Подсчет рыбы на рыбоводной ферме ZIZ с помощью искусственного интеллекта и нейросетей

Рыбоводные фермы представляют собой производственные площадки, на которых размещаются специализированные бассейны для разведения рыбы. При этом процесс их выращивания достаточно сложный - просто кинуть рыбу в воду и начать ее кормить - как способ не работает.

Нужно как минимум создать комфортные условия для активного роста популяции - знать биологические особенности развития рыб и специфику их искусственного разведения, учитывать характеристики разных видов кормов, правильно спроектировать работу оборудования. Все это в итоге дает высокоэффективное рыбоводное производство.

Подобные задачи по проектированию, строительству и оснащению рыбоводных ферм успешно реализует компания ZIZ. 

Современное хозяйство строится с определенным запасом по производительности. Например, проектные мощности завода по выращиванию форели составляют 130 тонн в год, а его стоимость около 200 млн рублей. Это означает, что минимально этот завод способен выдать 130 тонн продукции в год, при этом потенциал в нем заложен на 200 тонн.

Чтобы приблизится к максимальной производительности необходимо иметь очень опытный персонал (супер героев) и отлаженную систему учета процессов перемещения рыбы. Мы приняли решение начать автоматизацию производства с процесса учета рыбы. Был проведен анализ существующих решений и у нас сформировалось свое видение, как это должно происходить в современном мире, и как достигнуть максимальной производительности.

Так и начался путь создания счетчиков для рыбы на основе машинного зрения. До этого у нас уже было 2 итерации, которые вскрывали все новые и новые вызовы для инженеров и программистов. К 3 же итерации мы вышли с максимально сложными в реализации задачами, с которыми нам помог справиться Nord Clan. - 
Директор ZIZ, Зибров Антон.

По проекту подсчет происходит в трех соединительных каналах. Первый предназначен для мальков, второй – для средней рыбы, третий – для взрослых особей. Соответственно требовалось обрабатывать видеопоток и производить подсчет суммарно с 3 камер на 3 постах контроля.

Установленные на производстве камеры выдавали хороший fps (количество кадров в секунду): до 120 при отсутствии рыб в потоке и до 90 при их наличии. Но получаемые изображения были не лучшего качества - границы рыбы не всегда получались четкими.

Задача по подсчету объектов с помощью технологии машинного зрения и нейронных сетей достаточно тривиальна. Чтобы готовое решение работало в реальных условиях эксплуатации требуется учесть множество технических моментов - скорость перемещения рыбы, уровень освещения, способ загрузки рыбы в лоток и другие факторы, которые могут повлиять на точность работы системы. - СТО направления машинного зрения Nord Clan.

Получив видеофайлы с камер, предстояло обучить нейронную сеть видеть на них рыбу. Для проекта мы использовали Yolo 5. В процессе обучения, чтобы нейронная сеть смогла распознавать на изображениях рыбу, датасет должен быть "размечен". Для этого видео разбивается на кадры и на каждом из них специалистами вручную выделяются контуры рыбы. Для качественного обучения нейронной сети потребовалось большое количество подобных изображений - от 2000 шт.

В помощь к работе нейронных сетей мы внедрили трекинг – систему определения движущихся объектов во времени.

Она работает по принципу поиска границ объекта (сontour tracking), также как в компьютерной анимации. То есть с момента появления в кадре и до момента прохода через контрольную точку отслеживаются контуры рыбы. По ним определяется уникальность каждой особи в кадре.

Несмотря на сложность технической реализации проекта, для обычного пользователя создан достаточно простой интерфейс с интуитивно понятными настройками.

Основная идея создания проекта состояла в том, чтобы пользователю, не обладающему специальными знаниями, все было нативно понятно. Именно этого эффекта мы достигли. Счетчик интегрируется в процесс сортировки, сам считает сколько прошло через него рыбы и выдает результат.
Директор ZIZ, Зибров Антон.

Перед стартом подсчета оператор заполняет поля с названиями бассейнов, из которого будет подаваться рыба и куда эта рыба будет перегоняться. После начала подсчета в режиме реального времени на экране отображается актуальная информация о количестве рыб, проплывающих на каждой камере.

При этом приложение уведомляет оператора о слишком плотном потоке рыб (свыше 1500 шт. в минуту). При необходимости можно выбрать определенный период и выгрузить подробную статистику работы системы в формате Excel.

После 9 месяцев от внедрения завод увеличил производительность с 130 до 150 тонн, на следующий год планы увеличить эту производительность до 200 тонн. Таким образом легко посчитать, что система учета помогла увеличить производительность на 14% - это 28 млн рублей от 200 миллионной стоимости завода. По планам увеличить производительность на 35%, а это уже 70 млн рублей и все это без дополнительного строительства и модернизации производства. - Директор ZIZ, Зибров Антон.


Подсчет рыбы на рыбоводной ферме ZIZ с помощью искусственного интеллекта и нейросетей

Сделано в Россия

Design

Tech

Usability

Creativity

Content

Тип проекта: Программное обеспечение
Страна: Россия
Категория: Технологии
Стиль: Big photo
Цвет: Оранжевый