Imágenes en 3D, láseres y piojos de los peces

The high concentration of salmon raised in cages in fish farms leads to populations of sea lice that can not only injure the salmon, but also become a significant problem for wild salmon in the area who swim past the farms.

Los piojos de mar se consideran el mayor desafío para la industria de la piscicultura. Cada año, se gastan millones de dólares en diferentes formas de combatirlos. Tradicionalmente, los piojos se han controlado con productos químicos y productos farmacéuticos, pero en los últimos años se han realizado intentos para desarrollar tratamientos alternativos menos controversiales.

Un sistema para el despiojado del salmón, ecológicamente más amigable, ha sido desarrollado recientemente por Stingray Marine Solutions (Oslo, Nouega). Una vez sumergido en un corral de peces, el sistema Stingray emplea un sistema de visión estéreo asesorado por Mestec (Oslo, Nouega) para capturar imágenes 3D de los peces, luego de lo cual el programa de procesamiento de imágenes personalizado identifica la ubicación de los piojos en su exterior. Una vez hecho esto, se dispara un láser desde la unidad, que elimina automáticamente los piojos de los peces.

 En el agua

El sistema Stingray en sí, comprende una boya con su propio cabrestante y cable al que se une un nodo activo de Stingray, lo que permite que el nodo baje a cualquier profundidad especificada en el agua. La energía y las comunicaciones se proporcionan al sistema a través de un segundo cable fuertemente reforzado, que también permite que el sistema se mueva a una ubicación deseada a través de la jaula que aloja al pez. Un par de propulsores en el nodo Stingray pueden hacer rotar la unidad alrededor de su propio eje, permitiendo que el nodo se posicione de manera óptima en el corral en relación con los patrones de nado de los peces.
Una vez colocado en un corral de peces, un banco de doce luces LED azules montado en el nodo Stingray ilumina un área del agua de un metro cuadrado frente al sistema. Luego un par de cámaras GS3-U3-50S5M-C Grasshopper con sensores Sony ICX625 CCD de 5 Mpixels colocados horizontalmente uno del otro captura imágenes de los peces a 15 fotogramas por segundo a medida que pasan nadando cerca de la unidad. Al comparar las dos imágenes, se puede obtener la información de la profundidad relativa de cada uno de los peces.
Debido a que los peces se mueven rápidamente y pueden cubrir una distancia relativamente grande en un corto período de tiempo, es importante asegurarse de que el rayo láser del sistema Stingray se dispare con una gran precisión.
"Para ubicar con precisión la posición de los piojos en los peces dentro del agua, el par de cámaras captura dos imágenes de cada pez en rápida sucesión. El par de imágenes tridimensionales es procesado por la CPU, que calcula un vector de velocidad a partir del cual el sistema puede predecir las coordenadas en las que los piojos del pez podrían esperarse unos milisegundos más tarde", dijo Steinar Laudal, el director ejecutivo de Mestec. 
El programa de procesamiento de imágenes personalizado que se ejecuta en la CPU calcula las coordenadas exactas del pez donde el contraste en la imagen 3D indica la presencia de áreas sensibles, como los ojos. Una vez que el programa localiza los ojos del salmón, estos se marcan como una zona a la que no se dispara, protegiendo los ojos de los peces del daño de la luz del láser.
Cuando el programa de procesamiento de imágenes localiza un piojo en el salmón, el sistema Stingray predice su posición probable en función de la velocidad y la dirección del pez. La CPU luego envía un comando a un sistema galvo-espejo que está orientado a dirigir el pulso de una luz desde un láser de alta potencia a la ubicación precisa del parásito. El láser dispara un pulso ligero de suficiente intensidad y duración hacia el parásito y lo mata. Si un pez pasa por el sistema con varios piojos en su cuerpo, el sistema es lo suficientemente rápido como para poder identificarlos y luego eliminar varios de ellos por segundo.

Monitorización de la salud

Para permitir a los desarrolladores del sistema Stingray monitorizar la efectividad del sistema, se implementó una segunda cámara FLIR. La cámara de visión FLIR FL3-U3-13S2C-CS Flea3 USB3  con un sensor color Sony IMX035 de 1.3 Mpixel funcionando a una velocidad de cuadro de 120 fotogramas por segundo, captura imágenes de los peces a medida que son despiojados por el sistema Stingray. 
Al registrar dichas imágenes, los desarrolladores del sistema Stingray pueden evaluar la efectividad del programa de imágenes y control que se ejecuta en el sistema y, si es necesario, realizar mejoras para mejorar sus capacidades. Las imágenes capturadas por la cámara también pueden ser utilizadas por un productor de salmón para monitorizar el comportamiento y la salud de los peces en las jaulas.
Según Laudal, el director ejecutivo de Mestec, varios sistemas Stingray ya han demostrado su valía en Noruega, donde han demostrado ser altamente efectivos para reducir las poblaciones de piojos en las granjas de salmón. En la actualidad, Stingray Marine Solutions ha desplegado más de treinta de estas unidades Stingray en toda Noruega, y planea aumentar la producción del sistema a más de 100 unidades por año para satisfacer el aumento de la demanda de clientes de todo el mundo.

Acerca de Stingray Marine Solutions

Stingray Marine Solutions AS se basa en la idea patentada por el empresario Esben Beck en 2010 para la eliminación de piojos de mar mediante cámara y láser.
Todo comenzó en su sótano en 1999. Después de más de 10 años de entregas a clientes exigentes de la industria del petróleo, gas y explotación en alta mar, se hizo natural comenzar a invertir en nuestros propios productos. Beck Engineering eligió establecer y desarrollar su propio proyecto de piojo de mar y diseñar, producir, desarrollar programas, realizar pruebas e instalaciones en sus propias ubicaciones y con recursos internos.
Stingray Marine Solutions AS es filial de Beck Engineering, y a partir de 2013, continuaremos desarrollando el proyecto que ya ha obtenido un reconocimiento significativo de diversas fuentes. Estamos trabajando arduamente para demostrar que somos dignos del reconocimiento, para garantizar que nuestros clientes actuales y futuros estén satisfechos con nuestro producto innovador.

Acerca de Mestec AS

Mestec AS es un proveedor de láser, servicios de óptica electrónica e instrumentación relacionada para R&D y la industria en Noruega.