Monitoraggio della fauna ittica in ambiente marino: sviluppo di un sistema video 3D per l'osservazione e la caratterizzazione in situ

Abstract

Il conseguimento ed il mantenimento di un buono stato ambientale (GES, Good Environmental Status) dell’ecosistema marino prevede l’adozione di strategie finalizzate ad una gestione sostenibile delle attività antropiche. Questo necessita lo sviluppo di azioni di monitoraggio e ricerca scientifica volte all’acquisizione delle conoscenze necessarie per il razionale utilizzo delle risorse e delle potenzialità dell’ambiente marino. Tra queste è presente la tecnica del Visual census della fauna ittica, un tipo di campionamento non invasivo che si basa sull’osservazione e la conta degli organismi in una certa area che è possibile svolgere in due modalità: a punto fisso o lungo un transetto. Tutte le misurazioni che vengono da questo tipo di metodo sono soggette al bias dell’operatore stesso che deve operare in situ e che potrebbe sottostimare o sovrastimare e la quantità di organismi presenti ed in particolare la taglia. Con questo lavoro, quindi, si vuole sviluppare un sistema di stereocamere che superi questo tipo di bias e che possa restituire dati quanto più oggettivi possibile. Per fare ciò è stato utilizzato il software VidSync, un’applicazione open source disponibile per MacOS che permette l’analisi di video stereo con relativa calibrazione 3D, la misurazione di organismi e la registrazione di vari eventi. Sono stati presi in esame ed utilizzati due tipi di sistema stereo, uno con gli obiettivi paralleli tra loro (sistema AP) distanziati di 2,5 cm e uno con i due obiettivi convergenti (sistema AC) distanziati di 60 cm. Per la calibrazione 3D e la correzione della distorsione è stato sviluppato un frame di calibrazione apposito. I due sistemi sono stati testati in vari siti (aree marine confinate, soggette a protezione e ambienti artificiali) per testarne l’efficacia in ambienti tra loro molto eterogenei. Il sistema AP è risultato molto efficace in ambienti di piccole dimensioni, come delle vasche acquariologiche, mentre il sistema AC è risultato più efficace in va

The achievement and maintenance of a good environmental status (GES) of the marine ecosystem involves the adoption of strategies aimed at sustainable management of anthropogenic activities. This requires the development of monitoring and scientific research actions aimed at acquiring the knowledge necessary for the rational use of resources and the potential of the marine environment. Among these is the Visual census technique of fish fauna, a type of non-invasive sampling that is based on the observation and counting of organisms in a certain area that can be carried out in two ways: at a fixed point or along a transept. All the measurements that come from this type of method are subject to the bias of the operator himself who must operate in situ and who could underestimate or overestimate the quantity of organisms present and in particular the size. With this work, therefore, we want to develop a stereo camera system that overcomes this type of bias and that can return data as objective as possible. To do this, VidSync software was used, an open source application available for MacOS that allows the analysis of stereo video with related 3D calibration, the measurement of organisms and the recording of various events. Two types of stereo system were examined and used, one with the objectives parallel to each other (AP system) spaced 2.5 cm apart and one with the two converging objectives (AC system) spaced 60 cm apart. A dedicated calibration frame has been developed for 3D calibration and distortion correction. The two systems were tested in various sites (confined marine areas, subject to protection and artificial environments) to test their effectiveness in very heterogeneous environments. The AP system was found to be very effective in small environments, such as aquariums, while the AC system was more effective in very large tanks or in an open sea environment. In addition, the video recordings were also coupled to a sea truth sessi