Des caméras acoustiques pour mesurer la taille des poissons


 AHLeGall    20/08/2019 : 11:46

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ARTICLE DANS JOURNAL OF FISH BIOLOGY

Les caméras acoustiques, ces outils innovants qui permettent d’estimer efficacement la taille des poissons à partir de mesures répétées


Dans un article intitulé “Manual fish length measurement accuracy for adult river fish using an acoustic camera”, publié dans la revue Journal of Fish Biology en mai 2019, Aurélie Daroux, François Martignac, Marie Nevoux, Jean-Luc Baglinière, Dominique Ombredane (ESE, INRA - Agrocampus Ouest) et Jean Guillard (CARRTEL, Thonon-les-Bains, INRA - Université Savoie Mont Blanc) s’intéressent à la précision de la mesure de taille des poissons sur les images enregistrées par les caméras acoustiques, de nouveaux outils de suivi de la faune aquatique.


Pour évaluer l’état de santé d’une population de poissons, il est indispensable de disposer d’outils efficaces et précis. A l’heure actuelle, près d’une cinquantaine de stations de comptage équipent les cours d’eau français et visent à dénombrer les passages de poissons et à décrire leurs populations. Dans la plupart des cas, ces dispositifs de capture ou de vidéo-comptage sont installés au sein d’une voie de passage forcé au droit d’un ouvrage, également appelée "passe à poissons". Depuis quelques années, des sonars multifaisceaux à haute fréquence sont également utilisés pour le suivi des populations de poissons. Ces systèmes, appelés également caméras acoustiques, s’appuient sur les propriétés de propagation du son dans l’eau : le sonar émet des ondes qui se propagent dans le milieu, lorsque celles-ci se heurtent à un objet, la partie des échos qu’il renvoie est captée par l’appareil. Les nombreux faisceaux de la caméra et la très haute fréquence qu’elle utilise permettent d’enregistrer en continu des images sur lesquelles apparaissent distinctement la morphologie et sur lesquelles le comportement naturel du poisson est observé, ce qui favorise l’identification de son espèce, même en eaux turbides ou dans une obscurité totale. Néanmoins, la taille des individus est un facteur discriminant pour différencier deux espèces de poissons. Il est donc indispensable d’évaluer la marge d’erreur des mesures centimétriques réalisées directement par l’opérateur sur les images des caméras acoustiques, et d’évaluer si celle-ci peut être minimisée par des mesures répétées d’un même individu sur plusieurs images. Dans un contexte de mise en application récente de ces méthodologies, il est également nécessaire d’évaluer l’éventuel effet opérateur, notamment novice, sur la précision des mesures de taille des poissons.

Les chercheurs ont ainsi comparé la taille mesurée de poissons sur les images enregistrées par une caméra acoustique à leur taille réelle, puis identifié les variables influençant significativement la précision de la mesure. L’équipe de recherche s’est notamment intéressée aux effets de la position du poisson dans le faisceau de détection, de la taille réelle du poisson, de l’opérateur, en intégrant son expérience à réaliser le protocole. Cinquante poissons, trente truites arc-en-ciel (Oncorhynchus mykiss) et vingt carpes argentées (Hypophthalmichthys molitrix), d’une taille comprise entre 51 et 67 cm ont été chacun à leur tour placé dans un bassin expérimental de 10 mètres sur 2 mètres (fig. 1). La caméra acoustique a enregistré en continu les mouvements de chaque poisson dans le bassin pendant quatre minutes en moyenne pour disposer d’un nombre suffisant d’images d’un même individu dans un large panel de positions différentes (fig. 2). Chacun des poissons a été mesuré sur vingt images extraites des vidéos acoustiques selon le même protocole par deux opérateurs expérimentés, auxquels les chercheurs ont laissé la liberté de choisir les images qui leur semblaient les plus représentatives de la taille de l’individu. Pour quantifier l’effet de l’expérience de l’opérateur, un sous-échantillon de quinze poissons choisis aléatoirement a été analysé par deux opérateurs expérimentés et deux opérateurs novices, sur vingt images identiques d’un même poisson. L’effet du choix de l’image sur lequel est mesurée le poisson est évalué en faisant mesurer ces quinze poissons par deux opérateurs expérimentés et un novice sur des images cette fois choisies par les opérateurs.




Bassin ESE

Fig. 1 : Le bassin expérimental utilisé par l'UMR ESE INRA sur le site Agrocampus Ouest à Rennes



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Fig. 2
(a) image du passage d’une carpe argentée dans le bassin expérimental extraite d’une vidéo enregistrée par la caméra acoustique,
(b) image zoomée sur le poisson, (c) (d) et (e) mesures centimétriques du même poisson par l’opérateur sur trois différentes images




L’analyse des résultats révèle la large variabilité des mesures de taille d’un même poisson sur les images sélectionnées par les opérateurs. Cependant, lorsque la mesure est répétée, la taille moyenne mesurée se rapproche de la taille réelle du poisson: lorsqu’il est mesuré trois fois, l’écart moyen absolu est de 3,1 cm. Pour cinq mesures, cet écart est minimisé à 2,7 cm. L’étude démontre l’effet significatif de la position du poisson dans le faisceau de détection de la caméra : la précision de la mesure est maximale lorsque l’individu passe de profil. Il s’agit par ailleurs de la position du poisson privilégiée par les opérateurs pour réaliser la mesure du poisson. La distance entre le poisson et la caméra ne montre par contre aucune influence sur la précision de l’estimation de la taille. Enfin, les données montrent un important effet opérateur : si l’erreur moyenne est de 2,6 cm pour un opérateur expérimenté, celle-ci augmente à près de 5 cm pour un opérateur novice. En outre, des différences significatives ont été mises en évidence même entre les précisions des mesures des opérateurs expérimentés, signe de l’importance de réaliser de nombreuses et fréquentes intercalibrations pour optimiser l’efficacité de la méthode.

Les outils innovants tels que les caméras acoustiques montrent une avancée non négligeable dans le suivi des populations de poissons. Non intrusifs, ces nouveaux outils permettent d’accéder à des informations difficilement accessibles par d’autres méthodologies, qui risquent d’interférer avec leur comportement dans le milieu naturel. Une description morphologique de l’individu est en effet rendue possible même en eaux turbides, et l’accès à une mesure précise de la taille du poisson, au-delà de faciliter l’identification des espèces, améliore les connaissances relatives aux populations notamment des espèces diadromes (i.e. des poissons qui migrent librement entre la mer et l'eau douce ; ces espèces doivent passer de la mer à l’eau douce (ou inversement) pour compléter leur cycle vital). L’étude conclue que la précision des mesures de taille issues de vidéos acoustiques est du même ordre que celle d’un suivi par vidéo-comptage et souligne l’importance de répéter les mesures pour diminuer la variabilité des mesures et ainsi améliorer leur efficacité.



Référence
Daroux, A, Martignac, F, Nevoux, M, Baglinière, JL, Ombredane, D, Guillard, J. Manual fish length measurement accuracy for adult river fish using an acoustic camera (DIDSON). J Fish Biol. 2019; 95: 480– 489. doi.org/10.1111/jfb.13996



Hypophthalmichthys Molitrix
Source : Hypophthalmichthys molitrix



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