(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計数すべき個体を流体により搬送し、その搬送過程で個体を分散してカメラによる撮影及び撮影画像の解析により個体の数を計測する、流体利用による個体計数装置であって、所定方向に傾斜し計数すべき固体が液体と共に流動する傾斜流路を備えており、当該傾斜流路の中間部に、底面が下流側に向かって上方へ傾斜すると共に、その傾斜角度が、両側から中央に向かうにつれて漸次増大する三角形の舳先状の窪みからなる液溜まりが設けられている個体計数装置。
【請求項２】
請求項１に記載の個体計数装置において、傾斜流路は、両側の側板と両側の底板間に架設された底板とを組み合わせた断面Ｕ字状で縦長の角箱である個体計数装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海老の幼生、小魚、稚魚などといった小さな水産資源（以下、稚魚類と称する）を生息したまま計数することができる個体計数装置に関し、より詳しくは、海水や真水などの液体の流動を利用することにより、稚魚類の衰弱を回避しつつ、高精度の計数を可能とする個体計数装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、養殖された稚魚類の商取引にあたっては、個体数を短時間に正確にカウントすることが必要であり、このために各種の自動計数装置が開発されている。稚魚類のような小さな個体の計数に適した装置としては次の２種類が知られている。
【０００３】
一つは、個体を水から分離してコンベア上へ分散投入し、そのコンベアから排出される過程で個体数を計測する装置である（特許文献１及び特許文献２）。今一つは、個体を水と共に箱の中に収容し、その箱の底板や側壁に、個体が一つずつ通過可能な小さい流出口を多数設けて、多数の流出口から水と共に流出する個体の数を計測する装置である（特許文献３及び特許文献３）。
【０００４】
しかしながら、第１の自動装置では個体を水から引き上げるために、小さな稚魚類の場合、計数プロセスでの衰弱が著しく、死滅に至るおそれもあり、これによる歩留り低下が問題になる。また、その小ささのために、個体がコンベアに付着しやすく、コンベアから落下しない個体も少なくない。この点からも歩留りの低下が問題になり、更には計数制度の低下も問題になる。
【０００５】
第２の自動装置では、流水中で個体数を計測するので、個体が衰弱するとか死滅するといった危険は少ない。また、小さな多数の流出口を使用して、多数の個体を一匹ずつ分散して計数するので、個体の重なりによるミスカウントがなく、計数精度が高い。その一方では、多数の流出口のそれぞれにカメラなどが必要になるため、設備コストの高さが問題になる。
【０００６】
これらの問題は、長さが２〜５ｍｍの海老の幼生で特に大きい。ちなみに小魚、稚魚の長さは５〜１０ｍｍである。また、一般的な傾向として、長さの小さいものほど、一度に計数すべき個体数が多くなり、これも問題を大きくする原因となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−３０７５７号公報
【特許文献２】特開平８−３２９２１２号公報
【特許文献３】実開平７−３６６４３号明細書
【特許文献４】特開平６−２４５６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、海老の幼生のような微細な個体を一度に大量に計数する場合にも、その個体数を高精度に計測できて、なお且つ個体の衰弱、死滅の危険が少なく、しかも構造が簡単で小型化が可能な経済性に優れた個体計数装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明者は特許文献３及び４に記載された流水利用の個体計数装置に着目した。流水利用の個体計数装置の場合、個体が水中に浸漬したまで計数が行われるため、個体の衰弱や死滅が回避されるからである。しかしながら、流水を利用した個体計数装置の場合は、流水中に投入された個体群の分散技術が重要となる。特許文献３及び４に記載された流水利用の個体計数装置の場合は、多数の小さな流出口を使用して、多数の個体を一匹ずつ分散して計数するわけであるが、それがためにカメラ等の個数が多くなり、装置価格の高さが問題になること前述したとおりである。
【００１０】
そこで本発明者は、簡易な分散技術の開発を目的として、流水そのものを分散に利用することを企画し、様々な流水構造を比較検討した。その結果、所定方向に傾斜した傾斜流路、なかでも特に、三角形の舳先状の窪みからなる液溜まりを中間部に有する傾斜流路を使用するのが有効なことが明らかとなった。すなわち、このような傾斜流路を使用すると、傾斜流路での水流のみならず、液溜まりでの水流の変化が分散に有効に寄与し、その結果として、傾斜流路内での単一のカメラによる撮影及び撮影画像の解析処理により個体数を正確に計測できるのである。
【００１１】
本発明の個体計数装置は、かかる知見を基礎として開発されたものであり、計数すべき個体を流体により搬送し、その搬送過程で個体を分散してカメラによる撮影及び撮影画像の解析により個体の数を計測する、流体利用による個体計数装置であって、所定方向に傾斜し計数すべき固体が液体と共に流動する傾斜流路を備えており、当該傾斜流路の中間部に、底面が下流側に向かって上方へ傾斜すると共に、その傾斜角度が、両側から中央に向かうにつれて漸次増大する三角形の舳先状の窪みからなる液溜まりが設けられていることを構成上の特徴点としている。
【００１２】
本発明の個体計数装置においては、傾斜流路の上流側から下流側へ海水や真水といった液体が順次流れていく。この傾斜流路に、計数すべき個体の集合体を投入すると、流体により搬送され、この搬送過程で個体の集合体が個々の個体に分散する。特に、傾斜流路の中間部に設けられた三角形の舳先状の窪みからなる液溜まりでは、流体がその窪みに一旦集中することにより、その下流側では両側及び上下に広がる。このため、個体はこの液溜まりを通過する際に一旦は三角形状の窪みに集中するものの、そこから出たあとは両側及び上下にばらけ、下流側へ搬送されることにより、分散が促進される。個体の分散が促進され、個体同士の重なりが排除されることにより、計測部での１台のカメラによる撮影にもかかわらず、正確な個数計測が可能となる。
【００１３】
傾斜流路の傾斜角度については、個体群の搬送、分散に必要な流速が確保されるように選択される。
【００１４】
使用する液体の種類については、計数すべき個体の生息環境に応じて海水、真水などを適宜選択することは言うまでもない。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の個体計数装置は、中間部に三角形の舳先状の窪みからなる液溜まりを備えた傾斜流路に海水、真水などの液体を流通させて、計数すべき個体を搬送することにより、個体の衰弱や死滅を回避しつつ個体の分散を図ることができる。これにより、単一のカメラによる撮影により個体数を正確に計測することができ、合わせて装置の簡素化、小型化をも図ることできる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態を示す個体計数装置の全体構造を表した概略構成図で側    面図である。
【図２】同個体計数装置の主要部である液体流路の斜視図である。
【図３】同流体流路の別の斜視図である。
【図４】同流体流路を構成する上段側の傾斜流路の斜視図である。
【図５】同流体流路を構成する下段側の傾斜流路の斜視図である。
【図６】上下の傾斜流路内に形成された液溜まりの個体分散機能を模式的に示す平面    図である。
【図７】個体計数装置に装備される画像解析部の構成図である。
【図８】同画像解析部の機能を示すフローチャートである。
【図９】同画像解析部における計数原理の説明図で、２値化処理を示す。
【図１０】同画像解析部における計数原理の説明図で、判定画像作成から演算判定ま    でを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
本実施形態の個体計数装置は、図１に示すように、傾斜流路１０Ａ，１０Ｂを２段に重ねて構成された液体流路１０と、液体流路１０にその液体としての海水を循環させる液体循環機構２０と、液体流路１０内で個体を連続的に計数するために傾斜流路１０Ｂに組み合わされた照明機構３０、カメラ４０及び画像解析部５０とを備えている。
【００１９】
液体流路１０を構成する上下の傾斜流路１０Ａ，１０Ｂは、図２及び図３に示すように、共に両側の側板と両側の底板間に架設された底板とを組み合わせた断面Ｕ字状で縦長の角箱である。上段の傾斜流路１０Ａにおける底面は、長手方向の一部分を除き横幅方向で平坦であり、全体として図の左側から右側へ下降傾斜している。下段の傾斜流路１０Ｂにおける底面も長手方向の一部分を除き横幅方向で平坦であり、全体としては上段の傾斜流路１０Ａとは反対に図の右側から左側へ下降傾斜している。
【００２０】
そして、上段の傾斜流路１０Ａは、下段の傾斜流路１０Ｂの略半分の長さであり、下段の傾斜流路１０Ｂの上流部上に載置されている。また、上段の傾斜流路１０Ａにおける底面の傾斜角度より、下段の傾斜流路１０Ｂにおける底面の傾斜角度の方が大である。傾斜流路１０Ａ，１０Ｂの構成材料は、共に透明樹脂である。
【００２１】
上段の傾斜流路１０Ａは図４に詳しく示されており、その上流側の端部は液体流入部１１Ａである。液体流入部１１Ａの下流側は、計数すべき個体６０の投入部１２Ａであり、液体流入部１１Ａと個体投入部１２Ａとの間には障壁１３Ａが設けられている。障壁１３Ａは、流入部１１Ａに供給された液体を傾斜流路１０Ａの底面近くに集中させるためのものであり、流路の全幅にわたって設けられている。この障壁１３Ａは、横から見てＬ字型をしており、前記集中のために、下側に位置する水平部が傾斜流路１０Ａの底面との間に所定の隙間を形成するように配置されている。
【００２２】
個体投入部１２Ａの下流側には液溜まり１４Ａが設けられている。液溜まり１４Ａは、底面が下流側に向かって上方へ傾斜すると共に、その傾斜角度が、両側から中央に向かうにつれて大きくなる三角形状に窪んだ舳先形状である。液溜まり１４Ａの下流側は、底面が上流側と同じ角度で下降傾斜する平坦部１５Ａであり、平坦部１５Ａの下流側には、急角度で下降傾斜する加速部１６Ａを介して、液体流出口１７Ａが傾斜流路１０Ａの下流側の端部に位置して設けられている。
【００２３】
上段の傾斜流路１０Ａにおける下流側の端部の下には、下段の傾斜流路１０Ｂにおける上流側の端部が位置している。下段の傾斜流路１０Ｂの詳細は図５に詳しく示されており、その上流側の端部は液体流入部１１Ｂである。液体流入部１１Ｂの下流側には、底面が三角形状に突出した横方向の堰部１２Ｂが設けられており、堰部１２Ｂの下流側には底面が所定角度で下降傾斜する第１平坦部１３Ｂを経て液溜まり１４Ｂが設けられている。
【００２４】
液溜まり１４Ｂは、上段の傾斜流路１０Ａにおける液溜まり１４Ａと同様に、底面が下流側に向かって上方へ傾斜すると共に、その傾斜角度が、両側から中央に向かうにつれて大きくなる三角形状に窪んだ舳先形状である。液溜まり１４Ｂの下流側は、底面が上流側と同じ角度で下降傾斜する第２平坦部１５Ｂであり、第２平坦部１５Ｂの下流側には、急角度で下降傾斜する加速部１６Ｂを経て、液体流出口１７Ｂが傾斜流路１０Ｂの下流側の端部に位置して設けられている。そして、平坦部１５Ｂの途中は計測部１８Ｂである。
【００２５】
上段の傾斜流路１０Ａは下段の傾斜流路１０Ｂより短く、下段の傾斜流路１０Ｂの上流部上に配置されているため、計測部１８Ｂの上は開放しており、ここにカメラ４０が配置されている。
【００２６】
液体流路１０に海水を循環させる液体循環機構２０は、図１に示すように、海水を溜めるタンク２１と、タンク２１内の海水を汲み上げて上段の傾斜流路１０Ａにおける液体流入部１１Ａに供給する第１ポンプ２２と、タンク２１内の海水を汲み上げて下段の傾斜流路１０Ｂにおける液体流入部１１Ｂに供給する第２ポンプ２３とを備えている。タンク２１は、上下の傾斜流路１０Ａ，１０Ｂを通過し、傾斜流路１０Ｂの液体流出口１７Ｂから排出される海水を、個体捕獲かご２４を介して回収するように構成されている。
【００２７】
次に、液体流路１０内で個体を連続的に計数するために下段の傾斜流路１０Ｂに組み合わされた照明機構３０、カメラ４０及び画像解析部５０について説明する。
【００２８】
照明機構３０は、下段の傾斜流路１０Ｂにおける計測部１８Ｂの下側に設けられている。計測部１８Ｂを含め、傾斜流路１０Ｂの底板は透明樹脂により形成されている。前記照明機構３０は、計測部１８Ｂの裏面に沿って縦横２方向に配列された多数個の白色発光ダイオードからなる光源、及び光源の正面側に配置された拡散板からなり、計測部１８Ｂにおける透明底板の裏面に白色拡散光を照射する。
【００２９】
カメラ４０は、計測部１８Ｂを上側から撮影するべく傾斜流路１０Ｂの上方に配置されたラインカメラであり、１００μｓ前後のサイクルで所定の横線上を撮影する。そして、カメラ４０の視軸は、計測部１８Ｂにおける透明底板の表面に垂直な線に対して下流側へ傾斜している。この傾斜は、照明機構３０による裏側からの白色拡散光による照明と合わせ、計測部１８Ｂを流動する海水の波立ちの影響を回避するのに有効である。
【００３０】
画像解析部５０は、図７に示すように、カメラ４０から線状画像を取り込む画像取り込み部５１と、取り込んだ線状画像から判定画像（図９参照）を作成する画像作成部５２と、作成された判定画像から個体の個数を計測する演算・換算部５３と、演算情報を記録する記録部５４と、モニター用画面構築部５５と、構築された画像を映し出すモニター５６などを備えている。これらの機能を図８〜図１０を参照して説明する。
【００３１】
画像解析部５０は、まず図８中のステップＳ１でカメラ４０から線状画像を順次取り込む。ステップＳ２では、取り込んだ線状画像を順次２値化処理する。２値化処理は、図９に示すように、線状画像の明暗をしきい値により判定し、しきい値より明るいところを白色（レベル０）、しきい値より暗いところを黒色（レベル１）とする。図９は、計測部１８Ｂ上をカメラ４０により直線Ａ−Ａ、直線Ｂ−Ｂで撮影したときの撮影データ、及びその撮影データの２値化処理を模式的に示している。計測部１８Ｂ上の６０は計数すべき個体、６１は異物で泡、６２はゴミ等の固形異物をそれぞれ表している。これらの物体のところで撮影データがレベル１（黒色）となる。
【００３２】
線状画像の２値化処理が終わると、ステップＳ３で線状画像が次々と連結されて判定画像が作成される。判定画像は図１０中の上段に示されている。判定画像では、地合画面６３’の中に、計数すべき個体６０の画像６０’、泡６１の画像６１’、固形異物６２の画像６２’などが映し込まれている。
【００３３】
判定画像が作成されると、ステップＳ４で、判定画像中の全ての画像６０’，６１’，６２’を抽出し番号を付与する。この処理はラベリングと呼ばれ、図１０中の中段に模式的に示されている。このラベリングが終わると、ステップＳ５で、ラベリングされた画像６０’，６１’，６２’の寸法を判定し、引き続きステップＳ６で画像６０’，６１’，６２’の形状を判定することにより、計数すべき個体６０の画像６０’のみを抽出する（図１０中の下段図）。そして、ステップＳ７で、抽出された個体６０の画像６０’を計数して計数値を更新する。
【００３４】
これを続けることにより、投入された個体６０の数が自動計測される。
【００３５】
このような構成の個体計数装置において、海老の幼生などの小さな稚魚類の個体数を計測する場合について、その機能の詳細を説明する。
【００３６】
計数作業では、まず液体循環機構２０における第１ポンプ２２を作動させる。これにより、タンク２１内の海水が上段の傾斜流路１０Ａの上流側の端部に設けられた液体流入部１１Ａに連続的に供給される。液体流入部１１Ａに供給された海水は、傾斜流路１０Ａを上流側から下流側へ流れ、下流側の端部に設けられた液体流出口１７Ａから排出される。流出口１７Ａから排出された海水は、下段の傾斜流路１０Ｂの上流側の端部に設けられた液体流入部１１Ｂに流入し、傾斜流路１０Ｂを上流側から下流側へ流れ、下流側の端部に設けられた液体流出口１７Ｂからタンク２１内へ排出される。
【００３７】
かくして、上下の傾斜流路１０Ａ，１０Ｂからなる液体流路１０に海水が連続的に循環する。
【００３８】
海老の幼生などの小さな稚魚類の個数を計測するには、液体流路１０に海水を循環させた状態で上段の傾斜流路１０Ａにおける個体投入部１２Ａに稚魚類からなる個体６０の集合体を投入する。投入された個体６０は、液体流路１０を流動する海水により傾斜流路１０Ａの上流側から下流側へ搬送される。
【００３９】
このとき、個体投入部１２Ａの上流側に設けられた障壁１３Ａにより、供給部１１Ａに供給された海水は、傾斜流路１０Ａの底面に沿った高速で層の薄い流れに整流される。これにより、投入された個体６０を下流側の液溜まり１４Ａに確実に搬送することが可能となる。
【００４０】
液溜まり１４Ａでは、図６に示すように、下流側に向かって上昇する傾斜面に、両側から中央に向かうにつれて傾斜角度が大きくなる三角形の舳先状の窪みが形成されている。海水流は窪みに一旦集中することにより、その下流側では両側及び上下に広がる。このため、投入された個体６０はこの液溜まり１４Ａを通過する際に一旦は三角形状の窪みに集中するものの、そこから出たあとは両側及び上下にばらけ、下流側へ搬送される。そして、傾斜流路１０Ａの下流側の端部に設けられた急勾配の加速部１６Ａを経て液体流出口１７Ａから排出される。排出された海水は落下し、下段の傾斜流路１０Ｂの上流側の端部に設けられた液体流入部１１Ｂに流入する。加速部１６Ａから落下に至る過程で、海水中の個体６０の分散が促進される。
【００４１】
下段の傾斜流路１０Ｂに海水と共に流入した個体６０は、堰部１２Ｂを乗り越えるときに分散が一層進む。引き続き、その下流側に設けられた舳先状の液溜まり１４Ｂで個体の分散が進むことは、上段の傾斜流路１０Ａの場合と同じである。これに加え、下段の傾斜流路１０Ｂでは、上段の傾斜流路１０Ａよりも傾斜角度が大である。このため、海水流は下段の傾斜流路１０Ｂで加速され、第２平坦部１５Ｂなどでは、個体６０の分散が、主に搬送方向で進む。
【００４２】
これらのため、集合体として投入された個体６０であっても、第２平坦部１５Ｂ内の計測部１８Ｂを通過する時点では、十分に分散し、層流の横方向、縦方向及び厚み方向で重なりを生じない。したがって、１台のカメラ４０とこれに接続された画像解析部５０により個体６０の個数が高精度に計測される。
【００４３】
これに加えて、本実施形態の個体計数装置では、計測部１８Ｂを照明機構３０により下方から照明する。個体６０の分散のためには、液体流路１０を通過する海水に一定以上の水量と乱流が必要であるが、その一方で、一定以上の水量及び乱流は、計測部１８Ｂでの照明により海水の流れ模様を発生させ、その模様の影がカメラ４０により撮影され画像化される。この影は計測部１８Ｂでのカメラ４０による個体６０の計数を不正確にするが、照明機構３０による白色拡散光の直角照射と、計測部１８Ｂの底板表面に対するカメラ４０の視軸の傾斜とにより、撮影画像から流れ模様の影が消え、計測部１８Ｂでのカメラ４０及び画像解析部５０による個体６０の計数の正確性が上がる。
【００４４】
更に、上段の傾斜流路１０Ａにおける障壁１３Ａを通過する過程、及び加速部１６Ａから落下に至る過程、並びに下段の傾斜流路１０Ｂにおける堰部１２Ｂを通過する過程では、泡立ちが抑制される。このため、計測部１８Ｂでのカメラ４０及び画像解析部５０による個体６０の計数の正確性が一層上がる。
【００４５】
更に又、個体６０が当該個体計数装置に対して投入されてから排出されるまでの間、海水中に浸漬しているので、個体６０が海老の幼生のような場合にも、その衰弱や死滅が防止される。計数を終えた個体６０は、タンク２１内の捕獲かご２４により回収される。
【００４６】
液体循環機構２０における第１ポンプ２２と共に第２ポンプ２３を作動させると、下段の傾斜流路１０Ｂにも海水が供給され、傾斜流路１０Ｂにおける水量が増加することにより個体６０の分散が更に促進される。
【００４７】
前述した個体計数装置を実際に作製した。上段の傾斜流路１０Ａの長さは約４００ｍｍ、傾斜角度は約３度、下段の傾斜流路１０Ｂの長さは約８００ｍｍ、傾斜角度は約７度とした。また、両傾斜流路１０Ａ，１０Ｂの横幅は約１００ｍｍ、両傾斜流路１０Ａ，１０Ｂにおける液溜まり１４Ａ，１４Ｂの最小傾斜角度は約１８度、最大傾斜角度は約３０度とした。液体循環機構２０においては第２ポンプ２２のみを作動させ、人工海水を１０Ｌ／ｍｉｎの流量で傾斜流路１０Ａ，１０Ｂに循環させた。長さが約５ｍｍの海老の幼生を約１００匹ずつ一括投入したところ、誤差は１００匹あたり−５匹以内であった。約５００匹を一括投入したときの誤差は−５％以内、約１０００匹を一括投入したときの誤差は−１０％以内であった。
【００４８】
上記実施形態では、照明機構３０における光源として発光ダイオードを使用したが、他の光源を使用してもよい。カメラ４０についてもラインカメラを使用したが、画像解析処理が若干異なるもののＣＣＤカメラなどを使用することも可能である。カメラ４０の傾斜角度は、波の影響を消すのに最適な値を、画像を見ながら決定すればよく、装置構成や液体流動条件等により適宜変更される。
【符号の説明】
【００４９】
１０  液体流路
１０Ａ  上段の傾斜流路
１１Ａ  液体流入部
１２Ａ  個体投入部
１３Ａ  障壁
１４Ａ  液溜まり
１５Ａ  平坦部
１６Ａ  加速部
１７Ａ  流出口
１０Ｂ  下段の傾斜流路
１１Ｂ  液体流入部
１２Ｂ  堰部
１３Ｂ  第１平坦部
１４Ｂ  液溜まり
１５Ｂ  第２平坦部
１６Ｂ  加速部
１７Ｂ  加速部
１８Ｂ  計測部
２０  液体循環機構
２１  タンク
２２  第１ポンプ
２３  第２ポンプ
２４  捕獲かご
３０  照明機構
４０  カメラ
５０  画像解析部
６０  計数すべき個体（稚魚類）
６０’個体の画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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