魚類の種苗生産における計数処理自動化に関する調査研究
沓掛憤史′。佐藤正好∴ 鶴岡一廣￥・尾1二静正ノゝ。坂本進＊＊・渡辺新吾＊＊＊情報産業部・＊＊大分県海洋水産研究センター

Researc畳10mAutomaticCoⅥmtimgabolitSeedProdllCtionorF孟shes
AkifumiKUTSUKAK上＊ Q TatsuoSA「rO＊。KazuhiroTSURUOKA。
ShizumasaON（）UE＊火。SusumuSAKAMOTO＊＊・ShingoWATANABE※＊＊lnfbrmationTechnoIogyDiv． ＊＊OitafnstitutcorMarineandFisheriesScicnce

要旨
本報告は，魚類の稗虻生産における計数業務の効率化とそれに伴う稀苗先走の安定三化を凶ることを喜］標とし，特に育成中または川荷時の稚魚と，顕微鎖Fごでの餌料プランクトンとを計数対象として，それぞれの計数自動化処」埋装帯を実現するための調査研究結果である．
稚魚計数処理において（ま，ビジョンチップを利用した計数処理が稚魚計数に有効であることを確認Lた．去た稚魚計数に適する水路を設計するための予備実験として，直販のトイを用い稚魚および水流の様子を確認した結果水路幅や斜度等水路試作のための指針を得た．

プランクトン計数処理においては，計数の前二処理として匝†像処理を容易にするため，染色試薬と蛍光反応によるプランクトンの可視化実験を行った．数碍の染色試薬（7γ1−から，プランクトンぴほ封如月固定が可能で計数に有用な≠）のを選定した．一ノノ▲，計数対象のプランクトン培養永からは，蛍光反応を得られることが明らかにな／つた．

2．稚魚計数装置

1．はじめに児仁和毎面魚類養殖業は，農林水産統計によると平成

2．1稚魚計数装置

稚魚計数装置は，稚魚育成途中の計数管理および種苗

13隼は14湖将打万円を牛樺しており，県内海面漁業生産触（45，192百力▲H）の33（宮）を；t「める重要な産業である．

廿荷時の尾数灘凝に有川である．現状での計数手法は，去た，水産資源の維持増大のたガ）各地でマダイ等の稚苗夜間，コア一による柱状サンプリングによって魚数を推放流が盛んにイ」二われている．これらの稚【呈「は，大然種l−j寸「定算廿す▲る（水槽飼育中の稚魚期），稚魚を魚網にjなりHに依存しているブリ，カンパチ義姉を除くとほとんどが槻にて計数する（30mm〜H荷時），塵貴から魚数を推定

人丁的に梓苗生覆されている．

する（30nllTl〜Li1荷時）というものである．これらはい

近年の不況に上る魚価低迷で厳しい状況にある養姉業

ずれも人手による車）〝）で手間がかかかごけでなく，魚数の経営安定を凶るため∴および放流■紅葉の紬㈲蝕し畑こはの推定や口視のた妬こ正確ではない．販売種苗等につい安定的に良質な種苗を安価に確保することが盛宴であ
畑種苗ノ巨篠過杜の口勧化に上る省力化とコスト削減おては，選別を兼ねて1尾ずつ計数している．全数あるいよび安定生産が必要である．そこで本調査研究でにL 魚

れば，稚魚計数に要する時間が短縮され，人件費が削減

類び〕種市隼産における計数業務の自動化に注目する．具でき，無駄心く生産一日荷することができる。

は紬山サンプルを上りj仁確㍉高速に計数することができ

体的には，台減＝lおよび山荷時邪推魚とク 抽微鋳卜でのまた，既存げ）魚数計数装置は，高価で装置自体人きな

鮒料プランクトンとを計数対象とし，作業効率のれ⊥とものが多い．ある製晶はベルトコンベアトの魚を計数す

それに伴う渾苗牛程のノ安定化を狙うい本年度は種ぶせ遽るもので，水の無い状態でも耐えられる魚桜や成魚に油の計数「1剋」化を実現するため，稚魚計数に／）いては計数川することができても，わずかな負荷が生育に影響するに適した撮像素イの検討と水路形状検討〝）ための予備実

魚種や稚魚には適用できない．魚道を通過する魚に対L験を，プランクトン計数については計数のためのう「†処理てぃ超音波や光センサを川いた計数装置があるが，ゴミに関する㌣備実験と計数アルゴリズムぴ）調査ノ等を行い等の異物を車〕計数すかー絹引、生がある．11用＝4隼度即効聖

次年度以降の各計数袈肯実現のための課題の抽出を行地城新什コンソーーシアム事業では，市販〝）カメラで水路卜び）魚数を計数する基湛を開発したが，俊敏な魚の動き／ノ。

を捉えられない場合があ／つた．揮蝕的な稚魚計数装置壬に

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は，照明装置の照度と密接に関係する．照研が刷るくわは，汗二催さ，高フレーームレー∴卜処軋 非接触性（尖川化

れば計数可能な対象の速度も速くなり】本装置に川いた時にはイ氏コスト ＝‖般性）が求められる．

Ⅰ一．E工）照明の世ノ曳では4．〔hl／sであったことを出汁う、る．

2．2 ビジョンチップを用いた稚魚計数処理

ところで，稚魚の遊泳速度は持続速度，中間連取 突

高フレームレし一卜処理が叶鮭な掘像素十として，北検出器と処理回路を1チップに集積化Lたビジョンチップ発速度に分けられ，この中で突登速度がもっと，さ）速い．

がある．そ♂）・いでも特に，S3pEアーヰテクチャに基／：うく稚魚計数吋，狭い水路を泳ぐ稚魚は興奮状億であると考ビジョンチップ（以卜Sう1）L−V〔二）は）画像処理の汎川性

えると，体長30〜60mlllの稚魚の突発速度は0．ヨ〜0．6111′／sを有しながら1，000フレーム′／秒の高速処難が可能な高機前後と推測できる．これは，SうpE−VCで余裕を持って計能視ノ辻センサである槻2）．そこで）高フレームレート処測可能な速度である．

理が叶綻なSコpE−VCを用し、て計数処理を実現し，ニれが稚魚の動きに対応可能かどうかの実験を行／）た。Fig．】
は，S〕pE−V（∵を用いた「瑞速処理実験装帯榊である。透明なドラムトに】魚を模した図形をランダムに貼り付け，これを高速且転させる．LED恨桝光により／圭二じた「削†子〝）
影はC〔汀Vレンズを通じ，SうpE−VCに投影される．なお，計数処理げ）ための用いる画像は2似内像とする．

Fig，2 アクリル製水路による実験
また，アクリル製の水路（Fig．2）を用い，水路を通過する魚模擬物体〝）計数実験をイ」二った．物体を約 500mm上ノ／から落下させると】通過する対象の向きに関わらず
S5pE−VCで了仁しく計数する様／せ確認できた．
実際の計数潔牒利用環境卜では，計数C刊汁ij㌢賛困となる気泡や浮遊するゴミ〝）影響が考えられる．アクリル製

Ⅰ∵ig．1高速処理実験装眉耳外観の水槽を川い，S〕pE−V〔二によって気泡の撮像 実験を行っ移動する対象を止確に計数するた裾こさま，視野内げ）対た．水槽内で気泡を発生させると，Fig．3げ）ように宝（抱の象各々へのラベリング処理とトラッキング処理の2段階影を傾出した．気泡の祥が人きくなく密度が疎であればっの処理を川いる〔5）一般的にラベリング処理は計算量がS・与Ⅰ−E−VCにて視野内すべて町連結要素の面積を測定する

膨大で多くの処理時間を要するが，ここではS3pE−VC〔りことに上り，ある ▲定面積をしきい植に設宜し気子包を雑画素並列処理と高速演算の特徴を清かして，2分探索に音として除去することができる．i一、1g．3 の【勒像において上ろラベリング処理を実装し，高速処理を実現している。

S〕F）E−VCによる計数結果は，気泡グ〕影響を受けずにi」

フレー∧ム間げ〕トラッキング処理も，扉pE−V〔二げ）特徴を描となることを確認できた．

かしたSciトWind飢V法を川い，高速に実現可瀧である．
視野内の対象すべてをトラッキング処理することで，新たに視野卜加こ＝現れた対象を検出することが「巾籠となる．
そしノて，新しい対象に対してのみラベリング処理し，対象数を累積する．フレーーム間で視野卜畑こ留まっ−こいる対象さ∴、11然累積されない．

S5pE一Ⅵ二 に高速ラベリング処理と高速トラッキング
Fig．3 ビジョンチッナご〔明最イ象例（対顔と気泡）処理を実装し，計数処理を実現Lた．iごig．1の装帯と対称
ただし】木′実験でS〕pE−VCに尖装した計数処ユ＝凧ま，対図形とを川いた実験にて∴軒数の移動適度が4．0Ⅰ¶′′s以下であれば，SうⅠ）IニーVCで止二碓な計数処理が叶能であること

象が完全に分擁しノていることを前提にし／ている．そク）たが明らかにな／Jた．これは60Inlll川〟の視闇を，対象がめ，カメラから見て対象が塵なっていたり接触しノていた

15111S で通過する速度であり，FJ似では計数不可能でありすると止確に計数できない．／ナ後げ）課ノ越として，る。′実験でH∴」、フレし′一ム、 1たりげ）処理時「た‡jに仁6！¶SJ二S3pE−Ⅵ∴項姓理に接触している対象び〕分離処刑lをや入す設定した．なお，S〕pE−V（二で計数可能な対象の移動速度

るか，水路を通過L卜に稚魚同J二が接触しないょうな水路

9〝）検．子、jが必〔要であろ．

子jわれる．ニニでの計数某置には，戒蕎サー、タゾ）イ言頼宮

2．う 稚魚計数装置のための水路検討を高めるための車種さ，作業効率を向上すてため処理の稚魚計数を画像処理によって行う場合，カメラから見出動′l二が求められる．半選別のプランクトンを画像［巨でて椎蕉汗廿⊥が市なって 一方が隠れたり，複数尾が接触L

誰，哉・計数することは非常に困難であり，画像処理を容肘去りになっていると誤計数の凧人−となる．そこで，稚易にするⅠ二大が必要である．

3．2 画像による計数のためのプランクトンの可視化

魚が重ならないような水路を検討す亮ためげ）予備尖験をノ十年度は染色と蛍光に上り，計数が容易になるような行い，今後♂〕水路試作〝）参考▲とする．

画像が取得可能か検討する．染色実憾烏主に〕形状が複市販のトイを水路として，マゲイ稚魚を尖際に流し【そジ）動きを確認する．トイは幅40†11111と701¶m）1jOtⅥm

雑で計数が匝難なンオミズツボワムシに／ついて行う．真♂）角型トイと，丸型アクリルハイプを使用する．稚魚はた，キーれトセ1コスとシオミズツボツムシについては蛍光

バケツこ∃二り「ピi二接水路へ投入し，水路を滑るょうに通過さr−∫否を陪認L，分光蛍刊誹班計にて励起波長守ぷ漑漑沌

せる．そ町結果，水路Ⅵ帖が40mmと狭いとき，当然なを測定する．

がら稚魚同十C7パ妾触が起こりやすい．狭い水路を用いろ「11ablclとrig．4に，シオミズツボワムシの染色実験結ならば，稚魚投人時に一尾ずっ分離して流れていくr二大果を示す．どの染色液でもホ色できたが，一郎♂）染色液が必安である．水路の角度については，斜度が小さいとでワムシの動きを匪定ができなかった．計数時にワムン

魚体とトイとの間の摩擦により稚魚が途中で止ま／〕てしが運動するとそれが計数誤差につながるため，今後，計Eうことがあった．また，稚魚と水とをほぼ動キに落卜

数処理び〕検㌻＼」 でさ」二，固定二可能な舅と色液についての画像のするん法で甘∴落卜「てに多量の気泡が発生し，魚影を確み取り扱う．

試するのが【木⊇難であ／）た．斜度が大きくなると水面に落Tと1l〕1（！1シオミズツボワムシの染色実験結果

卜する際，マサバ等の衝撃に弱い魚種だと魚体にダメー

染色試薬ジを与えることが憶念される．デジタルビデオカメラに染色 固定 耐像例て撮影した勤軒を確認すると，今回の実憾では水路の斜ルゴーール液（従来の固定液） 回 回度が20〜30度で流すのが最も適法であった．

ルゴ・一ルニエオシン溶液

実験ではバケツからトイヘ直接稚魚と而水を流し込んだが，0．l（H）エリス11シンF主溶液

こうすると流し始めたときに水流に逆らって稚魚】′′ヽ しノ 】′、＼ ㌧ノ（1）（2）

「1 ㌧−ノルゴー→ル＋が遡上し，流し終えるときに稚魚が脚ま／Jてトイヘ避人

川．1％エリスしてンンB溶液′ヽする．結果として水路上で固まりとなり，計数処理に不ニューエリスナイン

×1

適な状態が発隼する．今後は，稚魚の投入ん法に≠）検討の余地がある。また特許を検索すると，本研究と同じく鸞 ず↓︒遜

魚計数♂〕ために魚道を1二夫Lたヰ）のがいく／〕かある．羽根付き〝）コンベアベルトを利用しノたヰ）げ〕（特願、∃八4−267996）や，活魚が重複して泳げないようにした水路ワムシ染色・拙走前（抑正平11−222518）などである。今年二′度は水路形状を確耐象例（り定するまで宣烏耳㌧なかったが，ニれらを参考に水路〝）検討を避凍沃．

3。餌プランクトン計数装置
画像例（2）

3．1餌プランクトン計数装置

両像例（3）

ト亘．′呈 ンオミズツボワムシヅ）染色画像

海洋水甚研究センター→などの註心鉄仰勇二機1針告丈齢化した稚魚〝）餌としノてキー一トセしJス筆跡植物プうンクトン

また】キし一トセし了ス培養水とシオミズツポリムン塙養や，ワムシ，アルテミア等の動物プランクトンむ育成L

水，クロレラ培養水の3穫に近紫外組を照射すると蛍光ており，そ〝川二育状況や密度を調べろため朗微錆卜でプを発すろことむ∴蛍光頗微鐘に上る21視にて確認し∴7こ．

ランクトンを計数する業務せ行っている．ニれは毎「rl分光蛍光光應詰宣て励起濾にと蛍光汲長を測定すると，人でl〜つ収用ルを要L′ており，業務の効ヰiを改拝するため

いずれ辛）励起波長2ウ8n111で5り811！nの蛍光を瀕した．たに† J動計数装閏が求釣られている一 同相打）‰裾t）′阻寸【ト7三J、しj シナミズツボワムン培養水に十ほ侶トてク11ンラ生産を行う研究施設や漁業公什 民間業者等においてもが混入しており，ワムシに取り込まれたクし7レラが蛍光1∩を発していたび）か，クこ丁レラ車体が最虻′二を発しノていたび〕けて具休誹」には，次叫かいにビジョンチップ

か、旦即寺点では区別ができていないに対しノ揖水対策を施し，簡易水路を川いてぴ）試作装荷を．ワムシの体内に蛍光が確認できれば，蛍光画像と書て」の損微銭【叶像とを比他′周辺装置作成∴芙験を子」いたい．

較し，計数対象浩ワムシとそれ以外（クロレラやリムン

プランクトン計数処理においてはJ画像処理を容易に卵，ゴミ等の異物）との【メニ削が可能と考えられる．

するため試薬に上る染色実験をイ」二い，あわせて鵬微鏡F

3．3 プランクトン計数処理についての調査
プランクトンの計数には，コロニーのプランクトン画像を収集した．プランクトンの連濁」が固定できた染色試射こついては，撮影条什を変えた様々

カウンター「や血球計数装置（和転用が考えられるが，これらは非常に高イ軒ごな画像を収集し，ニれらを川いて今後画像処理プログラあり「畔に利用できるとは考えにくい．尖体曲徴鏡の接ムを作成する．去た計数を容易にするため，ヰ直物および眼部にカメラを取り付け，画像処理に上り計数結果をモ

動物プランクトン培養水について蛍光反応を測定しノた結∴タできればj 比較的安価に装置を構成することが・り能果，ニれらが近紫外線により蛍虻を粁ナ▲ることが分かっと考えられる．計数方法については】顕微鏡の視野卜牛ごた．蛍光面像の椚川により，計数対象とゴミ等の異物と計数対象Lか〟在しないクつであれば，連結対象をラベリげ）切り分けが期待できるため，次年度中に蛍光画像を計ングし計数するn生や，高次局所自」相性に基づく特徴数に清川することが可能か判定したい．
実用化をi＝∃指す11動計数装掛ま，魚類と同様び）′羞二滋Ⅰ二を用いた計数手法などが提案されており，ニれらを応用

程を持／）甲殻類等♂）稗苗生産にも応用できる．本調査研することが叶能である．
しかし，し＝首の計数業務で収集したプラン

究で想定−jrる計数装置を即効的に浴用できるのは〕県卜人J

クトン願微

鏡画像をみると，ワムシヤアルナミアの易令烏その形状では人分県梅澤水産研究センターと大分県漁業公社，日が複雑であることから，卵そのものやゴミなどと計数対本栽培漁業協会卜浦事業場がある．その後，県内入ヰ 5

象とを判粧することが難しい。文献によると，ワムシの経営体紆淘産魚類の樺ぷ4適業者▲，さらに全区1では潜滴判別㍉計数について】ワムン町周園長やモーー

各都道府県〝）公設水産試験場や漁業公社，おょびrl本栽メント】狐仁一軋りl弓状計数を用いて計数精度を向卜させた例（5）があ培漁業瀾会（16カ所）や多くの尺間渾苗牛庫施設ノブ芋へのり）これが参考になると考える．

iれ卜Hが見込まれる．今年度α〕調査研究結果を基にして，また，特定澱長兄に蛍光を発するプランクトンを蛍光稚魚および顕微鏡下の餌プランクトンに対−トる計数実験画像として取得し，蛍光画像と川一〝）頗微鏡面像とを比を進め，試作品の開発と低コストでの実用化に喜妄′−jけた課

較することにより，計数対象Ⅵワムシとそれ以外（クL了

題解決に向けて取り組ん−ごいきたい．

レラやワムシ卵，ゴミ等の異物）との阿川が期待できる（ぐり．さらに，数十ルオーーダの計数を行うキートセ仁ごス等

参 考 文 献の植物プランクトンに関しては，培養水サンプル打身の

1）鏡慎i工ミ，小室孝，小川一一敗石井抱．イ川一正俊： 64ニく64

色相や，近紫外線Jlそ摘寸にょか㍍光光度を計執することにPE を集積した超碑サ」ビジョンチップとそのシステ

よって∴プランクトン数を推定ナる手法ヰ考えられる。

ム開発∵穿拍車」システムL引琵琶湖ワークショップ，Pp，27ト274，2000・
2）小室孝。石川止俊： PE結合機能を持つ汎用デジタル

4．おわりにビジョンチッナ町乳汁∵信学技軋押．り−16，2001．

本年度の研究ではブ 稚魚とプランクトンとを計数対象としノて，それぞれ慣計数自動化処理装置を実現するため

3）沓掛晰史井藤応札戯慎乱小五を斉ノル↓俊： ビジョンチップ〉ヅ）高速棟査計測への適川 ，第川「−川本ロの調査研究を行／）た

稚魚計数頗理においては∴実験主よりSうpE−V〔二を相川ボット学会学術講演会うIF3】．2り0上4）渡辺義弘小室碁溺腰吾，イ」▲川正俊＝ ビジョンチップ

した稚魚のー〜三ノ；速計数処雌／＼＼のイ相川二を確認できた．また計数に適した水路む検討するたれ け川蝉〕トイを川いてを川いた動画像統詔瀦朝とそジ）リアルタイム計汎／＼

稚魚おJび水流の様Jご一を確認し17こ結果，水路幅や斜度彗の応川 ，計測自動制御学会第2（）し可−ヒンンンダフ㌧

水路試作のた凍け購津局甘H ニとができた．ただし，車トラム酬札pp．325−330。2003．
5）神奈川爪ほかこ 水ノヰ三川里勿映像処理方法および処理枇〝）トイに稚魚を流すだけでは稚魚が同圭りとなって流れ落ちるた雄），このままでは計数処理に不向きである．

システム 、特許公開番墨守雄一27i447．
6）熊谷道夫＝ プランクトン螢光の両懐灘瑚イ欄」処理ン

今後美川化♂）た裾二，稚魚の重なりや水流，気泡に起属する甘計数をど〃）ようにし亜壁（§jpE−V〔ノ1軒㌣ハ処理王たステム〝）開発 汁算科乍技術清川型年、≦j＝左研′究開発揮は水路の1二夫）するかをづ き続き検「子、Jする。実用化に向進事業研究部筈鳶イ縞集、1て成12年．

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