Entwicklung und Anwendung eines automatisierten Fish-Tracking Moduls

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/500957
• Projekttitel Englisch: Development and application of an automated fish tracking software

Schlüsselwörter (Englisch)

Fish migration, fish tracking, image processing, object detection, MATLAB programming

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Fische sind bei der Abwärtswanderung über Flusskraftwerke einer Verletzungsgefahr ausgesetzt. Für die Beurteilung von Abstiegshilfen ist das Wissen um das Fischverhalten in deren Nahbereich entscheidend. Bis dato erfolgt die Beobachtung des Fisch-Schwimmverhaltens jedoch meist rein qualitativ. Im Rahmen dieses Projektes soll ein automatisiertes Fish-Tracking Modul entwickelt werden, mit welchem das Wanderverhalten direkt aus Videoaufnahmen ausgewertet wird.

Kurzbeschreibung (Englisch)

Fish are exposed to a risk of injury during the downstream migration through river hydro power plants (HPP). The knowledge on the migration behavior of fish is crucial to design safe fish passage facilities at HPP. However, to date the observation of fish swimming behavior is mostly purely qualitative. In this project an automated fish tracking software will be developed, with which the migratory behavior of fish can be analyzed directly from video recordings.

Schlussbericht (Deutsch)

Fische sind bei der Abwärtswanderung über Flusskraftwerke einer Verletzungsgefahr ausgesetzt. Das Wissen um das Fischverhalten im Nahbereich von Abstiegshilfen ist für deren Beurteilung und Optimierung entscheidend. Bis dato erfolgte die Beobachtung des Fisch-Schwimmverhaltens jedoch meist rein qualitativ. Im Rahmen des Projektteiles I wurde ein automatisiertes Fish-Tracking Modul entwickelt, welches das Wanderverhalten direkt aus Videoaufnahmen an einem ethohydraulischen Labormodell auswertet, basierend auf der Computer Vision System Toolbox™ der Software MATLAB. Das Tracking-Modul detektiert den Schwimmpfad eines Einzelfisches oder eines Schwarmmittelpunktes. Eine eindeutige Separierung von vollständigen Pfaden einzelner Schwarmfische ist jedoch derzeit nicht möglich. Dieses Modul ist nun im Rahmen des Projektteiles II weiter optimiert und automatisiert worden. Das Fish-Tracking Modul wurde für eine exemplarische Analyse des Schwimmverhaltens in Abhängigkeit von verschiedenen Fischarten für einen grösseren Datensatz erfolgreich eingesetzt. Das neu entwickelte Fish-Tracking Modul steht somit nunmehr zur Anwendung für detaillierte Analysen von Gesamtdatensätzen bereit.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
ETH Zürich, Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie (VAW)

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Detert,Martin
Albayrak,Ismail
Boes,Robert

Zugehörige Dokumente

• Entwicklung und Anwendung eines automatisierten Fish-Tracking Moduls II - Schlussbericht [PDF] 3'804 kB

Schlussbericht (Englisch)

Fishes are in risk of injury during their downstream migration via hydro power plants. The knowledge on fish behavior in the near field of fish guidance structures is of importance for both the evaluation of their effectiveness and their optimization. However, up to now, fish-observations have been only qualitatively realized. In the first part of this project an automatized Fish-Tracking Module had been developed that is able to detect either the path of a single fish or the midpoint of a schooling fish from video recordings obtained with etho-hydraulic laboratory flume experiments. The module is mainly based on the Computer Vision System Toolbox™ of the commercial software MATLAB. However, an unambiguous separation of the full length of each fish in a schooling still remains challenging. In the second part of the project, the Fish-Tracking Module has now successfully been automatized, further developed, and applied to a large data set of different fish species. The newly developed tool is now ready to be applied for analyzing large data sets.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
ETH Zürich, Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie (VAW)

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Detert,Martin
Albayrak,Ismail
Boes,Robert

Schlussbericht (Französisch)

Lors de la dévalaison par les centrales hydrauliques, les poissons sont exposés à des risques de blessures. Des connaissances approfondies du comportement des poissons dans les environs des aides de descente est crucial pour leur évaluation et leur optimisation. À ce jour, l'observation du comportement des poissons nageants n'a eu lieu que de façon qualitative. Dans le cadre de ce projet, un module automatisé du Fish-Tracking a été développé, avec lequel le comportement migratoire est enregistré sur vidéo et peut être évalué directement sur une maquette éthohydraulique en laboratoire, basé sur le système de vision de l'informatique logiciel MATLAB Toolbox™. Le module de suivi détecte le chemin de la nage d'un poisson unique ou le centre d'un essaim. Cependant, une séparation claire des chemins d'accès d'un poisson individuel parmi un essaim n'est pas possible actuellement. Le module automatisé du suivi des poissons a été appliqué avec succès pour une analyse exemplaire de comportement de deux espèces de poissons. Le Fish-Tracking module nouvellement développé est maintenant prêt à être appliquée pour analyser de grands ensembles de données.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
ETH Zürich, Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie (VAW)

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Detert,Martin
Albayrak,Ismail
Boes,Robert