JP7784698B2 - Information processing device, flying creature extermination system, pest capture system, information processing method, and program - Google Patents
Information processing device, flying creature extermination system, pest capture system, information processing method, and programInfo
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Description
本発明は、情報処理装置、飛翔生物駆除システム、害獣捕獲システム、情報処理方法、およびプログラムに関する。 The present invention relates to an information processing device, a flying creature extermination system, a pest capture system, an information processing method, and a program.
従来、虫や動物などの移動物体の位置を計測する技術が知られている。例えば、特許文献1には、実験動物の3-D運動関連の行動に関連付けられるステレオ画像を収集し、収集された画像フレームを処理することによって、当該実験動物の3-D運動パラメータを得ることが記載されている。 Technologies for measuring the positions of moving objects such as insects and animals are known. For example, Patent Document 1 describes collecting stereo images associated with the 3-D movement-related behavior of a laboratory animal, and processing the collected image frames to obtain the 3-D movement parameters of the laboratory animal.
特許文献1に記載の技術は、移動物体の位置を計測するものであるが、移動物体の位置を予測するものではない。特に、移動物体が高速で移動する害虫などである場合、カメラによって撮像された画像の読み込みや計算処理によるタイムラグに起因して、計測した位置と実際の位置とが大きく乖離する場合がある。そのため、移動物体が高速で移動する場合であっても、当該移動物体の位置を予測することができる技術が必要とされている。 The technology described in Patent Document 1 measures the position of a moving object, but does not predict the position of the moving object. In particular, when the moving object is a fast-moving pest or the like, the measured position may differ significantly from the actual position due to the time lag caused by reading images captured by a camera and performing calculations. Therefore, there is a need for technology that can predict the position of a moving object even when the object is moving at high speed.
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、移動物体が高速で移動する場合であっても、当該移動物体の位置を予測することができる情報処理装置、飛翔生物駆除システム、害獣捕獲システム、情報処理方法、およびプログラムを提供することを目的の一つとする。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and one of its objectives is to provide an information processing device, flying creature extermination system, pest capture system, information processing method, and program that can predict the position of a moving object even when the moving object is moving at high speed.
本発明の一態様である情報処理装置は、移動物体を時系列に撮影した複数の画像の各々から抽出された前記移動物体を表す点群情報に基づいて、少なくとも位置を含む、前記移動物体の時系列状態情報を導出する導出部と、前記時系列状態情報と、前記移動物体の周辺環境情報とに基づいて、前記移動物体の将来位置を予測する予測部と、を備えるものである。 An information processing device according to one aspect of the present invention includes a derivation unit that derives time-series state information of a moving object, including at least a position, based on point cloud information representing the moving object extracted from each of a plurality of images captured in time series of the moving object, and a prediction unit that predicts the future position of the moving object based on the time-series state information and information about the surrounding environment of the moving object.
前記予測部は、前記時系列状態情報の観測値を用いて、事前に推定された前記移動物体の状態値を補正して事後的に推定された前記移動物体の状態値を得る処理を繰り返すことによって、前記将来位置を予測してもよい。 The prediction unit may predict the future position by repeating a process of correcting a previously estimated state value of the moving object using the observed values of the time-series state information to obtain a retrospectively estimated state value of the moving object.
前記予測部は、前記時系列状態情報および前記周辺環境情報を、移動物体の時系列状態情報および周辺環境情報を入力とし、前記移動物体の将来位置を出力するように学習された学習済みモデルに入力することによって、前記将来位置を予測してもよい。 The prediction unit may predict the future position by inputting the time-series state information and the surrounding environment information into a trained model that receives the time-series state information and surrounding environment information of the moving object as input and is trained to output the future position of the moving object.
前記周辺環境情報は、前記移動物体が位置する環境における風向、風速、気温、温度、降水量、光源の位置、光源の分光強度、季節、時間帯に関する情報のうちの少なくとも一つを含んでもよい。 The surrounding environment information may include at least one of information regarding wind direction, wind speed, air temperature, temperature, precipitation, light source position, light source spectral intensity, season, and time of day in the environment in which the moving object is located.
前記移動物体は、飛翔する害虫であり、
前記時系列状態情報は、前記害虫のロール角、ピッチ角、翅のはばたき周波数、翅の向き、翅の角度、腹部の向き、腹部のねじれ、腹部の曲がり、頭部の向き、頭部のねじれ、触覚の向き、両翅の動きの違い、足の向き、および腹部の大きさ、のうちの少なくとも一つをさらに含んでもよい。
the moving object is a flying pest,
The time-series state information may further include at least one of the roll angle, pitch angle, wing flapping frequency, wing direction, wing angle, abdomen direction, abdomen twist, abdomen bending, head direction, head twist, antenna direction, difference in movement of both wings, leg direction, and abdomen size of the pest.
前記移動物体は、鳥類に属する動物であり、
前記時系列状態情報は、前記動物の翼のはばたき周波数、翼の向き、翼の角度、腹部の向き、頭部の向き、足の向き、および腹部の大きさのうちの少なくとも一つをさらに含んでもよい。
the moving object is an animal belonging to the avian family,
The time-series state information may further include at least one of the animal's wing flapping frequency, wing orientation, wing angle, abdomen orientation, head orientation, leg orientation, and abdomen size.
前記移動物体は、四足歩行する動物であり、
前記時系列状態情報は、前記動物の腹部の向き、頭部の向き、足の向き、および腹部の大きさのうちの少なくとも一つをさらに含んでもよい。
the moving object is a quadrupedal animal,
The time-series state information may further include at least one of the orientation of the animal's abdomen, the orientation of its head, the orientation of its legs, and the size of its abdomen.
本発明によれば、移動物体が高速で移動する場合であっても、当該移動物体の位置を予測することができる。さらに、移動物体が頻繁に速度変化したり、直線的でない移動を行ったりする場合にも当該移動物体の位置を予測することができる。 According to the present invention, the position of a moving object can be predicted even when the object is moving at high speed. Furthermore, the position of a moving object can be predicted even when the object's speed changes frequently or the object moves in a non-linear manner.
[第1実施形態]
以下、図面を参照し、本発明の第1実施形態に係る情報処理装置100について説明する。図1は、第1実施形態に係る情報処理装置100の使用環境および構成の一例を示す図である。情報処理装置100は、例えば、カメラ10と、レーザー照射装置50と協働して動作する。情報処理装置100とレーザー照射装置50の組み合わせは、「飛翔生物駆除システム」の一例である。
[First embodiment]
An information processing device 100 according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an example of a usage environment and configuration of the information processing device 100 according to the first embodiment. The information processing device 100 operates in cooperation with, for example, a camera 10 and a laser irradiation device 50. The combination of the information processing device 100 and the laser irradiation device 50 is an example of a "flying creature extermination system."
カメラ10は、例えば、対象物を異なる方向から撮影することにより、縦横の二次元情報に加えて、当該対象物の奥行き情報をも取得することを可能にするステレオカメラなどの3Dカメラである。また、カメラ10は、LIDAR(light detection and ranging)のような3次元レーザースキャナであってもよい。カメラ10は、例えば、ハスモンヨトウなどの飛翔害虫が生息する領域に、任意の方向(地表に対して水平方向や垂直方向など)を向けて設置される。カメラ10は、有線ケーブル又は無線ネットワークを介して情報処理装置100と通信可能に接続される。カメラ10は、情報処理装置100からの指示に応じて、又は定期的に、飛翔害虫を時系列に撮影し、撮影した複数の3D画像(以下、単に「画像」と称する場合がある)を情報処理装置100に送信する。図1は、一例として、カメラ10を地表に対して水平方向に設置し、カメラ10に関して縦方向をX軸、横方向をY軸、高さ方向をZ軸として3D画像が認識される例を表している。飛翔害虫は、「移動物体」の一例である。 The camera 10 is a 3D camera, such as a stereo camera, that captures images of an object from different directions, enabling it to acquire depth information of the object in addition to two-dimensional vertical and horizontal information. The camera 10 may also be a 3D laser scanner, such as a LIDAR (light detection and ranging) scanner. The camera 10 is installed in an area inhabited by flying pests, such as common cutworms, facing in any direction (e.g., horizontal or vertical relative to the ground). The camera 10 is communicatively connected to the information processing device 100 via a wired cable or a wireless network. In response to instructions from the information processing device 100 or periodically, the camera 10 captures images of the flying pests in chronological order and transmits the captured 3D images (hereinafter sometimes simply referred to as "images") to the information processing device 100. Figure 1 shows an example in which the camera 10 is installed horizontally relative to the ground, and the 3D image is recognized with the vertical direction, horizontal direction, and height direction of the camera 10 as the X-axis, Y-axis, and Z-axis, respectively. Flying pests are an example of a "moving object."
レーザー照射装置50は、例えば、飛翔害虫を殺傷可能なレーザーを出力する高出力レーザー装置であり、有線ケーブル又は無線ネットワークを介して情報処理装置100と通信可能に接続される。より具体的には、レーザー照射装置50は、後述する情報処理装置100の位置予測部140によって予測された飛翔害虫の将来位置を受信すると、当該将来位置に向けてレーザーを照射するように、内蔵するガルバノミラーを制御し、レーザーを出力する。これにより、飛翔害虫を駆除することができる。 The laser irradiation device 50 is, for example, a high-power laser device that outputs a laser capable of killing flying pests, and is communicatively connected to the information processing device 100 via a wired cable or wireless network. More specifically, when the laser irradiation device 50 receives the future position of a flying pest predicted by the position prediction unit 140 of the information processing device 100 (described below), it controls the built-in galvanometer mirror to emit a laser toward the future position, and outputs the laser. This makes it possible to exterminate flying pests.
情報処理装置100は、パーソナルコンピュータやタブレット端末などのコンピュータ装置である。情報処理装置100は、例えば、画像取得部110と、点群抽出部120と、状態導出部130と、位置予測部140と、記憶部150と、を備える。画像取得部110と、点群抽出部120と、状態導出部130と、位置予測部140のそれぞれは、例えば、CPU(Central Processing Unit)などのハードウェアプロセッサがプログラム(ソフトウェア)を実行することにより実現される。これらの構成要素のうち一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)などのハードウェア(回路部;circuitryを含む)によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めHDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリなどの記憶装置(非一過性の記憶媒体を備える記憶装置)に格納されていてもよいし、DVDやCD-ROMなどの着脱可能な記憶媒体(非一過性の記憶媒体)に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることでインストールされてもよい。記憶部150は、HDDやフラッシュメモリ、RAM(Random Access Memory)などの記憶装置により実現される。 The information processing device 100 is a computing device such as a personal computer or tablet terminal. The information processing device 100 includes, for example, an image acquisition unit 110, a point cloud extraction unit 120, a state derivation unit 130, a position prediction unit 140, and a memory unit 150. Each of the image acquisition unit 110, the point cloud extraction unit 120, the state derivation unit 130, and the position prediction unit 140 is implemented by a hardware processor, such as a CPU (Central Processing Unit), executing a program (software). Some or all of these components may be implemented by hardware (including circuitry) such as an LSI (Large Scale Integration), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), or a GPU (Graphics Processing Unit), or may be implemented by a combination of software and hardware. The program may be stored in advance in a storage device (a storage device with a non-transitory storage medium) such as a hard disk drive (HDD) or flash memory, or may be stored in a removable storage medium (a non-transitory storage medium) such as a DVD or CD-ROM, and installed by inserting the storage medium into a drive device. The storage unit 150 is realized by a storage device such as a HDD, flash memory, or RAM (random access memory).
画像取得部110は、カメラ10によって時系列に撮影された飛翔害虫の画像をカメラ10から取得し、記憶部150に格納する。 The image acquisition unit 110 acquires images of flying pests captured in time series by the camera 10 from the camera 10 and stores them in the memory unit 150.
点群抽出部120は、飛翔害虫を時系列に撮影した複数の画像の各々から、当該飛翔害虫を表す3次元点群を点群情報として抽出する。図2は、点群抽出部120によって抽出される3次元点群の一例を示す図である。図2の左部に示す通り、点群抽出部120が、画像から飛翔害虫を表す3次元点群を抽出すると、状態導出部130は、3次元点群を構成する各点の平均値を取ることによって、飛翔害虫の位置Pを算出する。 The point cloud extraction unit 120 extracts a three-dimensional point cloud representing a flying pest as point cloud information from each of multiple images of the flying pest captured in time series. Figure 2 is a diagram showing an example of a three-dimensional point cloud extracted by the point cloud extraction unit 120. As shown on the left side of Figure 2, when the point cloud extraction unit 120 extracts a three-dimensional point cloud representing the flying pest from the image, the state derivation unit 130 calculates the position P of the flying pest by taking the average value of each point that makes up the three-dimensional point cloud.
図2の右部に示す通り、状態導出部130は、さらに、3次元点群に、例えば、最小二乗法を適用することによって、当該3次元点群を近似する回帰平面RPを算出する。状態導出部130は、回帰平面RPのXYZ空間における傾きに基づいて、飛翔害虫の姿勢角(ロール角およびピッチ角)を算出する。代替的に、状態導出部130は、テンプレートマッチングの手法を用いて、記憶部150に事前に記憶された飛翔害虫の形状データおよび角度データと、3次元点群とを比較することによって、飛翔害虫の姿勢角を求めても良い。 As shown on the right side of Figure 2, the state derivation unit 130 further calculates a regression plane RP that approximates the three-dimensional point cloud by, for example, applying the least squares method to the three-dimensional point cloud. The state derivation unit 130 calculates the attitude angles (roll angle and pitch angle) of the flying pest based on the tilt of the regression plane RP in XYZ space. Alternatively, the state derivation unit 130 may use a template matching technique to determine the attitude angles of the flying pest by comparing the three-dimensional point cloud with shape data and angle data of the flying pest pre-stored in the memory unit 150.
状態導出部130は、さらに、各画像の点群情報に基づいて、飛翔害虫の翅のはばたき周波数、翅の向き、翅の角度、腹部の向き、腹部のねじれ、腹部の曲がり、頭部の向き、頭部のねじれ、触覚の向き、両翅の動きの違い、足の向き、および腹部の大きさなどの状態情報を時系列に導出する。 The state derivation unit 130 further derives state information such as the wing flapping frequency, wing direction, wing angle, abdomen direction, abdomen twist, abdomen curvature, head direction, head twist, antenna direction, difference in wing movement, leg direction, and abdomen size of the flying pest in chronological order based on the point cloud information of each image.
図3は、状態導出部130が飛翔害虫の翅に関する状態情報を抽出する方法を説明するための図である。状態導出部130は、まず、3次元点群に対して、クラスタリングやパターンマッチングなどの手法を適用することによって、当該3次元点群のうち、飛翔害虫の翅に対応する部分点群を注目点群として抽出する。次に、状態導出部130は、飛翔害虫の位置Pを始点とし、注目点群の各点を終点とするベクトルの平均を取ることによって、飛翔害虫の翅を表す代表ベクトルRVを算出する。状態導出部130は、例えば、図3の右下部に示す通り、代表ベクトルRVの時間的推移を計測し、代表ベクトルRVが初期時点のベクトルに一致したタイミングを一回のはばたきとカウントすることによって、翅のはばたき周波数を算出することができる。 Figure 3 is a diagram illustrating how the state derivation unit 130 extracts state information related to the wings of a flying pest. The state derivation unit 130 first applies techniques such as clustering and pattern matching to the 3D point cloud to extract a partial point cloud corresponding to the wings of the flying pest as a point cloud of interest from the 3D point cloud. Next, the state derivation unit 130 calculates a representative vector RV representing the wings of the flying pest by averaging vectors whose starting point is the position P of the flying pest and whose ending point is each point in the point cloud of interest. For example, as shown in the lower right of Figure 3, the state derivation unit 130 can calculate the wing flapping frequency by measuring the temporal progression of the representative vector RV and counting the moment when the representative vector RV matches the vector at the initial point as one flapping.
状態導出部130は、さらに、飛翔害虫の翅を表す注目点群に基づいて、翅の向きおよび翅の角度を算出する。より具体的には、例えば、状態導出部130は、まず。3次元点群に対して、クラスタリングやパターンマッチングなどの手法を適用することによって、当該3次元点群のうち、飛翔害虫の腹部に対応する部分点群を抽出する。次に、状態導出部130は、飛翔害虫の腹部に対応する部分点群に、例えば、最小二乗法を適用することによって、飛翔害虫の腹部を近似する回帰平面RPを算出する。状態導出部130は、飛翔害虫の翅を表す代表ベクトルRVと、腹部を近似する回帰平面RPとの間の角度を算出し、これを翅の角度として決定する。 The state derivation unit 130 further calculates the wing orientation and wing angle based on the focus point cloud representing the wings of the flying pest. More specifically, for example, the state derivation unit 130 first applies a method such as clustering or pattern matching to the 3D point cloud to extract a partial point cloud corresponding to the abdomen of the flying pest from the 3D point cloud. Next, the state derivation unit 130 calculates a regression plane RP that approximates the abdomen of the flying pest by applying, for example, the least squares method to the partial point cloud corresponding to the abdomen of the flying pest. The state derivation unit 130 calculates the angle between the representative vector RV representing the wings of the flying pest and the regression plane RP that approximates the abdomen, and determines this as the wing angle.
状態導出部130は、さらに、例えば、飛翔害虫の翅に対応する部分点群に、最小二乗法を適用することによって、飛翔害虫の翅を近似する回帰曲面RSを算出する。状態導出部130は、算出した回帰曲面RSの法線ベクトルNVを翅の向きとして決定する。 The state derivation unit 130 further calculates a regression surface RS that approximates the wings of the flying pest, for example, by applying the least squares method to the partial point cloud corresponding to the wings of the flying pest. The state derivation unit 130 determines the normal vector NV of the calculated regression surface RS as the orientation of the wing.
状態導出部130は、さらに、例えば、飛翔害虫の左翅を表す代表ベクトルRVと、飛翔害虫の右翅を表す代表ベクトルRVとの差分ベクトルを算出することによって、両翅の動きの違いを求める。以上の処理により、翅のはばたき周波数、翅の向き、翅の角度、および両翅の動きの違いが決定される。 The state derivation unit 130 further determines the differences in the movement of both wings by, for example, calculating the difference vector between the representative vector RV representing the left wing of the flying pest and the representative vector RV representing the right wing of the flying pest. Through the above processing, the flapping frequency, wing direction, wing angle, and differences in the movement of both wings are determined.
図4は、状態導出部130が飛翔害虫の腹部に関する状態情報を抽出する方法を説明するための図である。状態導出部130は、3次元点群に対して、クラスタリングやパターンマッチングなどの手法を適用することによって、飛翔害虫の腹部に対応する部分点群を注目点群として抽出して、腹部の向き、腹部のねじれ、腹部の曲がり、および腹部の大きさなどの状態情報を導出する。より具体的には、例えば、状態導出部130は、まず、飛翔害虫の腹部に対応する部分点群に、最小二乗法などの手法を適用することによって、飛翔害虫の腹部を近似する近似曲面RSを算出する。状態導出部130は、例えば、近似曲面RSの法線ベクトルNVを腹部の向きとして算出し、近似曲面RSの曲率を腹部の曲がりとして算出し、近似曲面RSの捩れ率(捩れテンソル)を腹部のねじれとして算出する。 Figure 4 is a diagram illustrating how the state derivation unit 130 extracts state information related to the abdomen of a flying pest. By applying techniques such as clustering and pattern matching to the 3D point cloud, the state derivation unit 130 extracts a partial point cloud corresponding to the abdomen of the flying pest as a point cloud of interest, and derives state information such as the orientation, twist, curvature, and size of the abdomen. More specifically, for example, the state derivation unit 130 first calculates an approximated surface RS that approximates the abdomen of the flying pest by applying a technique such as the least squares method to the partial point cloud corresponding to the abdomen of the flying pest. For example, the state derivation unit 130 calculates the normal vector NV of the approximated surface RS as the orientation of the abdomen, calculates the curvature of the approximated surface RS as the curvature of the abdomen, and calculates the torsion rate (torsion tensor) of the approximated surface RS as the torsion of the abdomen.
さらに、状態導出部130は、例えば、飛翔害虫の腹部に対応する部分点群を近似する閉曲面をフィッティング等の手法を用いて算出し、当該閉曲面によって囲まれる領域の体積を腹部の大きさとして算出する。以上の処理により、腹部の向き、腹部のねじれ、腹部の曲がり、および腹部の大きさが決定される。 Furthermore, the state derivation unit 130 calculates, for example, a closed surface that approximates the partial point cloud corresponding to the abdomen of the flying pest using a technique such as fitting, and calculates the volume of the area enclosed by this closed surface as the size of the abdomen. Through the above processing, the orientation, twisting, curvature, and size of the abdomen are determined.
図5は、状態導出部130が飛翔害虫の頭部に関する状態情報を抽出する方法を説明するための図である。状態導出部130は、3次元点群に対して、クラスタリングやパターンマッチングなどの手法を適用することによって、飛翔害虫の頭部に対応する部分点群を注目点群として抽出して、頭部のねじれ、および頭部の向きなどの状態情報を導出する。より具体的には、例えば、状態導出部130は、腹部の場合と同様に、飛翔害虫の頭部に対応する部分点群に、最小二乗法などの手法を適用することによって、飛翔害虫の頭部を近似する近似曲面RSを算出する。状態導出部130は、例えば、近似曲面RSの捩れ率(捩れテンソル)を頭部のねじれとして算出し、近似曲面RSの法線ベクトルNVを頭部の向きとして算出する。以上の処理により、頭部のねじれおよび頭部の向きが決定される。 Figure 5 is a diagram illustrating how the state derivation unit 130 extracts state information related to the head of a flying pest. The state derivation unit 130 applies techniques such as clustering and pattern matching to the 3D point cloud to extract a partial point cloud corresponding to the head of the flying pest as a point cloud of interest, and derives state information such as the twist and orientation of the head. More specifically, for example, the state derivation unit 130 calculates an approximated surface RS that approximates the head of the flying pest by applying a technique such as the least squares method to the partial point cloud corresponding to the head of the flying pest, as in the case of the abdomen. The state derivation unit 130, for example, calculates the torsion rate (torsion tensor) of the approximated surface RS as the twist of the head, and calculates the normal vector NV of the approximated surface RS as the orientation of the head. The twist and orientation of the head are determined through the above processing.
図6は、状態導出部130が飛翔害虫の触覚に関する状態情報を抽出する方法を説明するための図である。状態導出部130は、3次元点群に対して、クラスタリングやパターンマッチングなどの手法を適用することによって、飛翔害虫の触覚に対応する部分点群を注目点群として抽出して、触覚の向きなどの状態情報を導出する。より具体的には、例えば、状態導出部130は、飛翔害虫の触覚に対応する部分点群に、最小二乗法などの手法を適用することによって、飛翔害虫の左右それぞれの触覚を近似する回帰直線RL1、RL2を算出する。状態導出部130は、例えば、回帰直線RL1、RL2の方向ベクトルV1、V2を左右それぞれの触覚の向きとして算出する。以上の処理により、触覚の向きが決定される。 Figure 6 is a diagram illustrating how the state derivation unit 130 extracts state information related to the antennae of flying pests. The state derivation unit 130 applies techniques such as clustering and pattern matching to the three-dimensional point cloud to extract partial point clouds corresponding to the antennae of the flying pest as a point cloud of interest, and derives state information such as the direction of the antennae. More specifically, for example, the state derivation unit 130 applies a technique such as the least squares method to the partial point cloud corresponding to the antennae of the flying pest to calculate regression lines RL1 and RL2 that approximate the left and right antennae of the flying pest. For example, the state derivation unit 130 calculates directional vectors V1 and V2 of the regression lines RL1 and RL2 as the directions of the left and right antennae. The direction of the antennae is determined through the above processing.
図7は、状態導出部130が飛翔害虫の足に関する状態情報を抽出する方法を説明するための図である。状態導出部130は、3次元点群に対して、クラスタリングやパターンマッチングなどの手法を適用することによって、飛翔害虫の足に対応する部分点群を注目点群として抽出して、足の向きなどの状態情報を導出する。より具体的には、例えば、状態導出部130は、飛翔害虫の足に対応する部分点群に、最小二乗法などの手法を適用することによって、飛翔害虫の足を近似する回帰直線RCを足それぞれについて算出する。状態導出部130は、例えば、回帰直線RLの方向ベクトルVを足の向きとして算出する。以上の処理により、足の向きが決定される。 Figure 7 is a diagram illustrating how the state derivation unit 130 extracts state information related to the legs of flying pests. The state derivation unit 130 applies techniques such as clustering and pattern matching to the three-dimensional point cloud to extract partial point clouds corresponding to the legs of the flying pest as a point cloud of interest, and derives state information such as the direction of the legs. More specifically, for example, the state derivation unit 130 applies a technique such as the least squares method to the partial point clouds corresponding to the legs of the flying pest to calculate a regression line RC that approximates the legs of the flying pest for each leg. The state derivation unit 130 calculates, for example, the direction vector V of the regression line RL as the direction of the leg. The leg direction is determined by the above process.
上記では、状態導出部130が、飛翔害虫の翅のはばたき周波数、翅の向き、翅の角度、腹部の向き、腹部のねじれ、腹部の曲がり、頭部の向き、頭部のねじれ、触覚の向き、両翅の動きの違い、足の向き、および腹部の大きさなどの状態情報を求める方法について説明した。しかし、上述した方法は一例に過ぎず、任意の方法を用いて、これらの値を算出してもよい。 The above describes a method by which the state derivation unit 130 determines state information such as the wing flapping frequency, wing direction, wing angle, abdomen direction, abdomen twist, abdomen curvature, head direction, head twist, antenna direction, difference in wing movement, leg direction, and abdomen size of a flying pest. However, the above-described method is merely an example, and any method may be used to calculate these values.
位置予測部140は、状態導出部130によって時系列に導出された状態情報と、事前に設定された周辺環境情報とに基づいて、飛翔害虫の将来位置を予測する。ここで、周辺環境情報とは、カメラ10、レーザー照射装置50、および情報処理装置100が設置された環境の周辺状況を表す情報であり、例えば、風向、風速、気温、温度、降水量、寄主植物の位置、寄主植物の種類、寄主植物の生育ステージ、寄主植物の匂い成分、光源(例えば、街灯など)の位置、光源の分光強度、月の位置、月の分光強度、コウモリの位置、コウモリの超音波の有無、飛翔害虫の雌の位置(飛翔害虫が雄の場合)、季節、および時間帯などに関する情報のうちの少なくとも一つを含む。 The position prediction unit 140 predicts the future position of flying pests based on the state information derived in time series by the state derivation unit 130 and pre-set surrounding environment information. Here, surrounding environment information refers to information that represents the surrounding conditions of the environment in which the camera 10, laser irradiation device 50, and information processing device 100 are installed, and includes, for example, at least one of the following information: wind direction, wind speed, air temperature, temperature, precipitation, host plant location, host plant type, host plant growth stage, host plant odor components, light source (e.g., street lamp), light source spectral intensity, moon position, moon spectral intensity, bat location, presence or absence of bat ultrasound, location of female flying pests (if the flying pest is male), season, and time of day.
位置予測部140は、例えば、状態情報の観測開始時点を0、現時点をtによって表すとき、式(1)にしたがって、nステップ先の時点t+nにおける飛翔害虫の将来位置を予測する(nは任意の正の整数である)。 For example, when the start time of observation of the status information is represented by 0 and the current time by t, the position prediction unit 140 predicts the future position of the flying pest at time t+n, n steps ahead (n is any positive integer), according to equation (1).
式(1)において、Yk(k=0,・・・,t-2,t-1,t)は、時点0から時点tまでの期間に観測された状態情報であり、θtは、事前に設定された時点tにおける周辺環境情報であり、Y^t+nは、時点t+nにおける飛翔害虫の状態情報であり、fθtは、周辺環境情報θtを内部パラメータとする、Yk(k=0,・・・,t-2,t-1,t)の入力に対して、Y^t+nを出力する線形または非線形関数である。より詳しくは、Ytおよびθtは、式(2)および式(3)によって表されるベクトルである。 In equation (1), Y k (k=0, ..., t-2, t-1, t) is state information observed during the period from time 0 to time t, θ t is surrounding environment information at pre-set time t, Y^ t+n is flying pest state information at time t+n, and f θt is a linear or nonlinear function that takes surrounding environment information θ t as an internal parameter, inputs Y k (k=0, ..., t-2, t-1, t), and outputs Y^ t+n . More specifically, Y t and θ t are vectors represented by equations (2) and (3).
式(2)において、xt、yt、ztは、それぞれ飛翔害虫の位置Pのx成分、y成分、z成分である。φtは、飛翔害虫のロール角であり、θtは、飛翔害虫のピッチ角であり、ωtは、翅のはばたき周波数である。式(2)では、表記を省略しているが、Ytは、さらに、翅の向き、翅の角度、腹部の向き、腹部のねじれ、腹部の曲がり、頭部の向き、頭部のねじれ、触覚の向き、両翅の動きの違い、足の向き、および腹部の大きさのうちの少なくとも一部を含んでもよい。より一般的に、Ytは、少なくとも、飛翔害虫の位置xt、yt、ztを含むものであればよい。 In equation (2), xt , yt , and zt are the x-, y-, and z-components of the position P of the flying pest, respectively. φt is the roll angle of the flying pest, θt is the pitch angle of the flying pest, and ωt is the wing flapping frequency. Although not shown in equation (2), Yt may further include at least some of the following: wing orientation, wing angle, abdomen orientation, abdomen twist, abdomen curvature, head orientation, head twist, antenna orientation, difference in movement of both wings, leg orientation, and abdomen size. More generally, Yt may include at least the positions xt , yt , and zt of the flying pest.
式(3)において、at、bt、ct、dt、et・・・は、風向、風速、気温、温度、降水量、寄主植物の位置、寄主植物の種類、寄主植物の生育ステージ、寄主植物の匂い成分、光源(例えば、街灯など)の位置、光源の分光強度、月の位置、月の分光強度、コウモリの位置、コウモリの超音波の有無、飛翔害虫の雌の位置(飛翔害虫が雄の場合)、季節、および時間帯などに関する情報のうちの少なくとも一部を含むものである。 In equation (3), a t , b t , c t , d t , e t ... include at least some of the information related to wind direction, wind speed, air temperature, temperature, precipitation, location of host plant, type of host plant, growth stage of host plant, odor components of host plant, location of light source (e.g., street light), spectral intensity of light source, position of the moon, spectral intensity of the moon, location of bats, presence or absence of bat ultrasound, location of female flying pests (if flying pests are male), season, time of day, etc.
上記の前提の下に、位置予測部140は、例えば、飛翔害虫に関するシステムモデルと観測モデルとを含む状態空間モデルを構築し、カルマンフィルタ処理を実行することによって、飛翔害虫の時点t+nにおける飛翔害虫の将来位置を予測する。より具体的には、飛翔害虫に関するシステムモデルと観測モデルは、式(4)および(5)によってそれぞれ定義される。 Under the above assumptions, the position prediction unit 140, for example, constructs a state space model including a system model and observation model for flying pests, and predicts the future position of the flying pest at time t+n by performing Kalman filter processing. More specifically, the system model and observation model for flying pests are defined by equations (4) and (5), respectively.
式(4)において、Xtは、時点tにおける飛翔害虫の状態変数であり、式(6)によって定義されるものである。 In equation (4), X t is the state variable of the flying pest at time t, and is defined by equation (6).
式(6)において、xt、yt、ztは、それぞれ飛翔害虫の位置Pのx成分、y成分、z成分であり、x・ t、y・ t、z・ tは、それぞれ飛翔害虫の位置Pのx成分、y成分、z成分を微分することによって得られる速度であり、φtは、飛翔害虫のロール角であり、θtは、飛翔害虫のピッチ角であり、ωtは、翅のはばたき周波数である。 In equation (6), xt , yt , and zt are the x, y, and z components of the position P of the flying pest, respectively; x · t , y · t , and z · t are the velocities obtained by differentiating the x, y, and z components of the position P of the flying pest, respectively; φt is the roll angle of the flying pest; θt is the pitch angle of the flying pest; and ωt is the wing flapping frequency.
式(4)の説明に戻ると、Aθは、周辺環境情報を内部パラメータとするシステム行列であり、Vtは、平均0、分散Qの正規分布にしたがうシステムノイズであり、bは、定数ベクトルである。式(5)において、Ytは、時点tにおける飛翔害虫の観測値であり、式(7)によって定義されるものである。 Returning to the explanation of equation (4), Aθ is a system matrix with the surrounding environment information as an internal parameter, Vt is system noise that follows a normal distribution with mean 0 and variance Q, and b is a constant vector. In equation (5), Yt is the observed value of flying pests at time t, and is defined by equation (7).
式(7)において、xt、yt、ztは、それぞれ飛翔害虫の位置Pのx成分、y成分、z成分であり、φtは、飛翔害虫のロール角であり、θtは、飛翔害虫のピッチ角であり、ωtは、翅のはばたき周波数である。 In equation (7), xt , yt , and zt are the x, y, and z components of the position P of the flying pest, respectively, φt is the roll angle of the flying pest, θt is the pitch angle of the flying pest, and ωt is the wing flapping frequency.
式(5)の説明に戻ると、Cは、飛翔害虫の状態変数Xtを観測値Ytに変換する変換行列であり、Wtは、平均0、分散Rの正規分布にしたがう観測ノイズである。位置予測部140は、以上のようにして構築された状態空間モデルに対して、カルマンフィルタ処理を実行することによって、時点t+nにおける飛翔害虫の将来位置を予測する。 Returning to the explanation of equation (5), C is a transformation matrix that converts the state variable Xt of the flying pest into the observation value Yt , and Wt is the observation noise that follows a normal distribution with mean 0 and variance R. The position prediction unit 140 predicts the future position of the flying pest at time t+n by performing Kalman filter processing on the state space model constructed as described above.
図8は、カルマンフィルタ処理によって将来位置を予測する方法の概要を説明するための図である。図8は、観測値Yk(k=0,・・・,t-2,t-1,t)を、予測ステップとフィルタリングステップとによって構成されるカルマンフィルタに逐次的に入力することによって、カルマンゲインGtを更新し、nステップ先の予測値Y^t+nを計算するモデルを得るフローを表している。より具体的には、位置予測部140は、観測値Yk(k=0,・・・,t-2,t-1,t)を用いて、事前に推定された飛翔害虫の状態値x^- tを補正して事後的に推定された状態値x^tを得る処理を繰り返すことによって、カルマンゲインGtを更新し、nステップ先の予測値Y^t+nを計算するモデルを得る。 8 is a diagram for explaining an overview of a method for predicting a future position using Kalman filter processing. Fig. 8 shows a flow for updating the Kalman gain G t and obtaining a model for calculating a predicted value Y^ t+n n steps ahead by sequentially inputting the observed values Y k (k=0, ..., t-2, t-1, t) into a Kalman filter composed of a prediction step and a filtering step. More specifically, the position prediction unit 140 uses the observed values Y k (k=0, ..., t-2, t-1, t) to correct the pre-estimated state value x^ - t of the flying pest to obtain a post-estimated state value x^ t , thereby updating the Kalman gain G t and obtaining a model for calculating the predicted value Y^ t+n n steps ahead.
図9は、ディープニューラルネットワークによって飛翔害虫の将来位置を予測する方法を説明するための図である。図9に示す通り、情報処理装置100は、事前に、時点0,1,・・・,t-2,t-1,tにおける飛翔害虫の3次元位置、3次元速度、ロール角、ピッチ角、翅のはばたきの周波数、翅の向き、翅の角度、腹部の向き、腹部のねじれ、腹部の曲がり、頭部の向き、頭部のねじれ、触角の向き、両翅の動きの違い、足の向き、および腹部の大きさ、並びに周辺環境の風向、風速、気温、湿度、降水量、寄主植物の位置、寄主植物の種類、寄主植物の生育ステージ、寄主植物の匂い成分、光源の位置、光源の分光強度、月の位置、月の分光強度、コウモリの位置、コウモリの超音波の有無、メスの位置(オスの場合)、季節、時間帯などの情報のうちの一部又は全てを入力データとし、時点t+nにおける飛翔害虫の将来位置を出力するように、例えば、ディープニューラルネットワークを用いて学習した学習済みモデルを生成しておく。位置予測部140は、時点0,1,・・・,t-2,t-1,tにおける上記のデータを学習済みモデルに入力することによって、時点t+nにおける飛翔害虫の将来位置を予測することができる。 Figure 9 is a diagram illustrating how deep neural networks can be used to predict the future positions of flying pests. As shown in FIG. 9 , the information processing device 100 uses as input data some or all of the following information: the three-dimensional position, three-dimensional speed, roll angle, pitch angle, wing flapping frequency, wing direction, wing angle, abdomen direction, abdomen twist, abdomen bending, head direction, head twist, antennae direction, difference in wing movement, leg direction, and abdomen size of the flying pest at times 0, 1, ..., t-2, t-1, and t, as well as the wind direction, wind speed, temperature, humidity, precipitation, host plant position, host plant type, host plant growth stage, host plant odor components, light source position, light source spectral intensity, moon position, moon spectral intensity, bat position, presence or absence of bat ultrasound, female bat position (for males), season, and time of day. A trained model trained using, for example, a deep neural network is generated in advance so as to output the future position of the flying pest at time t+n. By inputting the above data at times 0, 1, ..., t-2, t-1, and t into the trained model, the position prediction unit 140 can predict the future position of flying pests at time t+n.
次に、図10を参照して、第1実施形態に係る情報処理装置100によって実行される処理の流れについて説明する。図10は、第1実施形態に係る情報処理装置100によって実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。 Next, the flow of processing executed by the information processing device 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 10. FIG. 10 is a flowchart showing an example of the flow of processing executed by the information processing device 100 according to the first embodiment.
まず、画像取得部110は、カメラ10によって時系列に撮影された飛翔害虫の画像をカメラ10から取得する(ステップS100)。次に、点群抽出部120は、取得された各画像から飛翔害虫を表す点群情報を時系列に抽出する(ステップS101)。次に、状態導出部130は、時系列に抽出された点群情報に基づいて、飛翔害虫の状態情報を時系列に導出する(ステップS102)。 First, the image acquisition unit 110 acquires images of flying pests captured in chronological order by the camera 10 (step S100). Next, the point cloud extraction unit 120 extracts point cloud information representing the flying pests in chronological order from each acquired image (step S101). Next, the state derivation unit 130 derives state information of the flying pests in chronological order based on the point cloud information extracted in chronological order (step S102).
次に、位置予測部140は、状態導出部130によって時系列に導出された飛翔害虫の状態情報と、周辺環境情報とに基づいて、カルマンフィルタ処理、またはディープニューラルネットワークを用いて生成された学習済みモデルによって飛翔害虫の将来位置を予測する(ステップS103)。次に、情報処理装置100は、予測された将来位置をレーザー照射装置50に送信し、レーザー照射装置50は、予測された将来位置に向けて高出力レーザーを出力する(ステップS104)。これにより、本フローチャートの処理が終了する。 Next, the position prediction unit 140 predicts the future position of the flying pest using Kalman filter processing or a trained model generated using a deep neural network, based on the flying pest status information derived in time series by the state derivation unit 130 and the surrounding environment information (step S103). Next, the information processing device 100 transmits the predicted future position to the laser irradiation device 50, and the laser irradiation device 50 outputs a high-power laser toward the predicted future position (step S104). This completes the processing of this flowchart.
以上の通り説明された第1実施形態によれば、時系列に導出された飛翔害虫の状態情報と、周辺環境情報とに基づいて、飛翔害虫の将来位置を予測する。これにより、移動物体が高速で移動する場合であっても、当該移動物体の位置を予測することができる。さらに、移動物体が頻繁に速度変化したり、直線的でない移動を行ったりする場合にも当該移動物体の位置を予測することができる。 According to the first embodiment described above, the future positions of flying pests are predicted based on the status information of the flying pests derived in time series and information about the surrounding environment. This makes it possible to predict the position of a moving object even if the object is moving at high speed. Furthermore, it is possible to predict the position of a moving object even if the object's speed changes frequently or if it moves in a non-linear manner.
なお、第1実施形態では、一例として、飛翔害虫の将来位置を予測して、予測した将来位置に対して高出力レーザーを出力する例について説明した。しかし、第1実施形態の構成は、例えば、カラスなどの鳥類に属する動物に適用することができる。この場合、時系列に導出する状態情報としては、位置情報に加えて、例えば、動物の翼のはばたき周波数、翼の向き、翼の角度、腹部の向き、頭部の向き、足の向き、および腹部の大きさのうちの少なくとも一つを設定すればよい。予測した将来位置に対して高出力レーザーを出力することによって駆除を行う点は害虫と同様である。 In the first embodiment, an example was described in which the future position of flying pests was predicted and a high-power laser was output toward the predicted future position. However, the configuration of the first embodiment can also be applied to avian animals, such as crows. In this case, the state information derived in time series may include, in addition to position information, at least one of the animal's wing flapping frequency, wing direction, wing angle, abdomen direction, head direction, leg direction, and abdomen size. Similar to pests, extermination is performed by outputting a high-power laser toward the predicted future position.
[第2実施形態]
第1実施形態は、将来位置を予測する移動物体が飛翔害虫である場合に本発明を適用するものである。しかしながら、本発明はそのような構成に限定されず、任意の移動物体の将来位置予測に適用することができる。第2実施形態は、他の一例として、本発明を鹿の将来位置予測に適用するものである。以下、第1実施形態と異なる構成のみを説明し、共通の構成については説明を省略する。
[Second embodiment]
In the first embodiment, the present invention is applied to a case where the moving object whose future position is predicted is a flying pest. However, the present invention is not limited to such a configuration and can be applied to predicting the future position of any moving object. In the second embodiment, as another example, the present invention is applied to predicting the future position of a deer. Below, only the configuration that differs from the first embodiment will be described, and a description of the common configuration will be omitted.
図11は、第2実施形態に係る情報処理装置100の使用環境および構成の一例を示す図である。情報処理装置100は、例えば、カメラ10と、動物捕獲装置50Bと協働して動作する。情報処理装置100と動物捕獲装置50Bの組み合わせは、「害獣捕獲システム」の一例である。 Figure 11 is a diagram showing an example of the usage environment and configuration of the information processing device 100 according to the second embodiment. The information processing device 100 operates in cooperation with, for example, a camera 10 and an animal capture device 50B. The combination of the information processing device 100 and the animal capture device 50B is an example of a "vermin capture system."
動物捕獲装置50Bは、例えば、森林の木を介して空中に網を張り、鹿が網の下に来た際に網を落とすことによって捕獲する仕組みを有するドロップネットである。動物捕獲装置50Bは、情報処理装置100によって制御され、自装置の位置が位置予測部140によって予測された将来位置にあると判定した場合に動作することによって鹿を捕獲する。 The animal capture device 50B is, for example, a drop net that is stretched through the trees in the forest and has a mechanism for capturing deer by dropping the net when the deer comes under it. The animal capture device 50B is controlled by the information processing device 100, and operates to capture deer when it is determined that the device's own position is at the future position predicted by the position prediction unit 140.
第1実施形態と同様に、位置予測部140は、状態導出部130によって時系列に導出された鹿の状態情報と、周辺環境情報とに基づいて、カルマンフィルタ処理、またはディープニューラルネットワークを用いて生成された学習済みモデルによって鹿の将来位置を予測する。 As in the first embodiment, the position prediction unit 140 predicts the deer's future position using Kalman filter processing or a trained model generated using a deep neural network, based on the deer's state information derived in time series by the state derivation unit 130 and information about the surrounding environment.
その場合、上述した式(2)において、例えば、xt、yt、ztは、それぞれ鹿の位置Pのx成分、y成分、z成分であり、φtは、鹿の腹部の向きであり、θtは、鹿の頭部の向きであり、ωtは、鹿の足の向きである。これらのパラメータに代えて、又は加えて、鹿の腹部の大きさを状態情報として設定してもよいし、より一般的に、Ytは、少なくとも、飛翔害虫の位置xt、yt、ztを含むものであればよい。 In this case, in the above-mentioned formula (2), for example, xt , yt , and zt are the x-, y-, and z-components of the deer's position P, φt is the orientation of the deer's abdomen, θt is the orientation of the deer's head, and ωt is the orientation of the deer's legs. Instead of or in addition to these parameters, the size of the deer's abdomen may be set as the status information, or more generally, Yt may include at least the positions xt , yt , and zt of the flying pests.
さらに、上述した式(3)において、周辺環境情報θtは、例えば、風向、風速、気温、温度、降水量、地形、樹木の位置、光源の位置、光源の分光強度、音源の位置、音源の強度、季節、および時間帯などに関する情報のうちの少なくとも一つを含む。 Furthermore, in the above-mentioned equation (3), the surrounding environment information θt includes at least one of information related to, for example, wind direction, wind speed, air temperature, temperature, precipitation, topography, tree position, light source position, light source spectral intensity, sound source position, sound source intensity, season, and time of day.
さらに、上述した式(6)において、xt、yt、ztは、それぞれ鹿の位置Pのx成分、y成分、z成分であり、x・ t、y・ t、z・ tは、それぞれ鹿の位置Pのx成分、y成分、z成分を微分することによって得られる速度であり、φtは、鹿の腹部の向きであり、θtは、鹿の頭部の向きであり、ωtは、鹿の足の向きである。 Furthermore, in the above equation (6), xt , yt , and zt are the x- , y-, and z-components of the deer's position P, respectively; xt , yt , and zt are the velocities obtained by differentiating the x-, y-, and z-components of the deer's position P, respectively; φt is the orientation of the deer's abdomen; θt is the orientation of the deer's head; and ωt is the orientation of the deer's legs.
さらに、上述した式(7)において、xt、yt、ztは、それぞれ鹿の位置Pのx成分、y成分、z成分であり、φtは、鹿の腹部の向きであり、θtは、鹿の頭部の向きであり、ωtは、鹿の足の向きである。以上の条件の下で、位置予測部140は、第1実施形態と同様に、カルマンフィルタ処理によって鹿の将来位置を予測することができる。 Furthermore, in the above-mentioned equation (7), xt , yt , and zt are the x-, y-, and z-components of the deer's position P, respectively, φt is the orientation of the deer's abdomen, θt is the orientation of the deer's head, and ωt is the orientation of the deer's legs. Under the above conditions, the position prediction unit 140 can predict the deer's future position by Kalman filter processing, as in the first embodiment.
次に、図12を参照して、第2実施形態に係る情報処理装置100によって実行される処理の流れについて説明する。図12は、第2実施形態に係る情報処理装置100によって実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。 Next, the flow of processing executed by the information processing device 100 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. 12. FIG. 12 is a flowchart showing an example of the flow of processing executed by the information processing device 100 according to the second embodiment.
まず、画像取得部110は、カメラ10によって時系列に撮影された飛翔害虫の画像をカメラ10から取得する(ステップS100)。次に、点群抽出部120は、取得された各画像から飛翔害虫を表す点群情報を時系列に抽出する(ステップS101)。次に、状態導出部130は、時系列に抽出された点群情報に基づいて、飛翔害虫の状態情報を時系列に導出する(ステップS102)。 First, the image acquisition unit 110 acquires images of flying pests captured in chronological order by the camera 10 (step S100). Next, the point cloud extraction unit 120 extracts point cloud information representing the flying pests in chronological order from each acquired image (step S101). Next, the state derivation unit 130 derives state information of the flying pests in chronological order based on the point cloud information extracted in chronological order (step S102).
次に、位置予測部140は、状態導出部130によって時系列に導出された飛翔害虫の状態情報と、周辺環境情報とに基づいて、カルマンフィルタ処理、またはディープニューラルネットワークを用いて生成された学習済みモデルによって飛翔害虫の将来位置を予測する(ステップS103)。次に、情報処理装置100は、予測された将来位置を動物捕獲装置50Bに送信し、動物捕獲装置50Bは、自装置の位置が位置予測部140によって予測された将来位置にあると判定した場合に動作する(ステップS104)。これにより、本フローチャートの処理が終了する。 Next, the position prediction unit 140 predicts the future position of the flying pest using Kalman filter processing or a trained model generated using a deep neural network, based on the flying pest status information derived in time series by the state derivation unit 130 and the surrounding environment information (step S103). Next, the information processing device 100 transmits the predicted future position to the animal capture device 50B, and the animal capture device 50B operates when it determines that its own position is at the future position predicted by the position prediction unit 140 (step S104). This completes the processing of this flowchart.
以上の通り説明された第2実施形態によれば、時系列に導出された鹿の状態情報と、周辺環境情報とに基づいて、鹿の将来位置を予測する。これにより、移動物体が高速で移動する場合であっても、当該移動物体の位置を予測することができる。 According to the second embodiment described above, the future position of a deer is predicted based on the deer's state information derived in time series and the surrounding environment information. This makes it possible to predict the position of a moving object even if the object is moving at high speed.
10 カメラ
50 レーザー照射装置
50B 動物捕獲装置
100 情報処理装置
110 画像取得部
120 点群抽出部
130 状態導出部
140 位置予測部
150 記憶部
REFERENCE SIGNS LIST 10 Camera 50 Laser irradiation device 50B Animal capture device 100 Information processing device 110 Image acquisition unit 120 Point cloud extraction unit 130 State derivation unit 140 Position prediction unit 150 Storage unit
Claims (10)
前記時系列状態情報と、前記移動物体の周辺環境情報とに基づいて、前記移動物体の将来位置を予測する予測部と、を備え、
前記予測部は、前記時系列状態情報の観測値を用いて、事前に推定された前記移動物体の状態値を補正して事後的に推定された前記移動物体の状態値を得る処理を繰り返すことによって、前記将来位置を予測する、
情報処理装置。 a derivation unit that derives time-series state information of the moving object, including at least a position, based on point cloud information representing the moving object extracted from each of a plurality of images obtained by capturing the moving object in time series;
a prediction unit that predicts a future position of the moving object based on the time-series state information and surrounding environment information of the moving object ,
the prediction unit predicts the future position by repeating a process of correcting a state value of the moving object estimated in advance using the observed value of the time-series state information to obtain a state value of the moving object estimated ex post.
Information processing device.
前記時系列状態情報と、前記移動物体の周辺環境情報とに基づいて、前記移動物体の将来位置を予測する予測部と、を備え、
前記予測部は、前記時系列状態情報および前記周辺環境情報を、移動物体の時系列状態情報および周辺環境情報を入力とし、前記移動物体の将来位置を出力するように学習された学習済みモデルに入力することによって、前記将来位置を予測する、
情報処理装置。 a derivation unit that derives time-series state information of the moving object, including at least a position, based on point cloud information representing the moving object extracted from each of a plurality of images obtained by capturing the moving object in time series;
a prediction unit that predicts a future position of the moving object based on the time-series state information and surrounding environment information of the moving object,
the prediction unit predicts the future position by inputting the time-series state information and the surrounding environment information into a trained model that receives the time-series state information and the surrounding environment information of a moving object as input and is trained to output a future position of the moving object;
Information processing device.
請求項1又は2に記載の情報処理装置。 the surrounding environment information includes at least one of information regarding wind direction, wind speed, air temperature, temperature, amount of precipitation, position of a light source, spectral intensity of a light source, season, and time of day in the environment where the moving object is located;
3. The information processing device according to claim 1 or 2 .
前記時系列状態情報は、前記害虫のロール角、ピッチ角、翅のはばたき周波数、翅の向き、翅の角度、腹部の向き、腹部のねじれ、腹部の曲がり、頭部の向き、頭部のねじれ、触覚の向き、両翅の動きの違い、足の向き、および腹部の大きさ、のうちの少なくとも一つをさらに含む、
請求項1から3のいずれか1項に記載の情報処理装置。 the moving object is a flying pest,
The time-series state information further includes at least one of the roll angle, pitch angle, wing flapping frequency, wing direction, wing angle, abdomen direction, abdomen twist, abdomen bending, head direction, head twist, antenna direction, difference in movement of both wings, leg direction, and abdomen size of the pest.
The information processing device according to claim 1 .
前記時系列状態情報は、前記動物の翼のはばたき周波数、翼の向き、翼の角度、腹部の向き、頭部の向き、足の向き、および腹部の大きさのうちの少なくとも一つをさらに含む、
請求項1から3のいずれか1項に記載の情報処理装置。 the moving object is an animal belonging to the avian family,
the time-series state information further includes at least one of a wing flapping frequency, a wing orientation, a wing angle, an abdomen orientation, a head orientation, a leg orientation, and an abdomen size of the animal;
The information processing device according to claim 1 .
前記時系列状態情報は、前記動物の腹部の向き、頭部の向き、足の向き、および腹部の大きさのうちの少なくとも一つをさらに含む、
請求項1から3のいずれか1項に記載の情報処理装置。 the moving object is a quadrupedal animal,
The time-series state information further includes at least one of an orientation of the abdomen, an orientation of the head, an orientation of the legs, and a size of the abdomen of the animal.
The information processing device according to claim 1 .
前記情報処理装置によって制御され、前記将来位置に対して、レーザーを照射するレーザー照射装置と、
を備える飛翔生物駆除システム。 The information processing device according to claim 4 or 5 ;
a laser irradiation device that is controlled by the information processing device and that irradiates a laser toward the future position;
A flying creature extermination system equipped with:
前記情報処理装置によって制御され、自装置の位置が前記将来位置にあると判定された場合に動作する動物捕獲装置と、
を備える害獣捕獲システム。 The information processing device according to claim 6 ;
an animal capture device controlled by the information processing device and operable when the location of the device itself is determined to be at the future location;
A pest capture system comprising:
移動物体を時系列に撮影した複数の画像の各々から抽出された前記移動物体を表す点群情報に基づいて、少なくとも位置を含む、前記移動物体の時系列状態情報を導出し、
前記時系列状態情報と、前記移動物体の周辺環境情報とに基づいて、前記移動物体の将来位置を予測し、
前記予測は、前記時系列状態情報の観測値を用いて、事前に推定された前記移動物体の状態値を補正して事後的に推定された前記移動物体の状態値を得る処理を繰り返すことによって、前記将来位置を予測するものである、
情報処理方法。 The computer
deriving time-series state information of the moving object, including at least a position, based on point cloud information representing the moving object extracted from each of a plurality of images obtained by capturing the moving object in time series;
predicting a future position of the moving object based on the time-series state information and surrounding environment information of the moving object ;
The prediction predicts the future position by repeating a process of correcting a state value of the moving object estimated in advance using the observed value of the time-series state information to obtain a state value of the moving object estimated ex post.
Information processing methods.
移動物体を時系列に撮影した複数の画像の各々から抽出された前記移動物体を表す点群情報に基づいて、少なくとも位置を含む、前記移動物体の時系列状態情報を導出させ、
前記時系列状態情報と、前記移動物体の周辺環境情報とに基づいて、前記移動物体の将来位置を予測させ、
前記予測は、前記時系列状態情報の観測値を用いて、事前に推定された前記移動物体の状態値を補正して事後的に推定された前記移動物体の状態値を得る処理を繰り返すことによって、前記将来位置を予測するものである、
プログラム。 On the computer,
deriving time-series state information of the moving object, including at least a position, based on point cloud information representing the moving object extracted from each of a plurality of images obtained by capturing the moving object in time series;
predicting a future position of the moving object based on the time-series state information and surrounding environment information of the moving object ;
The prediction predicts the future position by repeating a process of correcting a state value of the moving object estimated in advance using the observed value of the time-series state information to obtain a state value of the moving object estimated ex post.
program.
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