特開 2021-45102 尾数計数装置及び尾数計数方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-45102(P2021-45102A)

(43)【公開日】2021年3月25日

(54)【発明の名称】尾数計数装置及び尾数計数方法

(51)【国際特許分類】

   A01K 61/95 20170101AFI20210226BHJP

   G01S 5/22 20060101ALI20210226BHJP

   G01S 7/526 20060101ALI20210226BHJP

   G01S 7/527 20060101ALI20210226BHJP

   G01S 15/87 20060101ALI20210226BHJP

   G01S 15/88 20060101ALI20210226BHJP

   G06M 7/00 20060101ALI20210226BHJP

   G06M 11/00 20060101ALI20210226BHJP

【ＦＩ】

   A01K61/95

   G01S5/22

   G01S7/526 M

   G01S7/527

   G01S15/87

   G01S15/88

   G06M7/00 301P

   G06M11/00 F

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2019-171501(P2019-171501)

(22)【出願日】2019年9月20日

(71)【出願人】

【識別番号】519341957

【氏名又は名称】濱野 明

(74)【代理人】

【識別番号】100123973

【弁理士】

【氏名又は名称】杉浦 拓真

(74)【代理人】

【識別番号】100082762

【弁理士】

【氏名又は名称】杉浦 正知

(72)【発明者】

【氏名】濱野 明

(72)【発明者】

【氏名】松尾 行雄

(72)【発明者】

【氏名】笹倉 豊喜

【テーマコード（参考）】

2B104

5J083

【Ｆターム（参考）】

2B104AA01

2B104CC34

2B104GA01

5J083AA02

5J083AB02

5J083AC29

5J083AD04

5J083AD08

5J083AD13

5J083AE04

5J083AF01

5J083BA01

5J083BE12

5J083BE19

5J083CA05

5J083CA12

(57)【要約】      （修正有）

【課題】生簀内の魚の総尾数を自動的且つ高精度に計数することを可能とする尾数計数装置及び尾数計数方法を提供する。
【解決手段】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７ａと、魚の遊泳速度を求める遊泳速度計算部７ｂ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７ｃとを備え、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。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

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、
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ゴーストを除去する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。

【請求項2】

前記ゴースト除去処理は、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処理である請求項１に記載の尾数計測装置。

【請求項3】

一つ前の送信信号に対するほぼ同じ距離のエコーのピークを連結し、連結数が閾値より大なる場合に、魚と判定することによってノイズを除去するようにした請求項１又は２に記載の尾数計測装置。

【請求項4】

前記遊泳速度計算部は、発振器を取り付けた魚からの信号を複数の受信機によって受信して前記魚の位置を検出し、検出された魚の位置から前記魚の遊泳速度を算出するようにした請求項１から３のいずれかに記載の尾数計測装置。

【請求項5】

前記遊泳速度計算部は、前記マルチ送受波ソナーに対して水平方向で所定の距離離れた位置に他の送受波器を設け、前記マルチ送受波ソナー及び前記他の送受波器により検出され魚のエコーから前記魚の遊泳速度を算出するようにした請求項１から３のいずれかに記載の尾数計測装置。

【請求項6】

前記マルチ送受波ソナーの魚のエコーが有する二つのピークの距離から魚の体幅を測定するようにした請求項１から５の何れかに記載の尾数計測装置。

【請求項7】

前記マルチ送受波ソナーのエコーが存在する時刻を計算し、周回速度を考慮することで、前記魚の体長を推定するようにした請求項１から６の何れかに記載の尾数計測装置。

【請求項8】

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によって音響カーテンを形成し、前記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ステップと、
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ゴーストを除去する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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】日本水産工学会誌「水産工学」Vol.54 No.3. pp215-221 2017・

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

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。

【0007】

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。

【課題を解決するための手段】

【0008】

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ゴーストを除去する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。

【発明の効果】

【0009】

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。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の一実施形態のシステム全体の概略を示すブロック図である。

【図2】図２は、魚尾数計測の処理の一例の流れを示すフローチャートである。

【図3】図３は、魚尾数計測の処理の他の例の流れを示すフローチャートである。

【図4】図４は、マルチ送受波ソナーの説明のための略線図である。

【図5】図５は、マルチ送受波ソナーの受信信号の処理を説明するためのフローチャートである。

【図6】図６は、各チャンネルでのピーク検出の処理を説明するための波形図である。

【図7】図７は、マルチ送受波ソナーによる音響カーテンを魚が通過する状態を示す略線図である。

【図8】図８は、隣接するチャンネルのエコーの画像を示す略線図である。

【図9】図９は、ゴースト除去の信号処理を説明するための波形図である。

【図10】図１０は、連続性の評価を説明するための波形図である。

【図11】図１１は、検出された魚の画像の一例を示す略線図である。

【図12】図１２は、各レーンの通過尾数の一例を示すグラフである。

【図13】図１３は、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説明するための略線図である。

【図14】図１４は、送受波器のエコーグラムとマルチ送受波ソナーの一つのチャンネルのエコーグラムを示す略線図である。

【図15】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示す略線図である。

【図16】図１６Ａ及び図１６Ｂは、マグロを上から見た略線図及びエコーの一例の波形図である。

【図17】図１７は、距離差の度数（頻度）分布の一例を示すグラフである。

【図18】図１８は、送受波器と魚の関係を示す略線図である。

【図19】図１９は、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。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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）

【0019】

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。

【0020】

Ｑ＝Σ（ｍ(i)／ｔ×ｙ(i)

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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）。

【0037】

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。

【0038】

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）。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

【数1】

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

魚体長 Ｌ（ｍ）＝ｖ×ｌ／２０−ｄ（ｍ）×tan（θ／２）×２

【0052】

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

【0053】

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。

【0054】

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。

【符号の説明】

【0055】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【手続補正書】

【提出日】2021年1月25日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

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、
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。

【請求項2】

一つ前の送信信号に対するほぼ同じ距離のエコーのピークを連結し、連結数が閾値より大なる場合に、魚と判定することによってノイズを除去するようにした請求項１に記載の尾数計測装置。

【請求項3】

前記遊泳速度計算部は、発振器を取り付けた魚からの信号を複数の受信機によって受信して前記魚の位置を検出し、検出された魚の位置から前記魚の遊泳速度を算出するようにした請求項１又は２に記載の尾数計測装置。

【請求項4】

前記遊泳速度計算部は、前記マルチ送受波ソナーに対して水平方向で所定の距離離れた位置に他の送受波器を設け、前記マルチ送受波ソナー及び前記他の送受波器により検出され魚のエコーから前記魚の遊泳速度を算出するようにした請求項１又は２に記載の尾数計測装置。

【請求項5】

前記マルチ送受波ソナーの魚のエコーが有する二つのピークの距離から魚の体幅を測定するようにした請求項１から４の何れかに記載の尾数計測装置。

【請求項6】

前記マルチ送受波ソナーのエコーが存在する時刻を計算し、周回速度を考慮することで、前記魚の体長を推定するようにした請求項１から５の何れかに記載の尾数計測装置。

【請求項7】

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によって音響カーテンを形成し、前記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ステップと、
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。

【請求項8】

一つ前の送信信号に対するほぼ同じ距離のエコーのピークを連結し、連結数が閾値より大なる場合に、魚と判定することによってノイズを除去するようにした請求項７に記載の尾数計測方法。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0008】

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。