Brevet FR3003381A1 — publié le 20140919

La présente invention concerne un dispositif de comptage automatique de poissons. Le domaine de la présente invention est celui de la surveillance des mouvements de poissons migrateurs dans des cours d'eau. Certaines espèces de poissons (dites potamotoques), comme par exemple les saumons, naissent dans des cours d'eau douce. Ils migrent alors vers l'océan (migration de dévalaison) où ils grossissent et vivent quelques années. Pour leur reproduction, ces poissons retournent à l'endroit où ils sont nés (migration de montaison). D'autres espèces (dites thalassotoques), par exemple les anguilles, naissent dans la mer ou l'océan et vont remonter les cours d'eau douce pour s'y développer (migration de montaison). Une fois la taille adulte atteinte, ces poissons retournent en mer pour s'y reproduire (migration de dévalaison). Pour la gestion de ces populations de poissons migrateurs, il est nécessaire d'évaluer des stocks soit en poissons adultes, soit en poissons juvéniles, d'une rivière. Cette évaluation est généralement réalisée au niveau de barrages que l'on trouve sur presque toutes les rivières. La plupart des barrages importants sont équipés d'un dispositif de franchissement pour les poissons, appelé aussi passe à poissons, à la montaison ou à la dévalaison. La présente invention concerne plus particulièrement le comptage de poissons dans une migration présentant les particularités d'être, d'une part, monospécifique (une seule espèce de poissons est concernée) et, d'autre part, dans un seul sens de migration (en montaison ou en dévalaison). Pour le dénombrement de poissons passant par un barrage, il est 25 connu de munir un dispositif de franchissement de moyens de comptage. Pour ce faire, il existe trois méthodes principales avec diverses variantes : soit un comptage par piégeage, soit un comptage par enregistrement vidéo, soit un comptage par un compteur à résistivité. Pour les anguilles en migration de montaison, des dispositifs de 30 franchissement spécifiques appelés passes à anguilles ont été développés. Ces dispositifs sont adaptés à leur morphologie et leurs comportements et exploitent leurs possibilités de déplacement par reptation. Il s'agit généralement d'un plan incliné sur lequel sont disposés verticalement des touffes de fibres régulièrement espacées. Un tel dispositif de franchissement est connu de l'homme du métier et n'est pas représenté ici. À l'heure actuelle, deux méthodes de dénombrement des anguilles dans une passe à anguilles existent. La première méthode est manuelle et 5 consiste à piéger les anguilles, ce qui permet un dénombrement et un recueil d'informations sur les individus (taille, aspect, maladie, ...). Cette technique est cependant limitée par les périodes d'afflux ou pics de migration, qui rendent difficiles le stockage des anguilles et leurs manipulations. Par ailleurs le piégeage gêne le déroulement naturel de la migration. La seconde méthode 10 utilisant un compteur à résistivité adapté est une méthode de comptage automatique, ne bloquant pas la migration, mais limitée dans sa fiabilité pour les anguilles de petites tailles. La présente invention a alors pour but de fournir un dispositif permettant de réaliser un comptage automatique fiable de poissons d'une 15 même espèce circulant tous dans le même sens (montaison ou dévalaison) dans un dispositif de franchissement de barrage. Avantageusement, ce dispositif ne perturbera pas les anguilles (ou autres poissons) lorsqu'elles le traversent. En outre, ce dispositif sera de préférence adapté pour les poissons, notamment anguilles, de toutes tailles. 20 À cet effet, la présente invention propose un dispositif pour le comptage automatique de poissons, caractérisé en ce qu'il comporte : - au moins une goulotte inclinée par rapport à l'horizontale, - des moyens d'éclairage de la goulotte, - une caméra disposée de manière à pouvoir filmer une zone éclairée 25 de la goulotte, et - des moyens informatiques d'analyse et de traitement d'images fournies par la caméra. La(es) goulotte(s) et les moyens d'éclairage permettent à la caméra de bien visualiser les poissons lorsqu'ils passent dans les goulottes et il est ainsi 30 possible de réaliser un traitement fiable et automatisé des images obtenues par la caméra. Les moyens ainsi mis en oeuvre permettent de remédier aux inconvénients des dispositifs connus de l'art antérieur. Par rapport à une mesure mettant en oeuvre la technique du compteur à résistivité, il devient possible de compter et de mesurer automatiquement et de manière fiable des anguilles (ou plus généralement des poissons) passant devant la caméra, même celles de petite taille. En outre, par rapport à un piégeage, le comptage se fait ici en continu et il n'est pas nécessaire d'intervenir à intervalles réguliers, surtout lors de périodes de fortes migrations, pour compter les anguilles (ou autres poissons). Dans une forme de réalisation avantageuse, chaque goulotte est réalisée dans un matériau transparent ; la caméra est disposée au-dessus de chaque goulotte, et les moyens d'éclairage sont disposés en dessous des goulottes de manière à réaliser un rétro éclairage pour la caméra. Cette disposition permet ainsi de bien distinguer les poissons sur un fond clair, facilitant ainsi des opérations de traitement d'images par la suite. Pour réduire la possibilité de passages simultanés des poissons, le dispositif selon l'invention peut comporter en outre un dispositif d'alimentation en eau et en poissons pour les goulottes. Ce dispositif peut alors par exemple présenter un bac ainsi qu'au moins deux tuyaux d'alimentation, chaque goulotte étant alimentée par un tuyau d'alimentation à son extrémité supérieure. Une variante de réalisation préférée garantissant une alimentation en eau séparée des poissons par une grille filtrante prévoit alors que chaque goulotte est alimentée par deux tuyaux d'alimentation, un tuyau supérieur (pour les poissons) et un tuyau inférieur (pour l'eau), que chaque tuyau d'alimentation est alimenté par le bac, et qu'à chaque fois un tuyau supérieur et un tuyau inférieur sont réunis par un manchon en aval du bac et en amont d'une goulotte. Dans un dispositif selon la présente invention, chaque goulotte se présente par exemple sous la forme d'un demi-tube cylindrique circulaire. Ces goulottes peuvent présenter une largeur comprise entre 50 et 150 mm. Dans un dispositif selon la présente invention, les moyens informatiques d'analyse et de traitement comportent de préférence des moyens de comptage et de mesure automatique de poissons figurant sur les images fournies par la caméra. Ces moyens informatiques d'analyse et de traitement peuvent comporter en outre des moyens pour la mise en oeuvre des étapes suivantes : - décompression de chaque image, - seuillage permettant de transformer chaque image en une image binaire, - caractérisation géométrique des poissons de l'image binaire en vue d'obtenir la position de leur centre de gravité, - test de décision de comptage et mesure de paramètres géométriques afin de déterminer la longueur du poisson correspondant. Enfin, le dispositif de comptage selon l'invention peut aussi comporter des moyens permettant de réaliser un fichier résultat dans lequel, après décision de comptage du poisson, un évènement de passage est associé aux paramètres géométriques correspondants et à une date, ledit fichier étant en outre interactivement lié à une séquence vidéo correspondante sauvegardée et consultable a posteriori. Des détails et avantages de la présente invention apparaitront mieux de la description qui suit, faite en référence au dessin schématique annexé sur lequel : La figure 1 est une vue en élévation de côté partielle d'un dispositif selon la présente invention, La figure 2 est une vue de face d'éléments montrés sur la figure 1, La figure 3 correspond à une vue de dessus d'éléments de la figure 1, La figure 4 est une image de fond obtenue pour un comptage d'anguilles, La figure 5 est une image d'une anguille, La figure 6 est une image de différence entre l'image de la figure 4 et l'image de la figure 5, et La figure 7 est une image résultant du seuillage de l'image de la figure 6. Les figures 1 à 3 montrent une structure 2 formée de montants 4 et de traverses 6 sur lesquels sont fixés des éléments qui seront décrits par la suite. L'ensemble est destiné à être intégré à un ouvrage réalisé sur un cours d'eau, par exemple un barrage. De manière classique, un barrage est muni de moyens de franchissement pour des poissons, y compris éventuellement des anguilles. Le dispositif décrit ci-après est destiné plus particulièrement à permettre le comptage d'anguilles passant par lesdits moyens de franchissement, appelés aussi passes à anguilles. La structure 2 est par exemple une structure métallique mais il pourrait s'agir par exemple d'une construction maçonnée intégrée à un ouvrage bâti au niveau d'un cours d'eau. Dans la forme de réalisation représentée sur les figures 1 à 3 à titre d'exemple, la structure 2 est formée de cornières et/ou de tubes, par exemple à section carrée. On appellera dans cette structure 2 montants 4 les éléments s'élevant verticalement et traverses 6 les éléments sensiblement horizontaux qui relient des montants 4. La structure 2 porte un bac 8, des goulottes 10 reliées au bac 8 par un système d'alimentation 12, une caméra 14 et un éclairage 16. Le bac 8 est ici une cuve parallélépipédique dont la taille est adaptée au dispositif de franchissement auquel le dispositif de comptage décrit ici est 15 associé. Le bac 8 réceptionne de l'eau et également des anguilles en sortie d'une passe à anguilles. L'homme du métier connaît les passes à anguilles et la passe correspondant au dispositif illustré sur le dessin n'est pas représentée ici. Il s'agit généralement d'une passe à anguilles présentant un plan incliné sur 20 lequel sont disposés des touffes de fibres rigides (ou semi-rigides) régulièrement réparties. Les anguilles pouvant ramper, elles arrivent à monter le plan incliné en prenant appui sur les fibres. En haut du plan incliné, les anguilles arrivent alors dans le bac 8. Dans un dispositif de comptage selon la présente invention, il est prévu 25 alors de faire passer les anguilles dans au moins une goulotte 10. Dans la forme de réalisation représentée sur les figures 1 à 3, on a représenté un ensemble de quatre goulottes similaires disposées parallèlement les unes à côté des autres. Chaque goulotte 10 est réalisée dans un matériau synthétique 30 transparent. Il est proposé que chaque goulotte 10 présente une forme correspondant à un demi-tube cylindrique circulaire que l'on aurait coupé longitudinalement. Cette forme permet d'avoir une meilleure vision de l'eau et surtout des anguilles se trouvant dans la goulotte. Le diamètre de ce tube est par exemple de l'ordre de 100 mm. Un diamètre de tube de 50 à 150 mm convient bien pour le comptage d'anguilles de tailles variées. D'autres formes de goulottes pourraient également convenir, par exemple une goulotte en U, en V ou W, etc. Les goulottes 10 sont fixées sur la structure de manière à être inclinées par rapport à l'horizontale. Chaque goulotte présente ainsi une extrémité inférieure et une extrémité supérieure. De cette manière, les anguilles passant dans les goulottes ne peuvent passer que dans un seul sens, cette caractéristique éliminant les allers-retours d'anguilles. Dans les étapes décrites ultérieurement, il ne sera donc pas nécessaire de tenir compte de l'hypothèse selon laquelle une anguille pourrait se déplacer en sens opposé aux autres anguilles. Le système d'alimentation 12 relie les goulottes 10 au bac 8. Pour chaque goulotte 10, le système d'alimentation comporte un raccordement 18, appelé également culotte (ou "branch" en anglais) ou Té oblique, un tuyau inférieur 20 et un tuyau supérieur 22. Une première extrémité, dite extrémité supérieure, de chacun des tuyaux inférieurs 20 et des tuyaux supérieurs \ 22, est raccordée au bac 8, un joint non représenté assurant l'étanchéité entre chacun desdits tuyaux et le bac 8. L'autre extrémité des tuyaux inférieurs 20 et des tuyaux supérieurs 22 est à chaque fois raccordée à un raccordement 18. Enfin, chaque raccordement 18 est emmanché sur une extrémité, dite extrémité supérieure, d'une goulotte 10. À cet effet, chaque goulotte 10 présente un manchon ne formant qu'une seule pièce avec la goulotte, ledit manchon étant de forme cylindrique circulaire tubulaire de même diamètre que la goulotte 10 (pour l'exemple donné plus haut). Dans le bac 8, une grille (non représentée) empêche les anguilles d'arriver aux tuyaux inférieurs et les oblige à passer par les tuyaux supérieurs. Les tuyaux inférieurs 20 conduisent donc uniquement de l'eau. Un tel système d'alimentation 12 permet alors de garantir que les anguilles ont toujours suffisamment d'eau lorsqu'elles passent dans une goulotte 10. En outre, leurs passages séparés évitent des perturbations liées à leur mouvement de nage. Il est proposé ici de filmer les goulottes 10 pour détecter des anguilles passant dans celles-ci. La caméra 14 est alors fixée sur la structure 2 à l'aide d'un bras 24 (figure 1). On peut prévoir une caméra 14 pour une, deux, plusieurs ou toutes les goulottes 10. Il conviendra par la suite d'adapter le traitement des images fournies par cette caméra 14 en fonction du nombre de goulottes 10 correspondantes. Pour filmer les anguilles qui passent dans les goulottes 10, l'éclairage 16 est prévu. Dans une forme de réalisation préférée, la caméra 14 (ou les caméras 14) est disposée au dessus des goulottes 10. Ainsi la caméra 14 peut filmer directement les anguilles dans les goulottes 10. L'éclairage 16 réalise quant à lui de préférence un rétro-éclairage et est de ce fait disposé sous les goulottes 10. Selon la nature de l'éclairage, un film diffusant (non représenté) peut être prévu entre l'éclairage 16 et les goulottes 10 pour uniformiser la luminosité du champ de vision. En sortie des goulottes 10, les anguilles retournent par exemple dans le cours d'eau correspondant. Pour réaliser le comptage des anguilles passant dans les goulottes 10, des moyens de traitement d'images sont prévus. Ceux-ci comprennent notamment des moyens logiciels intégrés par exemple dans un ordinateur, ou micro-ordinateur (non représenté). Les moyens de traitement peuvent se trouver à proximité de la structure 2 et des éléments qu'elle porte mais un traitement à distance peut aussi être prévu. Dans ce cas, il est alors de préférence prévu que des moyens de transmission des images prises par la caméra 14 soient également supportés par la structure 2. Un logiciel permettant de réaliser le comptage automatique d'anguilles est décrit dans les grandes lignes ici. Il s'agit ici d'une forme de réalisation d'un comptage d'anguilles à l'aide des éléments décrits ci-dessus mais un autre logiciel pourrait être utilisé sans sortir du cadre de la présente invention. Un logiciel proposé travaille sur des séquences d'images provenant de la caméra 14 et transmises aux moyens de traitement. La structure des séquences d'images est par exemple celle d'une "liste chaînée avant-arrière". À chaque image est associé un en-tête contenant des informations sur l'image. La structure d'une séquence peut être illustrée par le tableau suivant : 10 Début de séquence Fin de séquence PREC=0 SUIV En tête Codes 1ère image PREC SUIV PREC SUIV En tête Codes Nième image PREC SUIV=0 Les images sont par exemple des images comprimées dans un mode 15 de compression de type JPEG ou proche de celui défini dans la norme JPEG (à titre illustratif, le format peut être à base de Transformée en Cosinus Discrète). Les opérations suivantes sont proposées pour un traitement d'images en quatre phases : 20 1. décompression de chaque image 2. seuillage pour transformer chaque image en une image binaire 3. caractérisation géométrique des objets (ici des anguilles ou plus généralement des poissons) de l'image binaire en vue d'obtenir la position de leur centre de gravité 25 4. test de décision de comptage et mesure des paramètres géométriques (longueur) des anguilles La première phase est classique et est connue de l'homme du métier. Elle n'est pas décrite ici. La deuxième phase de seuillage se déroule en deux étapes. Une 30 première étape consiste à effectuer un calcul d'une image représentant la moyenne d'un ensemble d'images prélevées sur la séquence d'images analysée. La seconde étape consiste à calculer la différence entre chaque image de la séquence et l'image moyenne puis à réaliser un seuillage de cette différence avec un seuil ajustable pour obtenir une image binaire. La troisième phase, ou phase de caractérisation comporte également deux étapes. La première étape de caractérisation procède à un étiquetage des composantes connexes de l'image binaire tandis que la seconde étape de caractérisation calcule des centres de gravité des composantes connexes de l'image binaire. La quatrième phase de comptage, dans la forme de réalisation décrite ici, nécessite la prise en compte de deux images successives (i et i+1) qui ont été caractérisées (à la phase précédente). Un test de décision de comptage 10 prend alors en compte les paramètres suivants : - position de la ligne de prise de décision : il s'agit de la position d'une ligne verticale qui peut être par exemple, et/ou le plus souvent, la ligne verticale passant par le centre de l'image. Cette ligne sert de référence pour la comparaison avec les positions des centres de gravité des anguilles. 15 - déplacements maximum horizontaux (deltax) et verticaux (deltay). Ces paramètres peuvent être interprétés comme les dimensions d'une "fenêtre de poursuite" utilisée dans les processus bien connus de suivi d'objets, appliqués ici à des anguilles. Une formule est alors choisie pour permettre la prise de décision pour 20 le passage d'une anguille. Si la condition définie par la formule est remplie pour une anguille donnée, alors on calcule sa surface et son périmètre à l'image 1+1 et on en déduit sa longueur. Ces paramètres (longueur notamment) et les paramètres de datation de l'image i+1 sont alors enregistrés comme "évènement" dans un fichier de 25 résultat dont la structure peut être définie en fonction des besoins. À titre d'exemple purement illustratif, on peut choisir un fichier résultat tel que chaque ligne du fichier comprend les champs suivants : Fichier Numéro Espèce Sens Date Heure Num. image Code distance Longueur Commentaire Une interface homme/machine peut être prévue pour permettre par la suite à un opérateur de prendre connaissance des résultats du traitement des 30 images. Une présentation des résultats peut alors être proposée. Les résultats sont par exemple présentés sous forme d'un tableau indiquant par exemple pour chaque évènement la date et l'heure de comptage ainsi que la longueur calculée. D'autres paramètres peuvent bien entendu être affichés en fonction des besoins de l'utilisateur. Avantageusement, l'interface homme/machine permet également d'accéder aux images enregistrées. À partir de la liste de résultats, on peut par exemple, par un clic sur un évènement, visualiser une séquence d'images correspondant à un certain nombre d'images précédant cet évènement (par exemple entre 10 et 20) et l'évènement lui-même, notamment le comptage d'anguilles. Il est ainsi possible de réaliser un contrôle a posteriori du processus de comptage et de mesure automatiques par un opérateur. Les figures 4 à 7 illustrent le procédé de comptage. Ainsi, la figure 4 illustre une image de fond lorsqu'il n'y a pas d'anguille dans le champ de vision de la caméra 14. La figure 5 illustre une image d'une anguille 26 dans une goulotte 10. La figure 6 montre une image de différence entre l'image de la figure 4 et l'image de la figure 5 obtenue au cours de la phase de seuillage. Enfin la figure 7 montre une image seuillée et caractérisée utilisée dans la quatrième phase décrite plus haut. On remarque en pointillés sur cette figure une ligne de prise de décision pour le comptage. Le dispositif et le logiciel décrits ci-dessus permettent de réaliser un comptage et une mesure automatisés d'anguilles au niveau d'une passe à anguilles de manière fiable. Il peut être réalisé en continu. Plusieurs milliers d'anguilles, même de petite taille, peuvent être comptées et mesurées de manière fiable par heure. Le résultat et les séquences vidéo correspondantes peuvent être consultés a posteriori. Le dispositif proposé est aussi peu perturbant pour les anguilles que l'on vient compter. Le comptage est ici réalisé dans de bonnes conditions pour les anguilles que l'on dénombre à l'aide d'un dispositif selon la présente invention. La présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation préférée illustrée sur les figures et aux variantes évoquées dans la description qui précède. Elle concerne au contraire toutes les variantes de réalisation à la portée de l'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après. La description faite ci-dessus en référence aux figures peut également être adaptée au comptage de poissons dans d'autres types de migrations ne concernant qu'une seule espèce de poissons, les poissons se déplaçant tous dans le même sens, c'est-à-dire soit en montaison, soit en dévalaison. Le dispositif décrit, en adaptant la taille et le nombre de goulottes notamment, peut par exemple également être utilisé pour le comptage de juvéniles de saumons (appelés aussi "smolts") en dévalaison ou lors de la dévalaison d'anguilles adultes appelées aussi "anguilles argentées". REVENDICATIONS1. Dispositif pour le comptage automatique de poissons, caractérisé en ce qu'il comporte : - au moins une goulotte (10) inclinée par rapport à l'horizontale, - des moyens d'éclairage (16) de la goulotte, - une caméra (14) disposée de manière à pouvoir filmer une zone éclairée de la goulotte, et - des moyens informatiques d'analyse et de traitement d'images 10 fournies par la caméra. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque goulotte (10) est réalisée dans un matériau transparent, en ce que la caméra (14) est disposée au-dessus de chaque goulotte (10), et en ce que les moyens d'éclairage (16) sont disposés en dessous des goulottes (10) de manière à 15 réaliser un rétro éclairage pour la caméra (14). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif d'alimentation (12) en eau et en poissons pour les goulottes (10). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif 20 d'alimentation (12) présente un bac (8) ainsi qu'au moins deux tuyaux d'alimentation (20, 22), chaque goulotte (10) étant alimentée par un tuyau d'alimentation (20, 22) à son extrémité supérieure. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque goulotte (10) est alimentée par deux tuyaux d'alimentation, un tuyau supérieur 25 (22) et un tuyau inférieur (20), en ce que chaque tuyau d'alimentation (20, 22) est alimenté par le bac (8), et en ce qu'a chaque fois un tuyau supérieur (22) et un tuyau inférieur (20) sont réunis par un raccordement (18) en aval du bac (8) et en amont d'une goulotte (10). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que 30 chaque goulotte (10) se présente sous la forme d'un demi tube cylindrique circulaire. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les goulottes (10) présentent une largeur comprise entre 50 et 150 mm. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens informatiques d'analyse et de traitement comportent des moyens de comptage et de mesure automatique de poissons figurant sur les images fournies par la caméra. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens informatiques d'analyse et de traitement comportent en outre des moyens pour la mise en oeuvre des étapes suivantes : - décompression de chaque image, - seuillage permettant de transformer chaque image en une image binaire, - caractérisation géométrique des poissons de l'image binaire en vue d'obtenir la position de leur centre de gravité, - test de décision de comptage et mesure de paramètres géométriques afin de déterminer la longueur du poisson correspondant. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens permettant de réaliser un fichier résultat dans lequel, après décision de comptage du poisson, un évènement de passage est associé aux paramètres géométriques correspondants et à une date, ledit fichier étant en outre interactivement lié à une séquence vidéo correspondante sauvegardée et consultable a posteriori.