FISHLAB-CH phase 3 (FISHLAB-CH phase 3- Observatoire national des flux piscicoles par vidéo)

• Forschungsstelle: BAFU
• Projektnummer: UTF 671.19.21

Schlüsselwörter (Französisch)

caméra, recensement des poissons, espèce, monitoring, flux de poissons, détermination, automatisation

Kurzbeschreibung (Französisch)

L’étude de faisabilité FISHLAB-CH (UTF 595.07.19) a démontré le bon fonctionnement du système développé depuis 2015. Les poissons ont été recensés par espèces (individus et biomasse) de manière fiable sur les trois passes à poissons dans le Rhône genevois. Les résultats permettent des conclusions p. ex. concernant la fonctionnalité des passes à poissons, le comportement inter/intra-spécifique, l’apparition de nouvelles espèces et le monitoring des mesures d’assainissement et de renaturation. Grâce à l’intelligence artificielle, les algorithmes du système apprennent de façon autodidacte (aussi appelé machine learning) et s’adaptent en permanence.
Dans cette troisième phase, plusieurs améliorations et un abaissement des coûts d’acquisition et d’exploitation du système sont envisagés, pour que le système devienne une alternative meilleure comparé au système actuel d’identification manuelle. Le boîtier et l’automatisation seront optimisés et une série de 5 prototypes sera construite. Le « graphical user interface (GUI) » sera développé. Vers la fin de cette phase, une société d’exploitation commerciale du système sera créée.
Cette phase est exécutée avec trois sites en exploitation : Chancy-Pougny sur le Rhône (GE), Bannwil an der Aare (BE), Lac de Brêt sur le Grenet (VD). La HES-SO Valais s’ajoute comme partenaire pour le développement de cette innovation. La fondation The Ark soutient le projet financièrement et offre également un appui logistique pour le lancement de la start-up.

Ergebnisse gemäss Vertrag (Französisch)

1. Les plans pour le prototype B04 optimisé existent (optimisation hydrodynamique du boîtier, insertion simple dans le milieu prévu, optimisation de son entretien selon la norme IP68, coffret mural industriel selon la norme IP67 contenant l'électronique liée). Les algorithmes optimisés sur les données de 2019 sont testés. La version 1 du GUI « AppliFish» est à disposition. Le business plan est validé par la fondation The Ark. Jalon 1

2. Le prototype B04 est testé en eau. L’automatisation du suivi vidéo des individus et leur comptage, ainsi que les outils de biométrie sont optimisés et testés. La version 2 du GUI « AppliFish» est à disposition.  Jalon 2

3. 5 exemplaires de la série B04 sont construits. La version 3 du GUI « AppliFish» est à disposition. La société d’exploitation est créée (FISHLAB Sàrl) et les modèles commerciaux, droits d'utilisation des données et contrats-type, ainsi que le marketing des produits et services et les modalités du remboursement de la subvention fédérale conformément à l’article 8 du présent contrat sont définis.

4. Rédaction d’un rapport final présentant les résultats des points 3.1 à 3.3.

5. Eléments de textes, illustrations et au moins 3 photos (voir annexe 3) pour l’impression de publications à l’adresse du public.

6. Une présentation des résultats avec PowerPoint sera effectuée à la fin du projet pour les personnes intéressées de l’OFEV.

Projektziele (Französisch)

Le prototype B04 est optimisé et construit dans une série de 5 boîtiers avec des coûts inférieurs à 60'000.-/ boîtier. Les utilisateurs finaux peuvent visualiser et traiter les résultats avec « AppliFish». La société pour l’exploitation future de la technologie est fondée.

Beschreibung der Resultate (Französisch)

Le projet a porté sur les 4 domaines d‘activité suivants

• Acquisition des vidéos,
• Automatisation du traitement des vidéos (IA),

• Interface graphique pour le contrôle par les utilisateurs finaux,
• Société d’exploitation intégrée.

Notre projet de vidéo monitoring automatisé de la migration piscicole dans les cours d’eau poursuit son développement grâce à une base de données de plusieurs dizaines de milliers d’images annotées de poissons qui s’auto-alimente au fil des suivis.

Le processus d’acquisition vidéo en continu à travers un réseau de stations en Suisse a évolué avec la construction de 5 nouveaux systèmes offrant de larges possibilités d’implantations pour les ouvrages de montaison comme de dévalaison. Alors que la technicité des prises de vue augmente par les nombreuses améliorations portées au matériel, nos systèmes intégrés dans les ouvrages sont de plus en plus neutres sur le comportement des poissons.

Les étapes du traitement algorithmique (détection, tracking individuel et identification de l’espèce) ont été améliorées de façon spectaculaire. Il faut désormais moins de 300 heures de traitement pour visionner une année complète sur un grand cours d’eau de plaine. Et moins de 80h sur un petit ruisseau. Ceci a été possible grâce à la mise en place d’un pipeline de traitement algorithmique centralisé, permettant la gestion par les biologistes du processus automatisé et qui bénéficient d’une interface graphique très ergonomique.

Une société d’exploitation a été créée en 2022 afin de permettre une meilleure identification sur le marché suisse et international. Elle emploie 6 collaborateurs qui couvrent la chaîne entière d’un suivi piscicole. Elle compte de prestigieux clients comme SIG, BKW, EKZ et Groupe E.

Umsetzung und Anwendungen (Französisch)

L’équipe d’exploitation de Fishlab a assuré les annotations des images. La HES-SO du Valais a revisité les processus d’enregistrement et de transmission des données, industrialisé les algorithmes de détection, de détermination des espèces et de tracking des individus. La société Eyeware a implémenté le pipeline de traitement automatisé sur Azure.

L’interface graphique pour le contrôle des résultats, développé sur la base d’une WebApp par la HES-SO, a été testée par les utilisateurs finaux de l’équipe de Fishlab en conditions réelles et sur plusieurs jeux de données. A ce stade, l’outil peut déjà être partiellement mis à disposition de tiers, avec l’assistance de collaborateurs FishLab.

Weiteres Vorgehen (Französisch)

Notre objectif est d’effectuer le suivi annuel d’une station en moins de 80 heures contre près de 300 actuellement). Cet objectif est désormais atteignable dans un horizon de 5 ans pour les cours d’eau de plaine.

Les stations alpines et subalpines qui présentent une diversité d’espèces réduite et un nombre restreint de passages annuels présentent des stations intéressantes pour tester l’automatisation complète du traitement. Pour les stations de plaine, le contrôle manuel d’un biologiste sera encore nécessaire, même s’il peut être assisté d’outils efficaces qui vont grandement faciliter et accélérer sa tâche. A ce titre, une intégration du système vidéo dès la planification ou au plus tard lors de la construction de l’ouvrage est une assurance de garantir une qualité adéquate pour l’automatisation et une réduction des coûts des suivis ultérieurs.

Les rapports présentant les résultats peuvent être largement standardisés, ce qui devrait permettre de faciliter le benchmarking entre les stations. L’uniformisation des résultats et la centralisation des données au niveau suisse est une nécessité pour permettre l’émergence d’analyses futures de données de masse et une rationalisation des coûts sur l’ensemble du territoire.

Publikationen / Ergebnisse (Französisch)

Poster établi dans le cadre du séminaire ETH Ecohydraulics Day 2024, à Zürich, VAW

Présentations aux Journées d’échanges 2022, 2023 et 2024 de l’OFEV, à Berne.