第 009 期 2022/06/30發佈
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養殖魚類攝食水面動態影像辨識技術
 張致銜、翁進興
行政院農委會水產試驗所沿近海資源研究中心
      在臺灣水產養殖重要魚種中，石斑、黃鱲鰺(紅衫)、海鱺等魚種養殖資本投入與管理風險高、且生產週期相對較長，需要面對飼料、人力與設備成本、經驗累積傳承以及災害風險應變等問題，其中餌飼料的投餵控制更為養殖作業中最重要的環節。水產養殖大多採人工投餵餌飼料或飼料機投餵，僅憑肉眼觀察與過往經驗主觀判斷魚隻飽食狀況，較無具體量化數據做為是否繼續投餵依據，因此容易造成投餵過量餌飼料浪費成本，也間接讓沒吃完的餌飼料汙染養殖環境，影響魚隻健康甚或破壞生態等問題。
      過去研究指出，水產養殖成本與利潤結構中，餌飼料成本約佔四至六成，是為最主要的生產成本。而陸上魚塭養殖之餌飼料成本亦為生產過程中主要的支出，以石斑養殖產業為例，其中餌飼料成本亦為影響獲利變動的主要原因，故若要提高經營獲利能力，如何降低飼料成本即為主要考量因素。如此，若能減少餌飼料的浪費除了可以降低養殖環境污染，保持魚體的健康外，更可降低整體生產成本增加利潤。
      本技術主要應用箱網養殖魚種(黃鱲鰺、石斑魚等)，目標為解決箱網養殖餌飼料投餵量控制面臨問題所設計，針對養殖魚群攝食時之水面水花動態進行監測，目的為紀錄魚群攝食活動力與飼料消耗情形，以便提供量化數值做為餵食停止時機參考。若能長期數據累積，並導入智慧化分析輔助決策，即可給予現場人員飼料投餵依據，甚或結合自動化投餵裝置以達到最佳化餌料投餵控制量，邁向精準養殖之目標。
圖1. 技術流程圖
      主要技術流程如圖1所示，在箱網養殖環境中運用高解析防水鏡頭拍攝魚群攝食動態影像(如圖2)，並擷取影像進行水面水花影像分析，並將分析結果於後端資料庫儲存，運用「水花偵測演算法」將進行演算，計算水花動態類型(分布範圍及大小)並將其值量化計算動量數值(motion index)，最後將量化的數值對應到水花型態量級活動力數值(包含無、小、中、大，共四種等級，如圖3)，由此辨識判斷活動力(activity)大小。水花判定以分離白色水花與非浪花區域為演算法開發方向，白色愈多即代表攝食動態愈激烈。經影像處理後的數據，會動態同步將數據儲存至資料庫，也將數據顯示於UI介面回饋給使用者，整體流程結束後，將再匯出文件檔紀錄辨識結果。完整建構可量化之魚群攝食動態影像監測模組技術架構如圖4，並用於魚群水面活動力影像自動化分析，魚群水面攝食動態監控，將可進一步降低飼料用量與人力等生產成本。
圖2. 攝影機架設與飼料投餵示意圖
圖3. 水面攝食水花型態量級圖
圖4. 養殖魚類攝食水面動態影像辨識技術_示意圖
      展望未來技術純熟後，將可應用於箱網養殖魚類動態辨識，進一步更可調整應用在陸上魚塭、室內養殖等不同養殖場域環境，藉由生物動態影像辨識技術，將生物活動力量值化即時提供現場人員作為決策依據，進而可減少人為操作造成之養殖生物損傷與資源浪費，降低餌飼料用量生產成本，未來可衍生應用於其他高附加價值養殖產業，進一步增加整體養殖生產效益。
技轉公告
公告日期：2021/03/15
研究單位：水試所
適用產業：水產養殖業、箱網養殖業
技術領域：設備資材
授權方式：非專屬
授權地區：台灣地區
授權年限：3
公告內容
一、技術內容：以本技術數位化辨識紀錄魚群攝食活動力與飼料消耗情形，提供影像量化數值做為餵食停止時機輔助決策，進而降低飼料成本。
二、授權對象：未限定資格或條件（不含外國、中國大陸及港澳地區之人民、法人、團體或其他機構於我國管轄區域內從事投資或技術合作者）。
三、授權方式：本案為非專屬授權，付款方式依合約內容規定。
四、授權生產地區：限我國管轄地區內，銷售出口地區不限。
五、授權金：新臺幣20萬元，營業稅5％另計。
六、權利金：不收取。
七、申請期間：自公告日起1年內，逾申請期間始提出申請者，水試所保有受理與否之決定權。
八、申請方式：申請業者需檢附下列文件，向本所提出申請，並與水試所簽訂合約後據以實施。
(一)業者基本資料表。
(二)技術移轉意願書。
(三)公司合法設立登記證明文件影本。
(四)最近一期公司納稅證明影本（一年內之新設公司免附）。
(五)農漁民團體或繁養殖戶免附（三）及（四）款所需文件。
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