JP2001523095A

JP2001523095A - 動物の一部位の位置を認識して決定するための装置と方法

Info

Publication number: JP2001523095A
Application number: JP54561398A
Authority: JP
Inventors: アンデルソン、ラース; ニルソン、マッツ
Original assignee: アルファラバルアグリエイビー
Priority date: 1997-04-23
Filing date: 1998-04-23
Publication date: 2001-11-20
Also published as: DE69811667T2; EP0989800A1; IL132167A0; IL132167A; SE9701547D0; US6234109B1; AU7096498A; EP0989800B1; WO1998047348A1; DE69811667D1

Abstract

(57)【要約】本発明は、動物の一部位の位置を認識して決定するための装置と方法に関する。本装置は、少なくとも１つの前記部位を含むことが予測される区域を、構造化された光（１２）によって照射される対象が少なくとも１つの方向に極めて明瞭な輪郭を有する少なくとも１つの照射される領域を有するような方法で照射するための構造化された光（１２）のソース（３１）と、前記光（１２）によって形成される少なくとも１つの画像を捕捉して処理するように配置された画像捕捉及びプロセッサ手段と、照射された対象の画像を異なる対象を定義した参照基準と比較して照射された対象が前記部位であるかどうかを決定し、前記照射された対象が動物の前記部位であることが確定されればその位置を確定する制御手段（３９）と、動物関連装置を前記部位の位置へと案内する動物関連装置及び手段とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】動物の一部位の位置を認識して決定するための装置と方法発明の属する技術分野本発明は、動物の一部位の位置を認識して決定するための装置に関する。本発明はまた、動物の一部位の位置を認識して決定するための方法に関する。関連技術の説明約２０〜３０年間に渡り、搾乳器に接続された乳頭カップと、乳頭クリーニング装置と、乳頭検査装置とを含む搾乳装置を、牛等の乳汁を分泌する動物の乳頭に自動的に装着することが可能であって、動物の搾乳手順を通じて作業者による介在の必要性をなくするような技術に関して多くの提案がなされてきた。その他の搾乳手順に関してはかなり長い間自動技術が利用可能となっていることから、人による常時介在が不要であっていわゆる「オンデマンド式搾乳」体制を可能にする乳頭カップの装着段階の自動化が搾乳手順の完全自動化の開発における主たる障害となっている。動物側の安全性及び快適さ、乳汁の衛生状態及び経済効果といった多くの理由から、装着段階は極めて高信頼性でなければならない。即ち、動物が搾乳のために存在するあらゆる状況において、乳頭カップは乳頭に迅速かつ正確に装着されなければならない。また、装着段階を実行する器具は、困難な状況においても作動しなければならず、頑丈であることが要求され、同時にあまり高価でないものでなければならない。欧州特許公開第３０６５７９号は、全体センサと局部センサとの組み合わせによって乳頭カップを乳頭に案内することを開示している。全体センサは畜舎に沿って取り付けられ、レーザからの光のシートを畜舎内の搾乳用の動物の乳房及び乳頭が存在していると思われる区域に向けて投射する。光のシートは乳房及び乳頭が存在すればその上に投じ、乳房及び乳頭上に光の線を生成する。光のシートは、その区域を通って任意の位置にまで至ることが可能である。センサにはその一部としてカメラが取り付けられており、光線による画像を形成する。画像は、光シートに照射された乳頭の不連続線を含んでいる。こうした線は制御装置において解析され、（１つまたは複数の）乳頭の位置が発見されて、三角法により縦軸及び横軸の座標が算出される。制御装置に記憶されている座標の基準値は、探索及び計算時間を制限して解析を支援する。算出された座標は、局部センサを乳頭の区域へ持っていくために使用される。基準座標の認識を使用すれば、画像解析を画像において乳頭の発見が予測される部分に限定することが可能であるため、計算時間が短縮される。欧州特許公開第６４７３９３号は、牛等の動物を搾乳するための器具を開示している。本器具は、乳頭カップを運搬可能なロボットアームと、レーザ送信機要素と受信機要素とを含んでいる。受信機要素はダイオード検出器を含み、ダイオード検出器は、３つのパラメータ、即ちセンサ手段から対象物までの距離ｄ、各々対象物に沿って移動するレーザビームの初期角度と最終角度を示す角度α₁及びα₂によって決定される信号を供給する。この器具は、従来型の動物認識データソースを使用して搾乳場に到達した動物を識別する。動物が認識されれば、各動物に関してその動物の固定点に対する乳房の乳頭の位置が分かるため、本器具にとって動物の認識は重要である。第１の開示（欧州特許公開第３０６５７９号）は、２つのセンサが必要である、またそのうちの１つは畜舎に沿った露呈された位置に取り付けられなければならない、という欠点を有している。上述の開示は全て、動物に関するいわゆる経歴データ、即ち前回の搾乳時には乳頭が乳房のどこに位置していたかに関するデータを使用しなければならない。これらはまた、動物が入る畜舎を使用しなければならない。発明の要約本発明の目的は、自動搾乳手順のための改善された乳頭配置技術を提供することにある。本発明によれば、動物の少なくとも１つの部位の位置を認識して決定するための装置が提供されている。本装置は、前記少なくとも１つの部位を含むことが予測される区域を、構造化された光によって照射される対象が少なくとも１つの方向に極めて明瞭な輪郭を有する少なくとも１つの照射される領域を有するような方法で照射するための構造化された光のソースを備えている。本装置はまた、前記光によって形成される少なくとも１つの画像を捕捉して処理するように配置された画像捕捉及びプロセッサ手段と、照射された対象の画像を異なる対象を定義した参照基準と比較して照射された対象が前記部位であるかどうかを決定し、前記照射された対象が動物の前記部位であることが確定されればその位置を確定する制御手段とを備えている。本装置はさらに、動物関連装置を前記部位の決定された位置へと案内する動物関連装置及び手段を備えている。本発明による装置の主たる優位点は、それが動物に関するいわゆる経歴データの使用を必要としないことにある。動物は特別の畜舎に入る必要がなく、勝手に歩き回ることができる。他の優位点としては、動物の異なる部位の識別が容易であることがある。効果的には、画像捕捉及びプロセッサ手段は行列形式に配置された光学センサ要素とプロセッサ手段とを備えたデジタルカメラであり、前記光学センサ要素及び前記プロセッサ手段は基板上に一体形成されている。これにより、装置が迅速に作動し、動物が動いているような状況でもより良く対処することができる。好適には、光学センサ要素はフォトダイオードであり、前記デジタルカメラはまた限界値を調整するための限界値手段を備えていて、これにより、前記フォトダイオードからの信号は、そのレベルが前記限界値未満であれば無視される。これにより、照射される対象の背景からのより容易な分離が達成される。効果的には、本装置はまたロボットアームを備えており、構造化された前記ソースはロボットアーム上に配置されている。本発明の装置の第１の実施形態によれば、構造化された光のソースはレーザ発射装置であり、各領域は線または点の形式であり、線または点の数は制御手段が照射された対象を識別できるようなものである。これにより、照射された対象の容易な識別が達成される。本発明の装置の第２の実施形態によれば、構造化された光のソースは、１方向に電球からの光の限界を明確に定めるスクリーンを有する電球である。これにより、照射された対象の別の方法による容易な識別が達成される。好適には、本装置はまた、前記スクリーンに付属する少なくとも１つのレンズを備えている。本発明の他の目的は、動物の少なくとも１つの部位の位置を認識して決定するための方法を提供することにある。本方法は、以下のような段階を含んでいる。即ち、 − 構造化された光によって前記少なくとも１つの部位を含むことが予測される区域を、前記光によって照射される対象が少なくとも１つの方向に極めて明瞭な輪郭を有する少なくとも１つの照射される領域を有するような方法で照射する段階と、 − 前記光によって形成される少なくとも１つの画像を捕捉して処理する段階と、 − 照射された対象の画像を異なる対象を定義した参照基準と比較することによって照射された対象が前記部位であるかどうかを決定し、前記照射された対象が動物の前記部位であることが確定されればその位置を確定する段階と、 − 動物関連装置を前記部位の決定された位置へと案内するための情報を提供する段階とを含んでいる。本発明による方法の主たる優位点は、それが動物に関するいわゆる経歴データの使用を必要としないことにある。動物は特別の畜舎に入る必要がなく、勝手に歩き回ることができる。他の優位点としては、動物の異なる部位の識別が容易であることがある。効果的には、本方法は、 − 行列形式に配置された光学センサ要素とプロセッサ手段とを備えたデジタルカメラを使用して区域を見ることにより画像を捕捉して処理する段階を含み、前記光学センサ要素及びプロセッサ手段は、基板上に一体形成されている。これにより、装置が迅速に作動し、動物が動いているような状況でもより良く対処することができる。好適には、本方法はまた、 − デジタルカメラを視界の軸に沿って下から構造化された光へと方向付ける段階を含んでいる。効果的には、本方法はまた、 − デジタルカメラに備えられた限界値手段を使用して限界値を調整する段階を含み、これにより、前記光学センサ要素からの信号は、そのレベルが前記限界値未満であれば無視される。これにより、照射される対象の背景からのより容易な分離が達成される。本発明の方法の第１の実施形態によれば、本方法は、 − 前記対象を少なくとも１つのレーザ発射ビームで照射する段階を含み、各照射領域は線または点の形式であり、また、 − 線または点の数は照射された対象の識別が可能であるようなものである。これにより、照射された対象の容易な識別が達成される。本発明の方法の第２の実施形態によれば、本方法は、 − 前記対象を電球で照射する段階と、 − 電球からの前記光の限界を１方向においてスクリーンによって定める段階を含んでいる。これにより、照射された対象の別の方法による容易な識別が達成される。好適には、本方法はまた、 − 前記電球からの光を少なくとも１つのレンズを使用して集束させる段階を含んでいる。本発明の基本は、構造化された光を使用して異なる対象を「仮想的にペイント」することにより対象を一瞬またはしばらくの間照射し、対象上に幾つかの水平な線等を作り出すというものである。この技術を使用すれば、異なる対象の輪郭を容易に識別することができる。対象のこれらの識別された輪郭と乳頭等を定義した参照基準とは、照射された対象が乳頭であるかどうかの決定に使用される。次いで、確定された乳頭の位置が決定される。次に、添付の図面を参照しながら本発明について説明する。図面の簡単な説明図１は、乳頭識別画像を形成する装置の略図である。図２は、走査動作を実行する第１の方法の略図である。図３は、走査動作を実行する第２の方法の略図である。図４は、画像処理ハードウェアのブロック図である。図５ａ、ｂ、ｃは、本発明の装置に接続して使用される異なる動物関連装置を示している。図６ａは、カメラによって捉えられた画像の第１の例である。図６ｂは、カメラによって捉えられた画像の一例であり、線の数は２つである。図７は、カメラによって捉えられた画像の第２の例である。図８ａは、カメラによって捉えられた画像の第３の例である。図８ｂは、カメラによって捉えられた画像の一例であり、線の数は２つである。図９は、本発明の方法のフローチャートである。図１０は、キャリアを有するロボットアームの動作の線図である。図１１は、照射される対象とカメラによって捉えられる画像との関係を示す線図である。図１２は、牛の識別された乳頭の位置を示す図である。図１３は、構造化された光のソースの他の実施形態の略図である。図１４ａ、ｂは、カメラによって捕捉された画像の他の例であり、構造化された光のソースは図１３に示された実施形態に一致している。図１５は、画像捕捉手段の他の実施形態の主要部分のブロック図である。実施形態の詳細な説明図１は、乳頭識別画像を形成する装置の略図である。本装置は、開光角度が約６０°乃至８０°で照度が均一な光のシート１２を供給する、本例ではレンズ１１の付いたイギリスのベクトルテクノロジー社製の５ミリワット装置等の小型レーザ１０である構造化された光１２のソース１０を備えている。この種のレーザは極めて薄い接続ケーブルを有する直径約１２ミリメートル、長さ７５ミリメートルの管であるため、ロボットアーム１３の外端に取り付けられたとしても乳頭カップキャリアのロボットアーム１３にとってさほど苛酷な追加負荷とはならない。レーザ１０は、ロボットアーム１３のキャリア１６内にある場合の乳頭カップ１５の口部１４より少し上に光のシート１２を当てるように配置されている。ロボットアーム１３のキャリア１６はまた、図５ａ、ｂ及びｃのような他の異なる動物関連装置を載せることができる。動物関連装置キャリア１６上には、小型のソリッドステートカメラ１７等の画像捕捉手段１７もまた取り付けられている。このカメラ１７は、レンズ１８の付いた１／２インチ（１２ｍｍ）の電荷結合素子カメラ（ＣＣＤカメラ）であり、垂直面において１００°の画角を供給する。カメラ１７は、画角の一方の最端が例えば乳頭カップ１５の口部１４の上またはその下、従って光のシート１２よりも下となり、もう一方の最端が光のシート１２の面の垂線よりも後側にくるように、光のシート１２に対して一定角度を成して配置されている。カメラの画角のこうした配置は、カメラ１７から異なる距離にある対象間の識別を促進する。本装置はまた支持手段を備えており、（レーザ発射ビームの形式である）光のシート１２はこの支持手段によって実質的な水平面において走査動作を実行する。本発明の装置の他の実施形態によれば、本装置はまた支持手段を備えており、（レーザ発射ビームの形式である）光のシート１２はこの支持手段によって実質的な垂直面において走査動作を実行する。図２及び３は、走査動作の異なる実行方法を示している。図２には、構造化された光１２は１つまたは複数の線の形式であり、走査動作はロボットアーム１３の昇降によって、つまり結果的にはレーザ発射装置等である構造化された光１２のソース１０の昇降によって実行されるような状況が開示されている。図３には、構造化された光１２が点形状のビームの形式であるような状況が開示されている。走査動作は、２つの段階によって実行される。まず第１に、レーザ発射装置１０が軸Ａの回りを回転され、レーザ発射装置１０の回転が十分に高速で実行されれば直線が発生する。第２に、ロボットアーム１３、延てはレーザ発射装置１０を昇降させてこの直線に走査動作を実行させる。図１にはまた、レーザ発射装置１０の前に配置されたスクリーン６またはラスター６が点線によって示されている。スクリーン６には、スリットまたは複数の貫通穴を供給することができる（図６及び７参照）。レーザ１０を生かすための接続は２０で示され、カメラ１７の信号接続及び加圧接続は２１で、また乳頭カップ１５用の真空ラインは２２で示されている。ロボットアーム１３は、英国特許第２，２２６，９４１号または英国特許第２，２５８，３８２号に示されているタイプまたは他の適正タイプのものとすることができる。ロボットアームの制御指示は、ビデオカメラ情報からもたらされる。図４は、画像捕捉ユニット及び処理装置ユニットのブロック図である。図４では、レーザストライプ発生器が３１で指示され、レーザストライプによって生成される画像を見るカメラが３２で指示されている。これらは共に、一部が３６で示されているロボットアーム上に存在している。電源ユニット３３は、電子回路ユニット３４及び３５、及び必要であればカメラ３２を加圧する。ユニット３５は、カメラ３２からの画像情報を処理して画像位置情報をユニット３４に供給し、ユニット３４は、制御情報をロボット（全体は示されていない）への出力３７に供給する。電力ケーブルと信号ケーブルは、ロボットアーム上の３８に纏めて保持されている。図４にはまた、乳頭等を定義した参照基準を使用して照射された対象が例えば乳頭であるかどうかを決定するように配置された制御手段３９が開示されており、ここでは、照射された対象の画像が前記動物の異なる部位を定義した参照基準と比較される。図５ａ、ｂ、Ｃは、本発明の装置に接続して使用される異なる動物関連装置を示している。図５ａは、乳房及び／または乳頭上の傷の検査に使用可能なビデオカメラ４０を示している。図５ｂは、クリーニング等のために乳房及び乳頭にスプレーするスプレー装置４２を示している。図５ｃが示すカップ４４にはある程度までヨウ素が充填されており、搾乳が終了するとこの中に乳頭が浸される。本発明に従い、動物の一部位の位置を認識して決定するための装置はまた、異なる画像信号を記憶するためのメモリ装置（図示されていない）を備えることができる。メモリ装置は例えば画像信号処理ユニット３５内に包含されることが可能であり、画像信号処理ユニット３５は、異なる画像信号を処理して関係のある線または点と関係のない線または点とを区別し、これにより関係のある線は２ｃｍ乃至７ｃｍの長さを有する線として限定され、関係のある点は２ｃｍ乃至７ｃｍの長さを有する虚線上に配置された点として限定されて照射された対象の完成画像が供給される。本装置はさらに、画像信号を濾波して関係のない線または点を除去するフィルタ手段（図示されていない）を備えている。フィルタ手段もまた、例えば画像信号処理ユニット３５内にメモリ装置より前に接続配置して包含されることが可能である。本装置にはまたピボット手段が供給されることが可能であり、レーザ発射ビームはこのピボット手段によって実質的な水平面または実質的な垂直面において走査動作を実行する。ピボット手段は、例えば双方向制御式のステッパモータによって構成することができる。本装置はまた、走査中に走査面を乳頭より下の位置から乳頭の位置を決定可能な位置まで上向きに移動させる手段を備えることができる。走査面は、連続する２つの走査面間の距離がレーザ発射ビームの幅よりも大きくなるように順次移動される。図６ａは、カメラ１７、３２によって捉えられた画像の第１の例である。図６ａは、照射された対象が乳頭５０である場合の一例を示している。図６ａは、画像信号処理手段３５における処理の後の完成画像を示している。この場合、本発明による装置はピボット手段と走査面を移動させる手段とを備えており、レーザ発射ビームは実質的な水平面において走査動作を実行する。第１の走査面では、レーザ発射装置１０、３１は第１の線５２₁で乳頭５０を照射する。この線５２₁ の画像信号はカメラ１７、３２によって捕捉され、メモリ装置に記憶される。次いで走査面は上へと移動され、レーザ発射装置１０、３１が第２の線５２₂で乳頭５０を照射する。この第２の線５２₂の画像信号もカメラ１７、３２によって捕捉され、メモリ装置に記憶される。この工程は、対象が例えば乳頭として識別可能になるまで継続される。この場合、乳頭５０はｎ本の線によって照射される。但し、ｎ≧２である。異なる線５２₁，．．．，５２_n、の画像信号はメモリ装置に記憶され、画像信号処理手段３５において完成画像へと「バッファ」される。異なる画像信号はまた、外乱による関係のない線５４₁，．．．，５４_nも含んでいる。こうした関係のない線５４₁，．．．，５４_nはフィルタ手段によって除去されるため、実際には完成画像から除去されている。これらは、図４において単に工程の説明上示されているだけである。完成画像においては、異なる線５２₁ ，．．．，５２_nは照射されていない領域５６₁，．．．，５６_n-1によって隔絶されている。完成画像は明白なコントラストを有しており、異なる対象は制御手段３９によって容易に識別が可能である。制御手段３９は、例えば乳頭を定義する参照基準を使用して対象が乳頭であるかどうかを決定する。次いで、画像信号処理手段３５が確定された乳頭の位置を決定する。図６ａでは、乳頭５０が、この場合は少なくとも６本であるｎ本の線によって照射されている。しかしながら、僅か２本であっても、十分な結果を達成可能であること、即ち対象の乳頭等としての識別が可能であることが経験によって証明されている。図６ｂには、こうした状況及び好適な実施形態が開示されている。図６ａまたは６ｂの完成画像はまた、ピボット手段の代わりにレーザ発射装置の前に配置されたスリット付きのスクリーン６またはラスター６を備えた装置を使用して達成することができる。こうした場合、レーザ発射ビームは走査動作を実行しない。図６ａまたは６ｂに開示されている線５２₁，．．．，５２_nは、発散する線（図示されていない）ともすることができる。これは、スリット付きのスクリーンまたはラスター、もしくはピボット手段の双方によって達成することができる。図７は、カメラ１７、３２によって捉えられた画像の第２の例である。図７は、照射された対象が乳頭６０である場合の一例を示している。図７は、画像信号処理手段３５における処理の後の完成画像を示している。この場合、本発明による装置は、予め決められたパターンで配置された複数の貫通穴を有する、レーザ発射装置１０、３１の前に配置されたスクリーンを備えている。レーザ発射ビーム１２によって乳頭６０が照射されると、複数の点６２₁，．．．，６２_nが画像内に配置されて発生する。以後の工程は、図６ａ及び６ｂに関連して記述したものと同様である。図８ａは、カメラ１７、３２によって捉えられた画像の第３の例である。図８ａは、照射された対象が牛の臀部５１である場合の一例を示している。図８ａは、画像処理手段３５における処理の後の完成画像を示している。この場合、牛の臀部５１はｎ本の線によって照射される。但し、ｎ≧２である。異なる線５２₁ ，．．．，５２_nの画像信号はメモリ装置に記憶され、画像信号処理手段３５において完成画像へと「バッファ」される。この場合の参照基準は、図６ａ及び６ｂによる場合よりも線が長い。以後の工程は、図６ａ及び６ｂに関連して記述したものと同様である。図８ｂには、線が２本である場合の好適な実施形態が開示されている。経験上、僅か２本であっても十分な結果を達成可能であること、即ち対象を臀部５１として識別可能であることが証明されている。図９は、本発明の方法のフローチャートである。本方法は、ブロック７０で開始される。続くブロック７２で、本方法は、構造化された光によって少なくとも１つの乳頭を含むことが予測される区域を、前記光によって同時に或いは別々に照射される対象が少なくとも２つの照射領域に分割され、２つの照射領域の各々が非照射領域によって隔絶されるような方法で照射する。レーザを使用する文脈における「領域」という表現は、ここでは極めて明確な輪郭を有する十分に限定された区域を意味するものとして使用されている。レーザによって供給される点及び線は極めて明確であり、十分に限定されている。続いて本方法は、ブロック７４で、前記光によって形成された少なくとも１つの画像を捕捉し、画像信号を供給する。次の段階であるブロック７６は、前記画像信号を処理し、乳頭等を定義した参照基準を使用することにより照射された対象が前記部位であるかどうかを決定することで構成される。照射された対象の画像は制御手段３９によって異なる対象を定義した参照基準と比較され、前記照射された対象が動物の一部位であればその位置が確定される。参照基準は、画像信号処理装置３５に記憶されることが可能である。続くブロック７８で、本方法は確定された部位の位置を決定する。次のブロック８０は、動物関連装置を前記部位の決定された位置へと案内するための情報を提供することで構成される。本方法は、ブロック８２で完了する。図１０は、キャリアを有するロボットアームの動作の線図である。図１０には、一頭の牛の４つの乳頭９０、９２、９４、９６が示されている。キャリア１６を有するロボットアーム１３（図１参照）及び延てはレーザ発射装置１０及びカメラ１７は、矢印Ｃが示すように図の向かって右から左へと、実質的にジグザクであるパターン９８を描いて移動している。ロボットアーム１３によるこのジグザグ動作と同時に、レーザ発射装置１０は走査動作等を実行する。図１１は、照射される対象とカメラによって捉えられる画像との関係を示す線図である。１００は、カメラ及びレーザ発射装置を示している。この場合、レーザ発射装置１００は２つの乳頭Ａ、Ｂを照射している。光は乳頭Ａ、Ｂからカメラ１００へと反射されて戻り、これによって線Ａ’、Ｂ’（図１１の右側）の位置及び線Ａ’、Ｂ’の幅を測定することができる。図１１から明らかなように、カメラ１００によって捉えられた画像１０２では線Ａ’が線Ｂ’より上に位置している。これは、乳頭Ａの方が乳頭Ｂよりカメラ１００に近いことを意味している。カメラ１００が画像を捉える場合、画像は多くの線を包含する。その各線がｘ、ｙ位置及び長さｄを有している。これらの線は全て、制御手段により、面における各線の位置及び前記面における各線の長さに依存して異なるグループに纏められる。既存のグループに近い線はそのグループに加えられ、当該グループの新規位置は、加えられた線の位置と当該グループの旧位置との平均値位置に移動される。制御手段は、各グループのこの平均値位置の計算を実行する。但し、各グループは１つの対象を表す。各グループのこの平均値位置の計算は、牛等が動けば各グループの位置が移動することを意味している。各グループは、探索される部位に依存して許容範囲を有している。この許容範囲の中にある線は全てそのグループに加えられ、この許容範囲の外にある線は新規グループを限定する。線が複数のグループに帰属可能である場合、その線は最近のグループに加えられる。図１２は、識別された牛の乳頭の位置を示す図である。この図には、異なる数の線を含む４つの異なるグループ１０４、１０６、１０８、１１０が示されている。この場合、各グループが１つの乳頭を表している。図１３は、構造化された光のソースの他の実施形態を示した図である。この実施形態においては、光は電球１１２等の光源１１２から放射される。電球の前には、電球１１２からの光の限界を１つの方向に明確に限定するためにスクリーン１１４が配置されている。無論このスクリーンは、図１３の「スクリーン」１１４’が示すように逆に配置することもできる。このように配置された電球１１２とスクリーン１１４との組合せは、電球１１２とスクリーン１１４との間の距離が短すぎない場合には、図１４ａ及びｂが示すように１方向に明確で鮮明な輪郭を生じさせる。代替として、スクリーン１１４の前、後、もしくは前後共に１つまたは複数のレンズを追加することもできる。図１４ａは、カメラ１７、３２によって捕捉された画像の他の例である。本例における光は、図１３が示す実施形態から放射されている。図１４ａは、照射される対象が乳頭１２０である例を示したものである。図１４ａは、処理後の完成画像を示している。乳頭１２０は電球１１２によって照射されており、斜線が示す照射された領域１２２は１方向に明確な輪郭１２４を有している。この明確な輪郭１２４は、スクリーン１１４またはスクリーンとレンズとの組合せによって達成される。完成画像は明確なコントラストを有し、異なる対象は制御手段３９によって容易に識別されることが可能である。制御手段３９は、乳頭等を定義した参照基準を使用して、対象が乳頭であるかどうかを決定する。次いで、確定された乳頭の位置が決定される。図１４ｂは、カメラ１７、３２によって捕捉された画像の他の例である。本例における光は、図１３が示す実施形態から放射されている。図１４ｂは、照射される対象が乳頭１２０である例を示したものである。乳頭１２０は電球１１２によって照射されているが、本例の場合、スクリーン１１４は点線で示されたように配置されている。これは、１方向に明確な輪郭１２４’を有する照射された領域１２２’を生じさせる。以後の工程は、図１４ａに関連して記述されたものと同様である。図１５は、画像捕捉手段の他の実施形態の主要部分のブロック図である。図１及び４に示されたカメラ１７、３２は、ＣＣＤ（電荷結合素子）カメラである。このカメラ１７、３２は、行列形式に配置された光学センサ要素１３０とプロセッサ手段１３２とを備えた、光学センサ要素１３０とプロセッサ手段１３２とが１つの基板上に一体形成されているタイプのデジタルカメラとすることもできる。好適な実施形態では、光学センサ要素１３０のマトリクスは、例えばスウェーデンのＩＶＰ、インテグレーティッドビジョンプロダクツＡＢ社製のＭＡＰＰ２２００（マトリクスアレイピクチャプロセッサ）等の２５６×２５６アレイのフォトダイオード１３０を備えており、これにより本装置はフル画像を捕捉することができる。各フォトダイオード１３０は、１つの画素に対応する。内蔵式のプロセッサ手段１３２は、画素の１行を並行して処理する。開示された本装置はまた、複数のデジタルレジスタ１３４と、１つのアナログレジスタ１３６とを備えている。演算の結果は、アキュムレータ１３８に記憶されるが、指令が算術指令である場合は、キャリーレジスタ１４０にも記憶される。こうして本装置は、画像処理システムに見出される全ての重要タスク、即ち画像検出、デジタル化及びデータ整理を処理する。図１５に示されている異なる要素は、同一の半導体チップ上に一体形成されている。マトリクスセンサは、各行が２５６個のフォトダイオード１３０を包含する２５６行で構成されている。画像情報は、並列の読取り増幅器（図示されていない）に１行ずつ読み出される。フォトダイオードの電荷は、直ちに限界値手段（図示されていない）に結合されているアナログレジスタ１３６に記憶される。この装置のユーザは、センサ内のどの行をどんな順番で読み出すべきかを完全に制御することができる。これにより、センサは画像の異なる領域に対して異なる露出時間で作動することが可能である。１行の画像データがアナログレジスタ１３６に移動すると、ユーザは画像情報の限界値を予め選択されたレベルに選択することができる。これは、限界値手段を使用して行われる。限界値が適正に選択されれば、実際の対象を背景から容易に分離させることができる。限界値及び露出時間は共に適応性のあるものに設定することが可能であるため、輝度及び対象反射率の状況変化を説明することができる。本発明の装置においてＣＣＤカメラの代わりにこのタイプのカメラを使用すれば、装置はより高速で作動する。これはまた、動物が動いている場合でも本装置がより容易に状況に対処することを意味している。説明において言及された構造化された光は、図面に示された実施形態に限定されない。構造化された光は、線または点等の任意の形状を有する赤外線または操作された光の形式でもあり得る。操作には、光が例えばレンズとスクリーンとの組合せを通過することを包含することができる。本発明は、これまでに記述した実施形態に限定されるものではなく、添付の請求項の範囲内で多くの異なる修正が可能であることは明白である。さらに、説明された装置及び方法が動物の経歴データの使用を必要としない場合でも、前記装置及び方法の性能を強化する可能性があるため、こうした使用は除外されていないことに留意しなければならない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims

【特許請求の範囲】１．動物の少なくとも１つの部位の位置を認識して決定するための装置であって、前記装置は、前記少なくとも１つの部位を含むことが予測される区域を照射するための構造化された光（１２）のソース（１０；３１）であって、対象は前記光（１２）によって照射されることを特徴とする構造化された光（１２）のソース（１０；３１）と、少なくとも１つの画像を捕捉して処理するために配置された画像捕捉及びプロセッサ手段（１３０，１３２）と、照射された対象の画像を異なる対象を定義した参照基準と比較して照射された対象が前記部位であるかどうかを決定し、前記照射された対象が動物の前記部位であることが確定されればその位置を確定する制御手段（３９）と、動物関連装置（１５；４０；４２，４４）と、前記動物関連装置（１５；４０；４２，４４）を前記部位の決定された位置に向かって案内する手段とを備える装置。２．前記光（１２）によって照射される前記対象は、少なくとも１つの方向において極めて明確な輪郭を有する少なくとも１つの照射された領域を有することと、前記画像捕捉及びプロセッサ手段（１３０，１３２）によって捕捉された前記少なくとも１つの画像は、前記光（１２）によって形成されることを特徴とする請求項１記載の装置。３．前記画像捕捉及びプロセッサ手段（１３０，１３２）は、行列形式で配置された光学センサ要素（１３０）とプロセッサ手段とを備えるデジタルカメラであり、前記光学センサ要素（１３０）及び前記プロセッサ手段（１３２）は１つの基板上に一体形成されていることを特徴とする請求項２記載の装置。４．光学センサ要素はフォトダイオード（１３０）であることと、前記デジタルカメラはまた、限界値を調整するための限界値手段を備えており、これによって前記フォトダイオードからの信号（１３０）は、そのレベルが前記限界値より下であれば無視されることを特徴とする請求項３記載の装置。５．前記装置はまたロボットアーム（１３）を備え、構造化された光（１２）の前記ソース（１０；３１）はロボットアーム（１３）の上に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載された装置。６．構造化された光（１２）のソース（１０；３１）はレーザ発射装置（１０；３１）であることと、各領域は線または点の形式であり、線または点の数は制御手段による照射された対象の識別を可能にするようなものであることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載された装置。７．構造化された光のソースは、１方向で電球（１１２）からの光の限界を明確に定めるためのスクリーン（１１４）を有する電球（１１２）であることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載された装置。８．前記装置はまた、前記スクリーン（１１４）に結合された少なくとも１つのレンズを備えることを特徴とする請求項７記載の装置。９．動物の少なくとも１つの部位の位置を認識して決定するための方法であって、 − 前記少なくとも１つの部位を含むことが予測される区域を構造化された光によって照射する段階と、 − 少なくとも１つの画像を捕捉する段階と、 − 照射された対象の画像を異なる対象を定義した参照基準と比較することによって照射された対象が前記部位であるかどうかを決定し、前記照射された対象が動物の前記部位であることが確定されればその位置を確定する段階と、 − 動物関連装置を前記部位の決定された位置へと案内するための情報を提供する段階とを特徴とする方法。１０． − 前記光によって照射される対象が少なくとも１つの方向において極めて明確な輪郭を有する少なくとも１つの照射された領域を有するように、構造化された光で照射することと、 − 前記光によって形成される少なくとも１つの画像を捕捉することを特徴とする請求項９記載の方法。１１． − 行列形式で配置された光学センサ要素とプロセッサ手段とを備えるデジタルカメラによって区域を見ることにより画像を捕捉して処理し、前記光学センサ要素及び前記プロセッサ手段は１つの基板上に一体形成されていることを特徴とする請求項９記載の方法。１２． − デジタルカメラを視界の軸に沿って下から構造化された光へと方向付けることを特徴とする請求項１１記載の方法。１３． − デジタルカメラに装備された限界値手段を使用して限界値を調整し、これにより前記光学センサ要素からの信号は、そのレベルが前記限界値より下であれば無視されることを特徴とする請求項１２記載の方法。１４． − 前記対象を少なくとも１つのレーザ発射ビームで照射し、照射された各領域は線または点の形式であることと、 − 線または点の数は照射された対象の識別を可能にするようなものであることを特徴とする請求項９乃至１３の何れかに記載された方法。１５． − 前記対象を電球で照射することと、 − 電球からの前記光の限界を１方向でスクリーンによって定めることを特徴とする請求項９乃至１３の何れかに記載された方法。１６． − 前記電球からの光を少なくとも１つのレンズによって集束させることを特徴とする請求項１５記載の方法。