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JP6966038B2 - Animal behavior estimation device, animal behavior estimation method and program - Google Patents
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JP6966038B2 - Animal behavior estimation device, animal behavior estimation method and program - Google Patents

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Description

本発明は、動物行動推定装置、動物行動推定方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to an animal behavior estimation device, an animal behavior estimation method and a program.

従来、動画像から得られた人間の関節等の位置の変位に基づき、行動を推定する技術がある(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, there is a technique of estimating behavior based on the displacement of the position of a human joint or the like obtained from a moving image (see, for example, Patent Document 1).

特許第6525181号公報Japanese Patent No. 6525181

人間の場合、行動の推定に用いられる標本点となる関節等の体の部位のほとんどが胴体等によって遮蔽されることなく画像から得られることが多い。また、人間の場合は、前から見ても後ろから見ても骨格が同じ様に見える。しかし、牛の場合は胴体が大きく、行動の推定に用いられる標本点となる四肢の関節等の部位が、視点の反対側にあるために胴体により遮蔽されてしまう、胴体の中にあるために外観からは検出できない、などの理由により、画像から十分に得られないことがある。さらには、牛などの四肢動物は、全体的に動きが非対称であり、人間よりも動きが複雑である。そのため、人間についての行動推定をそのまま牛などに適用しても、見えない標本点が多数あるため困難であった。 In the case of humans, most of the body parts such as joints, which are sample points used for estimating behavior, are often obtained from images without being shielded by the torso or the like. In the case of humans, the skeleton looks the same whether viewed from the front or the back. However, in the case of cows, the torso is large, and the parts such as the joints of the limbs, which are the sample points used for estimating behavior, are shielded by the torso because they are on the opposite side of the viewpoint, because they are inside the torso. It may not be sufficiently obtained from the image because it cannot be detected from the appearance. Furthermore, quadrupeds such as cows are generally asymmetrical and more complex than humans. Therefore, it was difficult to apply the behavior estimation for humans to cattle as it is because there are many invisible sample points.

上記事情に鑑み、本発明は、画像に基づく動物の行動の推定精度を向上させることができる動物行動推定装置、動物行動推定方法及びプログラムを提供することを目的としている。 In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide an animal behavior estimation device, an animal behavior estimation method and a program capable of improving the estimation accuracy of animal behavior based on images.

本発明の一態様は、行動推定対象の動物である推定対象動物が撮影された画像データから、前記画像データにおいて前記推定対象動物の外観から視認できる特徴点及び前記画像データにおいて前記推定対象動物の外観から視認できない特徴点を検出する特徴点検出部と、時系列の前記画像データそれぞれについて前記特徴点検出部が検出した複数種類の前記特徴点の位置を示す時系列特徴点位置情報に基づいて前記推定対象動物の行動を推定する行動推定部と、を備える動物行動推定装置である。 One aspect of the present invention is a feature point that can be visually recognized from the appearance of the estimation target animal in the image data from the image data obtained by the estimation target animal that is the behavior estimation target animal, and the estimation target animal in the image data. Based on a feature point detection unit that detects feature points that cannot be seen from the outside, and time-series feature point position information that indicates the positions of a plurality of types of the feature points detected by the feature point detection unit for each of the time-series image data. It is an animal behavior estimation device including a behavior estimation unit that estimates the behavior of the estimation target animal.

本発明の一態様は、上述の動物行動推定装置であって、前記特徴点検出部が検出した前記特徴点の位置に基づいて、動物の行動の推定に用いられる複数種類の特徴点のうち前記特徴点検出部において検出されなかった種類の特徴点の位置を推定する特徴点位置推定部をさらに備え、前記行動推定部は、時系列の前記画像データそれぞれについて前記特徴点検出部が検出した前記特徴点の位置及び前記特徴点位置推定部が推定した前記特徴点の位置を示す時系列特徴点位置情報に基づいて前記推定対象動物の行動を推定する。 One aspect of the present invention is the above-mentioned animal behavior estimation device, and among the plurality of types of feature points used for estimating the behavior of an animal based on the position of the feature point detected by the feature point detection unit. The behavior estimation unit further includes a feature point position estimation unit that estimates the position of a type of feature point that was not detected by the feature point detection unit, and the behavior estimation unit detects the feature point detection unit for each of the time-series image data. The behavior of the estimated target animal is estimated based on the position of the feature point and the time-series feature point position information indicating the position of the feature point estimated by the feature point position estimation unit.

本発明の一態様は、上述の動物行動推定装置であって、前記特徴点検出部は、前記画像データに複数の推定対象動物が撮影されている場合、検出した前記特徴点の種類及び位置に基づいて、前記画像データから検出された前記特徴点が属する前記推定対象動物を判定する。 One aspect of the present invention is the above-mentioned animal behavior estimation device, and when a plurality of estimation target animals are photographed in the image data, the feature point detection unit determines the type and position of the detected feature points. Based on this, the estimated target animal to which the feature point detected from the image data belongs is determined.

本発明の一態様は、上述の動物行動推定装置であって、前記行動推定部は、時系列の複数種類の特徴点の位置の情報及び正解の行動の情報を学習データとして機械学習された行動推定モデルと前記時系列特徴点位置情報とに基づいて前記推定対象動物の行動を推定する。 One aspect of the present invention is the above-mentioned animal behavior estimation device, and the behavior estimation unit uses machine-learned behavior using information on the positions of a plurality of types of feature points in a time series and information on correct behavior as learning data. The behavior of the estimated target animal is estimated based on the estimation model and the time-series feature point position information.

本発明の一態様は、上述の動物行動推定装置であって、正解の行動の情報は、行動の種別を示す情報、正常であるか正常ではないかを示す情報、又は、正常であるか異常であるかを示す情報である。 One aspect of the present invention is the above-mentioned animal behavior estimation device, and the correct behavior information is information indicating the type of behavior, information indicating whether it is normal or not, or normal or abnormal. It is information indicating whether or not.

本発明の一態様は、上述の動物行動推定装置であって、前記特徴点検出部は、動物が撮影された画像データと当該画像データにおいてユーザにより指定された前記特徴点の種類及び位置とを学習データとして機械学習された特徴点検出モデルを用いて前記画像データから特徴点を検出する。 One aspect of the present invention is the above-mentioned animal behavior estimation device, in which the feature point detection unit determines the image data captured by the animal and the type and position of the feature points specified by the user in the image data. Feature points are detected from the image data using a machine-learned feature point detection model as training data.

本発明の一態様は、上述の動物行動推定装置であって、前記特徴点位置推定部は、動物が撮影された画像データにおいてユーザが指定した特徴点の種類及び位置の情報を学習データとして機械学習された特徴点位置推定モデルと前記特徴点検出部が検出した前記特徴点の位置とに基づいて、前記特徴点検出部において検出されなかった種類の特徴点の位置を推定する。 One aspect of the present invention is the above-mentioned animal behavior estimation device, and the feature point position estimation unit is a machine that uses information on the type and position of feature points specified by a user in image data captured by an animal as learning data. Based on the learned feature point position estimation model and the position of the feature point detected by the feature point detection unit, the position of a type of feature point not detected by the feature point detection unit is estimated.

本発明の一態様は、上述の動物行動推定装置であって、前記行動推定部により推定された行動が異常行動である場合に通知を出力する通知部をさらに備える。通知を出力する対象の異常行動は、ユーザにより指定されてもよい。 One aspect of the present invention is the animal behavior estimation device described above, further comprising a notification unit that outputs a notification when the behavior estimated by the behavior estimation unit is an abnormal behavior. The abnormal behavior of the target for which the notification is output may be specified by the user.

本発明の一態様は、上述の動物行動推定装置であって、前記動物は、四肢動物であり、前記特徴点の種類は、顔、舌、背、尾及び関節を含む。顔の特徴点は、頭頂、目、耳、鼻及び口を含む。 One aspect of the present invention is the animal behavior estimation device described above, wherein the animal is a quadruped, and the types of feature points include a face, tongue, back, tail and joints. Facial features include the crown, eyes, ears, nose and mouth.

本発明の一態様は、行動推定対象の動物である推定対象動物が撮影された画像データから、前記画像データにおいて前記推定対象動物の外観から視認できる特徴点及び前記画像データにおいて前記推定対象動物の外観から視認できない特徴点を検出する特徴点検出ステップと、時系列の前記画像データそれぞれについて前記特徴点検出ステップにおいて検出された複数種類の前記特徴点の位置を示す時系列特徴点位置情報に基づいて前記推定対象動物の行動を推定する行動推定ステップと、を有する動物行動推定方法である。 One aspect of the present invention is a feature point that can be visually recognized from the appearance of the estimation target animal in the image data from the image data obtained by the estimation target animal that is the behavior estimation target animal, and the estimation target animal in the image data. Based on a feature point detection step that detects feature points that cannot be seen from the outside, and time-series feature point position information that indicates the positions of a plurality of types of the feature points detected in the feature point detection step for each of the time-series image data. This is an animal behavior estimation method including a behavior estimation step for estimating the behavior of the estimation target animal.

本発明の一態様は、コンピュータを、上述したいずれかの動物行動推定装置として機能させるためのプログラムである。 One aspect of the present invention is a program for making a computer function as any of the above-mentioned animal behavior estimation devices.

本発明により、画像に基づく動物の行動の推定精度を向上させることが可能となる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to improve the estimation accuracy of animal behavior based on images.

本発明の一実施形態による動物行動推定システムの全体構成例を示す図である。It is a figure which shows the whole structure example of the animal behavior estimation system by one Embodiment of this invention. 同実施形態による学習装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the learning apparatus by the same embodiment. 同実施形態による第一動物行動推定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the 1st animal behavior estimation apparatus by the same embodiment. 同実施形態による第二動物行動推定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the 2nd animal behavior estimation apparatus by the same embodiment. 同実施形態による牛の標本点を示す図である。It is a figure which shows the sample point of the cow by the same embodiment. 同実施形態による学習装置が表示する画面の例である。This is an example of a screen displayed by the learning device according to the same embodiment. 同実施形態による時系列特徴点位置情報の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the time-series feature point position information by the same embodiment. 同実施形態による第一動物行動推定装置が検出及び推定した特徴点の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the feature point detected and estimated by the 1st animal behavior estimation apparatus by the same embodiment. 同実施形態による第一動物行動推定装置が検出及び推定した特徴点を時系列で並べた例を示す図である。It is a figure which shows the example which arranged the feature point detected and estimated by the 1st animal behavior estimation apparatus by the same embodiment in time series. 同実施形態による学習装置の処理を示すフロー図である。It is a flow figure which shows the processing of the learning apparatus by the same embodiment. 同実施形態による動物行動推定システムの動物行動推定処理を示すフロー図である。It is a flow chart which shows the animal behavior estimation processing of the animal behavior estimation system by the same embodiment. 同実施形態による動物行動推定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the animal behavior estimation apparatus by the same embodiment. 同実施形態による動物行動推定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the animal behavior estimation apparatus by the same embodiment. 同実施形態による動物行動推定装置の動物行動推定処理を示すフロー図である。It is a flow chart which shows the animal behavior estimation processing of the animal behavior estimation apparatus by the same embodiment.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明の実施形態の動物行動推定装置は、行動推定の対象となる動物について検出した特徴点に基づいて、その動物の行動を推定する。この特徴点として、動物の姿勢を表すことが可能な標本点を用いる。本実施形態による行動推定の対象となる動物は、人間以外の動物であり、例えば、牛等の四肢動物である。以下では、行動推定の対象となる動物が牛である場合を例に説明する。行動の推定は、どのような行動であるかの行動の種別の推定、又は、正常な行動であるか否かの推定である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The animal behavior estimation device of the embodiment of the present invention estimates the behavior of an animal to be behavior-estimated based on the detected feature points. As this feature point, a sample point capable of expressing the posture of the animal is used. The animal to be the target of the behavior estimation according to the present embodiment is an animal other than a human being, for example, a quadruped animal such as a cow. In the following, a case where the animal to be the target of behavior estimation is a cow will be described as an example. The behavior estimation is an estimation of the type of behavior of what kind of behavior it is, or an estimation of whether or not it is a normal behavior.

従来技術として、動画像全体を分析することによって、動物の中でも牛などの家畜の異常行動を検知するシステムがある。しかし、この従来技術では、例えば黒毛和牛のように全身が黒色の動物の場合、色により識別能力が低下して精度の点で問題があった。加えて、牛が複数重なっている場合に、各個体を分離して認識することは困難であった。また、四肢動物は人間より動作が複雑である事に加え、牛のように胴体が大きい場合は、視点の反対側の肢体の動きが遮蔽され、肢体の動きが観測できないことが多々ある。そのため、動画像全体を分析して行動を推定する従来技術や、動画像から検出された関節等を利用して行動を時系列推定する従来技術などを適用しても、可視的に見えない部分が多く存在する動物の行動推定は困難であった。 As a conventional technique, there is a system for detecting abnormal behavior of livestock such as cattle among animals by analyzing the entire moving image. However, in this conventional technique, in the case of an animal whose whole body is black, such as Japanese Black cattle, the discrimination ability is lowered depending on the color, and there is a problem in terms of accuracy. In addition, when multiple cows are stacked, it is difficult to separate and recognize each individual. In addition to the fact that quadrupeds are more complicated to move than humans, when the body is large like a cow, the movement of the limbs on the opposite side of the viewpoint is blocked, and the movement of the limbs is often not observable. Therefore, even if the conventional technique of analyzing the entire moving image to estimate the behavior or the conventional technique of estimating the behavior in time series using the joints detected from the moving image is applied, the part that cannot be seen visually. It was difficult to estimate the behavior of animals in which there are many animals.

本実施形態では、肢体の動きが複雑な動物の行動(動作)を推定するために用いる標本点を、見えにくい、あるいは見えない位置にある肢体の標本点を含めて決める。そして、ユーザが動物の画像上で、各標本点の注釈(アノテーション)を加える。見えている部分の標本点に、見えていない部分の標本点を加えることによって、動物の姿勢を透過的に二次元又は三次元で表することができる。本実施形態では、このように注釈が加えられた標本点を学習データに用いて機械学習することによって、標本点となる特徴点を画像から検出するための特徴点検出モデルを学習する。同様の学習データを用いて機械学習することによって、さらに、一部の特徴点の位置から他の特徴点の位置を推定するための特徴点位置推定モデルを学習してもよい。また、各特徴点に対応する標本点の注釈を用いることによって、画像に複数頭の動物が撮影されている場合でも、個体ごとに特徴点を分離して、個々の行動の表現を得る。本実施形態では、時系列の各特徴点の位置により表される動物の動きと、正解の行動とを学習データに用いて、時系列の各特徴点の位置から行動を推定するための行動推定モデルを学習する。例えば、1つの静止画から得られた各特徴点の位置からは、牛が座った結果その姿勢になったのか、転んだ結果その姿勢になったのかを判定することは困難である。時系列の各特徴点の位置の変化を入力に用いることによって、牛が座る正常行動であるか、転んでしまった異常行動であるのかを判定可能とする。 In the present embodiment, the sample points used for estimating the behavior (movement) of an animal having complicated limb movements are determined including the sample points of the limbs that are difficult to see or are invisible. Then, the user adds an annotation (annotation) for each sample point on the image of the animal. By adding the sample points of the invisible part to the sample points of the visible part, the posture of the animal can be transparently expressed in two or three dimensions. In the present embodiment, the feature point detection model for detecting the feature points to be the sample points from the image is learned by machine learning using the sample points annotated in this way as the training data. By machine learning using the same learning data, a feature point position estimation model for estimating the position of another feature point from the position of some feature points may be further learned. In addition, by using the annotation of the sample points corresponding to each feature point, even when a plurality of animals are photographed in the image, the feature points are separated for each individual to obtain an expression of each behavior. In the present embodiment, the movement of the animal represented by the position of each feature point in the time series and the correct behavior are used as learning data, and the behavior estimation for estimating the behavior from the position of each feature point in the time series. Learn the model. For example, from the position of each feature point obtained from one still image, it is difficult to determine whether the cow is in that posture as a result of sitting or as a result of falling. By using the change in the position of each feature point in the time series as an input, it is possible to determine whether the cow is a normal behavior of sitting or an abnormal behavior of falling.

各モデルの学習後、本実施形態の動物行動推定装置は、行動推定対象の動物(以下、推定対象動物と記載する)が撮影された画像から特徴点検出モデルを用いて見えている部分の特徴点を検出し、検出した特徴点と特徴点位置推定モデルとを用いて見えない部分の特徴点を推定する。本実施形態の動物行動推定装置は、見えている部分の特徴点に、推定した特徴点を加え、それら特徴点の時系列の位置の変化と行動推定モデルとを用いて動物の行動推定を行う。 After learning each model, the animal behavior estimation device of the present embodiment features a portion of the animal to be behavior-estimated (hereinafter referred to as an estimation target animal) that is visible using the feature point detection model from the captured image. A point is detected, and the feature point of the invisible part is estimated using the detected feature point and the feature point position estimation model. The animal behavior estimation device of the present embodiment adds the estimated feature points to the feature points of the visible part, and estimates the behavior of the animal using the time-series position change of those feature points and the behavior estimation model. ..

四肢動物の場合、人間とは異なり、左右や前後の動きは対象ではないために人間よりも動作が複雑なため、本実施形態のでは、上述したように、見える部分だけでなく、見えない部分についても特徴点により表されるスケルトンで学習を行い、行動推定に用いる。また、特徴点として用いる標本点には、舌や尻尾など人間にない部分の標本点や、背のように人間の行動推定には重要ではない標本点を含む。これにより、動物固有の行動を含め、動物の行動の推定精度を飛躍的に向上させることができる。 In the case of a quadruped, unlike a human, the movement is more complicated than that of a human because the movements of left and right and back and forth are not targeted. Therefore, in the present embodiment, not only the visible part but also the invisible part Is also learned by the skeleton represented by the feature points and used for behavior estimation. In addition, the sample points used as feature points include sample points of parts not found in humans such as the tongue and tail, and sample points such as the back that are not important for estimating human behavior. As a result, it is possible to dramatically improve the estimation accuracy of animal behavior, including behavior peculiar to animals.

図1は、本発明の一実施形態による動物行動推定システム1の全体構成例を示す図である。動物行動推定システム1は、学習装置100と、第一動物行動推定装置200と、第二動物行動推定装置300と、カメラ400と、利用者装置500とを有する。学習装置100と、第一動物行動推定装置200と、第二動物行動推定装置300と、利用者装置500とは、ネットワーク600に接続される。同図では、第一動物行動推定装置200、カメラ400及び利用者装置500を1台ずつ示しているが、第一動物行動推定装置200、カメラ400及び利用者装置500の数は任意である。例えば、動物の異常行動の検出を行うサービスを提供する事業者が学習装置100及び第二動物行動推定装置300を保有し、サービスの利用者が第一動物行動推定装置200、カメラ400及び利用者装置500を保有する。なお、学習装置100と第二動物行動推定装置300とが物理的に同一の装置でもよい。また、第一動物行動推定装置200が利用者装置500を兼ねてもよい。 FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration example of an animal behavior estimation system 1 according to an embodiment of the present invention. The animal behavior estimation system 1 includes a learning device 100, a first animal behavior estimation device 200, a second animal behavior estimation device 300, a camera 400, and a user device 500. The learning device 100, the first animal behavior estimation device 200, the second animal behavior estimation device 300, and the user device 500 are connected to the network 600. In the figure, the first animal behavior estimation device 200, the camera 400, and the user device 500 are shown one by one, but the number of the first animal behavior estimation device 200, the camera 400, and the user device 500 is arbitrary. For example, a business operator that provides a service for detecting abnormal behavior of an animal owns a learning device 100 and a second animal behavior estimation device 300, and a user of the service is a first animal behavior estimation device 200, a camera 400, and a user. It owns the device 500. The learning device 100 and the second animal behavior estimation device 300 may be physically the same device. Further, the first animal behavior estimation device 200 may also serve as the user device 500.

学習装置100は、推定対象動物の行動の推定に用いる各種モデルを学習する。第一動物行動推定装置200は、推定対象動物が撮影された動画又は静止画から推定対象動物の時系列の特徴点の位置を取得し、推定対象動物の行動が正常であるか否かを推定する。第二動物行動推定装置300は、第一動物行動推定装置200が正常な行動ではないと推定した推定対象動物の行動の種別を推定する。 The learning device 100 learns various models used for estimating the behavior of the animal to be estimated. The first animal behavior estimation device 200 acquires the positions of the feature points in the time series of the estimation target animal from the moving image or the still image of the estimation target animal, and estimates whether or not the behavior of the estimation target animal is normal. do. The second animal behavior estimation device 300 estimates the type of behavior of the estimated target animal that the first animal behavior estimation device 200 estimates is not normal behavior.

カメラ400は、動画又は静止画を撮像する撮像装置である。カメラ400は、例えば、ウェブカメラでもよく、ToF(Time of Flight)カメラやデプスカメラなどのセンシングカメラでもよい。ToFカメラやデプスカメラは、奥行き距離を画素ごとに計測できるセンシングカメラである。また、カメラ400は、可視光で観測した動画又は静止画を撮影してもよく、可視光以外の波長で観測した動画又は静止画を撮影してもよい。カメラ400は、推定対象動物を撮影した動画データを第一動物行動推定装置200に出力する。例えば、牛などの家畜の場合、カメラ400は、畜舎内や放牧場内に設置される。動画データは、時系列のフレームからなる。各フレームは、静止画のデータである。動画データに含まれる各フレームには、撮影時刻又は撮影順序を表す情報が付加されているか、動画データに各フレームの撮影時刻又は撮影順序を取得可能な情報が付加されている。カメラ400は、異なるタイミングで撮影した静止画のデータを第一動物行動推定装置200に出力してもよい。以下では、動画データに含まれるフレームと、静止画のデータとを総称して画像データと記載する。また、以下では、カメラ400が動画データを撮影する場合を例に説明する。利用者装置500は、例えば、利用者のパーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット端末などである。利用者装置500は、第二動物行動推定装置300から受信した通知を画面に表示したり、音声により出力したりする。 The camera 400 is an imaging device that captures moving images or still images. The camera 400 may be, for example, a webcam, or a sensing camera such as a ToF (Time of Flight) camera or a depth camera. ToF cameras and depth cameras are sensing cameras that can measure the depth distance for each pixel. Further, the camera 400 may capture a moving image or a still image observed with visible light, or may capture a moving image or a still image observed with a wavelength other than visible light. The camera 400 outputs the moving image data of the estimated target animal to the first animal behavior estimation device 200. For example, in the case of livestock such as cattle, the camera 400 is installed in a barn or a grazing yard. The video data consists of time-series frames. Each frame is still image data. Information indicating the shooting time or shooting order is added to each frame included in the moving image data, or information capable of acquiring the shooting time or shooting order of each frame is added to the moving image data. The camera 400 may output still image data taken at different timings to the first animal behavior estimation device 200. In the following, the frame included in the moving image data and the still image data are collectively referred to as image data. Further, in the following, a case where the camera 400 captures moving image data will be described as an example. The user device 500 is, for example, a user's personal computer, a smartphone, a tablet terminal, or the like. The user device 500 displays the notification received from the second animal behavior estimation device 300 on the screen or outputs it by voice.

図2は、学習装置100の構成を示すブロック図である。学習装置100は、例えば、1台以上のコンピュータ装置により実現される。学習装置100は、通信部110と、入力部120と、表示部130と、記憶部140と、学習部150とを有する。 FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the learning device 100. The learning device 100 is realized by, for example, one or more computer devices. The learning device 100 includes a communication unit 110, an input unit 120, a display unit 130, a storage unit 140, and a learning unit 150.

通信部110は、ネットワーク600を介して他の装置とデータを送受信する。入力部120は、キーボード、ポインティングデバイス(マウス、タブレット等)、ボタン、タッチパネル等の既存の入力装置を用いて構成される。入力部120は、ユーザの指示を学習装置100に入力する際にユーザによって操作される。入力部120は、ネットワークを介して接続される図示しないユーザのコンピュータ装置からユーザの指示を受信してもよい。表示部130は、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ、液晶ディスプレイ、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ等の画像表示装置である。表示部130は、データを表示する。表示部130は、ネットワークを介して接続される図示しないユーザのコンピュータ装置にデータを送信し、表示させてもよい。 The communication unit 110 transmits / receives data to / from another device via the network 600. The input unit 120 is configured by using an existing input device such as a keyboard, a pointing device (mouse, tablet, etc.), a button, and a touch panel. The input unit 120 is operated by the user when inputting the user's instruction to the learning device 100. The input unit 120 may receive a user's instruction from a user's computer device (not shown) connected via a network. The display unit 130 is an image display device such as a CRT (Cathode Ray Tube) display, a liquid crystal display, or an organic EL (Electro Luminescence) display. The display unit 130 displays the data. The display unit 130 may transmit data to a computer device of a user (not shown) connected via a network and display the data.

記憶部140は、学習用画像記憶部141と、学習データ記憶部142と、特徴点検出モデル記憶部143と、特徴点位置推定モデル記憶部144と、行動推定モデル記憶部145とを備える。 The storage unit 140 includes a learning image storage unit 141, a learning data storage unit 142, a feature point detection model storage unit 143, a feature point position estimation model storage unit 144, and an action estimation model storage unit 145.

学習用画像記憶部141は、動物が撮影された学習用の動画、又は、静止画のデータを記憶する。学習データ記憶部142は、学習データを記憶する。学習データは、特徴点学習データと、行動推定学習データとを含む。特徴点学習データは、画像データと、画像データにおける特徴点の種類及び位置とを対応付けたデータである。行動推定学習データは、時系列の各種類の特徴点それぞれの位置と、正解の動物の行動とを対応付けたデータである。特徴点として、動物の行動の推定に用いられる標本点を使う。 The learning image storage unit 141 stores data of a moving image or a still image for learning in which an animal is photographed. The learning data storage unit 142 stores the learning data. The learning data includes feature point learning data and behavior estimation learning data. The feature point learning data is data in which the image data is associated with the type and position of the feature points in the image data. The behavior estimation learning data is data in which the positions of each type of feature point in the time series are associated with the behavior of the correct animal. As feature points, sample points used to estimate animal behavior are used.

特徴点検出モデル記憶部143は、特徴点検出モデルを記憶する。特徴点検出モデルは、画像データから得られる特徴量を入力として、画像データに含まれている動物の特徴点の位置を検出するためのモデルである。特徴量として、例えば、画素値、輝度などを用いることができる。特徴点位置推定モデル記憶部144は、特徴点位置推定モデルを記憶する。特徴点検出モデルは、予め決められた複数種類の特徴点のうち一部の種類の特徴点それぞれの位置を入力として、他の種類の特徴点の位置を同定するためのモデルである。 The feature point detection model storage unit 143 stores the feature point detection model. The feature point detection model is a model for detecting the position of a feature point of an animal included in the image data by inputting a feature amount obtained from the image data. As the feature amount, for example, a pixel value, a brightness, or the like can be used. The feature point position estimation model storage unit 144 stores the feature point position estimation model. The feature point detection model is a model for identifying the positions of other types of feature points by inputting the positions of each of some types of feature points among a plurality of types of predetermined feature points.

行動推定モデル記憶部145は、行動推定モデルを記憶する。行動推定モデルは、時系列特徴点位置情報を入力として、動物の行動の推定結果を出力するためのモデルである。時系列特徴点位置情報は、時系列の特徴点位置情報を示す。特徴点位置情報は、各種類の特徴点それぞれの位置を示す。時系列特徴点位置情報の記述には、テンソル、JSON(JavaScript(登録商標) Object Notation)、行列などを用いることができる。本実施形態の行動推定モデルには、正常行動判定モデルと行動種別推定モデルとがある。正常行動判定モデルは、時系列特徴点位置情報を入力として、行動が正常か否かの推定結果を出力する。行動種別推定モデルは、時系列特徴点位置情報を入力として、行動の種別の推定結果を出力する。 The behavior estimation model storage unit 145 stores the behavior estimation model. The behavior estimation model is a model for outputting the estimation result of the behavior of the animal by inputting the time series feature point position information. The time-series feature point position information indicates the time-series feature point position information. The feature point position information indicates the position of each feature point of each type. A tensor, JSON (JavaScript (registered trademark) Object Notation), a matrix, or the like can be used to describe the time-series feature point position information. The behavior estimation model of the present embodiment includes a normal behavior determination model and a behavior type estimation model. The normal behavior determination model inputs the time-series feature point position information and outputs the estimation result of whether or not the behavior is normal. The action type estimation model inputs the time-series feature point position information and outputs the estimation result of the action type.

学習部150は、学習データ生成部151と、特徴点検出モデル学習部152と、特徴点位置推定モデル学習部153と、行動推定モデル学習部154と、配信部155とを備える。 The learning unit 150 includes a learning data generation unit 151, a feature point detection model learning unit 152, a feature point position estimation model learning unit 153, a behavior estimation model learning unit 154, and a distribution unit 155.

学習データ生成部151は、学習用画像記憶部141から読み出した画像データに、入力部120を用いたユーザの入力に従って特徴点の種類と位置の情報を付加して特徴点学習データを生成し、学習データ記憶部142に書き込む。また、学習データ生成部151は、入力部120を用いたユーザの入力に従って、時系列特徴点位置情報と、その時系列特徴点位置情報が得られた動物の正解の行動とを対応付けた行動推定学習データを生成し、学習データ記憶部142に書き込む。 The learning data generation unit 151 adds feature point type and position information to the image data read from the learning image storage unit 141 according to the user's input using the input unit 120 to generate the feature point learning data. Write to the learning data storage unit 142. Further, the learning data generation unit 151 performs behavior estimation in which the time-series feature point position information and the correct behavior of the animal from which the time-series feature point position information is obtained are associated with each other according to the user's input using the input unit 120. The learning data is generated and written to the learning data storage unit 142.

特徴点検出モデル学習部152は、学習データ記憶部142に記憶される特徴点学習データを用いて、機械学習により各種類の特徴点ごとに特徴点検出モデルを学習して特徴点検出モデル記憶部143に書き込む。特徴点位置推定モデル学習部153は、学習データ記憶部142に記憶される特徴点学習データから得られる動物の個体ごとの特徴点位置情報を用いて、機械学習により特徴点位置推定モデルを学習して特徴点位置推定モデル記憶部144に書き込む。行動推定モデル学習部154は、学習データ記憶部142に記憶される行動推定学習データを用いて、機械学習により正常行動判定モデル及び行動種別推定モデルを学習して行動推定モデル記憶部145に書き込む。配信部155は、学習された特徴点検出モデル、特徴点位置推定モデル、正常行動判定モデルを第一動物行動推定装置200に配信し、学習された行動種別推定モデルを第二動物行動推定装置300に配信する。 The feature point detection model learning unit 152 learns a feature point detection model for each type of feature point by machine learning using the feature point learning data stored in the learning data storage unit 142, and the feature point detection model storage unit 152. Write to 143. The feature point position estimation model learning unit 153 learns the feature point position estimation model by machine learning using the feature point position information for each individual animal obtained from the feature point learning data stored in the learning data storage unit 142. It is written in the feature point position estimation model storage unit 144. The behavior estimation model learning unit 154 learns a normal behavior determination model and a behavior type estimation model by machine learning using the behavior estimation learning data stored in the learning data storage unit 142, and writes them in the behavior estimation model storage unit 145. The distribution unit 155 distributes the learned feature point detection model, feature point position estimation model, and normal behavior determination model to the first animal behavior estimation device 200, and distributes the learned behavior type estimation model to the second animal behavior estimation device 300. Deliver to.

なお、学習装置100として、従来技術のアノテーションツールを用いることができる。例えば、人間の特徴点に関するアノテーションを行うための既存のアプリケーションを実装したコンピュータ装置を、学習装置100として用いてもよい。 As the learning device 100, an annotation tool of the prior art can be used. For example, a computer device equipped with an existing application for annotating human feature points may be used as the learning device 100.

図3は、第一動物行動推定装置200の構成を示すブロック図である。第一動物行動推定装置200は、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、PLD(Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェア、又は、タブレット端末、パーソナルコンピュータ等のコンピュータ装置により実現される。第一動物行動推定装置200は、通信部210と、記憶部220と、画像入力部230と、処理部240と、表示部250とを備える。 FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the first animal behavior estimation device 200. The first animal behavior estimation device 200 is based on, for example, hardware such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), PLD (Programmable Logic Device), FPGA (Field Programmable Gate Array), or a computer device such as a tablet terminal or a personal computer. It will be realized. The first animal behavior estimation device 200 includes a communication unit 210, a storage unit 220, an image input unit 230, a processing unit 240, and a display unit 250.

通信部210は、ネットワーク600を介して他の装置とデータを送受信する。記憶部220は、特徴点検出モデル記憶部221と、特徴点位置推定モデル記憶部222と、正常行動判定モデル記憶部223と、画像記憶部224と、分析情報記憶部225とを備える。特徴点検出モデル記憶部221は、学習装置100が学習した特徴点検出モデルを記憶する。特徴点位置推定モデル記憶部222は、学習装置100が学習した特徴点位置推定モデルを記憶する。正常行動判定モデル記憶部223は、学習装置100が学習した正常行動判定モデルを記憶する。画像記憶部224は、推定対象動物が撮影された動画データを記憶する。分析情報記憶部225は、動物行動の推定を行う対象の時系列特徴点位置情報や、時系列特徴点位置情報を生成するための情報を記憶する。 The communication unit 210 transmits / receives data to / from another device via the network 600. The storage unit 220 includes a feature point detection model storage unit 221, a feature point position estimation model storage unit 222, a normal behavior determination model storage unit 223, an image storage unit 224, and an analysis information storage unit 225. The feature point detection model storage unit 221 stores the feature point detection model learned by the learning device 100. The feature point position estimation model storage unit 222 stores the feature point position estimation model learned by the learning device 100. The normal behavior determination model storage unit 223 stores the normal behavior determination model learned by the learning device 100. The image storage unit 224 stores moving image data in which the estimated target animal is photographed. The analysis information storage unit 225 stores the time-series feature point position information of the target for which the animal behavior is estimated and the information for generating the time-series feature point position information.

画像入力部230は、カメラ400が撮影した動画データを入力し、画像記憶部224に書き込む。動画データに含まれるフレームに撮影時刻又は撮影順序が付加されていない場合、画像入力部230は、動画データに設定されている情報を用いて算出した撮影時刻又は撮影順序の情報をフレームに付加する。なお、画像入力部230は、カメラ400から異なるタイミングにおいて撮影された静止画のデータを順次入力し、画像記憶部224に書き込んでもよい。 The image input unit 230 inputs the moving image data captured by the camera 400 and writes it in the image storage unit 224. When the shooting time or shooting order is not added to the frame included in the moving image data, the image input unit 230 adds the shooting time or shooting order information calculated using the information set in the moving image data to the frame. .. The image input unit 230 may sequentially input data of still images taken from the camera 400 at different timings and write them to the image storage unit 224.

処理部240は、更新部241と、特徴点検出部242と、特徴点位置推定部243と、判定部244と、推定要求部245と、状況表示処理部246とを備える。 The processing unit 240 includes an update unit 241, a feature point detection unit 242, a feature point position estimation unit 243, a determination unit 244, an estimation request unit 245, and a status display processing unit 246.

更新部241は、学習装置100から配信された特徴点検出モデル、特徴点位置推定モデル、正常行動判定モデルをそれぞれ、特徴点検出モデル記憶部221、特徴点位置推定モデル記憶部222、正常行動判定モデル記憶部223に書き込む。なお、特徴点検出モデル記憶部221、特徴点位置推定モデル記憶部222及び正常行動判定モデル記憶部223のそれぞれに、学習装置100が学習した特徴点検出モデル、特徴点位置推定モデル及び正常行動判定モデルが予め記憶され、更新されない場合、処理部240は更新部241を備えなくてもよい。 The update unit 241 uses the feature point detection model, the feature point position estimation model, and the normal behavior determination model delivered from the learning device 100 as the feature point detection model storage unit 221 and the feature point position estimation model storage unit 222, and the normal behavior determination, respectively. Write to the model storage unit 223. The feature point detection model storage unit 221, the feature point position estimation model storage unit 222, and the normal behavior determination model storage unit 223 have the feature point detection model, the feature point position estimation model, and the normal behavior determination learned by the learning device 100, respectively. If the model is stored in advance and is not updated, the processing unit 240 may not include the updating unit 241.

特徴点検出部242は、特徴点検出モデル記憶部221に記憶されている特徴点検出モデルを用いて各画像データにおける推定対象動物の特徴点を検出し、その特徴点の位置を得る。特徴点検出部242が検出した特徴点を検出特徴点と記載する。特徴点検出部242は、画像データに複数の推定対象動物が撮影されている場合、検出特徴点の種類及び位置に基づいて、検出特徴点を個体別に分類する。 The feature point detection unit 242 detects the feature points of the animal to be estimated in each image data by using the feature point detection model stored in the feature point detection model storage unit 221 and obtains the position of the feature points. The feature points detected by the feature point detection unit 242 are referred to as detection feature points. When a plurality of estimation target animals are photographed in the image data, the feature point detection unit 242 classifies the detection feature points by individual based on the type and position of the detection feature points.

特徴点位置推定部243は、個体ごとに、特徴点検出部242が検出した検出特徴点の位置と特徴点位置推定モデル記憶部222に記憶されている特徴点位置推定モデルとに基づいて、特徴点検出部242において検出されなかった種類の特徴点の位置を推定する。特徴点位置推定部243が位置を推定した特徴点を推定特徴点と記載する。特徴点位置推定部243は、特徴点検出部242が検出した検出特徴点の位置の情報に、推定特徴点の位置の情報を加えて特徴点位置情報を生成し、分析情報記憶部225に書き込む。 The feature point position estimation unit 243 features each individual based on the position of the detection feature point detected by the feature point detection unit 242 and the feature point position estimation model stored in the feature point position estimation model storage unit 222. The position of the feature point of the type not detected by the point detection unit 242 is estimated. The feature point whose position is estimated by the feature point position estimation unit 243 is referred to as an estimated feature point. The feature point position estimation unit 243 adds the information on the position of the estimated feature point to the information on the position of the detected feature point detected by the feature point detection unit 242 to generate the feature point position information, and writes it in the analysis information storage unit 225. ..

判定部244は、行動推定モデルを用いて動物の行動を推定する行動推定部の一例である。判定部244は、行動推定モデルとして、正常行動判定モデル記憶部223に記憶されている正常行動判定モデルを用いる。判定部244は、所定数の時系列の画像データそれぞれについて生成された特徴点位置情報を時刻順に並べた時系列特徴点位置情報を個体ごとに生成する。判定部244は、時系列特徴点位置情報と正常行動判定モデルとに基づいて、推定対象動物の行動が正常であるか否か、又は、推定対象動物の行動が正常か異常かを個体ごとに判定する。 The determination unit 244 is an example of a behavior estimation unit that estimates the behavior of an animal using a behavior estimation model. The determination unit 244 uses the normal behavior determination model stored in the normal behavior determination model storage unit 223 as the behavior estimation model. The determination unit 244 generates time-series feature point position information for each individual, in which the feature point position information generated for each of a predetermined number of time-series image data is arranged in chronological order. Based on the time-series feature point position information and the normal behavior judgment model, the judgment unit 244 determines whether the behavior of the estimation target animal is normal or whether the behavior of the estimation target animal is normal or abnormal for each individual. judge.

推定要求部245は、判定部244が正常ではない、又は、異常であると判定した時系列特徴点位置情報を第二動物行動推定装置300に送信し、行動の種別の推定を要求する。状況表示処理部246は、第一動物行動推定装置200の稼働状態や、第二動物行動推定装置300から通知された情報などを表示部250に表示する。第二動物行動推定装置300から通知される情報は、第二動物行動推定装置300が異常行動と推定した推定対象動物に関する情報を含む。この情報は、例えば、時系列特徴点位置情報や推定された異常行動の種別などを示す数値やテキスト等のデータである。 The estimation request unit 245 transmits the time-series feature point position information determined by the determination unit 244 to be abnormal or abnormal to the second animal behavior estimation device 300, and requests estimation of the type of behavior. The status display processing unit 246 displays the operating state of the first animal behavior estimation device 200, the information notified from the second animal behavior estimation device 300, and the like on the display unit 250. The information notified from the second animal behavior estimation device 300 includes information on the estimation target animal estimated by the second animal behavior estimation device 300 to be abnormal behavior. This information is, for example, data such as numerical values and texts indicating time-series feature point position information, estimated types of abnormal behavior, and the like.

表示部250は、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、CRTディスプレイ等の画像表示装置である。表示部250は、データを表示する。 The display unit 250 is an image display device such as a liquid crystal display, an organic EL display, or a CRT display. The display unit 250 displays the data.

図4は、第二動物行動推定装置300の構成を示すブロック図である。第二動物行動推定装置300は、例えば、1台以上のサーバコンピュータにより実現される。第二動物行動推定装置300は、通信部310と、記憶部320と、処理部330とを有する。 FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the second animal behavior estimation device 300. The second animal behavior estimation device 300 is realized by, for example, one or more server computers. The second animal behavior estimation device 300 has a communication unit 310, a storage unit 320, and a processing unit 330.

通信部310は、ネットワーク600を介して他の装置とデータを送受信する。記憶部320は、行動種別推定モデル記憶部321と、利用者情報記憶部322と、分析対象情報記憶部323とを備える。行動種別推定モデル記憶部321は、学習装置100が学習した行動種別推定モデルを記憶する。利用者情報記憶部322は、利用者情報を記憶する。利用者情報は、サービス利用者の識別情報と、利用者アドレスとを含む。利用者アドレスは、通知の出力先となる利用者装置500のアドレスである。サービス利用者の識別情報として、第一動物行動推定装置200のアドレス等の識別子を用いてもよい。分析対象情報記憶部323は、第一動物行動推定装置200から受信した時系列特徴点位置情報を記憶する。 The communication unit 310 transmits / receives data to / from another device via the network 600. The storage unit 320 includes an action type estimation model storage unit 321, a user information storage unit 322, and an analysis target information storage unit 323. The behavior type estimation model storage unit 321 stores the behavior type estimation model learned by the learning device 100. The user information storage unit 322 stores user information. The user information includes the identification information of the service user and the user address. The user address is the address of the user device 500 that is the output destination of the notification. An identifier such as the address of the first animal behavior estimation device 200 may be used as the identification information of the service user. The analysis target information storage unit 323 stores the time-series feature point position information received from the first animal behavior estimation device 200.

処理部330は、更新部331と、行動種別推定部332と、通知部333と、異常データ送信部334とを備える。更新部331は、学習装置100から配信された行動種別推定モデルを、行動種別推定モデル記憶部321に書き込む。なお、行動種別推定モデル記憶部321に、学習装置100が学習した行動種別推定モデルが予め記憶され、更新されない場合、処理部330は更新部331を備えなくてもよい。行動種別推定部332は、行動推定モデルを用いて動物の行動を推定する行動推定部の一例である。行動種別推定部332は、行動推定モデルとして、行動種別推定モデル記憶部321に記憶された行動種別推定モデルを用いる。すなわち、行動種別推定部332は、第一動物行動推定装置200から受信した時系列特徴点位置情報と、行動種別推定モデルとを用いて、推定対象動物の行動の種別を判定する。通知部333は、行動種別推定部332が推定した行動の種別が異常行動である場合、利用者装置500に異常行動の検出と推定した行動の種別とを通知する。異常データ送信部334は、行動種別推定部332が推定した行動の種別が異常行動である場合、異常行動と推定された時系列特徴点位置情報や異常行動の種別などを含む数値やテキスト等のデータを第一動物行動推定装置200に送信する。 The processing unit 330 includes an update unit 331, an action type estimation unit 332, a notification unit 333, and an abnormality data transmission unit 334. The update unit 331 writes the action type estimation model delivered from the learning device 100 into the action type estimation model storage unit 321. If the behavior type estimation model learned by the learning device 100 is stored in advance in the behavior type estimation model storage unit 321 and is not updated, the processing unit 330 may not include the update unit 331. The behavior type estimation unit 332 is an example of a behavior estimation unit that estimates the behavior of an animal using a behavior estimation model. The behavior type estimation unit 332 uses the behavior type estimation model stored in the behavior type estimation model storage unit 321 as the behavior estimation model. That is, the behavior type estimation unit 332 determines the behavior type of the estimation target animal by using the time-series feature point position information received from the first animal behavior estimation device 200 and the behavior type estimation model. When the action type estimated by the action type estimation unit 332 is an abnormal action, the notification unit 333 notifies the user device 500 of the detection of the abnormal action and the estimated action type. When the type of action estimated by the action type estimation unit 332 is abnormal action, the abnormal data transmission unit 334 includes numerical values, texts, etc. including time-series feature point position information estimated to be abnormal action, the type of abnormal action, and the like. The data is transmitted to the first animal behavior estimation device 200.

図5は、四肢動物のうち、例として牛の標本点を示す図である。本実施形態では、頭頂、右耳、左耳、右目、左目、鼻、口元、牛舌中腹、牛舌先端、右肘頭、左肘頭、右前膝、左前膝、右前繋、左前繋、右後膝、左後膝、右飛節、左飛節、右後繋、左後繋、背、尾根部、尻尾付根、尻尾中部、尻尾先端の26種類の標本点を用いた例であるが、標本点は26種類でなくてもよい。頭頂、右耳、左耳、右目、左目、鼻、口元は、顔の特徴点である。なお、図5において、標本点の種類の名称の前に付加された数字は、標本点の種類を特定する識別子である。 FIG. 5 is a diagram showing sample points of cattle as an example among quadrupeds. In this embodiment, the crown, right ear, left ear, right eye, left eye, nose, mouth, middle of cow tongue, tip of cow tongue, right elbow head, left elbow head, right front knee, left front knee, right front connection, left front connection, right This is an example using 26 types of sample points: posterior knee, left posterior knee, right flight segment, left flight segment, right posterior connection, left posterior connection, back, ridge, tail base, middle tail, and tip of tail. The number of points does not have to be 26. The crown, right ear, left ear, right eye, left eye, nose, and mouth are facial features. In FIG. 5, the number added before the name of the type of sample point is an identifier that identifies the type of sample point.

人間の場合、肩の位置は姿勢を表すために重要な標本点であるが、牛の場合は肩の位置は重要ではないため、標本点に用いていない。一方で、背は牛にとって重要な標本点の一つである。背から頭頂への方向によって、頭がどちらに向いているのかがわかる。また、背と尾根部とを結ぶ背筋のラインは牛の方向を表す。さらに、背と足の付け根である右肘頭及び左肘頭のそれぞれとを結ぶラインにより、肢体の方向がわかる。また、牛の異常行動として、例えば、舌遊びがある。このような特有の異常行動は、舌の標本点を特徴点として用いることに検出が可能である。また、尻尾の部分の標本点も、人間にはない標本点である。 In the case of humans, the position of the shoulder is an important sample point for expressing the posture, but in the case of cattle, the position of the shoulder is not important, so it is not used as the sample point. On the other hand, the back is one of the important sample points for cattle. The direction from the back to the top of the head tells you which direction the head is facing. The line of the back muscle connecting the back and the ridge indicates the direction of the cow. Furthermore, the direction of the limbs can be known from the lines connecting the back and the right olecranon and the left olecranon, which are the bases of the feet. In addition, as an abnormal behavior of cows, for example, there is tongue play. Such peculiar abnormal behavior can be detected by using the sample point of the tongue as a feature point. In addition, the sample point of the tail part is also a sample point that humans do not have.

図6は、学習データの生成時に学習装置100が表示部130に表示する画面の例である。牛の構造の知識を有するユーザが、入力部120により、牛の画像における標本点の位置と、その標本点の位置を各牛について入力する。ユーザは、外観から見えている標本点を入力することに加え、外観から見えない特徴点、例えば、左右の部分のうち陰になっている部分の標本点や、他の牛と重なっている部分における標本点、胴体の中にある標本点の位置については、画像から推定可能な限り入力する。各牛について全種類の標本点の位置を入力する必要はない。牛が正面を向いている場合と側面を向いている場合とでは標本点の数が異なるが、できる限り標本点を入力する。標本点の位置をなるべく正確に入力することによって、推定の精度が高くなる。人間の場合、目の高さは左右バランスを考慮する等の注意を要するが、牛についても同様に正確性を要する。学習データ生成部151は、図6に示すように、個体ごとに、入力された所定の種類の標本点間を直線で結んでスケルトン化して表示する。なお、画像内で1頭の牛が含まれる領域を矩形で示している。 FIG. 6 is an example of a screen displayed on the display unit 130 by the learning device 100 when the learning data is generated. A user having knowledge of the structure of the cow inputs the position of the sample point in the image of the cow and the position of the sample point for each cow by the input unit 120. In addition to inputting the sample points that are visible from the outside, the user can see the feature points that cannot be seen from the appearance, such as the sample points in the shaded part of the left and right parts, and the part that overlaps with other cows. Enter the sample points in the above and the positions of the sample points in the fuselage as much as possible from the image. It is not necessary to enter the positions of all types of sample points for each cow. The number of sample points differs depending on whether the cow is facing the front or the side, but enter the sample points as much as possible. By inputting the position of the sample point as accurately as possible, the accuracy of estimation is improved. In the case of humans, care must be taken such as considering the left-right balance for eye height, but the same accuracy is required for cows. As shown in FIG. 6, the learning data generation unit 151 connects the input predetermined types of sample points with a straight line for each individual and displays them as a skeleton. The area including one cow in the image is shown by a rectangle.

図7は、時系列特徴点位置情報を示す図である。同図に示すように、時系列特徴点位置情報は、時刻と、個体識別情報(ID)と、各特徴点の位置とを対応付けた情報である。個体識別情報は、推定対象動物を特定する情報である。図7においては、特徴点の位置を2次元平面上の座標によって示している。なお位置の情報は、相対位置でもよく、絶対位置でもよく、極座標でもよい。相対位置の場合、画像の所定の画素を原点とするx−y座標における座標値により位置が表される。例えば、カメラ400が画像の深度の情報を含んだ映像データ又は画像データを生成する場合、特徴点の位置を三次元座標上の座標値により表してもよい。 FIG. 7 is a diagram showing time-series feature point position information. As shown in the figure, the time-series feature point position information is information in which the time, the individual identification information (ID), and the position of each feature point are associated with each other. The individual identification information is information for identifying an animal to be estimated. In FIG. 7, the positions of the feature points are shown by the coordinates on the two-dimensional plane. The position information may be a relative position, an absolute position, or polar coordinates. In the case of a relative position, the position is represented by a coordinate value in xy coordinates with a predetermined pixel of the image as the origin. For example, when the camera 400 generates video data or image data including information on the depth of the image, the position of the feature point may be represented by a coordinate value on three-dimensional coordinates.

図8は、第一動物行動推定装置200が検出及び推定した特徴点を示す図である。図8に示すように、牛の個体ごとに特徴点を結んだ線により、牛の姿勢がわかる。特に、背や尾根部の標本点を起点として頭頂や肢体の部分などの他の標本点とが結ばれることにより、牛の姿勢や向きが分かり易くなっている。図9は、第一動物行動推定装置200が検出及び推定した特徴点を時系列で並べた図である。図9では、個体ごとに、検出した特徴点を結んで姿勢を示している。時系列でそれらの姿勢を並べることにより、各個体の動きがわかる。 FIG. 8 is a diagram showing feature points detected and estimated by the first animal behavior estimation device 200. As shown in FIG. 8, the posture of the cow can be seen from the line connecting the feature points for each individual cow. In particular, the posture and orientation of the cow can be easily understood by connecting the sample points on the back and ridge to other sample points such as the crown and limbs. FIG. 9 is a diagram in which the feature points detected and estimated by the first animal behavior estimation device 200 are arranged in chronological order. In FIG. 9, the posture is shown by connecting the detected feature points for each individual. By arranging those postures in chronological order, the movement of each individual can be understood.

続いて、動物行動推定システム1の動作について説明する。
図10は、学習装置100における学習処理を示す処理フローである。まず、学習装置100の学習データ生成部151は、特徴点学習データを生成する(ステップS110)。学習データ生成部151は、ユーザが入力部120により入力した指示に従って、学習用画像記憶部141から学習データとして用いる画像データを読み出し、表示部130に表示する。ユーザは、入力部120により、特徴点の種類及び位置を個体単位で入力する。学習データ生成部151は、画像データに、ユーザが入力した各牛の特徴点の種類及び位置の情報を示す特徴点位置情報を付加して特徴点学習データを生成し、学習データ記憶部142に書き込む。
Subsequently, the operation of the animal behavior estimation system 1 will be described.
FIG. 10 is a processing flow showing the learning process in the learning device 100. First, the learning data generation unit 151 of the learning device 100 generates feature point learning data (step S110). The learning data generation unit 151 reads out image data to be used as learning data from the learning image storage unit 141 according to an instruction input by the user by the input unit 120, and displays the image data on the display unit 130. The user inputs the type and position of the feature point on an individual basis by the input unit 120. The learning data generation unit 151 adds the feature point position information indicating the type and position information of each cow's feature point input by the user to the image data to generate the feature point learning data, and causes the learning data storage unit 142 to generate the feature point learning data. Write.

続いて、学習データ生成部151は、行動推定学習データを生成する(ステップS120)。学習データ生成部151は、ユーザが入力部120により指定した時系列の特徴点学習データそれぞれから、ユーザが入力部120により指定した個体の特徴点位置情報を取得する。学習データ生成部151は、各特徴点学習データから得られた時系列の特徴点位置情報を設定した時系列特徴点位置情報と、ユーザが入力部120により入力した動物の正解の行動とを対応付けた行動推定学習データを生成する。正常行動判定モデルの学習に用いる行動推定学習データ(以下、第一行動推定学習データと記載)の場合、正解の行動は、正常な行動であるか否か、又は、正常な行動と異常な行動とのいずれであるかであり、行動種別推定モデルに用いる行動推定学習データ(以下、第二行動推定学習データと記載)の場合、正解の行動は、行動の種別である。行動の種別には、例えば、牛の怪我、牛の喧嘩、牛の虐待、牛の病気、牛の発情、牛の出産、牛の転倒、牛の舌遊びなどの異常行動や、歩行している、餌を食べている、などの正常行動がある。学習データ生成部151は、生成した行動推定学習データを学習データ記憶部142に書き込む。 Subsequently, the learning data generation unit 151 generates behavior estimation learning data (step S120). The learning data generation unit 151 acquires the feature point position information of the individual designated by the input unit 120 from each of the time-series feature point learning data designated by the user by the input unit 120. The learning data generation unit 151 corresponds to the time-series feature point position information in which the time-series feature point position information obtained from each feature point learning data is set and the correct behavior of the animal input by the user through the input unit 120. Generate the attached behavior estimation learning data. In the case of behavior estimation learning data (hereinafter referred to as the first behavior estimation learning data) used for learning the normal behavior judgment model, whether the correct behavior is normal behavior or normal behavior and abnormal behavior. In the case of the behavior estimation learning data (hereinafter referred to as the second behavior estimation learning data) used in the behavior type estimation model, the correct action is the behavior type. Types of behavior include, for example, abnormal behavior such as cow injury, cow fighting, cow abuse, cow illness, cow estrus, cow birth, cow fall, cow tongue play, and walking. , Eating food, etc. The learning data generation unit 151 writes the generated behavior estimation learning data into the learning data storage unit 142.

入力部120により特徴点検出モデルの学習開始指示が入力されると、特徴点検出モデル学習部152は、学習データ記憶部142から特徴点学習データを読み出し、特徴点学習データに含まれる画像データから得られる画像の特徴量と、その画像データに付加されている特徴点位置情報とを用いて、特徴点検出モデルを機械学習する。特徴点検出モデルとして、画像データから人間の目や関節等の特徴点を検出する任意の従来技術を用いることができる。例えば、特徴点検出モデルは、CNN(畳み込みニューラルネットワーク、Convolutional neural network)である。特徴点検出モデル学習部152は、機械学習した特徴点検出モデルを、特徴点検出モデル記憶部143に書き込む(ステップS130)。 When the learning start instruction of the feature point detection model is input by the input unit 120, the feature point detection model learning unit 152 reads the feature point learning data from the learning data storage unit 142 and uses the image data included in the feature point learning data. The feature point detection model is machine-learned using the feature amount of the obtained image and the feature point position information added to the image data. As the feature point detection model, any conventional technique for detecting feature points such as human eyes and joints from image data can be used. For example, the feature point detection model is CNN (Convolutional neural network). The feature point detection model learning unit 152 writes the machine-learned feature point detection model into the feature point detection model storage unit 143 (step S130).

入力部120により特徴点位置推定モデルの学習開始指示が入力されると、特徴点位置推定モデル学習部153は、学習データ記憶部142から特徴点学習データに付加されている特徴点位置情報を読み出し、個体ごとの特徴点位置情報を複数用いて、特徴点位置推定モデルの機械学習を行う。特徴点位置推定モデル学習部153は、学習した特徴点位置推定モデルを特徴点位置推定モデル記憶部144に書き込む(ステップS140)。なお、特徴点位置推定モデルの学習には、画像データにおいて見えている特徴点の位置と、画像データにおいて見えていない特徴点の位置との両方が含まれる特徴点位置情報を用いてもよく、画像データにおいて見えている特徴点の位置のみを用いて特徴点位置推定モデルを学習してもよい。画像データにおいて見えている特徴点の位置のみを用いて特徴点位置推定モデルを学習する場合、ユーザは、ステップS110において、特徴点の種類及び位置に加えて、画像において欠落あるいは背景上、判別しにくい特徴点であるか否かの情報も入力する。 When the learning start instruction of the feature point position estimation model is input by the input unit 120, the feature point position estimation model learning unit 153 reads out the feature point position information added to the feature point learning data from the learning data storage unit 142. , Machine learning of the feature point position estimation model is performed using a plurality of feature point position information for each individual. The feature point position estimation model learning unit 153 writes the learned feature point position estimation model in the feature point position estimation model storage unit 144 (step S140). For learning the feature point position estimation model, feature point position information including both the position of the feature point visible in the image data and the position of the feature point not visible in the image data may be used. The feature point position estimation model may be trained using only the positions of the feature points that are visible in the image data. When learning the feature point position estimation model using only the positions of the feature points that are visible in the image data, the user determines in step S110 that the feature points are missing or on the background in addition to the type and position of the feature points. Enter information on whether or not it is a difficult feature point.

入力部120により正常行動判定モデルの学習開始指示が入力されると、行動推定モデル学習部154は、学習データ記憶部142から第一行動推定学習データを読み出す。行動推定モデル学習部154は、読み出した第一行動推定学習データを用いて、正常行動判定モデルを機械学習する(ステップS150)。正常行動判定モデルとして、例えば、SVM(サポートベクターマシン)が用いられる。行動推定モデル学習部154は、学習した正常行動判定モデルを行動推定モデル記憶部145に書き込む。 When the learning start instruction of the normal behavior determination model is input by the input unit 120, the behavior estimation model learning unit 154 reads out the first behavior estimation learning data from the learning data storage unit 142. The behavior estimation model learning unit 154 machine-learns a normal behavior determination model using the read first behavior estimation learning data (step S150). As a normal behavior determination model, for example, SVM (support vector machine) is used. The behavior estimation model learning unit 154 writes the learned normal behavior determination model in the behavior estimation model storage unit 145.

入力部120により行動種別推定モデルの学習開始指示が入力されると、行動推定モデル学習部154は、学習データ記憶部142から第二行動推定学習データを読み出す。行動推定モデル学習部154は、読み出した第二行動推定学習データ用いて、行動種別推定モデルを機械学習する(ステップS160)。例えば、行動推定モデル学習部154は、行動の種別ごとにSVMを用いた行動種別推定モデルを作成する。あるいは、行動推定モデル学習部154は、時系列特徴点位置情報を入力する入力ノードと、行動の種別それぞれに対応し、その種別の行動であることを定量的に表す値を出力する出力ノードとを有するDNN(Deep Neural Network)等を行動種別推定モデルとして学習してもよい。行動推定モデル学習部154は、学習した行動種別推定モデルを行動推定モデル記憶部145に書き込む。 When the learning start instruction of the behavior type estimation model is input by the input unit 120, the behavior estimation model learning unit 154 reads out the second behavior estimation learning data from the learning data storage unit 142. The behavior estimation model learning unit 154 machine-learns the behavior type estimation model using the read second behavior estimation learning data (step S160). For example, the behavior estimation model learning unit 154 creates a behavior type estimation model using SVM for each behavior type. Alternatively, the behavior estimation model learning unit 154 has an input node that inputs time-series feature point position information, and an output node that corresponds to each type of behavior and outputs a value that quantitatively indicates that the behavior is that type. DNN (Deep Neural Network) or the like having the above may be learned as an action type estimation model. The behavior estimation model learning unit 154 writes the learned behavior type estimation model in the behavior estimation model storage unit 145.

配信部155は、入力部120により配信が指示された特徴点検出モデル、特徴点位置推定モデル及び正常行動判定モデルを第一動物行動推定装置200に配信し、入力部120により配信が指示された行動種別推定モデルを第二動物行動推定装置300に配信する(ステップS170)。第一動物行動推定装置200の更新部241は、受信した特徴点検出モデルを特徴点検出モデル記憶部221に、特徴点位置推定モデルを特徴点位置推定モデル記憶部222に、正常行動判定モデルを正常行動判定モデル記憶部223に書き込む。第二動物行動推定装置300の更新部331は、行動種別推定モデルを行動種別推定モデル記憶部321に書き込む。 The distribution unit 155 distributes the feature point detection model, the feature point position estimation model, and the normal behavior determination model instructed by the input unit 120 to the first animal behavior estimation device 200, and the distribution unit 120 instructs the distribution. The behavior type estimation model is delivered to the second animal behavior estimation device 300 (step S170). The update unit 241 of the first animal behavior estimation device 200 displays the received feature point detection model in the feature point detection model storage unit 221 and the feature point position estimation model in the feature point position estimation model storage unit 222, and displays the normal behavior determination model in the feature point position estimation model storage unit 222. Write to the normal behavior determination model storage unit 223. The update unit 331 of the second animal behavior estimation device 300 writes the behavior type estimation model in the behavior type estimation model storage unit 321.

なお、学習装置100は、図10に示す各ステップの処理の順序を可能なものについては入れ替えて実行してもよい。図10に示す学習処理を繰り返し行うことによって各種モデルを更新することができる。 In addition, the learning device 100 may execute the processing in which the processing order of each step shown in FIG. 10 is possible by exchanging the possible ones. Various models can be updated by repeating the learning process shown in FIG.

図11は、動物行動推定システム1における動物行動推定処理を示すフロー図である。第一動物行動推定装置200の画像入力部230は、カメラ400が撮影した行動推定対象の動画データをリアルタイムで入力し、あるいは異なるタイミングで撮影された静止画のデータを順次入力し、画像記憶部224に書き込んでいる。第一動物行動推定装置200は、所定周期で図11の処理を起動する。 FIG. 11 is a flow chart showing the animal behavior estimation process in the animal behavior estimation system 1. The image input unit 230 of the first animal behavior estimation device 200 inputs video data of the behavior estimation target captured by the camera 400 in real time, or sequentially inputs data of still images captured at different timings, and is an image storage unit. I am writing to 224. The first animal behavior estimation device 200 activates the process of FIG. 11 at a predetermined cycle.

特徴点検出部242は、撮影時刻が現在時刻と現在時刻から所定時間だけ遡った時刻との間である複数の画像データを画像記憶部224から読み出す。特徴点検出部242は、読み出した画像データごとに、画像データから得られた特徴量と、各特徴点の特徴点検出モデルとを用いて、画像データにおける推定対象動物の各特徴点を検出する。検出される特徴点には、画像データにおいて推定対象動物の外観から視認できる特徴点に加え、外観から視認できない特徴点が含まれ得る。特徴点検出部242は、検出された特徴点、すなわち、検出特徴点の種類と位置とに基づいて、個体ごとの検出特徴点の集合に分類する。この分類には、複数人が撮影されている画像データから個人別の特徴点を得るための任意の従来技術を用いることができる。例えば、特徴点検出部242は、同じ種類の検出特徴点がある場合、それらはそれぞれ別の個体の特徴点と判定する。また、特徴点検出部242は、ある種類の検出特徴点から1又は複数の他の種類の検出特徴点への方向や距離が1個体の特徴点であると判定される所定の範囲内にあるか否かに基づいて、それら検出特徴点が同じ個体の特徴点であるか否かを判定する。これらの判定を組み合わせることによって、特徴点検出部242は検出特徴点を個体ごとに分類する。特徴点検出部242は、画像データの撮影時刻と、個体ごとの各検出特徴点の種類及び位置の情報とを対応付けた特徴点位置情報を生成し、画像データ又は画像データの識別情報と対応付けて分析情報記憶部225に書き込む(ステップS210)。 The feature point detection unit 242 reads a plurality of image data whose shooting time is between the current time and a time retroactive by a predetermined time from the current time from the image storage unit 224. The feature point detection unit 242 detects each feature point of the estimation target animal in the image data by using the feature amount obtained from the image data and the feature point detection model of each feature point for each read image data. .. The detected feature points may include feature points that cannot be visually recognized from the appearance in addition to the feature points that can be visually recognized from the appearance of the estimated target animal in the image data. The feature point detection unit 242 classifies the detected feature points into a set of detected feature points for each individual based on the detected feature points, that is, the type and position of the detected feature points. For this classification, any conventional technique for obtaining individual feature points from image data taken by a plurality of people can be used. For example, if there are detection feature points of the same type, the feature point detection unit 242 determines that they are feature points of different individuals. Further, the feature point detection unit 242 is within a predetermined range in which the direction or distance from one type of detection feature point to one or a plurality of other types of detection feature points is determined to be one individual feature point. Based on whether or not, it is determined whether or not these detected feature points are the feature points of the same individual. By combining these determinations, the feature point detection unit 242 classifies the detection feature points for each individual. The feature point detection unit 242 generates feature point position information in which the shooting time of the image data is associated with the type and position information of each detected feature point for each individual, and corresponds to the image data or the identification information of the image data. It is attached and written in the analysis information storage unit 225 (step S210).

さらに特徴点検出部242は、画像データを解析して、各個体の識別情報を得てもよい。例えば、各個体の右耳及び左耳に個体識別番号が表示された耳標が付けられている場合、個体識別番号を予め記憶部220に記憶しておく。特徴点検出部242は、画像データの右耳及び左耳それぞれの検出特徴点の近傍の領域の文字認識を行う。特徴点検出部242は、認識した文字が個体識別番号と一致した場合、その検出特徴点の位置が設定されている特徴点位置情報に個体識別番号を付加する。 Further, the feature point detection unit 242 may analyze the image data to obtain identification information of each individual. For example, when an ear tag displaying an individual identification number is attached to the right ear and the left ear of each individual, the individual identification number is stored in the storage unit 220 in advance. The feature point detection unit 242 recognizes characters in a region near the detection feature points of the right ear and the left ear of the image data. When the recognized character matches the individual identification number, the feature point detection unit 242 adds the individual identification number to the feature point position information in which the position of the detected feature point is set.

特徴点位置推定部243は、各画像データの個体ごとに、特徴点位置情報に設定されている各検出特徴点の位置と特徴点位置推定モデルとを用いて、特徴点検出部242において検出されなかった種類の特徴点である推定特徴点の位置を算出する。特徴点位置推定部243は、特徴点位置情報に各推定特徴点の種類及び位置を追加する(ステップS220)。 The feature point position estimation unit 243 is detected by the feature point detection unit 242 for each individual of the image data by using the position of each detection feature point set in the feature point position information and the feature point position estimation model. Calculate the position of the estimated feature point, which is the type of feature point that did not exist. The feature point position estimation unit 243 adds the type and position of each estimated feature point to the feature point position information (step S220).

判定部244は、ステップS210において読み出された画像データに対応付けられた特徴点位置情報を時系列で並べた時系列特徴点位置情報を個体ごとに生成する(ステップS230)。判定部244は、時系列特徴点位置情報と正常行動判定モデルとを用いて、行動が正常であるか否かを個体ごとに判定する(ステップS240)。判定部244は、行動が正常であるか異常であるかを判定してもよい。推定要求部245は、判定部244が正常ではない又は異常と判定した時系列特徴点位置情報に利用者識別及びカメラ識別情報を付加して第二動物行動推定装置300に送信し、推定を要求する(ステップS250)。カメラ識別情報は、時系列特徴点位置情報が得られた画像データを撮影したカメラ400を識別する情報である。 The determination unit 244 generates time-series feature point position information for each individual, in which the feature point position information associated with the image data read in step S210 is arranged in chronological order (step S230). The determination unit 244 determines for each individual whether or not the behavior is normal by using the time-series feature point position information and the normal behavior determination model (step S240). The determination unit 244 may determine whether the behavior is normal or abnormal. The estimation request unit 245 adds user identification and camera identification information to the time-series feature point position information determined by the determination unit 244 to be abnormal or abnormal, and transmits the user identification and camera identification information to the second animal behavior estimation device 300 to request estimation. (Step S250). The camera identification information is information for identifying the camera 400 that captured the image data from which the time-series feature point position information was obtained.

第二動物行動推定装置300の処理部330は、第一動物行動推定装置200から時系列特徴点位置情報を受信し、分析対象情報記憶部323に記憶する(ステップS310)。行動種別推定部332は、時系列特徴点位置情報と、行動種別推定モデルとを用いて行動の種別を推定する(ステップS320)。行動種別推定部332は、推定した行動の種別が正常である又は異常ではないと判定した場合(ステップS330:NO)、処理を終了する。 The processing unit 330 of the second animal behavior estimation device 300 receives the time-series feature point position information from the first animal behavior estimation device 200 and stores it in the analysis target information storage unit 323 (step S310). The action type estimation unit 332 estimates the action type using the time-series feature point position information and the action type estimation model (step S320). When the action type estimation unit 332 determines that the estimated action type is normal or not abnormal (step S330: NO), the action type estimation unit 332 ends the process.

行動種別推定部332は、推定した行動の種別が異常行動であると判定した場合(ステップS330:YES)、通知部333に時系列特徴点位置情報から読み出した利用者識別、個体識別情報及びカメラ識別情報と、推定した異常行動の種別を出力する。通知部333は、利用者識別に対応して読み出した利用者アドレス宛に、個体識別情報及びカメラ識別情報と推定した異常行動の種別の情報とを設定したアラーム情報を送信する(ステップS340)。利用者装置500は、通知部333から受信したアラーム情報を画面に表示したり、音声により出力したりする。なお、ユーザが、通知対象の異常行動の種類を選択し、選択された異常行動の種類を示す通知対象異常行動情報を利用者識別と対応付けて利用者情報記憶部322に登録しておいてもよい。通知部333は、推定された異常行動の種類が、利用者識別に対応して読み出した通知対象異常行動情報に通知対象として設定されている場合に、アラーム情報を送信する。 When the action type estimation unit 332 determines that the estimated action type is an abnormal action (step S330: YES), the user identification, individual identification information, and camera read from the time-series feature point position information to the notification unit 333. The identification information and the type of estimated abnormal behavior are output. The notification unit 333 transmits the alarm information in which the individual identification information and the camera identification information and the information of the estimated abnormal behavior type are set to the user address read in response to the user identification (step S340). The user device 500 displays the alarm information received from the notification unit 333 on the screen or outputs it by voice. The user selects the type of abnormal behavior to be notified, and registers the notification target abnormal behavior information indicating the selected abnormal behavior type in the user information storage unit 322 in association with the user identification. May be good. The notification unit 333 transmits alarm information when the estimated type of abnormal behavior is set as the notification target in the notification target abnormal behavior information read in response to the user identification.

異常データ送信部334は、異常行動と判定された時系列特徴点位置情報の送信元の第一動物行動推定装置200に、その時系列特徴点位置情報と異常行動の種別とを数値やテキストで記述した異常データ情報を送信する(ステップ350)。第一動物行動推定装置200の状況表示処理部246は、第二動物行動推定装置300から送信された異常データ情報を、表示部250に表示する(ステップS260)。 The abnormal data transmission unit 334 describes the time-series feature point position information and the type of abnormal behavior in numerical values or text in the first animal behavior estimation device 200 that is the source of the time-series feature point position information determined to be abnormal behavior. The abnormal data information is transmitted (step 350). The status display processing unit 246 of the first animal behavior estimation device 200 displays the abnormal data information transmitted from the second animal behavior estimation device 300 on the display unit 250 (step S260).

上記実施形態によれば、画像からは検出された標本点に加えて、画像からは検出できない標本点を用いることにより、精度の高い動物行動推定が可能となる。また、第二動物行動推定装置300は、少ない情報量で動物の異常な行動だけを抽出できるため、負荷が軽い。よって、多くの利用者に対して動物の異常な行動を抽出して利用者に通知するサービスを提供することが可能となる。さらに、第一動物行動推定装置200から第二動物行動推定装置300へ送信するデータ量を低減できるため、サービス利用者の通信費が低減することが可能となる。また、第一動物行動推定装置200が行う動物行動推定は正常であるか否かの判定であるために、第一動物行動推定装置200に必要な処理能力を低減することができる。 According to the above embodiment, by using the sample points that cannot be detected from the image in addition to the sample points detected from the image, it is possible to estimate the animal behavior with high accuracy. Further, since the second animal behavior estimation device 300 can extract only the abnormal behavior of the animal with a small amount of information, the load is light. Therefore, it is possible to provide a service for many users to extract abnormal behavior of animals and notify the users. Further, since the amount of data transmitted from the first animal behavior estimation device 200 to the second animal behavior estimation device 300 can be reduced, the communication cost of the service user can be reduced. Further, since the animal behavior estimation performed by the first animal behavior estimation device 200 is a determination of whether or not it is normal, the processing capacity required for the first animal behavior estimation device 200 can be reduced.

なお、動物行動推定システム1は、特徴点位置推定モデルを使用しなくてもよい。この場合、学習装置100は、特徴点位置推定モデル記憶部144及び特徴点位置推定モデル学習部153を備えなくてもよく、第一動物行動推定装置200は、特徴点位置推定モデル記憶部222及び特徴点位置推定部243を備えてなくてもよい。学習装置100は、図10のステップS140の処理を行わず、配信部155は、ステップS170において、特徴点位置推定モデルの配信を行わない。また、第一動物行動推定装置200は、図11のステップS220の処理を行わず、判定部244は、ステップS230において、推定特徴点の種類及び位置が含まれない時系列特徴点位置情報を生成する。 The animal behavior estimation system 1 does not have to use the feature point position estimation model. In this case, the learning device 100 does not have to include the feature point position estimation model storage unit 144 and the feature point position estimation model learning unit 153, and the first animal behavior estimation device 200 includes the feature point position estimation model storage unit 222 and the feature point position estimation model storage unit 222. The feature point position estimation unit 243 may not be provided. The learning device 100 does not perform the process of step S140 of FIG. 10, and the distribution unit 155 does not distribute the feature point position estimation model in step S170. Further, the first animal behavior estimation device 200 does not perform the process of step S220 of FIG. 11, and the determination unit 244 generates time-series feature point position information that does not include the type and position of the estimated feature point in step S230. do.

また、第一動物行動推定装置200が正常行動判定モデル記憶部223及び判定部244を有さない構成としてもよい。この場合、第一動物行動推定装置200は、図11のステップS240の処理を行わない。推定要求部245は、図11のステップS250において、全ての時系列特徴点位置情報について第二動物行動推定装置300に推定要求を行う。学習装置100は、正常行動判定モデルを学習しなくてもよい。 Further, the first animal behavior estimation device 200 may be configured not to have the normal behavior determination model storage unit 223 and the determination unit 244. In this case, the first animal behavior estimation device 200 does not perform the process of step S240 in FIG. In step S250 of FIG. 11, the estimation request unit 245 makes an estimation request to the second animal behavior estimation device 300 for all the time-series feature point position information. The learning device 100 does not have to learn the normal behavior determination model.

また、第一動物行動推定装置200及び第二動物行動推定装置300を図12に示すように統合した動物行動推定装置としてもよい。図12は、動物行動推定装置700の構成を示すブロック図である。同図において、図3に示す第一動物行動推定装置200及び図4に示す第二動物行動推定装置300と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。 Further, the first animal behavior estimation device 200 and the second animal behavior estimation device 300 may be integrated as shown in FIG. 12 as an animal behavior estimation device. FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the animal behavior estimation device 700. In the figure, the same parts as those of the first animal behavior estimation device 200 shown in FIG. 3 and the second animal behavior estimation device 300 shown in FIG. 4 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

動物行動推定装置700は、通信部210と、記憶部720と、画像入力部230と、処理部740と、表示部250とを備える。記憶部720は、特徴点検出モデル記憶部221と、特徴点位置推定モデル記憶部222と、正常行動判定モデル記憶部223と、画像記憶部224と、分析情報記憶部225と、行動種別推定モデル記憶部321と、利用者情報記憶部322と、分析対象情報記憶部323とを備える。処理部740は、更新部741と、特徴点検出部242と、特徴点位置推定部243と、判定部244と、推定要求部745と、行動種別推定部332と、通知部333と、状況表示処理部746とを備える。更新部741は、図10のステップS170において学習装置100から配信された特徴点検出モデル、特徴点位置推定モデル、正常行動判定モデル及び行動種別推定モデルをそれぞれ、特徴点検出モデル記憶部221、特徴点位置推定モデル記憶部222、正常行動判定モデル記憶部223及び行動種別推定モデル記憶部321に書き込む。推定要求部745は、図11のステップS250において、判定部244が正常ではない又は異常と判定した時系列特徴点位置情報を行動種別推定部332に出力し、行動の推定を要求する。これにより、正常ではない又は異常と判定された時系列特徴点位置情報についてのみ行動の種別を推定するため、動物行動推定装置700の負荷を軽減することができる。状況表示処理部746は、動物行動推定装置700の稼働状態を表示する。また、状況表示処理部746は、図11のステップS350において、行動種別推定部332が異常行動と判定した時系列特徴点位置情報と異常行動の種別とを数値やテキストで記述した異常データ情報を表示部250に表示する。 The animal behavior estimation device 700 includes a communication unit 210, a storage unit 720, an image input unit 230, a processing unit 740, and a display unit 250. The storage unit 720 includes a feature point detection model storage unit 221, a feature point position estimation model storage unit 222, a normal behavior determination model storage unit 223, an image storage unit 224, an analysis information storage unit 225, and an action type estimation model. It includes a storage unit 321, a user information storage unit 322, and an analysis target information storage unit 323. The processing unit 740 includes an update unit 741, a feature point detection unit 242, a feature point position estimation unit 243, a determination unit 244, an estimation request unit 745, an action type estimation unit 332, a notification unit 333, and a status display. It is provided with a processing unit 746. The update unit 741 uses the feature point detection model, the feature point position estimation model, the normal behavior determination model, and the behavior type estimation model delivered from the learning device 100 in step S170 of FIG. 10, respectively, in the feature point detection model storage unit 221 and the feature. Write to the point position estimation model storage unit 222, the normal action determination model storage unit 223, and the action type estimation model storage unit 321. In step S250 of FIG. 11, the estimation request unit 745 outputs the time-series feature point position information determined by the determination unit 244 to be abnormal or abnormal to the action type estimation unit 332, and requests the action estimation. As a result, the type of action is estimated only for the time-series feature point position information determined to be abnormal or abnormal, so that the load on the animal behavior estimation device 700 can be reduced. The status display processing unit 746 displays the operating status of the animal behavior estimation device 700. In addition, the status display processing unit 746 provides abnormal data information in which the time-series feature point position information determined by the action type estimation unit 332 to be abnormal behavior and the type of abnormal behavior are described in numerical values or text in step S350 of FIG. It is displayed on the display unit 250.

なお、動物行動推定装置700が、特徴点位置推定モデル記憶部222及び特徴点位置推定部243を有さない構成としてもよい。動物行動推定装置700は、図11のステップS220の処理を行わず、判定部244は、ステップS230において、推定特徴点の種類及び位置が含まれない時系列特徴点位置情報を生成する。 The animal behavior estimation device 700 may not have the feature point position estimation model storage unit 222 and the feature point position estimation unit 243. The animal behavior estimation device 700 does not perform the process of step S220 of FIG. 11, and the determination unit 244 generates time-series feature point position information that does not include the type and position of the estimated feature points in step S230.

なお、動物行動推定装置700が、正常行動判定モデル記憶部223及び判定部244を有さない構成としてもよい。この場合、動物行動推定装置700は、図11のステップS240の処理を行わない。推定要求部745は、図11のステップS250において、全ての時系列特徴点位置情報を行動種別推定部332に出力し、行動の推定を要求する。 The animal behavior estimation device 700 may not have the normal behavior determination model storage unit 223 and the determination unit 244. In this case, the animal behavior estimation device 700 does not perform the process of step S240 in FIG. In step S250 of FIG. 11, the estimation request unit 745 outputs all the time-series feature point position information to the action type estimation unit 332 and requests the action estimation.

また、動物行動推定装置700が、推定要求部745、行動種別推定部332及び行動種別推定モデル記憶部321を有さない構成としてもよい。この場合、動物行動推定装置700は、図11のステップS250、S310〜S340の処理を行わない。通知部333は、ステップS240の処理の後、判定部244が正常ではない又は異常と判断した推定対象動物の個体識別を動物行動推定装置700が備える図示しない表示部に表示する、又は、利用者装置500に通知する。 Further, the animal behavior estimation device 700 may not have the estimation request unit 745, the behavior type estimation unit 332, and the behavior type estimation model storage unit 321. In this case, the animal behavior estimation device 700 does not perform the processing of steps S250 and S310 to S340 in FIG. After the processing of step S240, the notification unit 333 displays the individual identification of the estimation target animal determined by the determination unit 244 to be abnormal or abnormal on a display unit (not shown) provided in the animal behavior estimation device 700, or the user. Notify device 500.

また、図13に示すように、1台の装置によりモデルの学習と対象推定動物の行動の種別の推定を行ってもよい。図13は、動物行動推定装置800の構成を示すブロック図である。動物行動推定装置800は、全ての時系列特徴点位置情報について行動の種別を推定する。図13において、図2に示す学習装置100、図3に示す第一動物行動推定装置200及び図4に示す第二動物行動推定装置300と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。 Further, as shown in FIG. 13, one device may be used to learn the model and estimate the behavior type of the target estimation animal. FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of the animal behavior estimation device 800. The animal behavior estimation device 800 estimates the type of behavior for all time-series feature point position information. In FIG. 13, the same parts as the learning device 100 shown in FIG. 2, the first animal behavior estimation device 200 shown in FIG. 3, and the second animal behavior estimation device 300 shown in FIG. 4 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be described. Is omitted.

動物行動推定装置800は、入力部120と、表示部130と、記憶部840と、学習部850と、画像入力部230と、推定処理部860とを備える。記憶部840は、学習用画像記憶部141と、学習データ記憶部142と、特徴点検出モデル記憶部143と、特徴点位置推定モデル記憶部144と、行動推定モデル記憶部145と、画像記憶部224と、分析情報記憶部225と、利用者情報記憶部322とを備える。学習部850が、図2に示す学習部150と異なる点は、配信部155を備えていない点である。なお、行動推定モデル学習部154は、行動推定モデルとして、行動種別推定モデルを学習する。 The animal behavior estimation device 800 includes an input unit 120, a display unit 130, a storage unit 840, a learning unit 850, an image input unit 230, and an estimation processing unit 860. The storage unit 840 includes a learning image storage unit 141, a learning data storage unit 142, a feature point detection model storage unit 143, a feature point position estimation model storage unit 144, an action estimation model storage unit 145, and an image storage unit. It includes a 224, an analysis information storage unit 225, and a user information storage unit 322. The difference between the learning unit 850 and the learning unit 150 shown in FIG. 2 is that the learning unit 850 does not include the distribution unit 155. The behavior estimation model learning unit 154 learns the behavior type estimation model as the behavior estimation model.

推定処理部860は、特徴点検出部242と、特徴点位置推定部243と、行動種別推定部332と、通知部861と、状況表示処理部862とを備える。特徴点検出部242は、特徴点の検出に、特徴点検出モデル記憶部143に記憶されている特徴点検出モデルを用いる。特徴点位置推定部243は、特徴点の位置の推定に、特徴点位置推定モデル記憶部144に記憶されている特徴点位置推定モデルを用いる。行動種別推定部332は、時系列特徴点位置情報を生成し、行動推定モデル記憶部145に記憶される行動種別推定モデルを用いて行動の種別の推定を行う。通知部861は、行動種別推定部332が推定した行動の種別を、利用者装置500に通知してもよく、表示部130に表示してもよい。画像入力部230が、各利用者のカメラ400から利用者識別が付与された動画データや静止画の画像データを受信する場合、通知部861は、動画データや静止画のデータにより特定される利用者識別に基づいて通知先を判断する。状況表示処理部862は、動物行動推定装置800の稼働状態や、行動種別推定部332により行動が異常であると推定された時系列特徴点位置情報と異常行動の種別とを数値やテキストで記述した異常データ情報を表示部250に表示する。 The estimation processing unit 860 includes a feature point detection unit 242, a feature point position estimation unit 243, an action type estimation unit 332, a notification unit 861, and a status display processing unit 862. The feature point detection unit 242 uses the feature point detection model stored in the feature point detection model storage unit 143 for detecting the feature points. The feature point position estimation unit 243 uses the feature point position estimation model stored in the feature point position estimation model storage unit 144 for estimating the position of the feature point. The action type estimation unit 332 generates time-series feature point position information, and estimates the action type using the action type estimation model stored in the action estimation model storage unit 145. The notification unit 861 may notify the user device 500 of the type of action estimated by the action type estimation unit 332, or may display it on the display unit 130. When the image input unit 230 receives the moving image data or the image data of the still image to which the user identification is given from the camera 400 of each user, the notification unit 861 uses the usage specified by the moving image data or the still image data. Determine the notification destination based on the person identification. The status display processing unit 862 describes the operating state of the animal behavior estimation device 800, the time-series feature point position information estimated to be abnormal by the behavior type estimation unit 332, and the type of abnormal behavior in numerical values or text. The abnormal data information is displayed on the display unit 250.

上記構成により、動物行動推定装置800の学習部850は、図10に示す学習処理のステップS110〜ステップS160の処理を行う。動物行動推定装置800は、以下のように動物行動推定処理を行う。 With the above configuration, the learning unit 850 of the animal behavior estimation device 800 performs the processing of steps S110 to S160 of the learning process shown in FIG. The animal behavior estimation device 800 performs the animal behavior estimation process as follows.

図14は、動物行動推定装置800における動物行動推定処理を示すフロー図である。動物行動推定装置800の画像入力部230は、カメラ400が撮影した行動推定対象の動画データをリアルタイムで入力し、あるいは、異なるタイミングで撮影した静止画のデータを順次入力し、画像記憶部224に書き込んでいる。なお、動物行動推定装置800の画像入力部230は、複数の利用者のカメラ400それぞれから行動推定対象を撮影した動画データを、ネットワーク600を介して入力し、画像記憶部224に書き込んでもよい。この場合、動画データには、カメラ識別情報及び利用者識別が設定される。カメラ識別情報を利用者識別として用いてもよい。動物行動推定装置800は、所定周期で図14の処理を起動する。 FIG. 14 is a flow chart showing the animal behavior estimation process in the animal behavior estimation device 800. The image input unit 230 of the animal behavior estimation device 800 inputs the moving image data of the behavior estimation target captured by the camera 400 in real time, or sequentially inputs the still image data captured at different timings to the image storage unit 224. I'm writing. The image input unit 230 of the animal behavior estimation device 800 may input moving image data obtained by photographing the behavior estimation target from each of the cameras 400 of a plurality of users via the network 600 and write it in the image storage unit 224. In this case, camera identification information and user identification are set in the moving image data. The camera identification information may be used as user identification. The animal behavior estimation device 800 activates the process of FIG. 14 at a predetermined cycle.

ステップS810及びステップS820の処理は、図11に示すステップS210及びステップS220の処理と同様である。すなわち、特徴点検出部242は、撮影時刻が現在時刻と現在時刻から所定時間だけ遡った時刻との間である複数の画像データを画像記憶部224から読み出す。特徴点検出部242は、読み出した画像データごとに、画像データから得られた特徴量と、各特徴点の特徴点検出モデルとを用いて、画像データにおける推定対象動物の各特徴点を検出する。特徴点検出部242は、画像データの撮影時刻と、個体ごとの各検出特徴点の種類及び位置の情報とを対応付けた特徴点位置情報を生成し、画像データ又は画像データの識別情報と対応付けて分析情報記憶部225に書き込む(ステップS810)。さらに特徴点検出部242は、画像データを解析して得た個体の識別情報を、特徴点位置情報に付加する。特徴点位置推定部243は、各画像データの個体ごとに、特徴点位置情報に設定されている各検出特徴点の位置と特徴点位置推定モデルとを用いて、推定特徴点の位置を算出する。特徴点位置推定部243は、特徴点位置情報に各推定特徴点の種類及び位置を追加する(ステップS820)。 The processing of steps S810 and S820 is the same as the processing of steps S210 and S220 shown in FIG. That is, the feature point detection unit 242 reads out a plurality of image data whose shooting time is between the current time and a time retroactive by a predetermined time from the current time from the image storage unit 224. The feature point detection unit 242 detects each feature point of the estimation target animal in the image data by using the feature amount obtained from the image data and the feature point detection model of each feature point for each read image data. .. The feature point detection unit 242 generates feature point position information in which the shooting time of the image data is associated with the type and position information of each detected feature point for each individual, and corresponds to the image data or the identification information of the image data. It is attached and written in the analysis information storage unit 225 (step S810). Further, the feature point detection unit 242 adds the individual identification information obtained by analyzing the image data to the feature point position information. The feature point position estimation unit 243 calculates the position of the estimated feature point for each individual of the image data by using the position of each detected feature point set in the feature point position information and the feature point position estimation model. .. The feature point position estimation unit 243 adds the type and position of each estimated feature point to the feature point position information (step S820).

行動種別推定部332は、ステップS810において読み出された画像データに対応づけられた特徴点位置情報を時系列で並べた時系列特徴点位置情報を個体ごとに生成する(ステップS830)。行動種別推定部332は、時系列特徴点位置情報と、行動種別推定モデルとを用いて行動の種別を推定する(ステップS840)。行動種別推定部332は、推定した行動の種別が正常である、又は、異常ではないと判定した場合(ステップS850:NO)、処理を終了する。 The action type estimation unit 332 generates time-series feature point position information for each individual, in which the feature point position information associated with the image data read in step S810 is arranged in chronological order (step S830). The action type estimation unit 332 estimates the action type using the time-series feature point position information and the action type estimation model (step S840). When the action type estimation unit 332 determines that the estimated action type is normal or not abnormal (step S850: NO), the action type estimation unit 332 ends the process.

行動種別推定部332は、推定した行動の種別が異常行動であると判定した場合(ステップS850:YES)、通知部861に時系列特徴点位置情報から読み出した利用者識別、個体識別情報及びカメラ識別情報と、推定した異常行動の種別を出力する。通知部861は、時系列特徴点位置情報が得られた画像データに付加された利用者識別に対応して利用者情報記憶部322から利用者アドレスを読み出す。通知部861は、この利用者アドレス宛に、個体識別情報及びカメラ識別情報と推定した異常行動の種別の情報とを設定したアラーム情報を送信する(ステップS860)。利用者装置500は、通知部333から受信したアラーム情報を画面に表示したり、音声により出力したりする。なお、利用者が動物行動推定装置800を保有する場合、通知部861は、アラーム情報を表示部130に表示してもよい。状況表示処理部862は、行動種別推定部332が異常行動と判定した時系列特徴点位置情報と異常行動の種別とを数値やテキストで記述した異常データ情報を表示部250に表示する(ステップS870)。ステップS870の処理が、ステップS860において表示部130にアラーム情報を表示する処理を兼ねてもよい。 When the action type estimation unit 332 determines that the estimated action type is an abnormal action (step S850: YES), the user identification, individual identification information, and camera read from the time-series feature point position information in the notification unit 861. The identification information and the type of estimated abnormal behavior are output. The notification unit 861 reads out the user address from the user information storage unit 322 in response to the user identification added to the image data from which the time-series feature point position information is obtained. The notification unit 861 transmits the alarm information set with the individual identification information and the camera identification information and the information of the type of the estimated abnormal behavior to the user address (step S860). The user device 500 displays the alarm information received from the notification unit 333 on the screen or outputs it by voice. When the user owns the animal behavior estimation device 800, the notification unit 861 may display the alarm information on the display unit 130. The status display processing unit 862 displays the abnormal data information in which the time-series feature point position information determined by the action type estimation unit 332 as the abnormal behavior and the type of the abnormal behavior are described in numerical values or texts on the display unit 250 (step S870). ). The process of step S870 may also serve as a process of displaying alarm information on the display unit 130 in step S860.

なお、動物行動推定装置800の推定処理部860は、判定部244と推定要求部245をさらに備えるようにしてもよい。この場合、記憶部840は、正常行動判定モデル記憶部223をさらに備える。そして、行動推定モデル学習部154は、さらに正常行動判定モデルを学習して行動推定モデル学習部154に書き込む。判定部244は、行動推定モデル学習部154に記憶されている正常行動判定モデルを用いて推定対象動物の行動が正常であるか否か、又は、行動が正常か異常かを判定する。推定要求部245は、判定部244が正常ではない又は異常と判定した推定対象動物の時系列特徴点位置情報についてのみ、行動の種別の推定を行動種別推定部332に要求する。 The estimation processing unit 860 of the animal behavior estimation device 800 may further include a determination unit 244 and an estimation request unit 245. In this case, the storage unit 840 further includes a normal behavior determination model storage unit 223. Then, the behavior estimation model learning unit 154 further learns the normal behavior determination model and writes it in the behavior estimation model learning unit 154. The determination unit 244 determines whether or not the behavior of the estimated target animal is normal, or whether or not the behavior is normal or abnormal, using the normal behavior determination model stored in the behavior estimation model learning unit 154. The estimation request unit 245 requests the behavior type estimation unit 332 to estimate the behavior type only for the time-series feature point position information of the estimation target animal determined by the determination unit 244 to be abnormal or abnormal.

なお、動物行動推定装置800の推定処理部860は、行動種別推定部332に代えて判定部244を備えるようにしてもよい。この場合、行動推定モデル学習部154は、行動推定モデルとして、正常行動判定モデルを学習し、行動推定モデル学習部154に書き込む。判定部244は、行動推定モデル学習部154に記憶されている正常行動判定モデルを用いて推定対象動物の行動が正常であるか否か、又は、行動が正常か異常かを判定する。通知部861は、判定部244が正常ではない又は異常と判断した推定対象動物の個体識別情報及びカメラ識別情報を設定したアラーム情報を、動物行動推定装置800が備える表示部130に表示する、又は、利用者装置500に通知する。 The estimation processing unit 860 of the animal behavior estimation device 800 may include a determination unit 244 instead of the behavior type estimation unit 332. In this case, the behavior estimation model learning unit 154 learns the normal behavior determination model as the behavior estimation model and writes it in the behavior estimation model learning unit 154. The determination unit 244 determines whether or not the behavior of the estimated target animal is normal, or whether or not the behavior is normal or abnormal, using the normal behavior determination model stored in the behavior estimation model learning unit 154. The notification unit 861 displays the individual identification information of the estimated target animal determined by the determination unit 244 as abnormal or abnormal and the alarm information set with the camera identification information on the display unit 130 provided in the animal behavior estimation device 800, or , Notify the user device 500.

なお、動物行動推定装置800が、特徴点位置推定モデル記憶部144、特徴点位置推定モデル学習部153及び特徴点位置推定部243を備えない構成としてもよい。学習部850は、図10のステップS140の処理を行わず、行動種別推定部332は、ステップS830において、推定特徴点の種類及び位置が含まれない時系列特徴点位置情報を生成する。 The animal behavior estimation device 800 may not include the feature point position estimation model storage unit 144, the feature point position estimation model learning unit 153, and the feature point position estimation unit 243. The learning unit 850 does not perform the process of step S140 in FIG. 10, and the action type estimation unit 332 generates time-series feature point position information that does not include the type and position of the estimated feature points in step S830.

上述した学習装置100、第一動物行動推定装置200、第二動物行動推定装置300、動物行動推定装置700及び動物行動推定装置800は、バスで接続されたCPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)等のプロセッサやメモリや補助記憶装置などを備え、プロセッサがプログラムを実行することによって上記の機能を実現する。なお、学習装置100、第一動物行動推定装置200、第二動物行動推定装置300、動物行動推定装置700及び動物行動推定装置800の各機能の全て又は一部は、ASICやPLDやFPGA等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されても良い。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM、USBメモリ、SSD等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。 The learning device 100, the first animal behavior estimation device 200, the second animal behavior estimation device 300, the animal behavior estimation device 700, and the animal behavior estimation device 800 described above are a CPU (Central Processing Unit) and a GPU (Graphics) connected by a bus. It is equipped with a processor such as a Processing Unit), a memory, an auxiliary storage device, etc., and realizes the above functions by executing a program by the processor. All or part of the functions of the learning device 100, the first animal behavior estimation device 200, the second animal behavior estimation device 300, the animal behavior estimation device 700, and the animal behavior estimation device 800 may be made of ASIC, PLD, FPGA, or the like. It may be realized by using hardware. The program may be recorded on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium is, for example, a flexible disk, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM, a CD-ROM, a USB memory, an SSD, or a storage device such as a hard disk built in a computer system. The program may be transmitted over a telecommunication line.

また、学習装置100、第一動物行動推定装置200、第二動物行動推定装置300、動物行動推定装置700及び動物行動推定装置800をそれぞれ複数のコンピュータ装置により実現してもよい。この場合、学習装置100、第一動物行動推定装置200、第二動物行動推定装置300、動物行動推定装置700及び動物行動推定装置800の各機能部を、これら複数のコンピュータ装置のいずれにより実現するかは任意とすることができる。また、同一の機能部を複数のコンピュータ装置により実現してもよい。例えば、学習装置100の記憶部140、動物行動推定装置700の記憶部720、動物行動推定装置800の記憶部840を他の機能部とは別のコンピュータ装置により実現してもよく、第二動物行動推定装置300、動物行動推定装置700、動物行動推定装置800の行動種別推定部332を複数のコンピュータ装置により実現し、分散処理を行ってもよい。 Further, the learning device 100, the first animal behavior estimation device 200, the second animal behavior estimation device 300, the animal behavior estimation device 700, and the animal behavior estimation device 800 may be realized by a plurality of computer devices, respectively. In this case, each functional unit of the learning device 100, the first animal behavior estimation device 200, the second animal behavior estimation device 300, the animal behavior estimation device 700, and the animal behavior estimation device 800 is realized by any of these plurality of computer devices. Can be arbitrary. Further, the same functional unit may be realized by a plurality of computer devices. For example, the storage unit 140 of the learning device 100, the storage unit 720 of the animal behavior estimation device 700, and the storage unit 840 of the animal behavior estimation device 800 may be realized by a computer device different from other functional units, and the second animal. The behavior type estimation unit 332 of the behavior estimation device 300, the animal behavior estimation device 700, and the animal behavior estimation device 800 may be realized by a plurality of computer devices to perform distributed processing.

以上説明した実施形態によれば、動物行動推定装置は、特徴点検出部と、行動推定部と備える。特徴点検出部は、行動推定対象の動物である推定対象動物が撮影された画像データから、画像データにおいて推定対象動物の外観から視認できる特徴点及び画像データにおいて推定対象動物の外観から視認できない特徴点を検出する。画像データは、動画データに含まれるフレーム又は静止画のデータのいずれでもよい。特徴点は、動物の行動の推定に用いられ、動物が四肢動物である場合、特徴点の種類は、顔、舌、背、尾及び関節を含む。行動推定部は、時系列の画像データそれぞれについて特徴点検出部が検出した特徴点の位置を示す時系列特徴点位置情報に基づいて推定対象動物の行動を推定する。 According to the embodiment described above, the animal behavior estimation device includes a feature point detection unit and a behavior estimation unit. The feature point detection unit is a feature point that can be visually recognized from the appearance of the estimation target animal in the image data and a feature that cannot be visually recognized from the appearance of the estimation target animal in the image data from the image data obtained by the estimation target animal that is the behavior estimation target animal. Detect points. The image data may be either frame data or still image data included in the moving image data. Feature points are used to estimate the behavior of an animal, and if the animal is a quadruped, the types of feature points include face, tongue, dorsal, tail and joints. The behavior estimation unit estimates the behavior of the animal to be estimated based on the time-series feature point position information indicating the position of the feature point detected by the feature point detection unit for each of the time-series image data.

また、動物行動推定装置は、特徴点位置推定部をさらに備えてもよい。特徴点位置推定部は、特徴点検出部が検出した特徴点の位置に基づいて、動物の行動の推定に用いられる複数種類の特徴点のうち特徴点検出部において検出されなかった種類の特徴点の位置を推定する。行動推定部は、時系列の画像データそれぞれについて特徴点検出部が検出した特徴点の位置及び特徴点位置推定部が推定した特徴点の位置を示す時系列特徴点位置情報に基づいて推定対象動物の行動を推定する。 In addition, the animal behavior estimation device may further include a feature point position estimation unit. The feature point position estimation unit is based on the position of the feature point detected by the feature point detection unit, and is a feature point of a type not detected by the feature point detection unit among a plurality of types of feature points used for estimating the behavior of the animal. Estimate the position of. The behavior estimation unit is an estimation target animal based on the time-series feature point position information indicating the position of the feature point detected by the feature point detection unit and the position of the feature point estimated by the feature point position estimation unit for each time-series image data. Estimate the behavior of.

なお、特徴点検出部は、画像データに複数の推定対象動物が撮影されている場合、検出した特徴点の種類及び位置に基づいて、画像データから検出された特徴点が属する推定対象動物を判定する。 When a plurality of estimation target animals are photographed in the image data, the feature point detection unit determines the estimation target animal to which the feature points detected from the image data belong based on the type and position of the detected feature points. do.

行動推定部は、時系列の複数種類の特徴点の位置の情報及び正解の行動の情報を学習データとして機械学習された行動推定モデルと時系列特徴点位置情報とに基づいて推定対象動物の行動を推定してもよい。正解の行動の情報は、行動の種別を示す情報、正常な行動であるか否かを示す情報、又は、正常であるか異常であるかを示す情報である。 The behavior estimation unit uses machine-learned behavior estimation models and time-series feature point position information as learning data for the position information of multiple types of feature points in the time series and the behavior of the animal to be estimated. May be estimated. The correct behavior information is information indicating the type of behavior, information indicating whether or not the behavior is normal, or information indicating whether the behavior is normal or abnormal.

特徴点位置推定部は、動物が撮影された画像データにおいてユーザが指定した特徴点の種類及び位置の情報を学習データとして機械学習された特徴点位置推定モデルと特徴点検出部が検出した特徴点の位置とに基づいて、特徴点検出部において検出されなかった種類の特徴点の位置を推定してもよい。 The feature point position estimation unit is a feature point position estimation model machine-learned using the information of the type and position of the feature point specified by the user in the image data captured by the animal as learning data, and the feature point detection unit detected by the feature point detection unit. The position of a feature point of a type not detected by the feature point detection unit may be estimated based on the position of.

特徴点検出部は、動物が撮影された画像データと当該画像データにおいてユーザにより指定された特徴点の種類及び位置とを学習データとして機械学習された特徴点検出モデルを用いて、画像データから特徴点を検出する。 The feature point detection unit uses a feature point detection model machine-learned using the image data obtained by the animal and the type and position of the feature points specified by the user in the image data as learning data, and features from the image data. Detect points.

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs and the like within a range that does not deviate from the gist of the present invention.

1…動物行動推定システム、
100…学習装置、
110、210、310…通信部、
120…入力部、
130、250…表示部、
140、220、320、720、840…記憶部、
141…学習用画像記憶部、
142…学習データ記憶部、
143、221…特徴点検出モデル記憶部、
144、222…特徴点位置推定モデル記憶部、
145…行動推定モデル記憶部、
150、850…学習部、
151…学習データ生成部、
152…特徴点検出モデル学習部、
153…特徴点位置推定モデル学習部、
154…行動推定モデル学習部、
155…配信部、
200…第一動物行動推定装置、
220…記憶部、
223…正常行動判定モデル記憶部、
224…画像記憶部、
225…分析情報記憶部、
230…画像入力部、
240、330、740…処理部、
241、331、741…更新部、
242…特徴点検出部、
243…特徴点位置推定部、
244…判定部、
245、745…推定要求部、
246、746、862…状況表示処理部、
300…第二動物行動推定装置、
320…記憶部、
321…行動種別推定モデル記憶部、
322…利用者情報記憶部、
323…分析対象情報記憶部、
332…行動種別推定部、
333、861…通知部、
334…異常データ送信部、
400…カメラ、
500…利用者装置、
600…ネットワーク、
700、800…動物行動推定装置、
860…推定処理部
1 ... Animal behavior estimation system,
100 ... Learning device,
110, 210, 310 ... Communication unit,
120 ... Input section,
130, 250 ... Display,
140, 220, 320, 720, 840 ... Storage unit,
141 ... Learning image storage unit,
142 ... Learning data storage,
143, 221 ... Feature point detection model storage unit,
144, 222 ... Feature point position estimation model storage unit,
145 ... Behavior estimation model memory unit,
150, 850 ... Learning Department,
151 ... Learning data generator,
152 ... Feature point detection model learning unit,
153 ... Feature point position estimation model learning unit,
154 ... Behavior estimation model learning department,
155 ... Distribution Department,
200 ... First animal behavior estimation device,
220 ... Memory unit,
223 ... Normal behavior judgment model storage unit,
224 ... Image storage unit,
225 ... Analytical information storage unit,
230 ... Image input unit,
240, 330, 740 ... Processing unit,
241, 331, 741 ... Update section,
242 ... Feature point detector,
243 ... Feature point position estimation unit,
244 ... Judgment unit,
245, 745 ... Estimate request unit,
246, 746, 862 ... Status display processing unit,
300 ... Second animal behavior estimation device,
320 ... Memory unit,
321 ... Behavior type estimation model storage unit,
322 ... User information storage unit,
323 ... Analysis target information storage unit,
332 ... Behavior type estimation unit,
333, 861 ... Notification section,
334 ... Abnormal data transmitter,
400 ... camera,
500 ... User device,
600 ... network,
700, 800 ... Animal behavior estimator,
860 ... Estimate processing unit

Claims (10)

行動推定対象の動物である推定対象動物が撮影された画像データから、前記画像データにおいて前記推定対象動物の外観から視認できる特徴点及び前記画像データにおいて前記推定対象動物の外観から視認できない特徴点を検出する特徴点検出部と、
時系列の前記画像データそれぞれについて前記特徴点検出部が検出した複数種類の前記特徴点の位置を示す時系列特徴点位置情報に基づいて前記推定対象動物の行動を推定する行動推定部と、
を備え
前記動物は、牛であり、
前記特徴点の種類は、顔、舌の複数個所、尾の複数個所、背、右前繋、左前繋、左後繋、左後繋、右前膝、左前膝、右後膝、左後膝、右飛節及び左飛節を含む、
動物行動推定装置。
From the image data obtained by the estimation target animal, which is the behavior estimation target animal, the feature points that can be visually recognized from the appearance of the estimation target animal in the image data and the feature points that cannot be visually recognized from the appearance of the estimation target animal in the image data. Feature point detector to detect and
A behavior estimation unit that estimates the behavior of the animal to be estimated based on time-series feature point position information indicating the positions of a plurality of types of the feature points detected by the feature point detection unit for each of the time-series image data.
Equipped with a,
The animal is a cow
The types of the feature points are face, multiple tongues, multiple tails, back, right anterior connection, left anterior connection, left posterior connection, left posterior connection, right anterior knee, left anterior knee, right posterior knee, left posterior knee, right. Including hock and left knee,
Animal behavior estimation device.
前記特徴点検出部が検出した前記特徴点の位置に基づいて、動物の行動の推定に用いられる複数種類の特徴点のうち前記特徴点検出部において検出されなかった種類の特徴点の位置を推定する特徴点位置推定部をさらに備え、
前記行動推定部は、時系列の前記画像データそれぞれについて前記特徴点検出部が検出した前記特徴点の位置及び前記特徴点位置推定部が推定した前記特徴点の位置を示す時系列特徴点位置情報に基づいて前記推定対象動物の行動を推定する、
請求項1に記載の動物行動推定装置。
Based on the position of the feature point detected by the feature point detection unit, the position of the type of feature point not detected by the feature point detection unit is estimated among the plurality of types of feature points used for estimating the behavior of the animal. Further equipped with a feature point position estimation unit
The behavior estimation unit indicates the position of the feature point detected by the feature point detection unit and the position of the feature point estimated by the feature point position estimation unit for each of the image data in the time series. Estimate the behavior of the estimated target animal based on
The animal behavior estimation device according to claim 1.
前記特徴点検出部は、前記画像データに複数の推定対象動物が撮影されている場合、検出した前記特徴点の種類及び位置に基づいて、前記画像データから検出された前記特徴点が属する前記推定対象動物を判定する、
請求項1又は請求項2に記載の動物行動推定装置。
When a plurality of estimation target animals are photographed in the image data, the feature point detection unit performs the estimation to which the feature points detected from the image data belong based on the type and position of the detected feature points. Determine the target animal,
The animal behavior estimation device according to claim 1 or 2.
前記行動推定部は、時系列の複数種類の特徴点の位置の情報及び正解の行動の情報を学習データとして機械学習された行動推定モデルと前記時系列特徴点位置情報とに基づいて前記推定対象動物の行動を推定する、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の動物行動推定装置。
The behavior estimation unit uses the information on the positions of a plurality of types of feature points in the time series and the information on the correct behavior as learning data, and the estimation target is based on the behavior estimation model machine-learned and the time-series feature point position information. Estimate animal behavior,
The animal behavior estimation device according to any one of claims 1 to 3.
正解の行動の情報は、行動の種別を示す情報、正常であるか正常ではないかの情報、又は、正常であるか異常であるかを示す情報である、
請求項4に記載の動物行動推定装置。
The correct behavior information is information indicating the type of behavior, information indicating whether it is normal or not, or information indicating whether it is normal or abnormal.
The animal behavior estimation device according to claim 4.
前記特徴点検出部は、動物が撮影された画像データと当該画像データにおいてユーザにより指定された前記特徴点の種類及び位置とを学習データとして機械学習された特徴点検出モデルを用いて前記画像データから特徴点を検出する、
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の動物行動推定装置。
The feature point detection unit uses the feature point detection model machine-learned using the image data obtained by the animal and the type and position of the feature points specified by the user in the image data as learning data. Detect feature points from
The animal behavior estimation device according to any one of claims 1 to 5.
前記行動推定部により推定される行動は、牛の怪我、牛の喧嘩、牛の虐待、牛の病気、牛の発情、牛の出産、牛の転倒、及び、牛の舌遊びのうち一以上の異常行動を含む、The behavior estimated by the behavior estimation unit is one or more of cow injury, cow fight, cow abuse, cow illness, cow estrus, cow birth, cow fall, and cow tongue play. Including abnormal behavior,
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の動物行動推定装置。The animal behavior estimation device according to any one of claims 1 to 4.
前記行動推定部により推定された行動が前記異常行動である場合に通知を出力する通知部をさらに備える、
請求項に記載の動物行動推定装置。
Further comprising a notification portion that the action is estimated behavior by the estimation unit outputs a notification when it is the abnormal behavior,
The animal behavior estimation device according to claim 7.
行動推定対象の動物である推定対象動物が撮影された画像データから、前記画像データにおいて前記推定対象動物の外観から視認できる特徴点及び前記画像データにおいて前記推定対象動物の外観から視認できない特徴点を検出する特徴点検出ステップと、推定ステップと、
時系列の前記画像データそれぞれについて前記特徴点検出ステップにおいて検出された前記特徴点の位置を示す時系列特徴点位置情報に基づいて前記推定対象動物の行動を推定する行動推定ステップと、
を有し、
前記動物は、牛であり、
前記特徴点の種類は、顔、舌の複数個所、尾の複数個所、背、右前繋、左前繋、左後繋、左後繋、右前膝、左前膝、右後膝、左後膝、右飛節及び左飛節を含む、
動物行動推定方法。
From the image data obtained by the estimation target animal, which is the behavior estimation target animal, the feature points that can be visually recognized from the appearance of the estimation target animal in the image data and the feature points that cannot be visually recognized from the appearance of the estimation target animal in the image data. Feature point detection step to be detected, estimation step,
A behavior estimation step that estimates the behavior of the animal to be estimated based on the time-series feature point position information indicating the position of the feature point detected in the feature point detection step for each of the time-series image data.
Have a,
The animal is a cow
The types of the feature points are face, multiple tongues, multiple tails, back, right anterior connection, left anterior connection, left posterior connection, left posterior connection, right anterior knee, left anterior knee, right posterior knee, left posterior knee, right. Including hock and left knee,
Animal behavior estimation method.
コンピュータを、
請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の動物行動推定装置として機能させるためのプログラム。
Computer,
The program for functioning as the animal behavior estimation device according to any one of claims 1 to 8.
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