Imagerie 3D, lasers et poux de poisson

La forte concentration de saumons élevés dans des cages dans les fermes piscicoles donne lieu à des populations de poux de mer qui peuvent non seulement blesser le saumon, mais également devenir un problème important pour les saumons sauvages dans la région qui nagent devant les fermes.

Le pou du poisson est considéré comme le défi le plus important de l'industrie aquacole. Chaque année, des millions de dollars sont dépensés dans différentes manières de les combattre. Traditionnellement, les poux étaient contrôlés par le biais produits chimiques et pharmaceutiques, mais au cours des dernières années des tentatives ont été faites pour développer des traitements alternatifs moins controversés.

Un système d'épouillage plus écologique du saumon a été récemment développé par Stingray Marine Solutions (Oslo, Norvège). Une fois immergé dans un enclos à poissons, le système Stingray utilise un système de vision stéréo conseillé par Mestec (Oslo, Norvège) pour capturer des images 3D du poisson, après quoi un logiciel personnalisé de traitement de l'image identifie l'emplacement des poux sur leur corps. À ce moment-là, un laser est alors envoyé depuis l'unité et supprime automatiquement les poux du poisson.

 Dans l'eau

Le système Stingray lui-même comprend une bouée avec ses propres treuil et câble intégrés auxquels un nœud Stingray actif est attaché, ce qui permet au nœud d'être plongé dans l'eau à toutes les profondeurs souhaitées. L'alimentation et les communications sont fournies au système à travers un second câble fortement renforcé, ce qui permet également de déplacer le système à l'endroit désiré dans toute la cage des poissons. Une paire de propulseurs intégrés au nœud Stingray le font pivoter sur son axe, permettant au noeud d'être placé de manière optimale dans l'enclos par rapport aux comportements de nage des poissons.
Une fois en place dans un enclos à poissons, une rangée de douze LED bleues montées sur le nœud Stingray illuminent une surface d'eau d'un mètre carré devant le système. Un ensemble de deux caméras Grasshopper GS3-U3-50S5M-C de FLIR avec capteurs CCD 5 Mpixel ICX625 Sony placés horizontalement l'une par rapport à l'autre capture alors des images des poissons à raison de 15 images par seconde à mesure qu'ils passent devant l'unité. En comparant les deux images, on peut obtenir des informations relatives à la profondeur de chacun des poissons.
Parce que les poissons se déplacent rapidement et peuvent couvrir une distance relativement grande dans un court laps de temps, il était important de s'assurer que le faisceau laser du système Stingray soit envyé avec beaucoup de précision.
« Pour localiser avec précision la position des poux sur le poisson, l'ensemble de deux caméras capture rapidement deux images de chaque poisson successivement. L'ensemble d’images 3D est ensuite traitée par le CPU qui calcule un vecteur de vitesse à partir duquel le système peut prédire les coordonnées auxquelles peuvent se trouver les poux sur le poisson quelques millisecondes plus tard", déclare Steinar Laudal, le directeur général de Mestec. 
Le logiciel personnalisé de traitement d'images en cours d'exécution sur le CPU calcule les coordonnées exactes sur le poisson où le contraste dans l'image 3D indique la présence de zones sensibles, telles que les yeux. Une fois que le logiciel localise les yeux du saumon, ceux-ci sont marqués comme une zone hors-feu, protégeant les yeux du poisson des dommages du laser.
Lorsque le logiciel de traitement d'image localise un pou sur le saumon, le système Stingray prédit sa position probable basée sur la vitesse et la direction du poisson. Le CPU envoie alors une commande à un système à galvo-miroir orienté pour diriger une pulsation de lumière du laser haute-puissance à l'emplacement précis du parasite. Le laser déclenche alors une pulsation lumineuse suffisamment intense et de longue durée en direction du parasite pour le tuer. Si un poisson passe devant le système avec plusieurs poux sur le corps, le système est assez rapide pour qu'il puisse identifier, puis éliminer plusieurs d'entre eux par seconde.

Contrôle de la santé

Pour permettre aux développeurs du système Stingray de contrôler l'efficacité du système, une deuxième caméra FLIR a été déployée. La caméra FL3-U3-13S2C-CS Flea3 USB3 Vision de FLIR équipée d'un capteur de couleur IMX035 1,3 Mpixel de Sony fonctionnant à une cadence de 120 images par seconde capture des images des poissons à mesure qu'ils sont épouillés par le système Stingray.
En enregistrant ces images, les développeurs du système Stingray peuvent évaluer l'efficacité du logiciel d'imagerie et de contrôle utilisé sur le système, et, si nécessaire, apporter des modifications pour améliorer ses capacités. Les images capturées par la caméra peuvent également être utilisé par un éleveur de saumon pour surveiller le comportement et la santé des poissons dans les cages.
Selon Mestec' Laudal, plusieurs systèmes Stingray ont déjà fait leurs preuves en Norvège où ils ont été très efficaces pour réduire les populations de poux dans les fermes salmonicoles. Actuellement, Stingray Marine Solutions a déployé plus de trente unités Stingray en Norvège, et prévoit d'augmenter la production du système à plus de 100 unités par an pour répondre aux augmentations de la demande des clients dans le monde entier.

À propos de Stingray Marine Solutions

Stingray Marine Solutions AS repose sur l'idée brevetée de l'entrepreneur Esben Beck de 2010 concernant l'épouillage du pou du poisson au moyen de la vision par caméra et du laser.
Tout a commencé dans son sous-sol en 1999. Après plus de 10 ans de projets avec des clients des secteurs exigeants du pétrole, du gaz et des marchés internationaux, il est devenu naturel de commencer à investir dans nos propres produits. Beck Engineering a choisi d'établir et de développer son propre projet contre le pou du poisson, et de concevoir, produire, développer des logiciels, effectuer des tests et des installations dans ses propres locaux et sur la base de ressources internes.
Stingray Marine Solutions AS est la filiale de Beck Engineering, et à partir de 2013, nous continuerons de développer le projet qui a déjà gagné l'importante reconnaissance de différentes sources. Nous travaillons dur pour nous prouver que nous sommes dignes de cette reconnaissance, pour assurer que nos clients présents et futurs clients soient satisfaits de notre produit innovant.

A propos de Mestec AS

Mestec AS est un fournisseur de lasers, de services électro-optiques et d'instrumentations connexes pour la R/D et l'industrie en Norvège.