特開 2024-65943 評価装置および評価方法

(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】P2024065943

(43)【公開日】2024-05-15

(54)【発明の名称】評価装置および評価方法

(51)【国際特許分類】

   A01K 61/10 20170101AFI20240508BHJP

   G06T 7/60 20170101ALI20240508BHJP

【ＦＩ】

A01K61/10

G06T7/60 150D

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022175071

(22)【出願日】2022-10-31

(71)【出願人】

【識別番号】000005119

【氏名又は名称】日立造船株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】岡本 拓也

(72)【発明者】

【氏名】大渕 隆文

(72)【発明者】

【氏名】三宅 寿英

【テーマコード（参考）】

2B104

5L096

【Ｆターム（参考）】

2B104AA01

2B104AA22

2B104CF01

2B104GA00

5L096AA06

5L096BA02

5L096CA04

5L096DA02

5L096FA32

5L096FA62

5L096FA66

5L096GA51

5L096HA11

(57)【要約】

【課題】被養殖生物の遊泳状態を詳細に評価する。
【解決手段】評価装置（５）は、被養殖生物である養殖魚が遊泳する周回軌道の中心を、養殖魚が遊泳している範囲の少なくとも一部を撮影した動画像から特定する中心特定部（３１）と、動画像から養殖魚の遊泳速度を特定する速度特定部（３２）と、中心の周りにおいて遊泳速度が所定範囲内である評価対象領域を中心からの距離に応じて区分した複数の区分領域ごとに、前記遊泳速度の代表値を算出する算出部（３３）と、区分領域ごとに、代表値に基づいて養殖魚の遊泳状態を評価する評価部（３４）と、を備えている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被養殖生物が遊泳する周回軌道の中心を、前記被養殖生物が遊泳している範囲の少なくとも一部を撮影した動画像から特定する中心特定部と、
前記動画像から前記被養殖生物の遊泳速度を特定する速度特定部と、
前記中心の周りにおいて前記遊泳速度が所定範囲内である評価対象領域を前記中心からの距離に応じて区分した複数の区分領域ごとに、前記遊泳速度の代表値を算出する算出部と、
前記区分領域ごとに、前記代表値に基づいて前記被養殖生物の遊泳状態を評価する評価部と、を備えている評価装置。

【請求項2】

前記評価部は、前記区分領域ごとに設けられた前記代表値の閾値と、算出された前記代表値との大小関係に基づいて前記評価を行う請求項１に記載の評価装置。

【請求項3】

前記代表値が前記閾値未満である場合、前記被養殖生物に対する給餌量を現在の量よりも減少するように制御する給餌制御部をさらに備えている請求項２に記載の評価装置。

【請求項4】

前記代表値の単位周期あたりの変化量に基づいて前記被養殖生物の異常の有無を判定する判定部をさらに備え、
前記評価部は、前記判定の結果に応じて前記評価を行う請求項１から３のいずれか１項に記載の評価装置。

【請求項5】

前記動画像から前記被養殖生物の遊泳方向を示すベクトルを生成する生成部と、
前記周回軌道に沿わない前記ベクトルの数に応じて前記被養殖生物の異常の有無を判定する判定部と、をさらに備え、
前記評価部は、前記判定の結果に応じて前記評価を行う請求項１から３のいずれか１項に記載の評価装置。

【請求項6】

被養殖生物が遊泳する周回軌道の中心を、前記被養殖生物が遊泳している範囲の少なくとも一部を撮影した動画像から特定する中心特定工程と、
前記動画像から前記被養殖生物の遊泳速度を特定する速度特定工程と、
前記中心の周りにおいて前記遊泳速度が所定範囲内である評価対象領域を前記中心からの距離に応じて区分した複数の区分領域ごとに、前記遊泳速度の代表値を算出する算出工程と、
前記区分領域ごとに、前記代表値に基づいて前記被養殖生物の遊泳状態を評価する評価工程と、を含んでいる、評価方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、陸上養殖における被養殖生物の遊泳状態を評価する評価装置等に関する。

【背景技術】

【0002】

陸上での魚介類等の被養殖生物の養殖においては、水槽に発生させた水流に逆らう方向に被養殖生物を遊泳させており、その遊泳状態を監視し、遊泳状態から被養殖生物の給餌タイミング、異常行動などを判断している。例えば、特許文献１には、陸上養殖とは異なるが、水質監視のための水棲生物の状態監視について、撮影した水棲生物の遊泳状態が存在するエリアに基づいて水質を判定することが記載されている。水棲生物は回転水流に逆らって遊泳し、特に生きている平静な状態の水棲生物は外周部エリアと中心部エリアとを除いた中間部エリアに存在することが多く、異常状態の水棲生物は外周部エリアまたは中心部エリアに存在することが多い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平２－２４２１５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

中間部エリアにおいても、水棲生物によっては速度などの遊泳状態が異なる場合がある。しかしながら、特許文献１に記載されたような監視方法では、中間部エリアの水棲生物の遊泳状態をより詳細に評価することができない。

【0005】

本発明の一態様は、被養殖生物の遊泳状態を詳細に評価することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る評価装置は、被養殖生物が遊泳する周回軌道の中心を、前記被養殖生物が遊泳している範囲の少なくとも一部を撮影した動画像から特定する中心特定部と、前記動画像から前記被養殖生物の遊泳速度を特定する速度特定部と、前記中心の周りにおいて前記遊泳速度が所定範囲内である評価対象領域を前記中心からの距離に応じて区分した複数の区分領域ごとに、前記遊泳速度の代表値を算出する算出部と、前記区分領域ごとに、前記代表値に基づいて前記被養殖生物の遊泳状態を評価する評価部と、を備えている。

【0007】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る評価方法は、被養殖生物が遊泳する周回軌道の中心を、前記被養殖生物が遊泳している範囲の少なくとも一部を撮影した動画像から特定する中心特定工程と、前記動画像から前記被養殖生物の遊泳速度を特定する速度特定工程と、前記中心の周りにおいて前記遊泳速度が所定範囲内である評価対象領域を前記中心からの距離に応じて区分した複数の区分領域ごとに、前記遊泳速度の代表値を算出する算出工程と、前記区分領域ごとに、前記代表値に基づいて前記被養殖生物の遊泳状態を評価する評価工程と、を含んでいる。

【発明の効果】

【0008】

本発明の一態様によれば、被養殖生物の遊泳状態を詳細に評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態に係る養殖設備の概略構成を示す図である。

【図2】上記養殖設備のシステム構成を示すブロック図である。

【図3】上記養殖設備における評価装置による魚の遊泳状態の評価を行う処理の手順を示すフローチャートである。

【図4】図３に示す処理の手順における中心特定処理を具体的に示すフローチャートである。

【図5】図３に示す処理の手順における代表値算出処理を具体的に示すフローチャートである。

【図6】上記養殖設備における水槽内を魚が遊泳する状態を示す図である。

【図7】上記水槽内を遊泳する魚を各領域で区分した状態を示す図である。

【図8】図７に示す中間領域をさらに区分した状態を示す図である。

【図9】上記水槽内を遊泳する魚を各領域で区分した他の状態を示す図である。

【図10】上記評価装置による遊泳状態の評価対象となる評価対象領域における一区分領域の遊泳速度の変化を示すグラフである。

【図11】上記評価装置による遊泳状態の評価対象となる評価対象領域における他の区分領域の遊泳速度の変化を示すグラフである。

【図12】上記評価装置による遊泳状態の評価対象となる評価対象領域におけるさらに他の区分領域の遊泳速度の変化を示すグラフである。

【図13】実施形態の変形例１に係る上記評価装置の構成を示すブロック図である。

【図14】実施形態の変形例２に係る上記評価装置の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

〔養殖設備の構成〕
本発明の一実施形態に係る養殖設備の構成を図１に基づいて説明する。図１は、養殖設備の概略構成を示す図である。

【0011】

図１に示すように、養殖設備１００は、閉鎖循環式陸上養殖を行うための設備である。閉鎖循環式陸上養殖は、濾過システムを用いて飼育水を浄化しながら、飼育水を循環利用する養殖方式である。養殖設備１００は、水生生物、特に貝類を除く魚介類の飼育に適用可能である。養殖設備１００の養殖対象としては、水流に逆行するように遊泳する回遊魚であるサバ、サーモンなどが挙げられる。

【0012】

なお、養殖設備１００は、天然環境から海水等を継続的に引き込み、飼育水として使用するかけ流し式陸上養殖の設備として構成されてもよい。このような構成では、後述する水処理装置４が省かれる。

【0013】

養殖設備１００は、水槽１と、カメラ２と、給餌装置３と、水処理装置４と、評価装置５と、制御装置６と、端末装置７とを備えている。

【0014】

水槽１は、養殖対象となる魚Ｆ（被養殖生物）に好適な水（淡水、海水、汽水など）を貯留することができる。水槽１における養殖環境は、魚Ｆの種類、魚Ｆの成長過程などに応じて設定されている。水槽１は、屋内および屋外の何れに設置されてもよい。図１に示す水槽１は、円柱形状を成しているが、その形状や大きさは特に限定されない。

【0015】

カメラ２は、水槽１を上方から撮像し、撮像した動画像（動画像データ）を評価装置５に送信する。動画像は、水槽１の水面を平面視した状態を示し、魚Ｆが遊泳している範囲の少なくとも一部を撮影する。具体的には、カメラ２が撮影する撮影範囲Ｒは、図１に示すように、魚Ｆの遊泳範囲の一部であってもよいし全部であってもよい。また、カメラ２は、遊泳範囲の一部を撮影する場合、撮影位置が固定されていてもよいし、動作機構により魚Ｆの周回軌道の中心を追尾するように構成されていてもよい。また、１台以上のカメラ２が常に撮影した動画中に周回軌道の中心が映るようにカメラ２が設置または設定されていてもよい。また、カメラ２は、水槽１における撮影範囲Ｒとは異なる範囲を撮像するように構成されていてもよい。

【0016】

カメラ２は、可視光領域および赤外光領域の両領域において対象物を撮像できる装置であってもよい。養殖設備１００では、夜間に消灯する運用形態がある。そのため、カメラ２は、昼間は可視画像を撮像し、夜間は赤外画像を撮像してもよい。評価装置５における画像処理（後述）は、可視画像と赤外画像とを区別せずに行われてよい。

【0017】

給餌装置３は、水槽１の上方に設置されており、水槽１に餌を供給する。給餌装置３は、通常、制御装置６による制御を受けることなく、予め設定された時刻になると一定量の給餌を開始・停止する。ただし、給餌装置３は、制御装置６の指令を受けた場合には、当該指令に基づいて、給餌を開始・停止すること、および／または給餌量を調整することを通常の給餌動作よりも優先して行う。

【0018】

水処理装置４は、水槽１の水を浄化するための濾過処理、脱窒素処理、殺菌処理などを行う装置である。水処理装置４は、水槽１の排水口から排水される水を浄化した後、水槽１の給水口から水槽１に供給する。給水口は、水槽１の円形を成す外周壁の接線方向に向けて水を水槽１内に供給できるような外周壁の位置に設けられている。排水口は、外周壁の給水口とは反対側の、外周壁の接線方向に向けて水を水槽１内から排出できるような位置に設けられている。これにより、水槽１において回転する水流が発生する。

【0019】

評価装置５は、カメラ２によって撮影された動画像に基づいて、魚Ｆの遊泳状態を評価する装置である。評価装置５については、後に詳しく説明する。

【0020】

制御装置６は、給餌装置３の動作を制御するとともに、養殖環境を維持するように、水槽１内に配置された各種のセンサからデータを取得して水処理装置４の動作を制御する。制御装置６については、後に詳しく説明する。

【0021】

端末装置７は、評価装置５が蓄積した評価データを取得して、閲覧可能に表示する。また、端末装置７は、評価データに基づいて、グラフの作成、統計データの作成などの処理を行う。

【0022】

〔評価装置および制御装置の詳細〕
評価装置５および制御装置６について、より詳しく説明する。図２は、養殖設備１００のシステム構成を示すブロック図である。

【0023】

図２に示すように、評価装置５は、中心特定部５１と、速度特定部５２と、算出部５３と、評価部５４と、記憶部５５と、出力部５６とを有している。

【0024】

中心特定部５１は、カメラ２が撮影した魚Ｆが遊泳している範囲の少なくとも一部を撮影範囲Ｒとして撮影した動画像から、魚Ｆが遊泳する周回軌道の中心を特定する。中心特定部５１は、周回軌道の中心が撮影範囲Ｒに含まれている場合、画像認識により中心を特定する。

【0025】

ここで、回遊性の魚Ｆは、水流に逆らうように遊泳する性質を有している。このため、魚Ｆは、水槽１において水流と逆方向の周回軌道を描くように遊泳する。また、魚Ｆは、常に一定の周回軌道を描くように遊泳することはなく、給餌のときなど、周回軌道が変動するように遊泳することがある。カメラ２が魚Ｆの遊泳範囲の一部を撮影範囲Ｒとして撮影する場合、周回軌道が変動してカメラ２により撮影された動画像に中心が含まれていなくても、中心特定部５１は当該中心を推定して特定することができる。

【0026】

中心特定部５１は、魚Ｆの遊泳範囲を規定する水槽１の平面視において所定の座標系を設定し、特定した中心の当該座標系における座標を決定して出力する。

【0027】

速度特定部５２は、カメラ２が撮影した上記の動画像から魚Ｆの遊泳速度を特定する。速度特定部５２は、例えば、オプティカルフローを用いて遊泳速度を特定する。具体的には、速度特定部５２は、上記の２次元ベクトルから魚Ｆの特定の画素についての移動量を求め、当該移動量を２フレーム間の時間で除算することにより遊泳速度を特定する。また、速度特定部５２は、オプティカルフロー以外の公知技術、フレーム間差分法のような移動体検出方法を利用して魚Ｆの移動量を求め、遊泳速度を特定してもよい。

【0028】

算出部５３は、中心特定部５１によって特定された中心の周りにおいて、速度特定部５２によって特定された遊泳速度が所定範囲内である評価対象領域を中心からの距離に応じて区分した複数の区分領域ごとに、遊泳速度の代表値を算出する。遊泳速度の代表値としては、移動平均、中央値などが用いられる。

【0029】

魚Ｆの遊泳速度は、周回軌道の中心に対して中心付近の中心領域と、中心から最も遠い外周領域と、中心領域と外周領域との中間の中間領域とで異なるように分布する傾向がある。一般に、中間領域で遊泳する魚Ｆが最も活発に遊泳することから、算出部５３は、中間領域を評価対象領域として遊泳速度の代表値を算出する。評価対象領域の区分領域については、後に詳しく説明する。

【0030】

評価部５４は、上記の区分領域ごとに、算出部５３によって算出された遊泳速度の代表値に基づいて魚Ｆの遊泳状態を評価する。具体的には、評価部５４は、区分領域ごとに設けられた代表値の閾値と、算出された代表値との大小関係に基づいて評価を行う。評価部５４は、評価した結果を評価データとして出力する。

【0031】

記憶部５５は、評価部３４から出力された評価データを蓄積するように記憶する。

【0032】

出力部５６は、記憶部５５に記憶されている評価データを端末装置７の要求に応じて端末装置７が閲覧可能な形態で出力する。また、出力部５６は、評価部５４から出力される評価データを即時的に端末装置７が閲覧可能な形態で出力してもよい。

【0033】

制御装置６は、給餌制御部６１と、水処理制御部６２とを有している。

【0034】

給餌制御部６１は、算出部５３によって算出された代表値が区分領域ごとの上記の閾値未満である場合、魚Ｆに対する給餌量を現在の量よりも減少するように給餌装置３を制御する。

【0035】

水処理制御部６２は、評価部５４からの評価データを必要に応じて参考指標として利用することにより水処理装置４を制御する。例えば、遊泳状態が極端に不良であるという評価が示された場合、水質の悪化が疑われる。この場合、水処理制御部６２は、当該評価を参考に水処理装置４を制御する。

【0036】

〔評価装置による遊泳速度の評価〕
評価装置５による遊泳速度の評価方法について詳細に説明する。図３は、評価装置５による魚Ｆの遊泳状態の評価を行う処理の手順を示すフローチャートである。図４は、図３に示す処理の手順における中心特定処理を具体的に示すフローチャートである。図５は、図３に示す処理の手順における代表値算出処理を具体的に示すフローチャートである。

【0037】

図３に示すように、まず、中心特定部５１は、カメラ２より取得した、魚Ｆが遊泳している範囲の少なくとも一部を撮影した動画像から周回軌道の中心を特定する（ステップＳ１，中心特定工程）。次いで、速度特定部５２は、カメラ２より取得した動画像から魚Ｆの遊泳速度を特定する（ステップＳ２，速度特定工程）。

【0038】

なお、ステップＳ１の処理の次にステップＳ２の処理が行われることに限定されず、ステップＳ１，Ｓ２の処理が同時に行われてもよいし、ステップＳ２の処理がステップＳ１の処理より先に行われてもよい。

【0039】

中心および遊泳速度が特定されると、算出部５３は、中心周りにおいて、評価対象領域を中心からの距離に応じて区分した複数の区分領域ごとに遊泳速度の代表値を計算する（ステップＳ３，算出工程）。さらに、評価部５４は、区分領域ごとに、算出された代表値に基づいて魚Ｆの遊泳状態を評価する（ステップＳ４，評価工程）。

【0040】

続いて、ステップＳ１の中心特定処理について、詳細に説明する。図４に示すように、中心特定部５１は、カメラ２からの動画像が周回軌道の中心を含んでいるか否かを判定する（ステップＳ１１）。中心特定部５１は、ステップＳ１１において、動画像が周回軌道の中心を含んでいると判定する場合（ＹＥＳ）、動画像に基づいて周回軌道の中心を特定して（ステップＳ１２）、処理を図３に示すメインルーチンに戻す。

【0041】

中心特定部５１は、動画像に基づく中心の特定において、深層学習などを活用した物体検出処理により、同心円状の周回軌道を回遊する魚Ｆの動画像から魚群の中心部を検出することにより、最も小さい周回軌道の内側を中心と特定する。ここで、物体検出処理としては、ＹＯＬＯ（Your Only Look Once）、ＳＳＤ（Single Shot Multibox Detector）などと呼ばれる技術が公知となっている。

【0042】

中心特定部５１は、ステップＳ１１において、動画像が周回軌道の中心を含んでいないと判定する場合（ＮＯ）、動画像から魚Ｆのベクトルを作成する（ステップＳ１３）。中心特定部５１は、魚Ｆのベクトルの作成においてオプティカルフローの手法を用いる。具体的には、中心特定部５１は、動画像において魚Ｆの特定の画素に注目し、当該画素について連続する２つのフレーム間のオプティカルフローを推定して、２フレーム間の魚の動きを２次元ベクトルで表現する。

【0043】

次いで、中心特定部５１は、ベクトルに基づいて周回軌道の中心を特定して（ステップＳ１４）、処理を図３に示すメインルーチンに戻す。中心特定部５１は、中心の特定において、ステップＳ１３の処理において求められた時間経過に応じた複数のベクトルを繋げた円または円弧の曲率半径から周回軌道の中心を求める。

【0044】

引き続き、ステップＳ３の代表値算出処理について、詳細に説明する。図５に示すように、算出部５３は、速度特定部５２によって特定された遊泳速度（代表値）が第１閾値より高いか否かを判定する（ステップＳ４１）。算出部５３は、ステップＳ４１において、遊泳速度が第１閾値より高いと判定する場合（ＹＥＳ）、さらに遊泳速度が第２閾値より低いか否かを判定する（ステップＳ４２）。ここで、第１閾値は第２閾値より小さい。

【0045】

算出部５３は、ステップＳ４２において、遊泳速度が第２閾値より低いと判定する場合（ＹＥＳ）、当該遊泳速度を上述した中間領域に区分して（ステップＳ４３）、当該中間領域を遊泳速度の評価対象領域と特定する（ステップＳ４４）。そして、算出部５３は、評価対象領域について遊泳速度の代表値を上述した区分領域ごとに算出し（ステップＳ４５）、処理を図３に示すメインルーチンに戻す。

【0046】

また、算出部５３は、ステップＳ４１において、遊泳速度が第１閾値より高くないと判定する場合（ＮＯ）、当該遊泳速度を上述した中心領域に区分する（ステップＳ４６）。そして、算出部５３は、当該中心領域を遊泳速度の評価対象外と特定し（ステップＳ４７）、評価対象外の領域について遊泳速度の代表値を算出せずに処理を図３に示すメインルーチンに戻す。

【0047】

また、算出部５３は、ステップＳ４２において、遊泳速度が第２閾値より低くないと判定する場合（ＮＯ）、当該遊泳速度を上述した外周領域に区分して（ステップＳ４８）、処理をステップＳ４７に移行する。

【0048】

〔遊泳速度の区分の具体例〕
評価装置５による遊泳速度の区分の具体例について詳細に説明する。図６は、水槽１内を魚Ｆが遊泳する状態を示す図である。図７は、水槽１内を遊泳する魚Ｆを各領域で区分した状態を示す図である。図８は、図７に示す中間領域Ａ３をさらに区分した状態を示す図である。図９は、水槽１内を遊泳する魚Ｆを各領域で区分した他の状態を示す図である。

【0049】

図６に示すように、魚Ｆは矢印に示す方向に遊泳している。この状態では、図６において二点鎖線にて示す長方形を成す撮影範囲Ｒに、魚Ｆの周回軌道の中心Ｏが含まれている。これにより、中心特定部５１は、動画像から魚Ｆの周回軌道の中心Ｏを特定することができる。速度特定部５２は、動画像から判別可能な全ての魚Ｆの遊泳速度を特定する。

【0050】

図７に示すように、算出部５３は、特定された魚Ｆの遊泳速度を上述したステップＳ４１～Ｓ４３，Ｓ４６，Ｓ４８によって、中心領域Ａ１と、外周領域Ａ２と、中間領域Ａ３に区分し、中間領域Ａ３を評価対象領域として特定する。ここで、中心領域Ａ１は、中心Ｏを含む円形の領域である。外周領域Ａ２は、中心Ｏから最も離れた水槽１の内周壁付近の環状の領域である。中間領域Ａ３は、中心領域Ａ１と外周領域Ａ２との間に挟まれる環状の領域である。中心領域Ａ１、外周領域Ａ２および中間領域Ａ３は、ほぼ円形を成している。

【0051】

図８に示すように、算出部５３は、中間領域Ａ３を中心Ｏからの距離に応じて３つの区分領域Ａ３１～Ａ３３に区分する。区分領域Ａ３１は、中間領域Ａ３における最も内周側の、中心領域Ａ１の外周の位置と中心Ｏから距離Ｄ１離れた位置との間の幅を有する環状の領域である。区分領域Ａ３２は、中間領域Ａ３における中間の、中心Ｏから距離Ｄ１離れた位置と中心Ｏから距離Ｄ２離れた位置との間の幅を有する環状の領域である。区分領域Ａ３３は、中間領域Ａ３における外周側の、中心Ｏから距離Ｄ２離れた位置と中心Ｏから距離Ｄ３離れた位置との間の幅を有する環状の領域である。ここで、距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３は、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３の関係を有している。

【0052】

ところで、図９において一点鎖線にて示す給餌領域ＦＤに給餌装置３によって給餌が行われると、魚Ｆは、給餌領域ＦＤに近づくように遊泳する。このため、中心Ｏも給餌領域ＦＤに近づくことにより、周回軌道が楕円状に変形する。周回軌道の変形に伴い、中心領域Ａ１、外周領域Ａ２および中間領域Ａ３も楕円状に変形する。この場合、中心領域Ａ１、外周領域Ａ２および中間領域Ａ３のそれぞれの面積は、図８に示す円形状の中心領域Ａ１、外周領域Ａ２および中間領域Ａ３のそれぞれの面積と比較して大きくは変化しない。

【0053】

算出部５３は、図９に示す場合においても、図８に示す場合と同様にして、中間領域Ａ３を区分領域Ａ３１～Ａ３３に区分する。ただし、図９に示す場合では、距離Ｄ１～Ｄ３が図８に示す場合と異なるので、中間領域Ａ３の最も広い幅に基づいて、当該幅を有する部位において距離Ｄ１～Ｄ３を決定する。

【0054】

なお、中間領域Ａ３を区分する形態については、図８および図９に示す例では、中間領域Ａ３を環状の区分領域Ａ３１～Ａ３３に区分しているが、この例に限定されない。例えば、中心Ｏから左右に中間領域Ａ３を区分してもよいし、中心Ｏからの距離に関係なく升目状に中間領域Ａ３を区分してもよい。

【0055】

〔遊泳速度の評価の具体例〕
評価装置５による遊泳速度の評価の具体例について詳細に説明する。図１０は、評価装置５による遊泳状態の評価対象となる評価対象領域における一区分領域の遊泳速度の変化を示すグラフである。図１１は、評価対象領域における他の区分領域の遊泳速度の変化を示すグラフである。図１２は、評価対象領域におけるさらに他の区分領域の遊泳速度の変化を示すグラフである。

【0056】

図１０に示すように、評価部５４は、区分領域Ａ３１における遊泳速度の移動平均（平均速度）の値を、区分領域Ａ３１について設定された所定の閾値Ｔｈ１と比較する。そして、評価部５４は、区分領域Ａ３１における移動平均の値と閾値Ｔｈ１との大小関係に基づいて、区分領域Ａ３１を遊泳する魚Ｆの遊泳状態を評価する。

【0057】

具体的には、評価部５４は、移動平均が閾値Ｔｈ１以上である場合に遊泳状態が良好であると評価し、移動平均が閾値Ｔｈ１未満である場合に遊泳状態が不良であると評価する。あるいは、評価部５４は、閾値Ｔｈ１の設定によっては、移動平均が閾値Ｔｈ１以上である場合に遊泳状態が不良であると評価し、移動平均が閾値Ｔｈ１未満である場合に遊泳状態が良好であると評価する場合もある。

【0058】

図１１に示すように、評価部５４は、区分領域Ａ３２における遊泳速度の移動平均（平均速度）の値を、区分領域Ａ３２について設定された所定の閾値Ｔｈ２と比較する。そして、評価部５４は、区分領域Ａ３２における移動平均の値と閾値Ｔｈ２との大小関係に基づいて、区分領域Ａ３２を遊泳する魚Ｆの遊泳状態を評価する。

【0059】

具体的には、評価部５４は、移動平均が閾値Ｔｈ２以上である場合に遊泳状態が良好であると評価し、移動平均が閾値Ｔｈ２未満である場合に遊泳状態が不良であると評価する。あるいは、評価部５４は、閾値Ｔｈ２の設定によっては、移動平均が閾値Ｔｈ２以上である場合に遊泳状態が不良であると評価し、移動平均が閾値Ｔｈ２未満である場合に遊泳状態が良好であると評価する場合もある。

【0060】

図１２に示すように、評価部５４は、区分領域Ａ３３における遊泳速度の移動平均（平均速度）の値を、区分領域Ａ３３について設定された所定の閾値Ｔｈ３と比較する。そして、評価部５４は、区分領域Ａ３３における移動平均の値と閾値Ｔｈ３との大小関係に基づいて、区分領域Ａ３３を遊泳する魚Ｆの遊泳状態を評価する。

【0061】

具体的には、評価部５４は、移動平均が閾値Ｔｈ３以上である場合に遊泳状態が良好であると評価し、移動平均が閾値Ｔｈ３未満である場合に遊泳状態が不良であると評価する。あるいは、評価部５４は、閾値Ｔｈ３の設定によっては、移動平均が閾値Ｔｈ３以上である場合に遊泳状態が不良であると評価し、移動平均が閾値Ｔｈ３未満である場合に遊泳状態が良好であると評価する場合もある。

【0062】

中間領域Ａ３においては、区分領域Ａ３１～Ａ３３の間で遊泳速度が異なる場合があることから、閾値Ｔｈ１～Ｔｈ３は、区分領域Ａ３１～Ａ３３のそれぞれで独自に設定されることが好ましい。例えば、区分領域Ａ３１では閾値Ｔｈ１を高めに設定したり、区分領域Ａ３２では閾値Ｔｈ２を低めに設定したりというようにする。

【0063】

ところで、例えば１年というような長期的な観点では、生育や水質についての問題の有無を評価する必要がある。水槽１は、数万匹という魚Ｆがいるために高密度になりがちである。このため、給餌の仕方によっては、水槽１におけるＣＯ_２の濃度が上昇する結果、魚Ｆの成長が停滞することがある。その成長停滞の予兆を、遊泳状態の評価から探ることができる。

【0064】

養殖において、魚Ｆを稚魚から数カ月の育成した後に出荷する。魚Ｆを出荷時のサイズが大きくばらつきなく育成することが重要であるため、生育の停滞は問題である。それゆえ、遊泳状態の評価を、成長の停滞や異常の早期発見に利用することにより、問題解決を図ることが期待できる。

【0065】

〔評価に基づく給餌制御〕
魚Ｆは、満腹時に遊泳速度が低下する傾向がある。そこで、制御装置６の給餌制御部６１は、区分領域Ａ３１～Ａ３３における移動平均のうち、いずれか１つでも対応する閾値Ｔｈ１～Ｔｈ３未満である場合、給餌量を通常より減少させるように給餌装置３に指令を与える。

【0066】

このように、魚Ｆの遊泳速度の低下に応じて給餌量を減少させることで、給餌過多を防止することができる。これにより、給餌コストを低減させることができる。

【0067】

〔変形例１〕
続いて、本実施形態に係る変形例１について説明する。図１３は、本実施形態の変形例１に係る評価装置５の構成を示すブロック図である。

【0068】

図１３に示すように、変形例１に係る評価装置５は、図２に示す評価装置５にさらに判定部５７を有して構成されている。判定部５７は、算出部５３から取得した、区分領域Ａ３１～Ａ３３のそれぞれについての遊泳速度の代表値の単位周期あたりの変化量に基づいて魚Ｆの異常の有無を判定する。

【0069】

水槽１における水の循環などの養殖環境が適正でないとき、魚Ｆは、例えば遊泳速度が急激に変化するといった異常な動きをすることがある。このため、評価部５４は、判定部５７による判定結果に基づいて、例えば、図１０～図１２に示す移動平均（平均速度）の単位周期ごとの異常の有無に応じて遊泳状態を評価することができる。

【0070】

〔変形例２〕
さらに、本実施形態に係る変形例２について説明する。図１４は、本実施形態の変形例２に係る評価装置５の構成を示すブロック図である。

【0071】

図１４に示すように、変形例２に係る評価装置５は、図２に示す評価装置５にさらに生成部５８および判定部５９を有して構成されている。生成部５８は、カメラ２の動画像から魚Ｆの遊泳方向を示すベクトルを上述したオプティカルフローなどを用いて生成する。判定部５９は、生成されたベクトルのうち、周回軌道に沿わないベクトルの数に応じて魚Ｆの異常の有無を判定する。

【0072】

評価部５４は、判定部５９による判定の結果に応じて評価を行う。具体的には、評価部５４は、図１０～図１２に示す移動平均（平均速度）の遊泳状態を異常の有無と組み合わせて評価する。例えば、図１０に示す区分領域Ａ３１の遊泳速度の移動平均が閾値Ｔｈ１以上であっても、判定部５９による判定が異常であれば、評価部５４は、遊泳状態について、速度は良好であるが動きは異常であるという評価をする。

【0073】

水の循環などの養殖環境が適正でないとき、魚Ｆは、例えば周回軌道に沿わない方向に遊泳するといった異常な動きをすることがある。したがって、周回軌道に沿わないベクトルの数に基づいて魚Ｆの異常の有無を判定することにより、その結果に応じて遊泳状態を評価することができる。

【0074】

〔ＳＤＧsへの貢献〕
上述の実施形態の構成によれば、養殖設備１００は、評価装置５を備えることにより、魚Ｆの遊泳状態を詳細に評価することで、養殖の効率を向上させることができる。その結果として養殖魚の出荷量を増加させることができれば、天然魚の乱獲制御に寄与することができる。したがって、持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標１４「海の豊かさを守ろう（脱プラスチック、農林水産関係）」の達成に貢献できる。

【0075】

〔ソフトウェアによる実現例〕
評価装置５（以下、「装置」と呼ぶ）の機能は、当該装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムにより実現することができる。当該プログラムは、当該装置の各ブロック（特に中心特定部５１、速度特定部５２、算出部５３、評価部５４、判定部５７，５９および生成部５８）としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。

【0076】

この場合、上記装置は、上記プログラムを実行するためのハードウェアとして、少なくとも１つの制御装置（例えばプロセッサ）と少なくとも１つの記憶装置（例えばメモリ）を有するコンピュータを備えている。この制御装置および記憶装置を用いて上記プログラムを実行することにより、上記実施形態で説明した各機能が実現される。

【0077】

上記プログラムは、一時的ではなく、コンピュータ読み取り可能な、１または複数の記録媒体に記録されていてもよい。この記録媒体は、上記装置が備えていてもよいし、備えていなくてもよい。後者の場合、上記プログラムは、有線または無線の任意の伝送媒体を介して上記装置に供給されてもよい。

【0078】

また、上記各制御ブロックの機能の一部または全部は、論理回路により実現することも可能である。例えば、上記各制御ブロックとして機能する論理回路が形成された集積回路も本発明の範疇に含まれる。この他にも、例えば量子コンピュータにより上記各制御ブロックの機能を実現することも可能である。

【0079】

また、上記実施形態で説明した各処理は、ＡＩ（Artificial Intelligence：人工知能）に実行させてもよい。この場合、ＡＩは上記制御装置で動作するものであってもよいし、他の装置（例えばエッジコンピュータまたはクラウドサーバ等）で動作するものであってもよい。

【0080】

〔まとめ〕
以上のように、本発明の態様１に係る評価装置は、被養殖生物が遊泳する周回軌道の中心を、前記被養殖生物が遊泳している範囲の少なくとも一部を撮影した動画像から特定する中心特定部と、前記動画像から前記被養殖生物の遊泳速度を特定する速度特定部と、前記中心の周りにおいて前記遊泳速度が所定範囲内である評価対象領域を前記中心からの距離に応じて区分した複数の区分領域ごとに、前記遊泳速度の代表値を算出する算出部と、前記区分領域ごとに、前記代表値に基づいて前記被養殖生物の遊泳状態を評価する評価部と、を備えている。

【0081】

上記構成によれば、被養殖生物の遊泳状態を区分領域ごとに評価できる。これにより、従来の評価方法と比較して、より詳細に被養殖生物の遊泳状態を評価することができる。そして、この評価結果に基づき、養殖環境の改善を図る契機を養殖管理者に与えることができる。

【0082】

また、評価サイクルを早めることにより、養殖管理者は安定した養殖環境を維持することができ、その結果、被養殖生物の生育不良や突然死を低減させて良好な生育を促進することが可能となる。

【0083】

本発明の態様２に係る評価装置は、上記態様１において、前記評価部が、前記区分領域ごとに設けられた前記代表値の閾値と、算出された前記代表値との大小関係に基づいて前記評価を行ってもよい。

【0084】

上記構成によれば、各区分領域において、例えば、代表値が閾値以上である場合に遊泳状態は良好であり、代表値が閾値未満である場合に遊泳状態は不良であると評価することができる。

【0085】

本発明の態様３に係る評価装置は、上記態様２において、前記代表値が前記閾値未満である場合、前記被養殖生物に対する給餌量を現在の量よりも減少するように制御する給餌制御部をさらに備えていてもよい。

【0086】

被養殖生物は、満腹時に遊泳速度が低下する傾向がある。上記構成によれば、被養殖生物の遊泳速度の低下に応じて給餌量を減少させることで、給餌過多を防止することができる。これにより、給餌コストを低減させることができる。

【0087】

本発明の態様４に係る評価装置は、上記態様１から３のいずれかにおいて、前記代表値の単位周期あたりの変化量に基づいて前記被養殖生物の異常の有無を判定する判定部をさらに備え、前記評価部が、前記判定の結果に応じて前記評価を行ってもよい。

【0088】

水の循環などの養殖環境が適正でないとき、被養殖生物は、例えば遊泳速度が急激に変化する等の異常な動きをすることがある。上記構成によれば、代表値の単位期間あたりの変化量に基づいて被養殖生物の異常の有無を判定し、その結果に応じて遊泳状態を評価することができる。

【0089】

本発明の態様５に係る評価装置は、上記態様１から４のいずれかにおいて、前記動画像から前記被養殖生物の遊泳方向を示すベクトルを生成する生成部と、前記周回軌道に沿わない前記ベクトルの数に応じて前記被養殖生物の異常の有無を判定する判定部と、をさらに備え、前記評価部が、前記判定の結果に応じて前記評価を行ってもよい。

【0090】

水の循環などの養殖環境が適正でないとき、被養殖生物は、例えば周回軌道に沿わない方向に遊泳するといった異常な動きをすることがある。上記構成によれば、周回軌道に沿わないベクトルの数に基づいて被養殖生物の異常の有無を判定し、その結果に応じて遊泳状態を評価することができる。

【0091】

本発明の態様６に係る評価方法は、被養殖生物が遊泳する周回軌道の中心を、前記被養殖生物が遊泳している範囲の少なくとも一部を撮影した動画像から特定する中心特定工程と、前記動画像から前記被養殖生物の遊泳速度を特定する速度特定工程と、前記中心の周りにおいて前記遊泳速度が所定範囲内である評価対象領域を前記中心からの距離に応じて区分した複数の区分領域ごとに、前記遊泳速度の代表値を算出する算出工程と、前記区分領域ごとに、前記代表値に基づいて前記被養殖生物の遊泳状態を評価する評価工程と、を含んでいる。

【0092】

上記方法によれば、態様１に係る評価装置と同じく、従来の評価方法と比較して、より詳細に被養殖生物の遊泳状態を評価した結果に基づき、養殖環境の改善を図る契機を養殖管理者に与えることができる。また、被養殖生物の生育不良や突然死を低減させて良好な生育を促進することが可能となる。

【0093】

〔付記事項〕
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。また、本発明は、実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0094】

５ 評価装置
５１ 中心特定部
５２ 速度特定部
５３ 算出部
５４ 評価部
６１ 給餌制御部
Ａ３ 中間領域（評価対象領域）
Ａ３１～Ａ３３ 区分領域
Ｆ 魚（被養殖生物）
Ｏ 中心
Ｔｈ１～Ｔｈ３ 閾値

【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】