Non-invasives Wachstums-Monitoring von Steinbutten bei hoher Populationsdichte in der Aquakultur mittels eines Stereokamerasystems - Bauer, Christian (2013)
Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Prototypen zur non-invasiven Vermessung von Steinbutten in Aquakulturanlagen mittels eines Stereokamerasystems unter realen Arbeitsbedingungen. Die zwei Themenschwerpunkte sind die Entwicklung eines Konzeptes für ein Hardwaresystem zur Aufnahme von Bildmaterial unter den gegebenen Umständen sowie die Entwicklung eines Algorithmus zur automatischen Erkennung von Steinbutten im Bildmaterial und deren Vermessung basierend auf Stereometrie. Die bei der Entwicklung von Hardwaresystem und Algorithmus durchgeführten Arbeitsschritte und Untersuchungen werden in dieser Arbeit vorgestellt und deren Ergebnisse präsentiert. Für die Entwicklung des Hardwaresystems wurde zuerst eine Anforderungsanalyse erstellt, basierend auf den Bedingungen, die ein derartiges Arbeitsumfeld an ein solches System stellt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde anschließend ermittelt, ob die Verwendung von farbigem Licht und einer bestimmten Farbe des Beckenuntergrundes die softwareseitige Objekterkennung unterstützen kann. Dies wurde anhand der Parameter Belichtungszeit, relativer Kontrast zwischen Untergrund und einem Steinbutt, empirischer Variationskoeffizient der Grauwerte innerhalb eines Steinbuttes, sowie Gradientenstärke im Übergangsbereich zwischen 2 Steinbutten unter Verwendung von 5 unterschiedlichen Lichtfarben, 4 unterschiedlichen Beckenfarben sowie 2 unterschiedlich heller Steinbuttmusterungen untersucht. Bei der Hervorhebung von Strukturen wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen den einzelnen Farbkombinationen festgestellt. Weißes Licht zeigte im Vergleich zu den anderen Lichtfarben eindeutig kürzere Belichtungszeiten, und wurde aus diesem Grund für die weitere Verwendung in dieser Arbeit gewählt. Um eine möglichst homogene Ausleuchtung des beobachteten Bereichs zu erreichen, wurden mehrere Grundeinstellungen für die Abstrahlwinkel des Beleuchtungssystems überprüft und ausgewertet. Die Ausrichtung der Leuchtkörper um 20° nach außen gedreht erwies sich als die beste Grundeinstellung der ...