Esiselvitys 3D-kameratekniikan ja koneoppimisen hyödyntämisestä suomalaisessa kalan- kasvatuksessa

Abstract

Tehokas kalankasvatus edellyttää tarkkaa ajantasaista tietoa kalojen lukumäärästä, aktiivisuudesta, terveydentilasta ja kasvusta (biomassasta). Tämä mahdollistaa erilaisten toimenpiteiden, kuten ruokinnan, lajittelun, kasvatustiheyksien ja lopulta perkuuajankohdan optimaalisen hallinnan. Videovalvonnan ja -ohjauksen käyttö on lisääntynyt merkittävästi kalankasvatuksen seurannassa ja tuotannonohjauksessa. Myös tietokoneavusteiset kuva-tai videoanalyysit ovat kehittyneet viimeisten kolmen vuosikymmenen aikana, ja ne ovat avainroolissa kasvatettavien kalastojen automaattisessa, ilman ihmistä tapahtuvassa mittaamisessa ja analysoinnissa. Tärkeimmät käytännön sovellukset liittyvät kasvatettavan kalaston ruokinnan ja biomassan seuraamiseen mutta myös kalaterveyteen ja välineiden kunnossapitoon. Kalankasvatusmarkkinoille on kehitetty jonkin aikaa muun muassa 3D-videoseurantaan perustuvia biomassalaskureita, mutta toistaiseksi niiden tarkkuus ei ole ollut välttämättä riittävä. Suomen sameissa rannikkovesissä laskureista ei ole raportoituja käyttökokemuksia, eivätkä sovellukset huomioi kotimaassa kasvatettavia kalalajeja. Laskurit ovat myös verrattain kalliita, jolloin kilpailukykyisten sovellusten kehittäminen voisi lisätä niiden käyttöä ja hyötyjä. Tähän hankeraporttiin koottiin esiselvitys: • Tämänhetkisistä seurantasovelluksista kalankasvatuksessa • Kolmiulotteisen (3D) kuvamateriaalin soveltuvuudesta ja jatkokehitysmahdollisuuksista kasvatettavien kalojen seurannassa kotimaiset erityisolosuhdevaatimukset ja tekoälyn omat reunaehdot huomioiden.

Kuvauskokeiluissa ruokailevista kaloista (kirjolohi ja siika) saatiin liikedataa, josta pystyttiin toteamaan niiden aktiviteetin muutoksia. Datamäärät jäivät kuitenkin pieneksi varsinaista mallintamista ajatellen. Myös kuhakasvatusta kuvattiin, mutta samean veden ja kuhan passiivisen ruokailukäyttäytymisen takia niiden liikeaktiivisuutta ei havaittu. Kalojen pituudesta saatiin luotettavia metrisiä mittaustuloksia 3D-kameradatan avulla, joskaan näytemäärä ei ollut tässäkään tapauksessa suuri suoraan biomassan arviointiin. Tulosten perusteella 3D-kuvasta saatuja pituusmittoja voitaisiin käyttää kalojen kasvun tarkempaan arviointiin ilman invasiivisia (stressaavia) välimittauksia. Hanke on toteutettu yritysyhteistyönä Luken koordinoimassa ja Euroopan meri-ja kalatalousrahaston rahoittamassa vesiviljelyn innovaatio-ohjelmassa vuonna 2018.