Imagens 3D, Lasers e Piolhos de Peixes

The high concentration of salmon raised in cages in fish farms leads to populations of sea lice that can not only injure the salmon, but also become a significant problem for wild salmon in the area who swim past the farms.

Os piolhos marinhos são considerados o maior desafio para a indústria da aquicultura. Todos os anos, milhões de dólares são gastos em diferentes formas de combatê-los. Tradicionalmente, os piolhos têm sido controlados com produtos químicos e farmacêuticos. Entretanto, nos últimos anos foram feitas tentativas para desenvolver tratamentos alternativos menos controversos.

Mais um sistema ecologicamente correto de desinfecção de salmão foi recentemente desenvolvido pela Stingray Marine Solutions (Oslo, Noruega). Uma vez submerso em uma caneta de peixe, o sistema Stingray emprega um sistema de visão estéreo recomendado pela Mestec (Oslo, Noruega) com o objetivo de capturar imagens em 3D do peixe, após o qual o software de processamento de imagem personalizado identifica a localização dos piolhos no exterior do peixe. Em seguida, um laser é disparado da unidade, que remove automaticamente os piolhos de peixes.

 Dentro da água

O sistema Stingray em si compreende uma bóia com seu próprio guincho embutido e cabo ao qual um nó de Arraia ativo está conectado, permitindo que o nó seja abaixado a qualquer profundidade especificada na água. A alimentação e a comunicação são fornecidas ao sistema por meio de um segundo cabo reforçado, que também permite que o sistema seja movido para um local desejado em toda a jaula que abriga o peixe. Um par de propulsores no nó Stingray pode girar a unidade em torno de seu próprio eixo, permitindo que o nó seja colocado de maneira ideal na caneta em relação aos padrões de natação do peixe.
Uma vez no lugar em uma caneta de peixe, um banco de doze LEDs azuis montados no nó Stingray iluminam uma área de um metro quadrado de água na frente do sistema. Em seguida, um par de câmeras FLIR GS3-U3-50S5M-C Grasshopper  com sensores CCD Sony 5 Mpixel ICX625 colocadas horizontalmente uma na outra capturam imagens do peixe a 15 quadros por segundo conforme eles passam pela unidade. Através da comparação das duas imagens, as informações relativas à profundidade de cada um dos peixes podem ser obtidas.
Tendo em vista que os peixes se movimentam rapidamente e podem cobrir uma distância relativamente grande em um curto período de tempo, era importante garantir que o raio laser do sistema Stingray fosse acionado com grande precisão.
"Para localizar com precisão a posição dos piolhos no peixe na água, o par de câmeras captura duas imagens de cada peixe em rápida sucessão. O par de imagens em 3D é, então, processado pela CPU que calcula um vetor de velocidade a partir do qual o sistema pode prever as coordenadas em que os piolhos de peixes podem ser esperados apenas milissegundos mais tarde", afirma Steinar Laudal, diretor administrativo da Mestec. 
O software de processamento de imagem personalizado executado na CPU calcula as coordenadas exatas do peixe, onde o contraste da imagem em 3D indica a presença de áreas sensíveis, como os olhos. Quando o software localiza os olhos do salmão, estes são sinalizados como uma zona de não-incêndio, protegendo os olhos dos peixes contra danos causados pela luz do laser.
Quando o software de processamento de imagens localiza um piolho no salmão, o sistema Stingray prevê sua provável posição com base na velocidade e na direção do peixe. A CPU envia, então, um comando para um sistema de espelho galvanômetro que é orientado para direcionar um pulso de luz de um laser de alta potência na localização precisa do parasita. Em seguida, o laser dispara um pulso de luz de intensidade e duração suficientes em direção ao parasita que o mata. Se um peixe passa pelo sistema com vários piolhos em seu corpo, o sistema é rápido o suficiente para poder identificar e eliminar vários deles por segundo.

Monitorando a saúde

A fim de permitir que os desenvolvedores do sistema Stingray monitorassem a eficácia do sistema, uma segunda câmera FLIR foi implementada. A câmera FLIR FL3-U3-13S2C-CS Flea3 USB3 Vision  com um sensor de cores Sony IMX035 1.3 Mpixel executado em uma taxa de quadros de 120 quadros por segundo captura imagens dos peixes enquanto eles são despiolhados pelo sistema Stingray. 
Ao registrar essas imagens, os desenvolvedores do sistema Stingray são capazes de avaliar a eficácia do software de geração de imagens e controle em execução no sistema, e, se necessário, fazer melhorias para aprimorar seus recursos. As imagens capturadas pela câmera também podem ser utilizadas por um produtor de salmão para monitorar o comportamento e saúde do peixe nas jaulas.
De acordo com Laudal, da Mestec, vários sistemas de Stingray já provaram o seu valor na Noruega, onde se mostraram altamente eficazes na redução das populações de piolho em fazendas de salmão. Atualmente, a Stingray Marine Solutions já implementou mais de trinta unidades Stingray na Noruega, e planeja aumentar a produção do sistema para mais de 100 unidades por ano para atender ao aumento da demanda de clientes em todo o mundo.

Sobre a Stingray Marine Solutions

A Stingray Marine Solutions AS é baseada na ideia patenteada do empresário Esben Beck de 2010 para a remoção dos piolhos marinhos por meio de visão de câmera e laser.
Tudo começou em seu porão no ano de 1999. Após mais de 10 anos de entregas para clientes exigentes de petróleo, gás e offshore, tornou-se natural começar a investir em nossos próprios produtos. A Beck Engineering optou por estabelecer e desenvolver o seu próprio projeto de piolhos marinhos e projetar, produzir, desenvolver software, realizar testes e instalações em suas próprias sedes e com base em recursos internos.
A Stingray Marine Solutions AS é a subsidiária da Beck Engineering e, a partir de 2013, continuamos desenvolvendo o projeto que já obteve reconhecimento significativo de várias fontes. Estamos trabalhando arduamente para provar que somos dignos de reconhecimento, e garantir que nossos clientes atuais e futuros estejam satisfeitos com o nosso produto inovador.

Sobre a Mestec AS

A Mestec AS é uma fornecedora de lasers, serviços de eletro-óptica e instrumentação relacionada para pesquisa e desenvolvimento e indústria na Noruega.