устанавливаемое по необходимости как на рыбопромысловых судах для измерений параметров рыбы на штучном питателе-устройстве для последовательного поштучного расположения рыбы на конвейере (транспортере), так и в судовых лабораториях НИСов или в лабораториях отраслевых НИИ.

Для долговременной и безопасной работы устройства в реальных судовых условиях оно встраивается в специальный водо- или брызгозащищенный корпус из нержавеющей стали или коррозийно-устойчивого алюминиевого сплава и обеспечивается средствами защиты объектива видеокамеры от забрызгивания или запотевания. При необходимости, по месту установки устройства применяются амортизаторы для защиты видеокамеры и ПК от вибрации корпуса судна или конструкций рыбцеха.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором на фиг.1 изображена структурная схема устройства с функционально обозначенными основными узлами и элементами устройства.

Примером конкретного выполнения является устройство содержащее цветную видеокамеру - 1 высокого разрешения с объективом - 2 и светодиодным устройством подсветки - 3; персональный компьютер - 4 с источником бесперебойного питания - 5; датчик - 6 объекта - рыбы (на чертеже не обозначена); датчик скорости - 7 (энкодер) конвейера; устройство - 8 позиционирования рыбы на конвейере (транспортере) - 9.

Все вышеупомянутые основные узлы (приборы и устройства) и другие (не показанные и не обозначенные на чертеже) необходимые для функционирования установки отдельные комплектующие соединены между собой электрически согласно электросхеме установки (на чертежах не показано).

Устройство работает следующим образом.

Движущаяся на транспортере 9 рыба (на чертеже не обозначена) автоматически позиционируется устройством 8 и обнаруживается датчиком 6 наличия объекта-рыбы на конвейере 9. Сигнал этого датчика поступает в персональный компьютер 4, который выдает команду на цветную видеокамеру 1 с объективом 2 и светодиодным устройством подсветки 3, расположенную над конвейером 9.

Синхронизация работы всех взаимосвязанных конструктивных узлов полезной модели обеспечивается персональным компьютером 4, по поступающим сигналам от датчика 6 объекта-рыбы на конвейере 9 и датчика скорости 7 (энкодера) конвейера.

Полученное фиксированное видеоизображение рыбы передается в электронном виде в персональный компьютер (ПК) 4 с источником бесперебойного питания 5 по стандартному интерфейсу. Далее видеоизображение обрабатывается в ПК 4 с использованием блока памяти ПК с заранее сформированной в электронном виде базой данных видеоизображений (шаблонов) различных видов рыб по комбинации определенных опознавательных признаков для верификации или идентификации каждого конкретного вида рыбы.

Типовой состав опознавательных признаков и видеоизображений - электронных шаблонов каждого вида рыбы хранится в электронном виде, например на магнитном носителе, в базе данных ПК. Одновременно видеоизображение используется для определения линейных размеров рыбы.

Обработка видеоизображения, идентификация вида, определение линейных размеров и регистрация полученной информации о рыбе в базе данных ПК осуществляется с использованием специализированного прикладного программного обеспечения (ППО) в реальном масштабе времени. Быстродействие матрицы видеокамеры, интерфейса и самого ПК рассчитано таким образом, чтобы обеспечивались выполнение указанных операций при любых возможных скоростях движения транспортера (конвейера).

Основным отличительным достоинством предлагаемого устройства является автоматизация процесса обработки видеоизображений в реальном масштабе времени, распознавания рыбы и измерения ее линейных параметров, а также быстродействие устройства, достаточное для выполнения функций полезной модели при любых фактических скоростях движения судовых транспортеров рыбы.

Кроме того, существенными эксплуатационными преимуществами предлагаемой полезной модели являются возможности:

- расширения функциональных возможностей и видового состава распознаваемых видов рыбы из улова;

- выдачи команд управления внешними исполнительными устройствами;

- изготовления нескольких модификаций для установки над любым видом судового или берегового транспортера;

- модернизации устройства путем замены видеокамер на более современные.

1. Устройство автоматизированного определения вида и размеров рыбы, включающее измерительный модуль и взаимосвязанный с ним компьютер с программным обеспечением, отличающееся тем, что измерительный модуль содержит, по крайней мере, одну видеокамеру высокого разрешения с устройством подсветки и дополнительно снабжен взаимосвязанными между собой датчиком наличия объекта съемки и датчиком скорости его (объекта) движения, причем датчик наличия объекта съемки выполнен с возможностью синхронизации момента срабатывания затвора видеокамеры и устройства подсветки, при этом компьютер снабжен блоком памяти с сформированной в электронном виде базой данных видеоизображений различных видов рыб.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве компьютера использован персональный компьютер или ноутбук, а в качестве видеокамеры - цветная видеокамера, при этом устройство подсветки выполнено по типу светодиодной матрицы.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что измерительный модуль размещен над конвейером для транспортировки рыбы, а выход компьютера соединен с внешними исполнительными устройствами сортировки рыбы, отбраковки поврежденной рыбы и др., при этом в качестве датчика скорости движения рыбы использован датчик скорости движения ленты конвейера.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что конвейер дополнительно снабжен «штучным питателем» для последовательного поштучного размещения рыбы на участке ее транспортировки перед видеокамерой и устройством позиционирования рыбы на конвейере для получения ее оптимального видеоизображения.