Name: 수 중 스테레오 비디오 도구를 사용 하 여 물고기 밀도 측정을 위한 새로운 방법의 개발 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-11-20T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 32 s
Description: 배우세요 수중 스테레오 비디오 카메라 시스템을 활용한 물고기 밀도 측정 방법으로, 깊은 암초 서식지에서 종별 분포와 개체 수를 비침습적으로 정확히 분석할 수 있습니다. 이 기술은 어업 자원 관리와 해양 생태 보전에 필수적인 데이터를 제공합니다.

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이 작품은 자연 보호 및 개인 기증자, 자원 레거시 기금 재단, 고 든과 베티 무어 재단, 환경 국방 기금, 캘리포니아 바다 그랜트 프로그램, NMFS 국가 협동 연구 프로그램 그리고는 NOAA에 의해 투자 되었다 Saltonstall 케네디 그랜트 #13-SWR-008. 해양 응용 연구 및 탐사 (더크 로젠, 릭 Botman, 앤디 lauerman 자신의 그리고 데이비드 제프리) 개발, 건설 및 비디오 랜더 도구를 유지. 우리 짐 Seager와 SeaGIS™ 소프트웨어를 기술 지원에 대 한 감사합니다. 경감 및 상업 어 부 팀 Maricich 및 승무원 기내 배포 2012-2015 년에서 착륙선에 F/V 나 캐슬 린 제공 지원. 비디오 데이터 수집 또는 분석 (앤 Tagini도 나 클라인, 중 앰버 페인, 크로우 다우, 마리사 폰 테, 레 베 카 밀러, 매트 Merrifield, 월터 Heady, 스티브 Rienecke, EJ 딕와 존 필드)에 참가 하는 모두에 게 감사 합니다.

참고: 소프트웨어 단계의 스크린샷 추가파일로 포함 되어 있습니다. 아래 설명 하는 소프트웨어 단계는 선택한 소프트웨어에 유의 하시기 바랍니다 ( 재료의 표참조). 전반적인 접근은 모든 스테레오 소프트웨어 플랫폼을 확장할 수 있습니다.
1. 스테레오 카메라 영상 분석 준비
참고: 교정 교정 큐브를 사용 하 여 것이 좋습니다. 교정 큐브 표면에 정확 하 게 위치 반사 점 3 차원 알루미늄 프레임입니다. 교정 소프트웨어와 함께에서 사용 하는 경우 캘리브레이션 큐브 리드 큰 정밀도 정확도 바둑판 접근9보다.
<ol><li>스테레오-교정 소프트웨어 (그림 1 및 그림 2; 소프트웨어 추천에 대 한 재료의 표 참조)와 착륙선 카메라 보정. 참고: 보정 확인할 수 있습니다 필드에서 사용 하기 전에 다양 한 거리 ( 보충 비디오 1참조)에서 알려진된 크기의 목표를 측정 하 여. (또는 그) 3 m의 거리에 50 cm 대상에 대 한 평균 측정 오차는 알려진된 대상 길이의 2% 이내 이어야 한다. 또한 메모는 주어진된 교정만 카메라 위치는 서로 연관 된 변경 되지 않으면 올바른 있을 것입니다 하는. 그것은 중요 하 고 의도 하지 않은 싸움이 치열 카메라의 모든 샘플링 수행 되었습니다 때까지 하지 마십시오입니다.</li>
	<li>(그림 1, 보조 비디오 2) 보정된 착륙선을 사용 하 여 필드 데이터를 수집 합니다.</li>
	<li>필드 연구 완료 되 면 비디오 및 교정 파일이 포함 된 새 프로젝트 폴더를 만듭니다. 참고: 각 프로젝트에 폴더 거기 필요가 5 파일의 최소: 왼쪽 및 오른쪽 ". 캠"교정 파일, 왼쪽 및 오른쪽 비디오 파일 (. MP4 또는. AVI 포맷만), 및 종 목록 (.txt 형식).</li>
	<li>스테레오 측정 소프트웨어에 새로운 측정 프로젝트를 시작 하 고 적절 한 비디오 및 교정 파일을 로드 합니다. 참고: 모든 소프트웨어 단계의 스크린샷 보충 파일중에서 사용할 수 있습니다.<ol>
<li>'측정'으로 이동 &gt; '새로운 측정 파일'.</li>
		<li>'그림'로 이동 하 여 그림 디렉터리 설정 &gt; '설정된 사진 디렉토리', 모든 프로젝트 파일이 들어 있는 폴더를 선택 하십시오.</li>
		<li>왼쪽된 카메라를 로드 ". 캠"'스테레오'로 이동 하 여 파일 &gt; '카메라' &gt; '왼쪽' &gt; ' 부하 카메라 ' 파일과 해당 파일을 선택.</li>
		<li>1.4.3 바로 카메라를 로드를 단계를 반복 ". 캠"파일 참고:이 파일 (예를 들어, 픽셀 크기, 가로 세로 비율, 방사형 왜곡, decentring 왜곡, 등) 각 카메라에 대 한 교정 측정을 포함 하 고 물고기를 측정 하 고 거리에서-카메라 (즉, Z를 계산 하는 데 사용 됩니다. 거리)입니다.</li>
		<li>'그림'로 이동 하 여 왼쪽된 비디오 파일에 대 한 영화 시퀀스 정의 &gt; 왼쪽된 카메라 비디오 파일을 선택 하 고 '영화 시퀀스 정의'.</li>
		<li>'그림'을 선택 하 여 측정 소프트웨어 왼쪽된 비디오 파일 로드 &gt; '로드 그림'. 참고: 그는 '자물쇠' 확인란이 비디오 파일을 로드 하기 전에 해야 합니다. 이 두 영화를를 동시에 로드할 수 있습니다.</li>
		<li>'스테레오' 메뉴를 사용 하 여 올바른 비디오 영화 시퀀스 및 부하 비디오 파일 정의 &gt; '그림' &gt; '영화 시퀀스 정의'와 '스테레오' &gt; '그림' &gt; '로드 그림'.</li>
		<li>'측정'로 이동 하 여 종 목록 로드 &gt; '속성' &gt; ' 편집/부하 종 파일'.</li>
		<li>' 정보 필드 '에서 조사 ID 정보를 입력 &gt; '' 필드 값을 편집 하 고 만들 파일을 저장 한. EMObs 프로젝트입니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>가벼운 플래시, handclap, utc (협정 세계시) 스탬프, 또는 두 동영상에서 발생 하는 시간을 특정 이벤트를 사용 하 여 동영상을 동기화.<ol>
<li>UTC 타임 스탬프를 사용 하 여 타임 스탬프는 새로운 초 시작 될 때까지 프레임 단계 왼쪽된 비디오에 전달. 앞으로 가벼운 플래시 또는 handclap까지 다른 프레임 발생합니다.</li>
		<li>프레임-단계 타임 스탬프까지 오른쪽 비디오 앞으로 왼쪽된 비디오를 정확 하 게 일치합니다. 다른 프레임 정확한 순간 빛 플래시 또는 handclap 일치 왼쪽된 비디오 때까지 앞으로 단계. 참고: 동일한 프레임에 동영상 동기화 할 중요 하다. 비디오 동기화 동안을 피하기 위해 카메라 프레임 드리프트 분석 비디오 타임 스탬프를 사용 하 여 정기적으로 검사 되어야 한다. 촬영된 손 박수 또한 사용할 수 시작 및 비디오의 끝에서 그 권리를 테스트 하 고 왼쪽된 동영상 같은 프레임을 동기화 했다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>동영상과 함께 동기화 유지를 보장 하기 위해 "고정" 버튼을 클릭 합니다.</li>
</ol>2. 포인트 카운트를 생성 하 고 MaxN를 계산
참고: 각 물고기 최저 가능한 분류학 해상도로 2D 포인트 처음 표시 됩니다. 미심쩍은 ID와 물고기는 나중에 검토에 대 한 표시 되어야 합니다.
<ol><li>완벽 한 카메라 회전 전체 360도 사용 되도록 끝까지 물고기를 계산 하려면 기다립니다. 또한 퇴적 물이 맑게 될 때까지 기다립니다 (일반적으로 &lt; 아래와 접촉 후 1-2 분).<ol>
<li>마자 착륙선 처음 회전을 시작으로 새로운 샘플 기간 정의 마우스 오른쪽 클릭: '기간 정의' &gt; '추가 새로운 시작 기간'. "01"로 첫 번째 기간 이름을 입력 하 고 "확인"을 클릭 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>착륙선은 회전, 2D 포인트 왼쪽된 카메라를 사용 하 여 프레임에 나오는 각 물고기를 표시 시작.<ol>
<li>2D 포인트를 추가 하려면 마우스 오른쪽 단추로 클릭 하 고 '추가 ' 지점, 선택 하 고 올바른 종 이름을 선택 하십시오. 가장 낮은 가능한 분류학 수준에, 알 수 없는 종 및 "확인"을 클릭에 대 한 '종'을 선택 하면 레이블.</li>
		<li>회전의 결론까지 단계 2.2.1에 따르면 각 새로운 물고기를 계속 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>각 추가 착륙선 회전-각 카메라 회전의 시작에 새로운 기간 정의 됩니다 보장에 대 한 프로토콜 2.1-2.2 절차를 반복 합니다. 참고: 종 누적 곡선 8 회전은, 평균, 현재 연구에서 물고기 풍부 하 충분 한 결정에 사용 되었다. 연구원은 카메라 회전 특정 생태계 내에서 최적의 수 하 긴 젖어 시간 이상 추가적인 카메라 회전, 예비 테스트를 실시 해야 합니다.</li>
	<li>개인 카메라 회전 당 관찰의 종의 수를 계산 합니다.<ol>
<li>모든 회전을 열거 한 후 '측정'로 이동 하 여 2D 포인트를 내보내기 &gt; '측정 요약' &gt; ' 측정 ' 가리키고 a.txt 파일 2D 포인트를 저장.</li>
		<li>스프레드시트도 저장 된 2D.txt 포인트 파일 열고 회전 수 계산 (표 1) '삽입'로 이동 하 여 요약 대 종의 피벗 테이블을 만들 &gt; '피벗 테이블'. '열 레이블'에 대 한 '행 레이블' 및 "기간"에 대 한 "속 및 종"를 선택 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>그 종 (표 1)의 개인의 가장 큰 수는 카메라 회전을 선택 하 여 각 종족에 대 한 MaxN를 선택 합니다.</li>
	<li>물고기 속에만 발견, 그 특정 속에 종 식별 하는 개인의 많은 수를 가진 회전에 따라 속 수준 MaxN를 선택 합니다. 참고:이 단계는 더 높은 분류학 그룹 (예를 들어, 속 또는 가족 에게만) 식별만 했던 더블 세 개별 물고기를 방지에 도움이 됩니다. 예를 들어 표 1에서 ' 회전 1' 포함 10 미확인된 Sebastes 종 및 속 Sebastes 종, 식별의 33 회원 반면 ' 회전 3' 포함 된 두 개의 미확인된 Sebastes 종 및 43 명의 속 Sebastes 종 확인. 따라서 ' 회전 3'는 알 수 없는 Sebastes 종 MaxN 수에 사용 이 방법에서는, 보수적인 가정에 이루어집니다 8에서 미확인된 Sebastes 종의 ' 회전 1'에서 확인 된 ' 회전 8'.</li>
	<li>여러 개의 회전 수가 같은 MaxN 주어진된 종을 위해, 3D 포인트 측정을 위한 MaxN와 함께 첫 번째 회전을 선택 합니다.</li>
	<li>각 종족에 대 한 MaxN 발생 한 회전을 사용 하 여 물고기의 3D 측정을 수행.<ol>
<li>저장 된 2D 포인트 2.1-2.3 단계에서 수집 된를 사용 하 여 3D 측정에 대 한 정확한 동일한 물고기 이동.</li>
		<li>더 나은 물고기 주 둥이 및 꼬리 지 느 러 미 (그림 3)의 가장자리의 끝을 식별 하 적어도 4 배 확대. 참고: 그것은 프레임 단계 앞으로 또는 뒤로 3 차원 측정에 대 한 물고기의 가장 좋은 방향을 찾을 수 필요할 수 있습니다. '최고의' 오리엔테이션 주 둥이 및 꼬리 지 느 러 미의 가장자리 두 카메라에 표시 되는 하나입니다.</li>
		<li>수동으로 주 둥이, 다음 왼쪽된 카메라에 꼬리의 가장자리의 끝에 클릭 한 다음 오른쪽 비디오에서 같은 순서로 선택 반복.</li>
		<li>2.2.1에서 완료 했다 드롭다운 메뉴에서 올바른 종 식별을 선택 합니다.</li>
		<li>3 차원 길이 측정은 불가능 하다, 인스턴스 머리와 물고기의 꼬리를 모두 카메라에 표시 되지 않는 경우 다음 마크 3D 포인트 대신 왼쪽 및 오른쪽 동영상에서 물고기의 동일한 위치를 클릭 왼쪽. 앞으로 정보 필드를 "길이 측정에서 제외" 코멘트. 참고: MaxN 다른 종;에 대 한 카메라의 다른 회전에 발생할 수 있습니다. 그러나, 어떤 주어진된 종을 측정 1 회전만 (표 1)에서 발생 한다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>모든 물고기에 대 한 3 차원 측정을 완료 한 후 추가 분석을 위해 데이터 as.txt 파일을 내보냅니다.<ol>
<li>'측정'으로 이동 &gt; '측정 요약' &gt; '3D 포인트 및 길이 측정' 및 save.txt 파일을 내보낼.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 95 %Z 거리 종의 조사 분야에 대 한 절차
참고: 95 %Z 거리는 종 물 명확성 또는 조명 특별 약관의 경우를 제외 하는 동안 주어진된 연구에 안정적으로 식별할 수 평균 거리의 견적. 이 계산 주어진된 연구에 대 한 평균 해양 조건을 고려 하 고 각 새로운 연구에 대 한 다시 계산 해야 합니다.
<ol><li>샘플 크기가 큰 만큼 각 종족에 대 한 신뢰할 수 있는 검출 거리 특성 인지 확인 하려면 간단한 부트스트랩을 사용 합니다.<ol>
<li>각 샘플 크기 클래스를 (예를 들어, 5 물고기의 샘플 크기 쓰레기통), 걸릴에 대 한 임의의 1000 교체와 함께 선택한 샘플 크기의 샘플 모집단에서 및 이러한 1000의 거리의 95% 논집 그립니다, 평균 계산 무 결과 플롯 점근 곡선입니다. 추가 파일 1 &amp; 2에제공 된 코드를 참조 하십시오.</li>
		<li>적절 한 샘플 샘플 크기 증가 함께 95 %Z 거리 우리와 실제 샘플 크기를 비교 하 여 가져온 확인 하십시오.</li>
	</ol>
</li>
	<li>거리에서 카메라 모든 설문 조사를 통해 종에 대 한 측정의 95% 논집으로 95 %Z 거리 값을 계산 합니다.</li>
	<li>95 %Z 값을 사용 하 여 각 종족에 대 한 조사 유효 면적을 계산 합니다. 참고: 회전 착륙선의 경우 95 %Z 값 나타냅니다 내부 반경 조사 한번 벤 면적의 외부 반지름 도구의 실제 설정에 의해 결정 하 고 어떻게 카메라에 가까이 관찰할 수 있습니다. '도넛' 모양의 조사 지역 형성 착륙선 회전, (그림 4).<ol>
<li>계산 하는 영역으로 조사: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56635/56635eq1.jpg"> 참고: 예를 들어 Yelloweye 형형색색 (Sebastes ruberrimus) 3.3 m의 95 %Z 거리와 착륙선 배포 당 30.9 m2 의 효과적인 조사 지역 처럼 비교적 큰 종: 34.3 m2 (외부 원)-3.4 m2 (내부 원) = 30.9 m2 (총 조사 지역).</li>
	</ol>
</li>
	<li>계산된 영역을 사용 하는 수식을 사용 하 여 각 시각적 설문 조사에 대 한 밀도 견적에 (3.3.1), 단계 변환 개별 종 수 (MaxN) 조사: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56635/56635eq2v3.jpg"> 참고: 비슷한 절차 영역 밀도; 보다 체적 밀도 계산 하는 데 사용할 수 있습니다. 그러나, 그 과정은 여기 설명 되지 않은.</li>
</ol><img alt="Table 1" src="/files/ftp_upload/56635/56635table1.jpg"> 표 1: 예 MaxN 요약 표. 각 종족에 대 한 MaxN의 선택은 빨간색과 굵은 텍스트와 함께 설명 했다. 참고 대부분 Sebastes 종 (3 회전) 확인 된 미확인된 Sebastes 종에 대 한 보수적인 MaxN는 회전에 의해 결정 되었다. 또한,이 연구는 8 개의 카메라 회전 사용, 4 회전은 표 1 에 간단 하 게 표시 됩니다. MaxN를 선택 하는 과정은 회전 수에 관계 없이 동일 합니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56635/56635fig1.jpg"> 그림 1: 스테레오 비디오 착륙선. 주요 하드웨어 방수 병 내부 이동식 32GB 스토리지 카드 번호 (1) 300 m 탯 줄, (2) 두 개의 디지털 비디오 레코더 (DVR), (3) 두 개의 LED 5000 K, 및 의 색 온도에서 출력할 3000 루멘 조명 (4). 620 TV 라인 (TVL) 해상도와 두 개의 카메라. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56635/56635fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56635/56635fig2.jpg"> 그림 2: 교정 큐브 (500 x 500 x 300mm). '교정 큐브' 에서처럼 두 개의 서로 다른 방향으로 교정의 예: (A) 정육면체의 오른쪽 면은 카메라를 향해 밖으로 밀어와 (B) 입방체의 얼굴은 카메라의 얼굴에 평행선. 빨간 점 들이 특정 교정 방법에 사용 되는 기준점을 나타내는 고 항상 번호 순서로 식별 합니다. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56635/56635fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56635/56635fig3.jpg"> 그림 3: 3 차원 측정 Sebastes miniatus에 배치. 주 둥이 꼬리의 끝의 끝은 스테레오 측정 위해 각 카메라 프레임에서 확인 되었다. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56635/56635fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56635/56635fig4.jpg"> 그림 4: 지역 착륙선 도구 조사. 효과적인 지역 착륙선 도구 조사 최소 Z 거리 및 각 종에 대 한 95 %Z 거리에 의해 제한 했다. Note이 지역 착륙선 주위 '도넛' 모양의 조사 볼륨을 만들었습니다. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56635/56635fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

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</ol>

저자 공개할 게 없다

전통적인 MaxN 통계 조사 중 개인의 보장된 최소 수를 계산 하는 생각에 입각 한입니다. 물고기의 특정 수 단일 비디오 프레임에서 동시에 볼 수 있다면, 어떤 적은 현재 수 없습니다 하지만 단일 비디오 프레임 동안 동시에 모든 개인을 볼 가능성은 낮다 고 있기 때문에 물고기 모바일 heterogeneously 분산, . 따라서 전통적인 MaxN 진정한 물고기 풍부16,17underestimates 가능성이 높습니다. 또한, 그것은 전통적인 MaxN 증가 물고기 나타났는데16,18비 선형 부정적인 편견 관계를 표시할 수 있습니다 입증 되었습니다. 이 기어 채도 빼앗아 상대 풍부 인덱스 true 풍부19,20에 증가 감...

미국 태평양 연안에 따라서 중요 한 상업 및 레크리에이션 groundfish 수 산 (예를 들어, 복잡 한 형형색색 (Sebastes 종) 그리고 Lingcod (Ophiodon elongatus))에 종 많은 강하게 연관 높은 구호, 하드 하단 서식 지1,2,3,,45. 스테레오 비디오 드롭 카메라는 쉽게 및 단순 작업의 바위 같은 서식 지에 사용 하는 매력적인 비 뽑아내는 도구. 스테레오 비디오 카메라 시스템의 다양 한 개발 되었고 남부 반구, 얕은 물 생태계6,7,,89,10, 배포 및 최근에, 비디오 드롭-카메라 태평양 연안11,,1213에 따라 깊은 물 속 바위 암초 환경 관리 툴으로 서 견인을 얻고 있다. 우리는 보다 효율적으로 높은 구호 중앙 태평양 해안 (참조 테이블의 seafloors에 있는 물고기 인구 특성 스테레오 비디오 카메라 시스템 (이 하 "랜더" 라고도 함)를 사용 하 여 이러한 기존 스테레오 카메라의 디자인을 수정 하고자 재료). 사용 하는 착륙선 카메라 드롭 위치14에 해저의 보도의 전체 360 °에 허용 되는 중앙 회전 바에 장착 했다 때문에 다른 기존의 비디오 시스템 이었다. 착륙선 빠르게 풍부 및 지역의 커뮤니티 구성 특성 및 몇몇 착륙선 배포 통계적 인 힘의 동일한 수준을 달성 하는 분당 한 완전 회전을 완료. (착륙선 구성의 특성에 큰 세부 사항에 대 한 스타 (2016)14 참조). 연구 시스템에 예비 테스트 제안 우리의 설문 조사에서 카메라의 8 회전 종 풍요로 움과 풍요로 움의 특성을 충분 했다. 이 결정 더 긴 방울 이상 종 풍부와 물고기 밀도 체감의 관찰에 의해 만들어졌다. 주어진된 생태계/연구 종에 대 한 최적의 흡수 시간을 결정 하기 위해 새로운 시스템에 오래 담가 시간을 포함 하 여 파일럿 연구를 실시 하는 것이 좋습니다.
짝된 스테레오 카메라를 사용 하 여 모두 총 조사 지역 및 각 비디오 설문 조사;에 대 한 절대 물고기 밀도 계산할 수 있다 그러나, 회전 하는 카메라의 사용에 필요한 전통적인 물고기 수 통계의 수정. 고정 비디오 시스템은 가장 자주 배포6,10에 물고기의 보수적인 수로 "MaxN"를 사용합니다. 전통적인 MaxN 이중 계산 하는 왼쪽 프레임에 반환 물고기 피하기 위해 단일 비디오 프레임에 함께 관찰 주어진 종의 물고기의 최대 수를 설명 합니다. MaxN는 그러므로 존재 알려진 물고기의 최소 수의 고 진정한 물고기 풍부6,10과소 평가 될 수 있습니다. MaxN 통계는 카메라의 전체 회전 각에 본 물고기의 가장 큰 수를 표현 하기 위해 재정의 되었습니다.
셰이프에 신뢰할 수 있는 id의 다른 최대 거리와 이전 스테레오 비디오 방법 두 번째 수정 그 종의 다양 한 크기, 색상, 사실에 대 한 계정 것 이었다. 예를 들어 큰 종 오 elongatus 독특한 길쭉한 모양을 있고 안정적으로 작고 이상한 종 Squarespot 형형색색 (Sebastes hopkinsi)에 비해 훨씬 더 큰 거리에서 확인할 수 있습니다. 이러한 다른 최대 범위의 여 각 종족에 대 한 착륙선에 의해 샘플링 효과적인 지역을 변경 합니다. 스테레오 카메라 수를 높은 수준의 정밀도와 3 차원 공간에서 모든 물고기를, 때문에 하나 각 물고기는 카메라에서 거리를 확인할 수 있습니다 (즉, "Z 거리", 즉 "z 축"에 대 한 명명 된 측정 카메라 사이 그려진 직선에 수직). 각 종족에 대 한 거리는 모든 개인의 95% (이 하 "95 %Z 거리") 관찰 되었다 조사 영역의 반지름으로 간주 되었다 고 조사 총 면적을 계산 하는 데 사용 되었다. 종의 특성 이외에 identifiability 물 탁도 등 환경 조건에 의해 영향을 받을 것 이다. 이러한 요소는 시간과 공간에서 달라질 수 있습니다, 때문에 집계에만 95 %Z 통계를 사용 하 여 중요 하다. 매우 큰 샘플을 정확 하 게 있을 것입니다, 어떤 하나의 개별 설문 조사는 조사 지역에서 달라질 수 있습니다.
아래의 자세한 프로토콜 만들고 이러한 통계를 사용 하는 방법에 지침을 제공 합니다. 초점 태평양 해안을 따라 깊은 물 바위 서식 지의 특성은, 비록 방법론 수정된 MaxN 개수에 대 한 설명 어떤 회전 드롭-카메라 시스템에 쉽게 적용 됩니다. 카메라 회전 물고기 인구를 특성화 하는 데 필요한 수 로컬 생태계 역학 관계에 따라 달라 집니다 하지만 수정 된 MaxN의 개념은 그대로 유지 됩니다. 마찬가지로, 3 차원 측량 소프트웨어는 스테레오 비디오를 분석 하는 데 사용, 반면 여기에 설명 된 기술은 쉽게 적용 됩니다 소프트웨어 플랫폼, 3 차원 공간에서 물고기의 정확한 위치는 가능. 또한, 95 %Z 거리 값 적용의 접근 간주 될 수 미래에 스테레오 카메라 여 종의 범위를 담당 하 고 물고기 풍부 하 게 더 정확 하 게 계산 하는 연구.

<table><tbody><tr><td>캘리브레이션 큐브</td><td>SeaGIS</td><td>http://www.seagis.com.au/hardware.html</td><td>1000x1000x500mm가 선호되는 치수입니다. 다른 교정 방법을 사용할 수 있습니다.&nbsp;</td></tr><tr><td>CAL 캘리브레이션 소프트웨어</td><td>SeaGIS</td><td>http://www.seagis.com.au/bundle.html</td><td></td></tr><tr><td>EventMeasure 스테레오 측정 소프트웨어</td><td>SeaGIS</td><td>http://www.seagis.com.au/event.html</td><td></td></tr><tr><td>통계 소프트웨어</td><td>R Core Team 2017 (v. 3.4.0)</td><td></td><td>부트스트랩 코드는 다음과 같습니다: https://github.com/rfields2017/JoVE-Bootstrap-Function</td></tr><tr><td>스프레드시트 소프트웨어</td><td>Microsoft Excel</td><td></td><td></td></tr><tr><td>2&nbsp; 방수 카메라</td><td>Deep Sea Power and Light</td><td></td><td>HD 품질 선호</td></tr><tr><td>2 깊이 등급, 방수 조명</td><td>Deep Sea Power and Light : 3000 루멘 LED와 5000k 색온도</td><td></td><td></td></tr><tr><td>DVR 레코더</td><td>Stack LTD DVR</td><td></td><td></td></tr><tr><td>표준 PC</td><td></td><td></td><td>Windows 10 선호 OS</td></tr><tr><td>회전 착륙선 플랫폼</td><td>해양 응용 연구 및 공학(MARE)</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

수 중 스테레오 비디오 도구를 사용 하 여 물고기 밀도 측정을 위한 새로운 방법의 개발

Development of New Methods for Quantifying Fish Density Using Underwater Stereo-video Tools

물고기의 생태 연구에 비디오 카메라 시스템의 사용 물고기 길이 측정 및 추정 물고기 풍부의 가능한, 비 뽑아내는 방법으로 견인을 얻기 위해 계속 합니다. 우리가 개발 하 고 샘플링, 샘플링 노력 고정 카메라 도구에 비해 극대화의 전체 360도 커버 하는 회전 스테레오 비디오 카메라 도구를 구현. 연구의 다양 한 세부 물고기;의 매우 정확 하 고 정확한 측정을 얻기 위해 정적, 스테레오 카메라 시스템의 기능 초점은 여기 물고기 밀도 회전 카메라 시스템을 사용 하 여 계량 방법론 접근의 개발 이었다. 첫 번째 방법은 MaxN는 일반적으로 물고기의 최소한의 보수 수 주어진된 카메라 조사에 관찰 하는 통계의 개발 했다. 우리는 카메라 시스템의 어떤 주어진된 회전에서 관찰 한 물고기의 최대 수를 MaxN를 재정의 합니다. 주의 이중 산정을 피하기 위해 때 MaxN에 대 한이 방법은 고정된 카메라에서 얻은 것 보다 진정한 풍요를 더 정확 하 게 반영 수 있습니다. 둘째, 스테레오 비디오를 3 차원 공간에서 물고기 수, 때문에 각 물고기에 대 한 카메라에서 거리의 정확한 견적을 얻을 수 있습니다. 사용 하 여 카메라에서 관찰 된 거리의 95% 백분위 수 종의 지역 조사를 확립, 우리 종족은 최대 거리를 사용 하 여 밀도 추정을 diluting 피하는 동안 여 종 사이에서 차이 대 한 계정 관찰. 여의이 범위에 대 한 회계를 정확 하 게 추정 물고기 나타났는데 중요 하다. 이 방법론은 응용된 과학 및 관리 컨텍스트 스테레오 비디오 도구 회전의 통합을 촉진 한다.

2013과 2014 년 사이 우리와 중앙 캘리포니아 해안 및 수집 MaxN 및 95 %Z 거리 (그림 4) 데이터 이상의 20 종에 따라 회전 스테레오 비디오 랜더 (그림 1) 816 설문 조사 실시. 종 종의 크기, 모양, 및 채색 (그림 5)의 상호 작용으로 인해, 아마 관찰의 유효 감지 범위에 명확한 패턴 했다. 예를 들어, 플래그 형형색색 (Sebastes rubrivinctus) 뚜렷한 밴딩 유사한 크기의 다른 종 보다 더 큰 거리에서 자신감 식별을 위해 허용 하는 측면에 있다. 마찬가지로, 카나리아 형형색색 (Sebastes pinniger)는 상대적으로 큰 바디, 하지만 다른 종의 유사한 착 색 거리 (그림 5)에서...

물고기, 계산 그리고 관계 되는 풍부 (MaxN) 및 생선 밀도 회전 스테레오 비디오 카메라 시스템을 사용 하 여 예측에 대 한 새로운 방법을 설명 합니다. 우리는 또한 종의 검출 추정 카메라 (Z 거리)에서 거리를 사용 하는 방법을 보여 줍니다.

The use of video camera systems in ecological studies of fish continues to gain traction as a viable, non-extractive method of measuring fish lengths and ...

이 비디오 분석 기술의 전반적인 목표는 깊은 암석 서식지에서 물고기의 밀도, 평균 길이 및 종 구성을 보다 정확하게 추정하는 것입니다. 이 방법은 심해 암초에 서식하는 종의 풍부함과 크기 분포와 같은 어업 관리 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 환경에서 물고기를 추출하지 않고도 보다 정확한 밀도 추정치를 제공한다는 것입니다.이 절차를 수행하기 전에 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 필드 데이터를 수집합니다. 입체 사진 측량에서는 카메라의 정확한 상대 위치를 아는 것이 정확한 측정을 위해 중요합니다. 적절한 교정은 이 과정에서 중요한 단계입니다.현장 조사가 완료되면 비디오 파일과 캘리브레이션 파일이 모두 포함된 새 프로젝트 폴더를 만듭니다. 스테레오 측정 소프트웨어에서 Measurement(측정), New measurement file(새 측정 파일)로 이동합니다. Picture로 이동하여 picture 디렉토리를 설정합니다.그림 디렉토리를 설정한 다음 모든 프로젝트 파일이 포함된 폴더를 선택합니다. 스테레오(Stereo), 카메라(Cameras), 왼쪽(Left)으로 이동한 다음 카메라 파일 로드(Load camera file)로 이동하여 적절한 왼쪽 카메라 파일을 선택하고 로드합니다. 이 프로세스를 반복하고 대신 오른쪽을 선택하여 올바른 카메라 파일을 로드합니다.그런 다음 Picture, Define movie sequence(영화 시퀀스 정의)로 이동합니다. 왼쪽 카메라 비디오 파일을 선택하여 왼쪽 비디오의 동영상 시퀀스를 정의합니다. 사진, 사진 로드를 클릭하여 왼쪽 비디오 파일을 측정 소프트웨어에 로드합니다.그런 다음 스테레오, 사진, 영화 시퀀스 정의를 클릭하여 올바른 비디오에 대한 영화 시퀀스를 정의합니다. Stereo(스테레오), Picture(사진), load video(비디오 로드)를 선택하여 비디오 파일을 로드합니다. Measurement, Attributes, Edit load species file로 이동하여 종 목록을 로드합니다.측정(Measurement), 정보 필드(Information fields), 필드 값 편집(Edit field values)을 클릭하여 정보 필드 값 테이블을 엽니다. 측량 ID 정보를 입력하고 파일을 저장하여 이벤트 측정 관찰 프로젝트를 작성합니다. UTC 타임스탬프를 사용하는 경우 타임스탬프가 새로운 1초를 시작하거나 가벼운 섬광이나 손뼉이 발생할 때까지 왼쪽 비디오에서 프레임 스텝 앞으로 이동합니다.프레임 스텝: 타임스탬프, 표시등, 플래시 또는 손뼉이 왼쪽 비디오와 정확히 일치할 때까지 오른쪽 비디오를 앞으로 이동합니다. 그런 다음 잠금 버튼을 클릭하여 비디오가 함께 재생되고 동기화를 유지하도록 합니다. 착륙선이 첫 번째 회전을 시작하자마자 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하고 Period definitions, Add new start period를 선택하여 새 샘플 기간을 정의합니다.첫 번째 기간 이름으로 0 one을 입력하고 확인을 클릭합니다. 착륙선이 회전하는 동안 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하여 프레임에 들어오는 각 물고기를 2D 포인트로 표시하고 포인트 추가를 선택한 다음 올바른 종 이름을 선택합니다. 레이블을 가능한 가장 낮은 분류 수준으로 지정하고 OK(확인)를 클릭합니다. 회전이 완료될 때까지 각 새 물고기를 계속 표시합니다. MaxN의 정확한 추정치를 얻으려면 각 물고기를 식별하고 계수하는 것이 중요합니다.추가 착륙선 회전에 대해 이 프로세스를 반복하여 각 궤도 선회가 시작될 때 새 주기가 정의되도록 합니다. 모든 회전을 열거한 후 측정, 측정 요약, 포인트 측정으로 이동하여 2D 포인트를 TXT 파일로 저장합니다. 이 파일을 스프레드시트로 엽니다.Insert(삽입), Pivot Table(피벗 테이블)로 이동하여 피벗 테이블을 만듭니다. 행 레이블에 대해 Genus 및 Species를 선택하고 열 레이블에 대해 Period를 선택합니다. 주어진 종에 대해 가장 많은 수의 개체가 있는 카메라 회전을 선택하여 해당 종에 대한 MaxN을 선택합니다.속(genus)으로만 식별된 물고기의 경우, 해당 특정 속의 종으로 확인된 개체의 수가 가장 많은 회전을 기반으로 속 수준 MaxN을 선택합니다. 그런 다음 저장된 2D 포인트를 사용하여 3D 측정을 위해 정확히 동일한 물고기로 이동합니다. 물고기 주둥이의 끝과 꼬리 지느러미의 가장자리를 더 잘 식별하기 위해 최소 4번 확대하십시오.주둥이의 끝을 수동으로 클릭한 다음 왼쪽 카메라의 꼬리 가장자리를 클릭합니다. 오른쪽 비디오에서 동일한 순서로 선택 영역을 반복합니다. 그런 다음 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하고 길이 추가를 선택하고 올바른 종 식별을 선택합니다.3D 길이 측정이 불가능한 경우 두 비디오에서 물고기의 동일한 위치를 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭하여 3D 포인트를 표시합니다. 길이 측정에서 제외라는 의견을 남기고 정보 필드를 작성하십시오. 모든 물고기에 대한 3D 측정을 완료한 후 측정, 측정 요약 및 3D 점 및 길이 측정으로 이동합니다.데이터를 TXT 파일로 저장하여 추가 분석을 위해 내보냅니다. 그런 다음 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 적절한 샘플이 얻어졌는지 확인합니다. 이 연구에서는 물고기 밀도를 정량화하기 위해 수중 스테레오 비디오 도구를 사용합니다.관찰된 종의 감지 가능한 범위에는 명확한 패턴이 있으며, 이는 각 종의 크기, 모양 및 착색의 상호 작용 때문일 수 있습니다. 그런 다음 특히 두 종에 대해 95%Z 거리 계산이 수행됩니다. Sebastes wilsoni와 Ophiodon elongatus의 경우 95%Z 거리는 Sebastes wilsoni의 경우 2.65m, Ophiodon elongatus의 경우 3.96m로 보이며, 이는 각각 18.6m 제곱미터와 46m 제곱미터의 효과적인 측량 영역으로 해석됩니다.단순 부트스트랩 분석을 통해 50개 이상의 설문조사를 샘플링할 때 두 샘플에 대한 95%Z 거리의 추정치가 안정화됨에 따라 충분한 샘플 크기가 얻어졌는지 확인할 수 있습니다. 그런 다음 설문조사당 MaxN 개수가 밀도로 변환됩니다. 두 종 모두, 밀도는 낮은 기복 서식지에 비해 높은 기복 및 중간 기복 서식지에서 훨씬 더 큰 것으로 보입니다.유사 정지 착륙선에 대한 밀도 추정치는 감소된 커버리지 영역을 사용하여 표준화됩니다. 회전하는 카메라로 얻은 평균 밀도는 고정식 카메라에서 얻은 밀도보다 18% 더 큽니다. 또한 변동 계수는 고정식 카메라를 사용할 때 1.8배 더 큰 것으로 나타났습니다.일단 숙달되면 이 기술을 사용하여 적절하게 수행하면 단 몇 분 만에 물고기를 세고 측정할 수 있습니다. 이 절차를 수행할 때 95%Z 값은 도구 및 설문조사에 따라 다르다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 그리고 특정 값을 보편적으로 사용해서는 안 됩니다.이 절차에 따라 다양한 서식지 유형에 걸친 종 구성에 대한 추가 질문에 답하기 위해 다양한 다변량 또는 조정 통계를 수행할 수 있습니다. 이 기술의 의미는 현재의 조사 메커니즘이 물고기의 길이와 풍부함에 대한 이해가 부족하기 때문에 심해 암초 종의 생태에 대한 이해를 향상시키는 방향으로 확장됩니다. 이 기술은 심해 해양 서식지에 대한 통찰력을 제공할 수 있다고 생각되지만 산호초 및 다시마 숲과 같은 다른 시스템에서도 유용할 수 있습니다.일반적으로 이 방법을 처음 접하는 개인은 스테레오 카메라 시스템의 기하학에 대한 이해가 필요하기 때문에 어려움을 겪을 것입니다. 이 기술을 시각적으로 시연하는 것은 MaxN의 계산이 다양한 데이터에서 파생되므로 소프트웨어에서 많은 단계가 필요하기 때문에 도움이 됩니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Environment

환경

제브라피쉬의 개별 및 그룹을 추적할 수 있는 3D 자동 비디오 시스템의 사용에 대해 설명합니다. 응용 사례로, NMDA 수용체 길항제 MK-801이 제브라피시 떼에 미치는 영향을 조사합니다.

기록 개인과 성인 Zebrafish의 떼에 자동 3D 추적 시스템을 사용하여

우리는 자유롭게 기적 감각 내부 특별히 설계된 수조의 모두 정확하고 안정적​​으로 동물의 전기 기관 방전 타이밍, 상체 위치 자세를 측정함으로써, 장기간에 걸쳐 약하게 전기 물고기 수영의 자발적 행동을 연구하기위한 기술의 집합을 설명 격리 실.

자유롭게 수영 약하게 전기 생선의 장기 행동 추적

물고기의 행동에 환경 오염 물질의 영향을 측정하는 것은 종종 주관적이고 치사 엔드 포인트를 다룰 때 특히 도전이다. 우리는 동안 구리 다양한 농도의 96 시간 급성 노출 후 초기 생활 단계 흰 철갑 상어 (인 Acipenser transmontanus)의 수영 동작을 정량화하는 비디오 기술을 포함하는 방법을 설명합니다.

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이미지 기반 조사 해양 환경을 점점 더 실용적이 고 비-침략 적 방법입니다. 선물이 드롭 카메라 조사는 풍부의 프로토콜 및 대서양 해 가리비 (Placopecten magellanicus)의 유통. 우리는 어떻게이 프로토콜 다른 생물이 macroinvertebrates 응용 프로그램에 대 한 일반화 될 수 있다 설명.

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3개 방 개방형 수조 자유수영 과제를 이용한 제브라피시(Danio rerio)의 사회적 선호를 조사하는 저비용 대안

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