JP7626366B2 - Denseness estimation device, denseness estimation method, and program - Google Patents
Denseness estimation device, denseness estimation method, and program Download PDFInfo
- Publication number
- JP7626366B2 JP7626366B2 JP2020210043A JP2020210043A JP7626366B2 JP 7626366 B2 JP7626366 B2 JP 7626366B2 JP 2020210043 A JP2020210043 A JP 2020210043A JP 2020210043 A JP2020210043 A JP 2020210043A JP 7626366 B2 JP7626366 B2 JP 7626366B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- estimation
- density
- image
- animal
- pixel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/70—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in livestock or poultry
Landscapes
- Image Analysis (AREA)
Description
本発明は、密集度推定装置、密集度推定方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a congestion estimation device, a congestion estimation method, and a program.
従来、鶏等の家畜を効率的に成長させるための飼育環境の制御方法が開発されている。例えば、特許文献1には、鶏を育成するための鶏舎内の温度の制御方法として、鶏舎外部の気温を計測する外気温度計、鶏舎内部の気温を計測する舎内温度計等の測定値に基づいて、鶏舎の換気、熱交換器の動作等を制御する鶏舎の換気システムが開示されている。 Conventionally, methods for controlling the rearing environment to efficiently grow livestock such as chickens have been developed. For example, Patent Document 1 discloses a chicken coop ventilation system that controls the ventilation of the chicken coop, the operation of the heat exchanger, etc., based on measurements from an outside air thermometer that measures the air temperature outside the chicken coop, an inside thermometer that measures the air temperature inside the chicken coop, etc., as a method for controlling the temperature inside the chicken coop.
特許文献1の制御方法では、鶏の育成環境を制御するため、温度計等で気温を計測することとしている。また、二酸化炭素を計測して、換気制御を行い、より適切な育成環境を実現することとしている。 In the control method of Patent Document 1, in order to control the rearing environment for the chickens, the air temperature is measured using a thermometer or the like. In addition, carbon dioxide is measured and ventilation control is performed to realize a more suitable rearing environment.
しかしながら、鶏等の家畜を飼育舎内で飼育する場合、気温、床(地面)の温度等が快適な状態である場所に動物が密集するために、二酸化炭素濃度が高くなる等、かえって育成環境が悪化する場合がある。このように、飼育舎内の動物の密集度は、動物の育成環境、ひいては動物の成長度合いに影響を与えるが、温度計、二酸化炭素濃度測定装置等による測定では、即時に正確な動物の密集度を推定することは難しい。 However, when livestock such as chickens are raised in a breeding house, the animals tend to crowd together in areas where the air temperature and floor (ground) temperature are comfortable, which can lead to higher carbon dioxide concentrations and other problems that can worsen the environment for their growth. In this way, the density of animals in a breeding house affects the environment in which the animals are raised and, ultimately, the rate at which the animals grow, but it is difficult to accurately estimate the density of animals in real time using measurements such as thermometers and carbon dioxide concentration measuring devices.
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、飼育舎内の画像に基づいて動物の密集度を推定することにより、即時に正確な動物の密集度を推定できる密集度推定装置、密集度推定方法及びプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and aims to provide a density estimation device, a density estimation method, and a program that can instantly and accurately estimate animal density by estimating the density of animals based on images of the inside of an animal enclosure.
上記目的を達成するために、この発明の第1の観点に係る密集度推定装置は、
飼育舎内で飼育される動物の画像である舎内画像から推定用画像を生成する画像データ処理部と、
前記推定用画像に基づいて、前記動物の密集度を推定する密集度推定部と、を備え、
前記密集度推定部は、前記推定用画像に基づいて、カーネル密度推定を行うことにより、前記動物の密集度を推定する。
In order to achieve the above object, a congestion estimation device according to a first aspect of the present invention comprises:
an image data processing unit that generates an estimation image from an inside image, which is an image of an animal kept in the animal house;
a density estimation unit that estimates the density of the animals based on the estimation image,
The density estimation unit estimates the density of the animals by performing kernel density estimation based on the estimation image.
また、前記動物の密集度の推定結果を記憶する記憶部と、
前記推定結果を表示する表示部と、を備え、
前記密集度推定部は、
前記カーネル密度推定を行うことにより算出された密集度から、密集度を評価するための特徴量を算出し、
前記特徴量に基づく前記推定結果を前記記憶部に記憶させるとともに、前記表示部に表示させる、
こととしてもよい。
A storage unit that stores the estimation result of the animal density.
A display unit that displays the estimation result,
The congestion estimation unit is
calculating a feature amount for evaluating the density from the density calculated by performing the kernel density estimation;
storing the estimation result based on the feature amount in the storage unit and displaying it on the display unit;
This may also be the case.
また、前記画像データ処理部は、
前記舎内画像に基づいて二値化された前記推定用画像を生成して、前記推定用画像から前記動物が撮影されている画素を検出し、
前記密集度推定部は、検出された画素の座標情報に基づいて、前記カーネル密度推定を行う、
こととしてもよい。
The image data processing unit further comprises:
generating the binarized estimation image based on the house image, and detecting pixels in which the animal is photographed from the estimation image;
The density estimation unit performs the kernel density estimation based on coordinate information of the detected pixels.
This may also be the case.
また、前記カーネル密度推定のカーネル関数は正規分布である、
こととしてもよい。
Also, the kernel function of the kernel density estimation is a normal distribution.
This may also be the case.
また、前記舎内画像を撮影するカメラと、
前記カメラを制御するカメラ制御部と、を備え、
前記カメラ制御部は、所定の時間間隔で前記舎内画像を撮影する、
こととしてもよい。
Also, a camera for capturing images of the inside of the building;
A camera control unit that controls the camera,
The camera control unit captures the interior image at a predetermined time interval.
This may also be the case.
また、前記密集度推定部は、
前記推定用画像から算出された各画素の密集度の平均値を、推定時刻の前記特徴量として算出する、
こととしてもよい。
Moreover, the congestion estimation unit
calculating an average value of the density of each pixel calculated from the estimation image as the feature amount at the estimation time;
This may also be the case.
また、本発明の第2の観点に係る密集度推定方法では、
飼育舎内で飼育される動物の画像である舎内画像から推定用画像を生成し、
前記推定用画像に基づいて、カーネル密度推定を行うことにより、前記動物の密集度を推定する。
In addition, in a congestion estimation method according to a second aspect of the present invention,
An estimation image is generated from an inside image, which is an image of an animal kept in the animal house;
The density of the animals is estimated by performing kernel density estimation based on the estimation image.
また、本発明の第3の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
飼育舎内で飼育される動物の画像である舎内画像から推定用画像を生成する画像データ処理部、
前記推定用画像に基づいて、カーネル密度推定を行うことにより、前記動物の密集度を推定する密集度推定部、
として機能させる。
Moreover, a program according to a third aspect of the present invention comprises:
Computer,
an image data processing unit that generates an estimation image from an inside image, which is an image of an animal kept in the animal house;
a density estimation unit that estimates the density of the animals by performing kernel density estimation based on the estimation image;
Function as.
本発明の密集度推定装置、密集度推定方法及びプログラムによれば、飼育舎内の画像に基づくカーネル密度推定によって動物の密集度を推定するので、即時に正確な動物の密集度を推定することが可能である。 The animal density estimation device, animal density estimation method, and program of the present invention estimate animal density by kernel density estimation based on images of the inside of the animal enclosure, making it possible to instantly and accurately estimate animal density.
以下、図を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る密集度推定装置1について説明する。本実施の形態では、飼育舎で飼育される鶏の密集度を推定する密集度推定装置1を例として説明する。 The following describes a population density estimation device 1 according to an embodiment of the present invention with reference to the drawings. In this embodiment, the population density estimation device 1 that estimates the population density of chickens raised in a breeding house is used as an example.
密集度推定装置1は、図1のブロック図に示すように、カメラ10、制御ユニット20を備える。 As shown in the block diagram of FIG. 1, the crowding estimation device 1 includes a camera 10 and a control unit 20.
カメラ10は、飼育舎内において、鶏の密集度を推定する対象領域を撮影するカメラである。カメラ10は、撮影した対象領域の舎内画像Ihのデータを制御ユニット20へ送信する。カメラ10の種類、解像度等の特性は特に限定されないが、対象領域の動物が個別に認識できる程度の解像度を有することが好ましい。 The camera 10 is a camera that captures an image of a target area in a breeding house for estimating chicken density. The camera 10 transmits data of an image Ih of the captured target area inside the house to the control unit 20. The type, resolution, and other characteristics of the camera 10 are not particularly limited, but it is preferable that the camera has a resolution that allows animals in the target area to be individually recognized.
制御ユニット20は、例えばコンピュータ装置であり、図1に示すように、制御部21、記憶部22、表示部23、入力部24を備える。 The control unit 20 is, for example, a computer device, and as shown in FIG. 1, includes a control unit 21, a memory unit 22, a display unit 23, and an input unit 24.
制御部21は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、水晶発振器等から構成されており、カメラ10の動作を制御する。また、制御部21は、カメラ10で撮影された舎内画像Ihに基づいて動物の密集度を推定する。制御部21は、制御部21のROM、記憶部22等に記憶されている各種動作プログラム及びデータをRAMに読み込んでCPUを動作させることにより、図1に示される制御部21の各機能を実現させる。これにより、制御部21は、カメラ制御部211、推定部212として動作する。 The control unit 21 is composed of a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), a crystal oscillator, etc., and controls the operation of the camera 10. The control unit 21 also estimates the density of animals based on the inside-house image Ih captured by the camera 10. The control unit 21 loads various operation programs and data stored in the ROM, storage unit 22, etc. of the control unit 21 into the RAM and operates the CPU, thereby realizing each function of the control unit 21 shown in FIG. 1. In this way, the control unit 21 operates as a camera control unit 211 and an estimation unit 212.
カメラ制御部211は、制御ユニット20に接続されているカメラ10を制御して、対象領域を撮影し、舎内画像Ihを取得する。 The camera control section 211 controls the camera 10 connected to the control unit 20 to capture an image of the target area and obtain an interior image Ih .
推定部212は、画像データ処理部212-1、密集度推定部212-2を備える。画像データ処理部212-1は、取得された舎内画像Ihに基づいて画像処理を行い、対象領域における鶏の密集度を算出するための推定用画像Ibを生成する。推定用画像Ibは、密集度の算出に用いる基礎データを抽出するための画像である。本実施の形態に係る推定用画像Ibは、舎内画像Ihに基づいて生成された二値画像である。また、画像データ処理部212-1は、推定用画像Ibから、鶏が存在する位置の画素の座標データを抽出し、密集度の算出に用いる基礎データとして用いる。 The estimation unit 212 includes an image data processing unit 212-1 and a density estimation unit 212-2. The image data processing unit 212-1 performs image processing based on the acquired inside-the-house image Ih to generate an estimation image Ib for calculating the density of chickens in the target area. The estimation image Ib is an image for extracting basic data used in calculating the density. The estimation image Ib according to this embodiment is a binary image generated based on the inside-the-house image Ih . The image data processing unit 212-1 also extracts coordinate data of pixels at positions where chickens are present from the estimation image Ib , and uses this as basic data for calculating the density.
密集度推定部212-2は、画像データ処理部212-1で生成された推定用画像Ibに基づいてカーネル密度推定を行うとともに、特徴量Fを抽出して密集度を推定する。詳細な推定手順については後述する。 The density estimation unit 212-2 performs kernel density estimation based on the estimation image Ib generated by the image data processing unit 212-1, and estimates the density by extracting the feature amount F. The detailed estimation procedure will be described later.
記憶部22は、ハードディスク、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリであり、舎内画像Ihから鶏の密集度を推定するアルゴリズム、推定された密集度に関する情報等を記憶する。 The storage unit 22 is a non-volatile memory such as a hard disk or a flash memory, and stores an algorithm for estimating chicken density from the inside-house image Ih , information on the estimated density, and the like.
表示部23は、コンピュータ装置である制御ユニット20に備えられた表示用デバイスであり、例えば液晶モニタである。表示部23は、カメラ10で撮影された舎内画像Ih、推定部212で推定された密集度に関する情報等を表示する。 The display unit 23 is a display device, such as a liquid crystal monitor, provided in the control unit 20, which is a computer device. The display unit 23 displays the inside-building image I h captured by the camera 10, information related to the density estimated by the estimation unit 212, and the like.
入力部24は、カメラ10の画角、密集度を算出する時間間隔等の撮影に関するパラメータ、密集度推定の開始、終了指示等を入力するための入力デバイスである。入力部24は、制御ユニット20に備えられたキーボード、タッチパネル、マウス等である。 The input unit 24 is an input device for inputting parameters related to shooting, such as the angle of view of the camera 10, the time interval for calculating the density, and instructions to start and end density estimation. The input unit 24 is a keyboard, touch panel, mouse, etc., provided in the control unit 20.
また、制御ユニット20は、通信インタフェース(通信I/F)を介して、カメラ10と通信を行う。具体的には、カメラ制御部211は、カメラ10へ制御情報を送信し、撮影された舎内画像Ihの画像データを取得する。また、制御部21は、推定された鶏の密集度、密集度の推定時刻等の情報を記憶部22に記憶させる。 The control unit 20 also communicates with the camera 10 via a communication interface (communication I/F). Specifically, the camera control unit 211 transmits control information to the camera 10 and acquires image data of the captured inside-house image Ih . The control unit 21 also stores information such as the estimated chicken density and the estimated time of density in the memory unit 22.
以下、図2のフローチャートを参照しつつ本実施の形態に係る密集度推定方法について具体的に説明する。 The following describes in detail the congestion estimation method according to this embodiment with reference to the flowchart in Figure 2.
入力部24への推定開始の入力等により密集度推定が開始されると、制御ユニット20のカメラ制御部211は、予め定められた推定時刻にカメラ10を制御して、飼育舎内の対象領域の撮影を行い、舎内画像Ihを取得する(ステップS11)。図3(A)は、撮影された舎内画像Ihの一例である。 When the crowding estimation is started by inputting an estimation start command to the input section 24, the camera control section 211 of the control unit 20 controls the camera 10 to capture an image of a target area in the breeding house at a predetermined estimation time, and obtains an inside-house image Ih (step S11). Fig. 3(A) is an example of the captured inside-house image Ih .
本実施の形態では、1台のカメラ10を用いて、飼育舎内の所定の領域を撮影することとしているが、これに限られず、複数のカメラ10を用いて各カメラ10に対応する対象領域の舎内画像Ihを取得することとしてもよい。これにより、飼育舎内のより広い範囲の動物の密集度を推定することができる。また、同じ対象領域を複数のカメラ10で異なる方向から撮影することとしてもよく、これにより、誤差の少ない推定を行うことが可能となる。 In this embodiment, a predetermined area in the breeding house is photographed using one camera 10, but the present invention is not limited to this, and multiple cameras 10 may be used to obtain an image Ih of the inside of the breeding house of the target area corresponding to each camera 10. This makes it possible to estimate the density of animals over a wider range in the breeding house. In addition, the same target area may be photographed from different directions by multiple cameras 10, which makes it possible to perform estimation with less error.
カメラ制御部211は、カメラ10で撮影された舎内画像Ihのデータを記憶部22に記憶させるとともに、画像データ処理部212-1へ送信する(ステップS12)。舎内画像Ihは、カラー画像であってもグレースケール画像であってもよい。本実施の形態に係る舎内画像Ihは、カラー画像である。 The camera control unit 211 stores data of the inside building image Ih captured by the camera 10 in the storage unit 22 and transmits the data to the image data processing unit 212-1 (step S12). The inside building image Ih may be a color image or a grayscale image. The inside building image Ih in this embodiment is a color image.
画像データ処理部212-1は、ステップS12で受信したデータに基づいて、舎内画像Ihをグレースケール化して、グレースケール画像Ig(図3(B))を生成する(ステップS13)。グレースケール化の方法は特に限定されず、RGBを平均化する方法、ガンマ補正を用いる方法等、公知の方法を用いることができる。 The image data processing unit 212-1 converts the indoor image Ih into a grayscale image Ig (FIG. 3B) based on the data received in step S12 (step S13). The method of converting the indoor image Ih into a grayscale image Ig (FIG. 3B) is not particularly limited, and any known method such as averaging RGB or using gamma correction can be used.
画像データ処理部212-1は、ステップS13で生成されたグレースケール画像Igを二値化して、推定用画像Ibを生成する(ステップS14)。二値化処理の閾値は、処理対象の画像のうち、鶏である領域の輝度と背景である飼育舎内の床面等の輝度との間の値に予め設定されている。これにより、図3(C)の例に示すように、鶏の部分が白、鶏以外の背景部分が黒である二値画像の推定用画像Ibが生成される。すなわち、二値化処理によって、鶏が撮影されている画素が、白画素として検出される。 Image data processing unit 212-1 binarizes grayscale image Ig generated in step S13 to generate estimation image Ib (step S14). The threshold value for the binarization process is set in advance to a value between the luminance of the area of the chicken in the image to be processed and the luminance of the floor of the breeding house, which is the background. As a result, as shown in the example of FIG. 3(C), estimation image Ib is generated as a binary image in which the chicken area is white and the background area other than the chicken is black. That is, the binarization process detects the pixels in which the chicken is photographed as white pixels.
画像データ処理部212-1は、推定用画像Ibのうち、白色の画素の座標情報φ=[φ1,φ2]=[x,y]を記憶部22に記憶させる(ステップS15)。 Image data processing unit 212-1 stores coordinate information φ=[φ 1 , φ 2 ]=[x, y] of white pixels in estimation image Ib in storage unit 22 (step S15).
続いて、密集度推定部212-2は、記憶部22に記憶されている白色の画素の座標情報φに基づいて、密集度Sを算出する(ステップS16)。また、密集度推定部212-2は、算出された密集度Sから特徴量Fを算出し、鶏の密集度の推定結果として、表示、保存する(ステップS17)。具体的には、密集度推定部212-2は、カーネル密度推定を用いて密集度Sを算出する。本実施の形態では、以下の式に示すように、正規分布のカーネル関数を用いてカーネル密度推定を行い、密集度S(φ(k),φ)を算出する。 The density estimation unit 212-2 then calculates the density S based on the coordinate information φ of the white pixels stored in the storage unit 22 (step S16). The density estimation unit 212-2 also calculates a feature value F from the calculated density S, and displays and stores it as an estimation result of the chicken density (step S17). Specifically, the density estimation unit 212-2 calculates the density S using kernel density estimation. In this embodiment, kernel density estimation is performed using a kernel function of normal distribution to calculate the density S(φ(k), φ), as shown in the following formula.
図4(A)~(C)は、3×3画素の画像について密集度Sを算出する場合の例である。図4(A)は、白画素と黒画素との分布を示す図であり、図4(B)は、記憶部22に記憶された座標情報φを示す図である。なお、本例では説明のため、各画素に丸印、星印等の記号を付している。この例における上式の各パラメータは、以下の通りである。
k=1,2,・・・,9
N=4(白画素のデータ数)
φ(k):k番目の画素の座標情報
φ:記憶部22に格納された全ての白画素の座標情報
φ1(k):k番目の画素のx座標
φ2(k):k番目の画素のy座標
h1:x軸に関するバンド幅
h2:y軸に関するバンド幅
4A to 4C are examples of calculating density S for an image of 3×3 pixels. Fig. 4A is a diagram showing the distribution of white pixels and black pixels, and Fig. 4B is a diagram showing coordinate information φ stored in storage unit 22. Note that in this example, for the purpose of explanation, each pixel is marked with a symbol such as a circle or a star. The parameters of the above formula in this example are as follows:
k=1, 2,..., 9
N=4 (number of white pixel data)
φ(k): Coordinate information of the k-th pixel φ: Coordinate information of all white pixels stored in the memory unit 22 φ 1 (k): x-coordinate of the k-th pixel φ 2 (k): y-coordinate of the k-th pixel h 1 : Bandwidth on the x-axis h 2 : Bandwidth on the y-axis
図4(C)は、図4(A)について算出した各画素の密集度Sを示す図である。図4(C)に示すように、φ(5)(図中に星印で示す画素)が白画素全体の中央に位置しているので、φ(5)の密集度S(φ(5),φ)が高くなっていることがわかる。 Figure 4 (C) is a diagram showing the density S of each pixel calculated for Figure 4 (A). As shown in Figure 4 (C), φ(5) (the pixel indicated by a star in the figure) is located in the center of all the white pixels, so it can be seen that the density S(φ(5), φ) of φ(5) is high.
ここで、バンド幅hiは、任意の方法によって設定可能なパラメータであり、例えば標準偏差を用いる方法等、公知の方法によって決定することができる。本実施の形態では、算出された密集度Sの分布に基づいてユーザによってバンド幅hが設定されることとし、対象領域における動物の疎密が判断し易いように適宜選択されることとする。より具体的には、ユーザは、算出される密集度Sの分布を確認しつつ、x軸に対してのバンド幅h(=h1)、y軸に対してのバンド幅h(=h2)をそれぞれ設定することとしている。 Here, the bandwidth h i is a parameter that can be set by any method, and can be determined by a known method such as a method using standard deviation. In this embodiment, the bandwidth h is set by the user based on the distribution of the calculated density S, and is appropriately selected so that the density of animals in the target area can be easily determined. More specifically, the user sets the bandwidth h (= h 1 ) for the x-axis and the bandwidth h (= h 2 ) for the y-axis while checking the distribution of the calculated density S.
図5は、冬季におけるある一日の1時から14時までの所定時刻の舎内画像Ihの例である。また、図6(A)は、本実施の形態に係る密集度推定方法によって算出された、ある時刻の舎内画像Ihの各画素に対応する密集度Sの分布図である。また、図6(B)は、各密集度の頻度を表すヒストグラムである。 Fig. 5 is an example of an interior image Ih at a specific time between 1:00 and 14:00 on a certain day in winter. Fig. 6(A) is a distribution diagram of the density S corresponding to each pixel of the interior image Ih at a certain time, calculated by the density estimation method according to the present embodiment. Fig. 6(B) is a histogram showing the frequency of each density.
本実施の形態では、密集度推定部212-2は、各画素の密集度Sの平均値を算出し、算出された平均値を、その時刻の鶏の密集度を表す特徴量Fとしている。 In this embodiment, the density estimation unit 212-2 calculates the average density S of each pixel, and the calculated average value is used as the feature F that represents the density of chickens at that time.
また、本実施の形態では、特徴量Fの算出に係る演算処理を簡単にするため、舎内画像Ihの全体の画素に対応する密集度Sから、半数の画素に対応する密集度Sを抜き出して平均値を算出することとしている。これにより、より少ない演算負荷で特徴量Fを算出することができる。本実施の形態では、特徴量Fとして密集度Sの平均値を用いることとしたがこれに限られず、中央値、標準偏差、これらと平均値との組み合わせ等を用いることとしてもよい。 In this embodiment, in order to simplify the calculation process for calculating the feature value F, the density S corresponding to half of the pixels is extracted from the density S corresponding to all the pixels in the interior image Ih , and the average value is calculated. This makes it possible to calculate the feature value F with a smaller calculation load. In this embodiment, the average value of the density S is used as the feature value F, but this is not limited to this, and the median, standard deviation, a combination of these with the average value, etc. may also be used.
図7は、図5の舎内画像Ihから推定された鶏の密集度を表す特徴量Fの時間変化を示すグラフである。図5の舎内画像Ihと図7のグラフとの比較から本実施の形態に係る密集度推定方法によって、適切に飼育舎内の鶏の密集度を推定できていることがわかる。 Fig. 7 is a graph showing the change over time in feature value F, which represents the chicken density estimated from the inside-house image Ih in Fig. 5. A comparison of the inside-house image Ih in Fig. 5 with the graph in Fig. 7 shows that the density estimation method according to the present embodiment is able to appropriately estimate the chicken density in the breeding house.
より詳細な推定データを図8(A)~(D)及び図9(A)~(D)に示す。図8(A)~(D)は、密集度の低い時刻(2時)の舎内画像Ih(図8(A))、二値画像である推定用画像Ib(図8(B))、各座標の密集度S(図8(C))、密集度Sのヒストグラム(図8(D))である。また、図9(A)~(D)は、密集度の高い時刻(11時)の舎内画像Ih(図9(A))、推定用画像Ib(図9(B))、各座標の密集度S(図9(C))、密集度Sのヒストグラム(図9(D))である。 More detailed estimation data is shown in Figures 8(A)-(D) and 9(A)-(D). Figures 8(A)-(D) show the building interior image Ih (Figure 8(A)), the estimation image Ib (Figure 8(B)), which is a binary image, the density S of each coordinate (Figure 8(C)), and the histogram of density S (Figure 8(D)). Figures 9(A)-(D) show the building interior image Ih (Figure 9(A)), the estimation image Ib (Figure 9(B)), the density S of each coordinate (Figure 9(C)), and the histogram of density S (Figure 9(D)) at the time when the density is high (11:00).
これら図8(A)~(D)、図9(A)~(D)から、鶏の密集度の低い時刻、すなわち鶏がまばらで見える地面が多い時刻と、鶏の密集度の高い時刻、すなわち鶏が対象領域内に密集しており見える地面が少ない時刻とが適切に推定できていることがわかる。 From Figures 8 (A)-(D) and Figures 9 (A)-(D), we can see that the times when chicken density is low, i.e., when chickens are sparse and a lot of ground is visible, and the times when chicken density is high, i.e., when chickens are densely packed in the target area and little ground is visible, can be appropriately estimated.
上記図7、図8(A)~(D)、図9(A)~(D)は、冬季(12月)のある1日のデータの例である。他方、夏季(7月)のある1日のデータの例を図10~12に示す。図10は、密集度を表す特徴量Fの変化を示すグラフである。図11(A)~(D)は、密集度の高い時刻(3時)の舎内画像Ih(図11(A))、推定用画像Ib(図11(B))、各座標の密集度S(図11(C))、密集度Sのヒストグラム(図11(D))である。また、図12(A)~(D)は、密集度の低い時刻(12時)の舎内画像Ih(図12(A))、推定用画像Ib(図12(B))、各座標の密集度S(図12(C))、密集度Sのヒストグラム(図12(D))である。これら図10~12からも、本実施の形態に係る密集度推定方法によって、鶏の密集度の低い時刻と、鶏の密集度の高い時刻とが適切に推定できていることがわかる。 The above Fig. 7, Fig. 8 (A)-(D), and Fig. 9 (A)-(D) are examples of data for one day in winter (December). On the other hand, Figs. 10-12 show examples of data for one day in summer (July). Fig. 10 is a graph showing changes in the feature value F that represents the density. Figs. 11 (A)-(D) are an image Ih (Fig. 11 (A)) of the inside of a building at a time of high density (3 o'clock), an estimation image Ib (Fig. 11 (B)), density S of each coordinate (Fig. 11 (C)), and a histogram of density S (Fig. 11 (D)). 12(A) to (D) show the house interior image Ih (FIG. 12(A)), the estimation image Ib (FIG. 12(B)), the density S at each coordinate (FIG. 12(C)), and a histogram of the density S (FIG. 12(D)) at a time when chicken density is low (12 o'clock). It can be seen from FIGS. 10 to 12 that the density estimation method according to the present embodiment is able to appropriately estimate times when chicken density is low and times when chicken density is high.
図2のフローチャートに戻り、制御部21は、密集度推定部212-2で算出された密集度S、推定結果としての特徴量F等のデータを記憶部22に記憶させるとともに、表示部23に表示させる(ステップS18)。 Returning to the flowchart of FIG. 2, the control unit 21 stores data such as the density S calculated by the density estimation unit 212-2 and the feature quantity F as an estimation result in the memory unit 22, and also displays the data on the display unit 23 (step S18).
制御部21は、入力部24への推定終了の入力、予め設定された推定期間の終了等により密集度推定が終了するまで、上述の密集度推定を繰り返す(ステップS19のNO)。制御部21は、入力部24への推定終了の入力、予め設定された推定期間の終了等の終了条件を満たせば(ステップS19のYES)、処理を終了する。 The control unit 21 repeats the above-described density estimation until the density estimation is terminated due to an input of an end of estimation to the input unit 24, the end of a preset estimation period, etc. (NO in step S19). The control unit 21 terminates the process when a termination condition is satisfied (YES in step S19), such as an input of an end of estimation to the input unit 24, the end of a preset estimation period, etc.
以上説明したように、本実施の形態に係る密集度推定装置1では、飼育舎内の動物を撮影した舎内画像Ihに基づくカーネル密度推定によって、動物の密集度を推定するので、即時に動物の密集度を推定することができる。また、舎内画像Ihに基づいて密集度を推定するので、飼育舎内に温度計、二酸化炭素濃度測定器等の測定器を配置して動物の密集度を推定する方法と比較して、より正確に動物の密集度を推定することが可能である。 As described above, in the animal density estimation device 1 according to the present embodiment, the animal density is estimated by kernel density estimation based on the inside-house image Ih obtained by photographing the animals in the house, and therefore the animal density can be estimated immediately. Furthermore, since the animal density is estimated based on the inside-house image Ih , it is possible to estimate the animal density more accurately compared to a method of estimating the animal density by placing measuring devices such as a thermometer and a carbon dioxide concentration meter in the house.
本実施の形態では、飼育舎内を撮影した舎内画像Ihを用いて直接密集度を推定することとしたが、これに限られない。例えば、舎内画像Ihの歪み補正、トリミング等の処理を行った後に、密集度を推定することとしてもよい。これにより、より正確な密集度推定を行うことが可能となる。この場合、図2のフローチャートのステップS12とS13との間に画像補正処理を挿入し、補正後の画像を用いてグレースケール化以降の処理を行うこととすればよい。 In this embodiment, the density is estimated directly using the inside-house image Ih captured inside the breeding house, but this is not limiting. For example, the density may be estimated after processing such as distortion correction and trimming of the inside-house image Ih . This allows for more accurate estimation of the density. In this case, an image correction process may be inserted between steps S12 and S13 in the flowchart of FIG. 2, and the corrected image may be used to perform grayscale conversion and subsequent processes.
また、本実施の形態では、飼育舎である鶏舎で飼育される鶏の密集度を推定することとしたが、これに限られず、豚、うさぎ、あひる等、他の動物の密集度を推定することとしてもよい。この場合、飼育舎の地面等の背景と動物との画像データにおける輝度の差が大きくなるように、飼育舎内を塗装するなど背景色を調整することが好ましい。 In addition, in this embodiment, the density of chickens raised in a chicken coop is estimated, but the present invention is not limited to this, and the density of other animals such as pigs, rabbits, ducks, etc. may also be estimated. In this case, it is preferable to adjust the background color, for example by painting the inside of the coop, so that the difference in brightness in the image data between the animals and the background, such as the ground of the coop, becomes larger.
本実施の形態に係るカメラ10と制御ユニット20とは、直接接続されていることとしたが、これに限られない。例えば、カメラ10と制御ユニット20とがネットワークを介して接続されることとしてもよい。これにより、遠隔の場所で飼育舎内の動物の密集度を推定できるので、複数の飼育舎がある場合、大規模な飼育舎の場合等であっても、一カ所に情報を集約して容易に動物の育成環境を評価することができる。 In the present embodiment, the camera 10 and the control unit 20 are directly connected, but this is not limited thereto. For example, the camera 10 and the control unit 20 may be connected via a network. This allows the density of animals in a breeding facility to be estimated from a remote location, so that even in cases where there are multiple breeding facilities or a large breeding facility, the information can be aggregated in one place and the environment in which the animals are raised can be easily evaluated.
また、本実施の形態では、密集度推定装置1は、カメラ10を備え、カメラ10で撮影された舎内画像Ihに基づいて、即時に密集度を推定することとしたが、これに限られない。例えば、記憶部22に記憶されている過去の舎内画像Ihに基づいて密集度を推定することとしてもよい。これにより、サーバに蓄積された舎内画像Ihから必要なデータを読み出して、動物の密集度を推定し、動物の育成環境と成長度合いとの関係の評価等に活用することができる。 In the present embodiment, the population density estimation device 1 includes the camera 10, and estimates the population density instantly based on the house image Ih captured by the camera 10, but is not limited to this. For example, the population density may be estimated based on past house images Ih stored in the storage unit 22. This makes it possible to read out necessary data from the house images Ih stored in the server, estimate the animal population density, and use the data for evaluating the relationship between the rearing environment of the animals and the growth rate.
また、上記実施の形態に係る動物の密集度推定方法は、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、上記実施の形態に係る密集度推定を実行するためのコンピュータプログラムを、USBメモリ、DVD-ROM等のコンピュータが読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、当該コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、コンピュータ装置を上記の密集度推定を実行する密集度推定装置1の制御ユニット20として機能させることができる。 The animal density estimation method according to the above embodiment can be realized using a normal computer system. For example, a computer program for executing the density estimation according to the above embodiment can be stored in a computer-readable recording medium such as a USB memory or a DVD-ROM and distributed, and the computer program can be installed on a computer to cause the computer to function as the control unit 20 of the density estimation device 1 that executes the above density estimation.
本発明は、飼育舎内で飼育される動物の密集度を推定して育成環境を評価する育成環境評価システムに好適である。特に、多数の動物が飼育される、鶏舎内における鶏の密集度推定を行う育成環境評価システムに好適である。 The present invention is suitable for a rearing environment evaluation system that estimates the density of animals kept in a breeding house and evaluates the rearing environment. In particular, the present invention is suitable for a rearing environment evaluation system that estimates the density of chickens in a chicken house where a large number of animals are kept.
1 密集度推定装置、10 カメラ、20 制御ユニット、21 制御部、211 カメラ制御部、212 推定部、212-1 画像データ処理部、212-2 密集度推定部、22 記憶部、23 表示部、24 入力部 1 Denseness estimation device, 10 Camera, 20 Control unit, 21 Control unit, 211 Camera control unit, 212 Estimation unit, 212-1 Image data processing unit, 212-2 Denseness estimation unit, 22 Storage unit, 23 Display unit, 24 Input unit
Claims (6)
前記推定用画像に基づいて、前記動物の密集度を推定する密集度推定部と、を備え、
前記画像データ処理部は、
前記舎内画像に基づいて二値化された前記推定用画像を生成して、前記推定用画像から前記動物が撮影されている画素を検出し、
前記密集度推定部は、
前記画像データ処理部で検出された画素の座標情報に基づいて、前記推定用画像の各画素についてカーネル密度推定を行うことにより、各画素の前記動物の密集度を算出し、
各画素の前記動物の密集度を平均して、前記推定用画像における前記動物の密集度を評価するための特徴量を算出することにより、前記動物の密集度を推定する、
ことを特徴とする密集度推定装置。 an image data processing unit that generates an estimation image from an inside image, which is an image of an animal kept in the animal house;
a density estimation unit that estimates the density of the animals based on the estimation image,
The image data processing unit includes:
generating the binarized estimation image based on the house image, and detecting pixels in which the animal is photographed from the estimation image;
The congestion estimation unit is
calculating a density of the animals at each pixel by performing kernel density estimation for each pixel of the estimation image based on coordinate information of the pixel detected by the image data processing unit;
estimating the density of animals by averaging the density of animals for each pixel and calculating a feature amount for evaluating the density of animals in the estimation image ;
A congestion estimation device comprising:
前記推定結果を表示する表示部と、を備え、
前記密集度推定部は、
前記特徴量に基づく前記推定結果を前記記憶部に記憶させるとともに、前記表示部に表示させる、
ことを特徴とする請求項1に記載の密集度推定装置。 A storage unit that stores the estimation result of the animal density;
A display unit that displays the estimation result,
The congestion estimation unit is
storing the estimation result based on the feature amount in the storage unit and displaying it on the display unit;
The congestion estimation device according to claim 1 .
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の密集度推定装置。 the kernel function of the kernel density estimation is a normal distribution;
3. The congestion estimation device according to claim 1 or 2 .
前記カメラを制御するカメラ制御部と、を備え、
前記カメラ制御部は、所定の時間間隔で前記舎内画像を撮影する、
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の密集度推定装置。 A camera for capturing images of the interior of the building;
A camera control unit that controls the camera,
The camera control unit captures the interior image at a predetermined time interval.
The congestion estimation device according to any one of claims 1 to 3 .
前記推定用画像から前記動物が撮影されている画素を検出し、
検出された画素の座標情報に基づいて、前記推定用画像の各画素についてカーネル密度推定を行うことにより、各画素の前記動物の密集度を算出し、
各画素の前記動物の密集度を平均して、前記推定用画像における前記動物の密集度を評価するための特徴量を算出することにより、前記動物の密集度を推定する、
ことを特徴とする密集度推定方法。 A binarized estimation image is generated based on an interior image, which is an image of an animal kept in the animal house;
Detecting pixels in which the animal is photographed from the estimation image;
calculating a density of the animal at each pixel by performing kernel density estimation for each pixel of the estimation image based on coordinate information of the detected pixel ;
estimating the density of animals by averaging the density of animals for each pixel and calculating a feature amount for evaluating the density of animals in the estimation image ;
A method for estimating congestion, comprising:
飼育舎内で飼育される動物の画像である舎内画像に基づいて二値化された推定用画像を生成し、前記推定用画像から前記動物が撮影されている画素を検出する画像データ処理部、
前記画像データ処理部で検出された画素の座標情報に基づいて、前記推定用画像の各画素についてカーネル密度推定を行うことにより、各画素の前記動物の密集度を算出し、各画素の前記動物の密集度を平均して、前記推定用画像における前記動物の密集度を評価するための特徴量を算出することにより、前記動物の密集度を推定する密集度推定部、
として機能させるプログラム。 Computer,
an image data processing unit that generates a binarized estimation image based on an interior image, which is an image of an animal kept in a breeding house , and detects pixels in which the animal is photographed from the estimation image ;
a density estimation unit that estimates the animal density by calculating the animal density of each pixel by performing kernel density estimation for each pixel of the estimation image based on coordinate information of the pixel detected by the image data processing unit , and averaging the animal densities of each pixel to calculate a feature amount for evaluating the animal density in the estimation image ;
A program that functions as a
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020210043A JP7626366B2 (en) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | Denseness estimation device, denseness estimation method, and program |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020210043A JP7626366B2 (en) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | Denseness estimation device, denseness estimation method, and program |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022096833A JP2022096833A (en) | 2022-06-30 |
| JP7626366B2 true JP7626366B2 (en) | 2025-02-04 |
Family
ID=82164954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020210043A Active JP7626366B2 (en) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | Denseness estimation device, denseness estimation method, and program |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7626366B2 (en) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009181307A (en) | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Mitsubishi Electric Corp | Congestion retention detection system |
| JP2013210843A (en) | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Secom Co Ltd | Image processing device |
| WO2017187719A1 (en) | 2016-04-28 | 2017-11-02 | 国立大学法人大阪大学 | Health condition estimation device |
| US20180071069A1 (en) | 2015-03-03 | 2018-03-15 | Farrowtech Aps | System, device and method for observing piglet birth |
| JP2018156354A (en) | 2017-03-17 | 2018-10-04 | 日本電信電話株式会社 | Procession length estimation apparatus, method, and program |
| JP2019010010A (en) | 2017-06-29 | 2019-01-24 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Control device for ventilation system of poultry house |
| WO2019146416A1 (en) | 2018-01-26 | 2019-08-01 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Poultry raising system, poultry raising method, and program |
| JP2019220091A (en) | 2018-06-22 | 2019-12-26 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Image processing apparatus, image processing system, and image processing method |
| JP2020080791A (en) | 2018-11-29 | 2020-06-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Poultry farming system, poultry farming method, program and livestock system |
-
2020
- 2020-12-18 JP JP2020210043A patent/JP7626366B2/en active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009181307A (en) | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Mitsubishi Electric Corp | Congestion retention detection system |
| JP2013210843A (en) | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Secom Co Ltd | Image processing device |
| US20180071069A1 (en) | 2015-03-03 | 2018-03-15 | Farrowtech Aps | System, device and method for observing piglet birth |
| WO2017187719A1 (en) | 2016-04-28 | 2017-11-02 | 国立大学法人大阪大学 | Health condition estimation device |
| US20190150405A1 (en) | 2016-04-28 | 2019-05-23 | Osaka University | Health condition estimation device |
| JP2018156354A (en) | 2017-03-17 | 2018-10-04 | 日本電信電話株式会社 | Procession length estimation apparatus, method, and program |
| JP2019010010A (en) | 2017-06-29 | 2019-01-24 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Control device for ventilation system of poultry house |
| WO2019146416A1 (en) | 2018-01-26 | 2019-08-01 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Poultry raising system, poultry raising method, and program |
| JP2019220091A (en) | 2018-06-22 | 2019-12-26 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Image processing apparatus, image processing system, and image processing method |
| JP2020080791A (en) | 2018-11-29 | 2020-06-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Poultry farming system, poultry farming method, program and livestock system |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 村田 一星 外3名,機械学習を用いた密度マップ推定による大規模魚群中の個体検出,2018年度情報処理学会関西支部支部大会講演論文集,2018年09月21日,p.1-4 |
| 海部健三 外9名,超音波テレメトリーを用いた,人工池における石の間隙がニホンウナギの隠れ場所として果たす機能の把握,応用生態工学,第22巻第1号,2019年07月28日,p.83-92,https://www.jstage.jst.go.jp/article/ece/22/1/22_83/_pdf/-char/ja |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2022096833A (en) | 2022-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10796141B1 (en) | Systems and methods for capturing and processing images of animals for species identification | |
| US10205896B2 (en) | Automatic lens flare detection and correction for light-field images | |
| JP7209269B2 (en) | Livestock barn monitoring method and livestock barn monitoring system | |
| JP2020517027A (en) | Method and apparatus for determining facial image quality, electronic device and computer storage medium | |
| CN111220235B (en) | Water level monitoring method and device | |
| WO2021139494A1 (en) | Animal body online claim settlement method and apparatus based on monocular camera, and storage medium | |
| US11594060B2 (en) | Animal information management system and animal information management method | |
| KR101662407B1 (en) | Method for vignetting correction of image and apparatus therefor | |
| JP5976126B2 (en) | System and method for estimating target size | |
| KR102643254B1 (en) | Apparatus and method for calculating shipping information of livestock populations, and shipping information calculating system including the apparatus | |
| KR102594017B1 (en) | Livestock management system and method of operating thereof | |
| JP7626366B2 (en) | Denseness estimation device, denseness estimation method, and program | |
| JP2023015924A (en) | Production management system, production management method, and program | |
| CN109740409A (en) | Information processing unit and method, photographic device, camera arrangement and storage medium | |
| CN115700805B (en) | Methods, devices, equipment and storage media for plant height detection | |
| TW202416155A (en) | Fish identification device and fish identification method | |
| CN115620119A (en) | Method and device for weather type image detection and foggy image processing | |
| CN117440180B (en) | Video processing method, device, equipment, readable storage medium and product | |
| JP6893812B2 (en) | Object detector | |
| JP7580773B2 (en) | Crop growth diagnostic method and crop growth diagnostic program | |
| CN117765052A (en) | A camera effective detection distance estimation method for poultry target detection | |
| CN116910684A (en) | A regional drought remote sensing comprehensive index construction and monitoring method | |
| JP2022109683A (en) | Estimation device, estimation method, and program | |
| EP4421737A2 (en) | Image learning device and image learning method | |
| CN117011804B (en) | High-precision pig farm building assessment methods, systems, equipment and storage media |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20231205 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240627 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240709 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240906 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20241224 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20250114 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7626366 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |