Imaging 3D, laser e pidocchi dei pesci

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.

Gli argulidi costituiscono uno dei problemi principali per il settore dell'acquacoltura. Ogni anno si spendono milioni di dollari per combatterli con diversi mezzi. Tradizionalmente, gli argulidi vengono tenuti sotto controllo con sostanze chimiche e prodotti farmaceutici, ma negli ultimi anni si è tentato di sviluppare trattamenti alternativi meno controversi.

Di recente Stingray Marine Solutions (Oslo, Norvegia) ha sviluppato un metodo maggiormente ecologico per l'eliminazione dei pidocchi dai salmoni. Una volta immerso in una gabbia per pesci, il sistema Stingray utilizza il sistema di visione stereoscopica consigliato da Mestec (Oslo, Norvegia) per la cattura di immagini 3D dei pesci, in seguito alla quale un software di elaborazione delle immagini appositamente realizzato identifica la posizione del pidocchio sul pesce. Dopodiché, l'unità emette un laser che elimina automaticamente il pidocchio.

 In acqua

Il sistema Stingray è costituito da una boa con argano incorporato e cavo di collegamento per il nodo di Stingray, permettendo l'abbassamento del nodo alla profondità specificata. Un secondo cavo fortemente rinforzato fornisce al sistema alimentazione e comunicazioni; inoltre, consente di spostare il sistema nella posizione desiderata all'interno della gabbia che ospita i pesci. Una coppia di propulsori nel nodo Stingray f ruotare l'unità intorno al proprio asse, consentendo un posizionamento ottimale all'interno della gabbia in relazione ai pattern di nuoto dei pesci.
Una volta che il sistema è stato posizionato nella gabbia, un set di dodici LED blu installati sul nodo Stingray illuminanon un'area di un metro quadrato d'acqua davanti al sistema. Una coppia di telecamere Grasshopper GS3-U3-50S5M-C FLIR dotate di sensori CCD ICX625 da 5 Mpixel Sony e posizionate orizzontalmente fra loro cattura immagini dei pesci a 15 frame per secondo, mentre nuotano davanti all'unità. Confrontando le due immagini è possibile ottenere informazioni sulla profondità relativa di ogni pesce.
Poiché i pesci si muovono velocemente e possono coprire distanze relativamente lunghe in breve tempo, era importante garantire che il raggio laser del sistema Stingray venisse emesso con estrema precisione.
"Per determinare in modo accurato la posizione del pidocchio sul pesce in acqua, la coppia di telecamere cattura due immagini di ogni pesce in successione rapida. La coppia di immagini 3D viene poi elaborata dalla CPU, che calcola il vettore di velocità, grazie al quale il sistema può prevedere le coordinate in cui ci si aspetta che il pidocchio si trovi pochi millisecondi più tardi" ha dichiarato Steinar Laudal, Managing Director di Mestec. 
Il software di elaborazione delle immagini appositamente realizzato in esecuzione sulla CPU calcola le coordinate esatte sul corpo del pesce in cui il contrasto nelle immagini 3D indica la presenza di zone sensibili, come gli occhi. Quando il software ha localizzato gli occhi del salmone, questi vengono indicati come zona da non colpire, proteggendoli quindi dai potenziali danni del laser.
Quando il software di elaborazione delle immagini localizza un pidocchio sul salmone, il sistema Stingray ne prevede la probabile posizione in base alla velocità e alla direzione di nuoto del pesce. Poi, la CPU invia un comando a un sistema a specchio galvanometrico orientato per dirigere un impulso luminoso prodotto da un laser ad alta potenza alla posizione precisa del parassita. A questo punto, il laser emette un impulso luminoso verso il parassita, di intensità e durata sufficienti a ucciderlo. Se un pesce ha più pidocchi sul corpo, il sistema è sufficientemente veloce da identificarne ed eliminare diversi pidocchi al secondo.

Monitoraggio della salute

Per consentire agli sviluppatori del sistema Stingray di monitorarne l'efficacia, è stata utilizzata una seconda telecamera FLIR. La telecamera Flea3 USB3 Vision FL3-U3-13S2C-CS FLIR con sensore a colori IMX035 da 1.3 Mpixel Sony con frame rate di 120 frame al secondo cattura immagini dei pesci mentre questi vengono trattati dal sistema Stingray per l'eliminazione dei pidocchi. 
Catturando questi immagini, gli sviluppatori del sistema Stingray possono valutare l'efficacia del software di imaging e controllo in esecuzione sul sistema e, se necessario, effettuare miglioramenti per aumentarne le capacità. Inoltre, le immagini catturate dalla telecamera possono essere utilizzate dai proprietari degli allevamenti ittici per monitorare il comportamento e la salute dei pesci nelle gabbie.
Secondo Laudal, numerosi sistemi Stingray hanno già dimostrato la propria efficacia in Norvegia, dove si sono dimostrati altamente efficaci nella riduzione delle popolazioni di argulidi negli allevamenti di salmoni. Attualmente, Stingray Marine Solutions ha implementato oltre trenta unità Stingray in tutta la Norvegia e progetta di incrementare la produzione del sistema a oltre 100 unità l'anno per soddisfare la domanda crescente da parte di clienti in tutto il mondo.

Informazioni su Stingray Marine Solutions

Stingray Marine Solutions AS è nata grazie a un'idea dell'imprenditore Esben Beck, brevettata nel 2010, per l'eliminazione dei pidocchi dei pesci tramite laser e sistema di visione con telecamera.
Il progetto ha avuto inizio nel 1999, nel suo seminterrato. Dopo 10 anni di consegne a esigenti imprese nel settore petrolifico, è diventato naturale avviare campagne di investimenti nel proprio prodotto. Beck Engineering ha scelto di creare e sviluppare il proprio progetto per l'eliminazione dei pidocchi dei pesci e ha progettato, prodotto, sviluppato software ed effettuato test e installazioni nelle proprie strutture e con l'utilizzo di risorse interne.
Stingray Marine Solutions AS è sussidiaria di Beck Engineering e, dal 2013 in poi, abbiamo continuato a sviluppare il progetto, che ha già ottenuto importanti riconoscimenti da diverse fonti. Ci stiamo impegnando a fondo per dimostrarci degni di tali riconoscimenti e per garantire che i nostri clienti, attuali e futuri, siano soddisfatti del nostro prodotto innovativo.

Informazioni su Mestec AS

Mestec AS è un fornitore di laser, servizi elettro-ottici e relativa strumentazione per R&S e aziende in Norvegia.