JP2019170360A - Identification device, identification method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特定装置、特定方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a specifying device, a specifying method, and a program.
乳用牛や肥育牛を飼育する畜産農家にとって、牛の健康管理も含めた個体管理を行うことは重要な作業の一つである。このような個体管理の一環として、牛の採食行動を管理することも重要である。これは、例えば、牛の採食する飼料の量が通常よりも少なかったりする場合には、飼料の種類を変えたり、餌場のレイアウトを変えたりする等の対応を行う必要があるためである。 For livestock farmers raising dairy cattle and fattening cattle, it is one of the important tasks to perform individual management including cattle health management. As part of such individual management, it is also important to manage cattle foraging behavior. This is because, for example, when the amount of feed the cattle feeds is less than usual, it is necessary to take measures such as changing the type of feed or changing the layout of the feed area. .
しかしながら、例えば、飼育する頭数が数百頭から数千頭にも及ぶ大規模な牧場等では、目視等によって1頭1頭の牛の採食行動を個別に確認することは困難である。 However, for example, in a large ranch where the number of animals to be raised ranges from several hundred to several thousand, it is difficult to confirm the feeding behavior of each cow individually by visual observation or the like.
本発明の一実施形態は、上記の点に鑑みてなされたもので、家畜の採食行動の管理を支援することを目的とする。 One embodiment of the present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to support management of livestock foraging behavior.
上記課題を解決するため、本発明の一実施形態は、家畜の採食行動を特定する特定装置であって、前記家畜に装着された加速度センサが測定した加速度データを記憶する記憶手段と、所定の時間の間における複数の加速度データを前記記憶手段から取得する取得手段と、前記取得手段により取得された前記複数の加速度データそれぞれの特徴量を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された複数の特徴量と、予め設定されたパラメータとに基づいて、局所的に最大となる特徴量を示す極大ピークと、局所的に最小となる特徴量を示す極小ピークとのうちの少なくとも一方のピークを特定するピーク特定手段と、前記ピーク特定手段により特定されたピークの数が所定の閾値以上であるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により前記ピークの数が前記所定の閾値以上であると判定された場合、前記所定の時間の間における前記家畜の行動を採食行動と特定する行動特定手段と、を有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, an embodiment of the present invention is a specifying device that specifies feeding behavior of livestock, and includes a storage unit that stores acceleration data measured by an acceleration sensor attached to the livestock, and a predetermined unit. An acquisition means for acquiring a plurality of acceleration data from the storage means, a calculation means for calculating feature quantities of each of the plurality of acceleration data acquired by the acquisition means, and a calculation means calculated by the calculation means Based on a plurality of feature amounts and a preset parameter, at least one of a maximum peak indicating a locally maximum feature amount and a minimum peak indicating a locally minimum feature amount A peak specifying unit that specifies the number of peaks, a determination unit that determines whether or not the number of peaks specified by the peak specifying unit is equal to or greater than a predetermined threshold, and the determination unit If the number of the peaks is determined to the equal to or greater than a predetermined threshold, and having a specifying means action to identify the feeding behavior behavior of the livestock during the predetermined time.
本発明の一実施形態によれば、家畜の採食行動の管理を支援することができる。 According to one embodiment of the present invention, management of livestock foraging behavior can be supported.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以降の各実施形態では、家畜の一例として牛の採食行動を特定する特定システム1について説明する。なお、家畜は、牛に限られない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, a description will be given of the
ここで、採食行動とは、牛が食物(例えば、牧草や飼料等)を食べている動作を行っている状態のことである。 Here, the foraging behavior is a state where the cow is performing an operation of eating food (for example, pasture or feed).
[第一の実施形態]
<全体構成>
まず、本実施形態に係る特定システム1の全体構成について、図1を参照しながら説明する。図1は、第一の実施形態に係る特定システム1の全体構成の一例を示す図である。
[First embodiment]
<Overall configuration>
First, the overall configuration of the
図1に示すように、本実施形態に係る特定システム1には、牛の採食行動を特定する特定装置10と、牛に装着された1以上のタグ20とが含まれる。なお、タグ20は、牛の首部分に固定して装着されることが好ましい。
As shown in FIG. 1, the
タグ20は、牛に装着される機器である。1頭の牛に対して1つのタグ20が装着されている。タグ20には、当該タグ20を装着した牛の加速度(X軸、Y軸、及びZ軸の3軸の加速度)を測定する加速度センサが含まれる。
The
タグ20は、所定の時間毎(例えば2秒毎)に、加速度センサにより測定した加速度センサ値を含む測定データを特定装置10に送信する。特定装置10に送信された測定データは、後述する測定データ記憶部200に蓄積(記憶)される。
The
特定装置10は、牛の採食行動を特定するコンピュータである。特定装置10は、特定処理部100と、測定データ記憶部200とを有する。
The
特定処理部100は、測定データ記憶部200に記憶されている測定データに基づいて、牛の採食行動を特定する。特定処理部100は、特定装置10にインストールされた1以上のプログラムが、CPU(Central Processing Unit)等に実行させる処理により実現される。
The
測定データ記憶部200は、タグ20から受信した測定データを記憶する。測定データ記憶部200は、例えばHDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)等の補助記憶装置等を用いて実現可能である。なお、測定データ記憶部200は、特定装置10とネットワークを介して接続される記憶装置等を用いて実現されていても良い。
The measurement
測定データ記憶部200には、所定の時間毎(例えば2秒毎)に、複数の測定データが蓄積(記憶)されている。
The measurement
なお、図1に示す特定システム1の構成は一例であって、他の構成であっても良い。例えば、特定装置10は、複数台のコンピュータで構成されていても良い。また、例えば、特定処理部100が有する機能の一部を、特定装置10とネットワークを介して接続される装置(例えばクラウドサーバ等)が有していても良い。
The configuration of the
また、タグ20から特定装置10への測定データの送信方法は限定されない。例えば、タグ20は、インターネット等のネットワークを介して特定装置10に測定データを送信しても良いし、ローカルなネットワーク内で特定装置10に測定データを送信しても良いし、近距離無線通信等により特定装置10に測定データを送信しても良い。
Moreover, the transmission method of the measurement data from the
<測定データ記憶部200に記憶されている測定データ>
ここで、本実施形態に係る測定データ記憶部200に記憶されている測定データについて、図2を参照しながら説明する。図2は、測定データ記憶部200に記憶されている測定データの一例を示す図である。なお、特定装置10は、タグ20から測定データを受信した場合、特定処理部100により、当該測定データを測定データ記憶部200に記憶(蓄積)させれば良い。
<Measurement data stored in measurement
Here, the measurement data stored in the measurement
図2に示すように、測定データ記憶部200には、タグ20を識別する識別情報の一例であるタグID毎に、1以上の測定データが記憶されている。なお、1頭の牛に対して1つのタグ20が装着されていることから、タグIDは、牛を識別する識別情報(例えば、牛の個体識別情報等)であっても良い。
As shown in FIG. 2, the measurement
各測定データには、日時と、加速度センサ値とが含まれる。日時は、例えば、タグ20が測定データを送信した日時である。なお、日時は、特定装置10が測定データを受信した日時であっても良い。
Each measurement data includes a date and time and an acceleration sensor value. The date and time is, for example, the date and time when the
加速度センサ値は、タグ20に含まれる加速度センサにより測定された加速度の値である。加速度センサ値には、X軸方向の加速度成分を示すX成分と、Y軸方向の加速度成分を示すY成分と、Z軸方向の加速度成分を示すZ成分とが含まれる。例えば、日時「t0」の測定データには、加速度センサ値のX成分「ax0」と、Y成分「ay0」と、Z成分「az0」とが含まれる。同様に、例えば、日時「t1」の測定データには、加速度センサ値のX成分「ax1」と、Y成分「ay1」と、Z成分「az1」とが含まれる。
The acceleration sensor value is an acceleration value measured by the acceleration sensor included in the
このように、本実施形態に係る測定データ記憶部200に記憶されている測定データには、タグID毎に、日時と、加速度センサ値とが含まれる測定データが蓄積(記憶)されている。
As described above, the measurement data stored in the measurement
<特定処理部100の機能構成>
次に、本実施形態に係る特定処理部100の機能構成について、図3を参照しながら説明する。図3は、第一の実施形態に係る特定処理部100の機能構成の一例を示す図である。
<Functional Configuration of
Next, the functional configuration of the
図3に示すように、本実施形態に係る特定処理部100は、取得部101と、前処理部102と、ノルム算出部103と、ピーク特定部104と、採食特定部105とを有する。
As illustrated in FIG. 3, the
取得部101は、測定データ記憶部200から測定データを取得する。このとき、取得部101は、例えば、タグID毎に、所定の時間幅(例えば、10分間)の測定データを測定データ記憶部200から取得する。
The
前処理部102は、取得部101により取得された測定データに対して前処理を行う。前処理としては、例えば、測定データの欠損補間(リサンプリング)処理が挙げられる。前処理には、例えば、ノイズ除去処理等が含まれていても良い。
The
ノルム算出部103は、前処理部102による前処理後の測定データに含まれる加速度センサ値のL2ノルムを算出する。これにより、L2ノルムの時系列データが得られる。なお、ノルム算出部103は、L2ノルムに限られず、一般に、Lpノルム(p=1,2,・・・,∞)を算出しても良い。これらのLpノルム(p=1,2,・・・,∞)は特徴量の一例である。
The
ピーク特定部104は、予め設定されたパラメータを用いて、ノルム算出部103によって得られたL2ノルムの時系列データのピークを特定する。ピークとは、局所的に最大値となるL2ノルム(又は局所的に最小値となるL2ノルム)のことである。
The
採食特定部105は、ピーク特定部104により特定されたピークの数(ピーク数)が所定の閾値Th以上であるか否かを判定することで、取得部101により取得された測定データの時間幅(例えば、10分間)の間における牛の行動が採食行動であるか否かを特定する。このとき、ピーク数が閾値Th以上であると判定された場合、当該時間幅の間における牛の行動は採食行動であると特定される。一方で、ピーク数が閾値Th以上でないと判定された場合、当該時間幅の間における牛の行動は採食行動でないと特定される。
The foraging
なお、採食特定部105により特定された牛の行動(採食行動である又は採食行動でない)を示す情報は、例えば、特定装置10のディスプレイ等に表示しても良いし、特定装置10の補助記憶装置等に保存しても良いし、特定装置10に接続される他の装置(例えば、PCやスマートフォン、タブレット端末等)に送信しても良い。また、特定装置10の補助記憶装置等に保存された場合、例えば、特定装置10に接続される他の装置(例えば、PCやスマートフォン、タブレット端末等)を用いて、補助記憶装置等に保存された情報(牛の行動を示す情報)を閲覧することができても良い。
Information indicating the behavior of the cow identified by the foraging identification unit 105 (whether it is foraging or not foraging) may be displayed on, for example, the display of the identifying
<採食行動の特定>
以降では、牛の採食行動を特定する処理について、図4を参照しながら説明する。図4は、第一の実施形態に係る採食行動の特定処理の一例を示すフローチャートである。なお、図4に示す処理は、例えば、10分毎に繰り返し実行される。ただし、10分は一例であって、任意の時間毎に繰り返し実行されても良い。
<Identification of foraging behavior>
In the following, the process of specifying the cattle foraging behavior will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the foraging action specifying process according to the first embodiment. Note that the process shown in FIG. 4 is repeatedly executed, for example, every 10 minutes. However, 10 minutes is an example, and may be repeatedly executed every arbitrary time.
まず、取得部101は、タグID毎に、所定の時間幅(例えば、10分間)の測定データを測定データ記憶部200から取得する(ステップS101)。このように、取得部101は、牛(タグID)毎に、所定の時間幅(例えば、10分間)の測定データを測定データ記憶部200から取得する。なお、このような所定の時間幅は、10分に限られず、例えば、特定装置10のユーザが任意の時間幅を設定することができる。
First, the
以降では、タグID「Tag1」の10分間の測定データ0,測定データ1,・・・,測定データ(N−1)が取得部101により取得されたものとして説明を続ける。
Hereinafter, the description will be continued on the assumption that the
次に、前処理部102は、取得部101により取得された測定データに対して前処理を行う(ステップS102)。すなわち、前処理部102は、測定データの欠損補間(リサンプリング)処理を行う。なお、欠損補間処理は、収集された測定データの精度を上げるため、測定データが取得できなかった場合の欠損を補間する処理である。これにより、前処理後の測定データをリナンバリングして、測定データ0,測定データ1,・・・,測定データ(M−1)が得られる。10分間の測定データ0,測定データ1,・・・,測定データ(N−1)に対して2秒間隔の欠損補間(リサンプリング)処理を行った場合、M=300であり、測定データ0,測定データ1,・・・,測定データ299が得られる。
Next, the
なお、前処理部102は、例えば、ノイズ除去処理を行った後に、欠損補間処理を行っても良い。ノイズ除去処理を行うことによって、例えば、ノイズとなり得る牛の動作(例えば、瞬間的に身体を震わせる動作や瞬間的に大きく身体をびくつかせる動作等)を示す測定データを除去することができる。
Note that the
次に、ノルム算出部103は、前処理部102による前処理後の測定データに含まれる加速度センサ値のL2ノルムを算出する(ステップS103)。すなわち、ノルム算出部103は、各測定データi(i=0,・・・,M−1)に含まれる加速度センサ値のL2ノルムをそれぞれ算出する。
Next, the
ここで、以降では、測定データiに含まれる加速度センサ値のL2ノルムをy[i]、当該測定データiに含まれる日時をx[i]と表す。これにより、L2ノルムの時系列データ{(x[i],y[i])} (i=0,・・・,M−1)が得られる。 Hereafter, the L2 norm of the acceleration sensor value included in the measurement data i is expressed as y [i], and the date and time included in the measurement data i is expressed as x [i]. As a result, L2 norm time-series data {(x [i], y [i])} (i = 0,..., M−1) is obtained.
次に、ピーク特定部104は、予め設定されたパラメータを用いて、ノルム算出部103によって得られたL2ノルムの時系列データ{(x[i],y[i])} (i=0,・・・,M−1)のピークを特定する(ステップS104)。ピークとは、上述したように、局所的に最大値となるL2ノルム又は局所的に最小値となるL2ノルムのことである。以降では、局所的に最大値となるL2ノルムを「極大ピーク」、局所的に最小値となるL2ノルムを「極小ピーク」と表す。なお、ピーク(極大ピーク及び極小ピーク)を特定する処理の詳細については後述する。
Next, the
次に、採食特定部105は、ピーク特定部104により特定されたピークの数(ピーク数)が所定の閾値Th以上であるか否かを判定する(ステップS105)。ここで、採食特定部105は、極大ピークのピーク数が閾値Th以上であるか否かを判定しても良いし、極小ピークのピーク数が閾値Th以上であるか否かを判定しても良い。又は、採食特定部105は、極大ピークのピーク数と極小ピークのピーク数との合計が閾値Th以上であるか否かを判定しても良い。本実施形態では、一例として、極大ピークのピーク数が閾値Th以上であるか否かを判定したものとする。
Next, the foraging
ステップS105において、極大ピークのピーク数が閾値Th以上であると判定した場合、採食特定部105は、当該時間幅の間(すなわち、10分間)における牛の行動を採食行動と特定する(ステップS106)。
If it is determined in step S105 that the number of maximum peaks is equal to or greater than the threshold Th, the foraging
一方で、ステップS105において、極大ピークのピーク数が閾値Th以上であると判定しなかった場合(すなわち、極大ピークのピーク数が閾値Th未満であると判定した場合)、採食特定部105は、当該時間幅の間(すなわち、10分間)における牛の行動を採食行動でないと特定する(ステップS107)。
On the other hand, in step S105, when it is not determined that the peak number of the maximum peak is equal to or greater than the threshold Th (that is, when it is determined that the peak number of the maximum peak is less than the threshold Th), the foraging
以上のように、本実施形態に係る特定システム1は、所定の時間幅における加速度センサ値のL2ノルムのピーク数が所定の閾値Th以上であるか否かを判定することで、当該時間幅の間における牛の行動が採食行動であるか又は採食行動でないかを特定する。これにより、本実施形態に係る特定装置10のユーザ(例えば、畜産農家等)は、牛が採食行動を行ったか否かを管理することができる。このため、例えば、採食行動が行われていない牛が存在する場合には、その原因等を調査し、例えば、飼料を変える、餌場のレイアウトを変える等の種々の対策を行うことができるようになる。
As described above, the
<ピークの特定>
次に、L2ノルムの時系列データ{(x[i],y[i])} (i=0,・・・,M−1)のピークを特定する処理(上記のステップS104の処理)の詳細について説明する。以降の実施例1では先読み長Lを考慮しないでピークを特定する場合について説明し、実施例2では先読み長Lを考慮してピークを特定する場合について説明する。
<Peak identification>
Next, the L2 norm time-series data {(x [i], y [i])} (i = 0,..., M−1) specifying the peak (the processing in step S104 above) Details will be described. In the following Example 1, a case where a peak is specified without considering the prefetch length L will be described, and in Example 2, a case where a peak is specified in consideration of the prefetch length L will be described.
(実施例1)
まず、先読み長Lを考慮しないでピークを特定する場合について説明する。この場合、連続するL2ノルムy[i]同士の差分を判定するためのパラメータであるδを用いる。
Example 1
First, a case where a peak is specified without considering the prefetch length L will be described. In this case, δ, which is a parameter for determining the difference between successive L2 norms y [i], is used.
このとき、ピーク特定部104は、i=1,・・・,M−2に対して、以下の式1を満たすy[i]を極大ピークと特定する。
At this time, the
y[i]−y[i−1]>δ,かつ,y[i]−y[i+1]>δ ・・・(式1)
また、ピーク特定部104は、i=1,・・・,M−2に対して、以下の式2を満たすy[i]を極小ピークと特定する。
y [i] -y [i-1]> δ and y [i] -y [i + 1]> δ (Formula 1)
Moreover, the peak specific |
y[i−1]−y[i]>δ,かつ,y[i+1]−y[i]>δ ・・・(式2)
すなわち、y[i]から1つ前のL2ノルムy[i−1]を減じた値がδよりも大きく、かつ、y[i]から次のL2ノルムy[i+1]を減じた値がδよりも大きい場合、y[i]を極大ピークと特定する。一方で、y[i]から1つ前のL2ノルムy[i−1]を減じた値が−δよりも小さく、かつ、y[i]から次のL2ノルムy[i+1]を減じた値が−δよりも小さい場合、y[i]を極小ピークと特定する。
y [i-1] -y [i]> δ and y [i + 1] -y [i]> δ (Expression 2)
That is, the value obtained by subtracting the previous L2 norm y [i−1] from y [i] is larger than δ, and the value obtained by subtracting the next L2 norm y [i + 1] from y [i] is δ. If greater than y, i [i] is identified as the maximum peak. On the other hand, the value obtained by subtracting the previous L2 norm y [i−1] from y [i] is smaller than −δ, and the value obtained by subtracting the next L2 norm y [i + 1] from y [i] If y is smaller than −δ, y [i] is identified as a minimum peak.
ここで、一例として、M=20及びδ=55として、或るL2ノルムの時系列データ{(x[i],y[i])} (i=0,・・・,19)のピークを実施例1により特定した場合を図5に示す。 Here, as an example, assuming that M = 20 and δ = 55, the peak of a certain L2 norm time-series data {(x [i], y [i])} (i = 0,..., 19) The case specified by Example 1 is shown in FIG.
図5に示すように、y[2]−y[1]>55、かつ、y[2]−y[3]>55であるため、y[2]は極大ピークと特定される。また、y[2]−y[3]>55、かつ、y[4]−y[3]>55であるため、y[3]は極小ピークと特定される。以降も同様に、y[8]、y[12]及びy[18]はそれぞれ極大ピークと特定され、y[13]は極小ピークと特定される。したがって、この場合、極大ピークのピーク数は4、極小ピークのピーク数は2となる。 As shown in FIG. 5, since y [2] −y [1]> 55 and y [2] −y [3]> 55, y [2] is identified as a maximum peak. Moreover, since y [2] −y [3]> 55 and y [4] −y [3]> 55, y [3] is specified as a minimum peak. Similarly, y [8], y [12], and y [18] are each identified as a maximum peak, and y [13] is identified as a minimum peak. Therefore, in this case, the peak number of the maximum peak is 4, and the peak number of the minimum peak is 2.
なお、上記では、式1と式2とで共通のパラメータδを用いたが、例えば、式1と式2とで異なる値のパラメータδを用いても良い。
In the above description, the common parameter δ is used in
(実施例2)
次に、先読み長Lを考慮してピークを特定する場合について説明する。先読み長Lを考慮することで、先読み長Lを考慮した時間幅x[i+L]−x[i]内で振れ幅が小さいピーク(すなわち、y[i]とy[i−1]との差やy[i]とy[i+1]との差が小さいピーク)を極大ピーク又は極小ピークと扱わないようにすることができる。これにより、実施例1よりも高い精度で採食行動が特定することができるようになる。
(Example 2)
Next, a case where a peak is specified in consideration of the prefetch length L will be described. By considering the prefetch length L, a peak with a small fluctuation width within the time width x [i + L] −x [i] taking the prefetch length L into account (ie, the difference between y [i] and y [i−1]). Or a peak having a small difference between y [i] and y [i + 1] can be prevented from being treated as a maximum peak or a minimum peak. Thereby, foraging behavior can be specified with higher accuracy than in the first embodiment.
実施例2の場合、連続するL2ノルムy[i]同士の差分を判定するためのパラメータであるδと、先読み長を示すパラメータであるLとを用いる。以降では、実施例2におけるピーク特定処理について、図6を参照しながら説明する。図6は、第一の実施形態に係るピーク特定処理の一例を示すフローチャートである。 In the case of the second embodiment, δ that is a parameter for determining a difference between consecutive L2 norms y [i] and L that is a parameter indicating the look-ahead length are used. Hereinafter, the peak identification process in the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of the peak specifying process according to the first embodiment.
まず、ピーク特定部104は、各種変数を初期化する(ステップS201)。すなわち、ピーク特定部104は、L2ノルムの各時系列データのインデックスである変数iと、暫定的な極大ピークを示す変数maxと、暫定的な極小ピークを示す変数minとをそれぞれ0に初期化する。なお、各変数が初期化された後、i=0,・・・,M−Lに対して、次のステップS202以降の処理が繰り返し実行される。
First, the
ピーク特定部104は、y[i]>maxであるか否かを判定する(ステップS202)。
The
ステップS202においてy[i]>maxであると判定された場合、ピーク特定部104は、maxにy[i]を代入すると共に、max_posにx[i]を代入する(ステップS203)。なお、max_posは、maxに代入されているy[i](暫定的な極大ピーク)の日時であるx[i]が代入された変数である。
When it is determined in step S202 that y [i]> max, the
一方、ステップS202においてy[i]>maxであると判定されなかった場合又はステップS203に続いて、ピーク特定部104は、y[i]<minであるか否かを判定する(ステップS204)。
On the other hand, when it is not determined in step S202 that y [i]> max, or following step S203, the
ステップS204においてy[i]<minであると判定された場合、ピーク特定部104は、minにy[i]を代入すると共に、min_posにx[i]を代入する(ステップS205)。なお、min_posは、minに代入されているy[i](暫定的な極小ピーク)の日時であるx[i]が代入された変数である。
When it is determined in step S204 that y [i] <min, the
一方、ステップS204においてy[i]<minであると判定されなかった場合又はステップS205に続いて、ピーク特定部104は、y[i]<max−δ、かつ、y[i:i+L]の最大値<maxであるか否かを判定する(ステップS206)。ここで、y[i:i+L]は、y[i],・・・,y[i+L−1]を表す。したがって、y[i:i+L]の最大値とは、y[i],・・・,y[i+L−1]のうちの最大のyのことである。
On the other hand, if it is not determined in step S204 that y [i] <min, or following step S205, the
ステップS206においてy[i]<max−δ、かつ、y[i:i+L]の最大値<maxであると判定された場合、ピーク特定部104は、max及びmax_posの組を極大ピークリストに追加する(ステップS207)。極大ピークリストに追加されたmax(すなわち、このmaxに代入されたy[i])が極大ピークである。また、このmaxに対応するmax_pos(すなわち、このmax_posに代入されたx[i])が当該極大ピークの日時である。
When it is determined in step S206 that y [i] <max−δ and the maximum value of y [i: i + L] <max, the
次に、ピーク特定部104は、max及びminにそれぞれ∞を代入する(ステップS208)。
Next, the
ステップS206においてy[i]<max−δ、かつ、y[i:i+L]の最大値<maxであると判定されなかった場合、ピーク特定部104は、y[i]>min+δ、かつ、y[i:i+L]の最小値>minであるか否かを判定する(ステップS209)。ここで、y[i:i+L]の最小値とは、y[i],・・・,y[i+L−1]のうちの最小のyのことである。
When it is not determined in step S206 that y [i] <max−δ and the maximum value of y [i: i + L] <max, the
ステップS209においてy[i]>min+δ、かつ、y[i:i+L]の最小値>minであると判定された場合、ピーク特定部104は、min及びmin_posの組を極小ピークリストに追加する(ステップS210)。極小ピークリストに追加されたmin(すなわち、このminに代入されたy[i])が極小ピークである。また、このminに対応するmin_pos(すなわち、このmin_posに代入されたx[i])が当該極小ピークの日時である。
When it is determined in step S209 that y [i]> min + δ and the minimum value of y [i: i + L]> min, the
次に、ピーク特定部104は、max及びminにそれぞれ−∞を代入する(ステップS211)。
Next, the
ステップS209においてy[i]>min+δ、かつ、y[i:i+L]の最小値>minであると判定されなかった場合又はステップS209若しくはステップS211に続いて、ピーク特定部104は、i+L≧Mであるか否かを判定する(ステップS212)。なお、Mは、L2ノルムの時系列データ{(x[i],y[i])}に含まれるデータの件数である。
When it is not determined in step S209 that y [i]> min + δ and the minimum value of y [i: i + L]> min, or following step S209 or step S211, the
ステップS212においてi+L≧Mであると判定されなかった場合、ピーク特定部104は、iにi+1を代入する(ステップS213)。すなわち、ピーク特定部104は、iの値をインクリメントする。そして、ピーク特定部104は、インクリメント後のiを用いて、ステップS202以降の処理を実行する。
When it is not determined in step S212 that i + L ≧ M, the
一方で、ステップS212においてi+L≧Mであると判定された場合(すなわち、i+L=Mである場合)、ピーク特定部104は、ピーク特定処理を終了する。このとき極大ピークリストに含まれるy[i]が極大ピークである。また、このとき極小ピークリストに含まれるy[i]が極小ピークである。
On the other hand, when it is determined in step S212 that i + L ≧ M (that is, i + L = M), the
ここで、一例として、M=20、先読み長L=5及びδ=55として、或るL2ノルムの時系列データ{(x[i],y[i])} (i=0,・・・,19)のピークを実施例2により特定した場合を図7に示す。 Here, as an example, assuming that M = 20, look-ahead length L = 5, and δ = 55, time series data of a certain L2 norm {(x [i], y [i])} (i = 0,... , 19) is shown in FIG.
図7に示すように、y[2]は、上記のステップS206の条件(y[i]<max−δ、かつ、y[i:i+L]の最大値<max)を満たさないため、極大ピークとならない。これは、このときのmaxはy[2]である一方、y[2:7]の最大値はy[7]であり、y[2]<y[7]であるためである。同様に、y[12]も上記のステップS206の条件を満たさないため、極大ピークとならない。 As shown in FIG. 7, y [2] does not satisfy the condition of step S206 (y [i] <max−δ and the maximum value of y [i: i + L] <max). Not. This is because the maximum value at this time is y [2], while the maximum value of y [2: 7] is y [7], and y [2] <y [7]. Similarly, y [12] does not satisfy the condition in step S206, and therefore does not become a maximum peak.
一方で、図7に示すように、y[8]は、上記のステップS206の条件を満たすため、極大ピークと特定される。同様に、y[3]及びy[13]は極小ピークと特定される。 On the other hand, as shown in FIG. 7, y [8] is identified as a maximum peak because the condition of step S206 is satisfied. Similarly, y [3] and y [13] are identified as minimal peaks.
また、M=20、先読み長L=5である場合、ピーク特定部104によりピークか否かが判定されるのはy[0]〜y[15]である。このため、y[18]は極大ピークと特定されない。
When M = 20 and the prefetch length L = 5, it is y [0] to y [15] that the
なお、図6では、ステップS206とステップS209とで共通のパラメータδを用いたが、例えば、ステップS206とステップS209とで異なる値のパラメータδを用いても良い。 In FIG. 6, the common parameter δ is used in step S206 and step S209, but for example, a parameter δ having a different value may be used in step S206 and step S209.
<第一の実施形態のまとめ>
以上のように、本実施形態に係る特定システム1は、所定の時間幅における加速度センサ値のL2ノルムのピーク数が所定の閾値Th以上であるか否かを判定することで、当該時間幅の間における牛の行動が採食行動であるか又は採食行動でないかを特定する。これにより、上述したように、本実施形態に係る特定装置10のユーザ(例えば、畜産農家等)は、牛が採食行動を行ったか否かを管理することができ、例えば、採食行動が行われていない牛が存在する場合には、その原因等を調査し、例えば、飼料を変える、餌場のレイアウトを変える等の種々の対策を行うことができるようになる。
<Summary of First Embodiment>
As described above, the
なお、上述した実施例1及び実施例2では、パラメータδを用いてピークを特定したが、このパラメータδの値は実施例1と実施例2とで異なっていても良い。また、図4のステップS105で用いられる閾値Thは、実施例1を用いる場合と実施例2を用いる場合とで異なる値が設定されることが好ましい。更に、実施例1及び実施例2では、極大ピークと極小ピークとの両方を特定したが、これに限られず、極大ピーク又は極小ピークのいずれか一方のみを特定しても良い。 In the first and second embodiments described above, the peak is specified using the parameter δ. However, the value of the parameter δ may be different between the first and second embodiments. In addition, it is preferable that the threshold value Th used in step S105 in FIG. 4 is set to a different value when using the first embodiment and when using the second embodiment. Furthermore, in Example 1 and Example 2, although both the maximum peak and the minimum peak were specified, it is not restricted to this, You may specify only one of a maximum peak or a minimum peak.
例えば、10分間における2秒毎のL2ノルムの時系列データ{(x[i],y[i])} (i=0,・・・,299)のピークをL=5、δ=55として特定した場合、閾値Thとしては、例えば、Th=3〜10程度が好ましい。特に、Th=5とした場合に牛の採食行動を良好に特定できることが実験によって検証された。 For example, the peak of L2 norm time series data {(x [i], y [i])} (i = 0,..., 299) every 2 seconds in 10 minutes is set to L = 5 and δ = 55. When specified, the threshold Th is preferably about Th = 3 to 10, for example. In particular, when Th = 5, it was verified by experiments that the foraging behavior of cattle can be specified satisfactorily.
なお、牛の採食行動を良好に特定できるパラメータの値(すなわち、L、δ及びThの値)を決定する方法としては種々の方法が考えられるが、例えば、グリッドサーチ等によって決定することができる。 Various methods can be considered as a method for determining the parameter values (that is, the values of L, δ, and Th) that can favorably identify the foraging behavior of cattle. For example, it can be determined by grid search or the like. it can.
[第二の実施形態]
次に、第二の実施形態について説明する。第一の実施形態では、特定されたピークが閾値Th以上であるか否かにより、牛の行動が採食行動であるか又は採食行動でないかを特定した。しかしながら、第一の実施形態では、例えば、牛が首を振る行動や他の牛とじゃれあっている等の行動を行っている場合に、当該行動を採食行動と誤って特定してしまうことがあった。そこで、第二の実施形態では、採食行動と誤って特定されてしまう場合を減少させることが可能な特定システム1について説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. In the first embodiment, whether the behavior of the cow is a foraging behavior or not a foraging behavior is determined depending on whether or not the identified peak is equal to or greater than the threshold Th. However, in the first embodiment, for example, when an action such as a cow swinging his head or playing with other cows, the action is erroneously specified as a foraging action. was there. Therefore, in the second embodiment, a description will be given of the
なお、第二の実施形態では、主に、第一の実施形態との相違点を説明し、第一の実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付与し、その説明を省略する。 In the second embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described, and the same components as those in the first embodiment will be given the same reference numerals and description thereof will be omitted. .
<採食行動の特定>
以降では、牛の採食行動を特定する処理について、図8を参照しながら説明する。図8は、第二の実施形態に係る採食行動の特定処理の一例を示すフローチャートである。なお、図8のステップS101〜ステップS103は、図4と同様であるため、その説明を省略する。
<Identification of foraging behavior>
In the following, the process for identifying the foraging behavior of the cow will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a foraging action specifying process according to the second embodiment. Note that steps S101 to S103 in FIG. 8 are the same as those in FIG.
ステップS103に続いて、ピーク特定部104は、予め設定されたパラメータを用いて、ノルム算出部103によって得られたL2ノルムの時系列データ{(x[i],y[i])} (i=0,・・・,M−1)のピークを特定する(ステップS301)。ここで、第二の実施形態では、各極大ピークには、第1の傾きと、第1の差分と、第1の間隔とが対応付けられている。同様に、各極小ピークには、第2の傾きと、第2の差分と、第2の間隔とが対応付けられている。
Subsequent to step S103, the
第1の傾きとは、当該極大ピークの直前の極小ピークと、当該極大ピークとを結ぶ直線の傾きのことである。第1の差分とは、当該極大ピークと、L2ノルムの中央値との差分のことである。ただし、第1の差分の算出にあたって、L2ノルムの中央値の代わりに、例えば、所定の時間幅(例えば10分間)の間における全ての極大ピークと極小ピークとの中央値が用いられても良い。第1の間隔とは、当該極大ピークと、当該極大ピークの1つ前の極大ピークとの間隔(x方向の間隔)のことである。 The first inclination is an inclination of a straight line connecting the minimum peak immediately before the maximum peak and the maximum peak. The first difference is a difference between the maximum peak and the median value of the L2 norm. However, in the calculation of the first difference, for example, the median value of all maximum peaks and minimum peaks during a predetermined time width (for example, 10 minutes) may be used instead of the median value of the L2 norm. . The first interval is the interval (interval in the x direction) between the maximum peak and the maximum peak immediately before the maximum peak.
同様に、第2の傾きとは、当該極小ピークの直前の極大ピークと、当該極小ピークとを結ぶ直線の傾きのことである。第2の差分とは、当該極小ピークと、L2ノルムの中央値との差分のことである。ただし、第2の差分の算出にあたっても同様に、L2ノルムの中央値の代わりに、例えば、所定の時間幅(例えば10分間)の間における全ての極大ピークと極小ピークとの中央値が用いられても良い。第2の間隔とは、当該極小ピークと、当該極小ピークの1つ前の極小ピークとの間隔(x方向の間隔)のことである。 Similarly, the second slope is a slope of a straight line connecting the maximum peak immediately before the minimum peak and the minimum peak. The second difference is a difference between the minimum peak and the median value of the L2 norm. However, in the calculation of the second difference, similarly, the median value of all the maximum peaks and the minimum peaks during a predetermined time width (for example, 10 minutes) is used instead of the median value of the L2 norm. May be. The second interval is an interval (interval in the x direction) between the minimal peak and the minimal peak immediately before the minimal peak.
これらの第1の傾き、第1の差分及び第1の間隔(又は、第2の傾き、第2の差分及び第2の間隔)が対応付けられたピーク(極大ピーク及び極小ピーク)を特定する処理の詳細については後述する。また、この処理の詳細において、第1の傾き、第1の差分、第1の間隔、第2の傾き、第2の差分及び第2の間隔の算出方法についても説明する。 A peak (maximum peak and minimum peak) associated with the first slope, the first difference, and the first interval (or the second slope, the second difference, and the second interval) is specified. Details of the processing will be described later. In the details of this process, a calculation method of the first inclination, the first difference, the first interval, the second inclination, the second difference, and the second interval will also be described.
次に、採食特定部105は、ピーク特定部104により特定されたピークのうち、所定の条件を満たすピークを除外する(ステップS302)。ここで、所定の条件とは、以下の(1−1)〜(1−3)及び(2−1)〜(2−3)が挙げられる。すなわち、採食特定部105は、(1−1)〜(1−3)のいずれかの条件を満たす極大ピークを除外する。同様に、採食特定部105は、(2−1)〜(2−3)のいずれかの条件を満たす極小ピークを除外する。
Next, the foraging
(1−1)極大ピークに対応付けられている第1の傾きが所定の閾値Tha,1以上
(1−2)極大ピークに対応付けられている第1の差分が所定の閾値Thd,1以上
(1−3)極大ピークに対応付けられている第1の間隔が所定の閾値Ths,1以上
(2−1)極小ピークに対応付けられている第2の傾きの絶対値が所定の閾値Tha,2以上
(2−2)極小ピークに対応付けられている第2の差分の絶対値が所定の閾値Thd,2以上
(2−3)極小ピークに対応付けられている第2の間隔が所定の閾値Ths,2以上
ここで、閾値Tha,1としては、例えば、Tha,1=70とすることが挙げられる。また、閾値Ths,1としては、例えば、Ths,1=300とすることが挙げられる。また、閾値Ths,1としては、例えば、Ths,1=80(秒)とすることが挙げられる。なお、閾値Tha,2としては、例えば、Tha,2=Tha,1等とすれば良い。同様に、閾値Thd,2としては、例えば、Thd,2=Thd,1等とすれば良い。同様に、閾値Ths,2としては、例えば、Ths,2=Ths,1とすれば良い。
(1-1) The first slope associated with the maximum peak is a predetermined threshold Th a, 1 or more. (1-2) The first difference associated with the maximum peak is a predetermined threshold Th d, 1 or more (1-3) The first interval associated with the maximum peak is a predetermined threshold value Th s, 1 or more (2-1) The absolute value of the second slope associated with the minimum peak is predetermined the absolute value of the threshold value Th a, 2 or more (2-2) a second differential associated with the minimum peak is associated with a predetermined threshold value Th d, 2 or more (2-3) minimum peak The interval of 2 is a predetermined threshold Th s, 2 or more. Here, the threshold Th a, 1 is, for example, Th a, 1 = 70. Further, as the threshold Th s, 1 , for example, Th s, 1 = 300 can be cited. Further, as the threshold Th s, 1 , for example, Th s, 1 = 80 (seconds) can be mentioned. Note that the threshold Th a, 2 may be, for example, Th a, 2 = Th a, 1 or the like. Similarly, as the threshold Th d, 2 , for example, Th d, 2 = Th d, 1 may be used. Similarly, the threshold Th s, 2 may be, for example, Th s, 2 = Th s, 1 .
なお、上記の条件(1−1)、(1−2)、(2−1)及び(2−2)は、採食行動時に現れる可能性が低い、急激が動きを示すピークを除外することを意味する。他方で、通常、採食時には首や頭がほぼ一定のリズムで動くため、特定されるピークの間隔もほぼ一定になる傾向がある。これに対して、例えば、首を振る、他の牛に舐められる等の行動ではピークの間隔が一定でない場合が多く、採食時と比べてピークの間隔も大きくなる傾向がある。上記の条件(1−3)及び(2−3)は、このような、採食時と比べて間隔が大きくなるピークを除外することを意味する。 In addition, said conditions (1-1), (1-2), (2-1), and (2-2) exclude the peak which shows a sudden movement with low possibility of appearing at the time of foraging behavior. Means. On the other hand, since the neck and head usually move with a substantially constant rhythm when eating, the specified peak interval tends to be substantially constant. On the other hand, for example, in an action such as shaking a head or being licked by another cow, the peak interval is often not constant, and the peak interval tends to be larger than when eating. The above conditions (1-3) and (2-3) mean that such a peak whose interval is larger than that at the time of eating is excluded.
次に、採食特定部105は、上記のステップS104の除外後のピーク数が所定の閾値Th以上であるか否かを判定する(ステップS303)。ここで、採食特定部105は、上記のステップS104の除外後の極大ピークのピーク数が閾値Th以上であるか否かを判定しても良いし、上記のステップS104の除外後の極小ピークのピーク数が閾値Th以上であるか否かを判定しても良い。本実施形態では、一例として、除外後の極大ピークのピーク数が閾値Th以上であるか否かを判定したものとする。
Next, the foraging
ステップS303において、除外後の極大ピークのピーク数が閾値Th以上であると判定した場合、採食特定部105は、当該時間幅の間(すなわち、10分間)における牛の行動を採食行動と特定する(ステップS304)。
In Step S303, when it is determined that the number of maximum peaks after exclusion is equal to or greater than the threshold Th, the foraging
一方で、ステップS303において、除外後の極大ピークのピーク数が閾値Th以上であると判定しなかった場合(すなわち、除外後の極大ピークのピーク数が閾値Th未満であると判定した場合)、採食特定部105は、当該時間幅の間(すなわち、10分間)における牛の行動を採食行動でないと特定する(ステップS305)。
On the other hand, when it is not determined in step S303 that the number of peaks of the maximum peak after exclusion is equal to or greater than the threshold Th (that is, when the number of peaks of the maximum peak after exclusion is determined to be less than the threshold Th), The foraging
以上のように、本実施形態に係る特定システム1は、所定の時間幅における加速度センサ値のL2ノルムのピークのうち、所定の条件を満たすピークを除いたピークの数が所定の閾値Th以上であるか否かを判定することで、当該時間幅の間における牛の行動が採食行動であるか又は採食行動でないかを特定する。これにより、例えば、牛が首を振る行動や他の牛とじゃれあっている等の行動を行っている場合に、当該行動を採食行動と誤って特定してしまう事態を減少させることができる。
As described above, in the
<ピークの特定>
以降では、上記のステップS301の処理(ピーク特定処理)の詳細について、図9を参照しながら説明する。図9は、第二の実施形態に係るピーク特定処理の一例を示すフローチャートである。なお、図9のステップS201〜ステップS206、ステップS208〜ステップS209及びステップS211〜ステップS213は、図6と同様であるため、その説明を省略する。以降では、第1の傾きを示す変数、第1の差分を示す変数及び第1の間隔を示す変数を、それぞれmax_a,max_d及びmax_sとする。同様に、第2の傾きを示す変数、第2の差分を示す変数及び第2の間隔を示す変数を、それぞれmin_a,min_d及びmin_sとする。
<Peak identification>
In the following, details of the processing in step S301 (peak identification processing) will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of the peak specifying process according to the second embodiment. Note that step S201 to step S206, step S208 to step S209, and step S211 to step S213 in FIG. 9 are the same as those in FIG. Hereinafter, the variable indicating the first inclination, the variable indicating the first difference, and the variable indicating the first interval are referred to as max_a, max_d, and max_s, respectively. Similarly, a variable indicating the second gradient, a variable indicating the second difference, and a variable indicating the second interval are set to min_a, min_d, and min_s, respectively.
ステップS206においてy[i]<max−δ、かつ、y[i:i+L]の最大値<maxであると判定された場合、ピーク特定部104は、組(max,max_pos,max_a,max_d,max_s)を極大ピークリストに追加する(ステップS401)。第一の実施形態と同様に、max(すなわち、このmaxに代入されたy[i])が極大ピークである。max_pos(すなわち、このmax_posに代入されたx[i])が当該極大ピークの日時である。
When it is determined in step S206 that y [i] <max−δ and the maximum value of y [i: i + L] <max, the
ここで、max_aには、当該y[i]及びx[i]と、極小ピークリストに含まれる極小ピークのうちの最も日時が新しい極小ピーク(すなわち、現時点で、極小ピークリストに最後に追加された極小ピーク)及び当該日時とにより算出された第1の傾きが代入される。すなわち、当該極小ピークをy[i´]、当該極小ピークの日時をx[i´]とすれば、第1の傾きは、(y[i]−y[i´])/(x[i]−x[i´])で算出される。 Here, in max_a, y [i] and x [i] and the minimum peak with the newest date and time among the minimum peaks included in the minimum peak list (that is, the latest peak is added to the minimum peak list at the present time). And the first slope calculated by the date and time is substituted. That is, if the minimum peak is y [i ′] and the date and time of the minimum peak is x [i ′], the first slope is (y [i] −y [i ′]) / (x [i ] −x [i ′]).
また、max_dには、当該y[i]と、全てのy[i](i=0,・・・,M−1)の上限値及び下限値の中央値とにより算出された第1の差分が代入される。すなわち、y[i](i=0,・・・,M−1)の上限値及び下限値の中央値(中間値)をμとすれば、第1の差分は、y[i]−μで算出される。なお、上述したように、例えば、μは、所定の時間幅(例えば10分間)の間における全ての極大ピークy[i]と極小ピークy[i´]との中央値であっても良い。この場合、所定の時間幅の間における全ての極大ピークy[i]と極小ピークy[i´]とがそれぞれ極大ピークリストと極小ピークリストとに追加された後に、μを算出すると共にmax_dを算出すれば良い。 In addition, in max_d, the first difference calculated by the y [i] and the median value of the upper and lower limits of all y [i] (i = 0,..., M−1). Is substituted. That is, if the median (intermediate value) of the upper and lower limits of y [i] (i = 0,..., M−1) is μ, the first difference is y [i] −μ. Is calculated by As described above, for example, μ may be a median value of all the maximum peaks y [i] and minimum peaks y [i ′] during a predetermined time width (for example, 10 minutes). In this case, after all maximum peaks y [i] and minimum peaks y [i ′] during a predetermined time width are added to the maximum peak list and the minimum peak list, respectively, μ is calculated and max_d is set. What is necessary is just to calculate.
更に、max_sには、当該x[i]と、1つ前の極大ピークの日時とにより算出された第1の間隔が代入される。すなわち、1つ前の極大ピークの日時をx[i´´]とすれば、第1の間隔は、x[i]−x[i´´]で算出される。 Furthermore, the first interval calculated by the x [i] and the date and time of the previous maximum peak is substituted for max_s. That is, if the date and time of the previous maximum peak is x [i ″], the first interval is calculated by x [i] −x [i ″].
これにより、極大ピークリストには、極大ピークと、日時と、第1の傾きと、第1の差分と、第1の間隔とが対応付けて格納される。 Thereby, the maximum peak, the date and time, the first slope, the first difference, and the first interval are stored in the maximum peak list in association with each other.
ステップS209においてy[i]>min+δ、かつ、y[i:i+L]の最小値>minであると判定された場合、ピーク特定部104は、組(min,min_pos,min_a,min_d,min_s)を極小ピークリストに追加する(ステップS402)。第一の実施形態と同様に、min(すなわち、このminに代入されたy[i])が極小ピークである。min_pos(すなわち、このmin_posに代入されたx[i])が当該極小ピークの日時である。
When it is determined in step S209 that y [i]> min + δ and the minimum value of y [i: i + L]> min, the
ここで、min_aには、当該y[i]及びx[i]と、極大ピークリストに含まれる極大ピークのうちの最も日時が新しい極大ピーク(すなわち、現時点で、極大ピークリストに最後に追加された極大ピーク)及び当該日時とにより算出された第2の傾きが代入される。すなわち、当該極大ピークをy[i´]、当該極大ピークの日時をx[i´]とすれば、第2の傾きは、(y[i]−y[i´])/(x[i]−x[i´])で算出される。 Here, in min_a, the y [i] and x [i] and the latest peak with the newest date / time among the maximum peaks included in the maximum peak list (that is, the last added to the maximum peak list at the present time). And the second slope calculated by the date and time are substituted. That is, if the maximum peak is y [i ′] and the date and time of the maximum peak is x [i ′], the second slope is (y [i] −y [i ′]) / (x [i ] −x [i ′]).
また、min_dには、当該y[i]と、全てのy[i](i=0,・・・,M−1)の上限値及び下限値の中央値とにより算出された第2の差分が代入される。すなわち、y[i](i=0,・・・,M−1)の上限値及び下限値の中央値(中間値)をμとすれば、第2の差分は、y[i]−μで算出される。なお、上述したように、例えば、μは、所定の時間幅(例えば10分間)の間における全ての極大ピークy[i]と極小ピークy[i´]との中央値であっても良い。この場合、所定の時間幅の間における全ての極大ピークy[i]と極小ピークy[i´]とがそれぞれ極大ピークリストと極小ピークリストとに追加された後に、μを算出すると共にmin_dを算出すれば良い。 Also, in min_d, the second difference calculated by the y [i] and the median value of the upper and lower limits of all y [i] (i = 0,..., M−1). Is substituted. That is, if the median value (intermediate value) of the upper and lower limits of y [i] (i = 0,..., M−1) is μ, the second difference is y [i] −μ. Is calculated by As described above, for example, μ may be a median value of all the maximum peaks y [i] and minimum peaks y [i ′] during a predetermined time width (for example, 10 minutes). In this case, after all maximum peaks y [i] and minimum peaks y [i ′] during a predetermined time width are added to the maximum peak list and the minimum peak list, μ is calculated and min_d is set to What is necessary is just to calculate.
更に、min_sには、当該x[i]と、1つ前の極小ピークの日時とにより算出された第2の間隔が代入される。すなわち、1つ前の極小ピークの日時をx[i´´]とすれば、第2の間隔は、x[i]−x[i´´]で算出される。 Furthermore, the second interval calculated by the x [i] and the date and time of the previous minimal peak is substituted for min_s. That is, if the date and time of the previous minimal peak is x [i ″], the second interval is calculated by x [i] −x [i ″].
これにより、極小ピークリストには、極小ピークと、日時と、第2の傾きと、第2の差分と、第2の間隔とが対応付けて格納される。 Thereby, the minimum peak, the date, the second slope, the second difference, and the second interval are stored in the minimum peak list in association with each other.
<第二の実施形態のまとめ>
以上のように、本実施形態に係る特定システム1は、所定の時間幅における加速度センサ値のL2ノルムのピークのうち、所定の条件を満たすピークを除いたピークの数が所定の閾値Th以上であるか否かを判定することで、当該時間幅の間における牛の行動が採食行動であるか又は採食行動でないかを特定する。これにより、上述したように、例えば、牛が首を振る行動や他の牛とじゃれあっている等の行動を行っている場合に、当該行動を採食行動と誤って特定してしまう事態を減少させることができる。したがって、本実施形態に係る特定システム1によれば、第一の実施形態よりも高い精度で採食行動を特定することができるようになる。
<Summary of Second Embodiment>
As described above, in the
[第三の実施形態]
次に、第三の実施形態について説明する。第一の実施形態では、特定されたピークが閾値Th以上であるか否かにより、牛の行動が採食行動であるか又は採食行動でないかを特定した。しかしながら、第一の実施形態では、例えば、牛の発情時等に発生する継続的な動きを採食行動と誤って特定してしまうことがあった。そこで、第三の実施形態では、採食行動と誤って特定されてしまう場合を減少させることが可能な特定システム1について説明する。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment will be described. In the first embodiment, whether the behavior of the cow is a foraging behavior or not a foraging behavior is determined depending on whether or not the identified peak is equal to or greater than the threshold Th. However, in the first embodiment, for example, a continuous movement that occurs when a cow is in estrus may be erroneously specified as a foraging behavior. Therefore, in the third embodiment, a description will be given of the
なお、第三の実施形態では、主に、第一の実施形態との相違点を説明し、第一の実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付与し、その説明を省略する。 In the third embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described, and the same components as those in the first embodiment will be given the same reference numerals and description thereof will be omitted. .
<特定処理部100の機能構成>
まず、本実施形態に係る特定処理部100の機能構成について、図10を参照しながら説明する。図10は、第三の実施形態に係る特定処理部100の機能構成の一例を示す図である。
<Functional Configuration of
First, the functional configuration of the
図10に示すように、本実施形態に係る特定処理部100は、更に、タグ向き特定部106を有する。タグ向き特定部106は、牛に装着されているタグ20の向きが正方向又は負方向のいずれであるかを特定する。ここで、タグ20の向きが正方向であるとは、タグ20が牛の首部分にねじれなく装着されている場合に、当該タグ20に固定されている所定の直交座標系の或る特定の軸の正の方向と、牛の前方方向とが同じ側であるときのことである。一方で、タグ20の向きが負方向であるとは、タグ20が牛の首部分にねじれなく装着されている場合に、当該直交座標系の或る特定の軸の負の方向と、牛の前方方向とが同じ側であるときのことである。
As illustrated in FIG. 10, the
本実施形態では、タグ20は牛の首部分下方に装着されているものとし、タグ20の特定の軸はY軸であるものとして説明する。また、タグ20が牛の首部分下方にねじれなく装着されている状態で、Y軸が水平方向と平行であり、かつ、Y軸の正の方向が牛の前方方向であるとした場合に、Z軸は、鉛直面内でY軸に直交する軸であり、正の方向は重力方向であるものとする。なお、X軸は、例えば、Y軸及びZ軸と直交し、Y軸及びZ軸と左手系座標を構成する座標軸とすれば良い。
In the present embodiment, the
このとき、本実施形態に係る採食特定部105は、タグ20の向き(以降、「タグ向き」とも表す。)が正方向又は負方向のいずれであるかに応じて、所定の時間幅(例えば、10分間)における加速度センサ値のY成分の平均値(以降、「Y成分平均」とも表す。)から算出される所定の指標値と、所定の閾値との大小関係から採食行動であるか否かを特定する。
At this time, the foraging
<採食行動の特定>
以降では、牛の採食行動を特定する処理について、図11を参照しながら説明する。図11は、第三の実施形態に係る採食行動の特定処理の一例を示すフローチャートである。なお、図8のステップS101〜ステップS107は、図4と同様であるため、その説明を省略する。
<Identification of foraging behavior>
In the following, the process for identifying the foraging behavior of the cow will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of a foraging action specifying process according to the third embodiment. Note that steps S101 to S107 in FIG. 8 are the same as those in FIG.
ステップS105において、ピーク特定部104により特定されたピーク数が閾値Th以上であると判定した場合、特定処理部100は、牛に装着されているタグ20の向きが正方向又は負方向のいずれであるかを特定する(ステップS501)。ここで、後述するように、タグ20の向きを特定する処理では、指標値の一例であるYZ値が所定の時間幅におけるY成分平均から算出される。なお、タグ20の向きを特定する処理の詳細については後述する。
If it is determined in step S105 that the number of peaks specified by the
次に、採食特定部105は、上記のステップS501で特定したタグ向きが正方向又は負方向のいずれであるかを判定する(ステップS502)。
Next, the foraging
ステップS502において、タグ向きが正方向であると判定された場合、採食特定部105は、ステップS101で取得された測定データの時間幅(例えば、10分間)の間におけるYZ値が所定の閾値LA以上であるか否かを判定する(ステップS503)。ここで、この閾値LAは、例えば、後述するYa及びYbと、0<C<1なる定数Cを用いて、LA=(Ya−Yb)×Cで表される。Cとしては、例えば、0.4等とすれば良い。
If it is determined in step S502 that the tag direction is the positive direction, the foraging
これにより、YZ値が閾値LA以上であると判定された場合、当該時間幅の間における牛の行動が採食行動であると特定される。一方で、YZ値が閾値LA以上でないと判定された場合、当該時間幅の間における牛の行動は採食行動でないと判定される。 Thus, if the YZ value is determined to be equal to or greater than the threshold value L A, it is identified and actions cow between the time width of feeding behavior. On the other hand, if the YZ value is determined to not more than the threshold value L A, behavior of cattle between the time width is determined not to be feeding behavior.
ステップS502において、タグ向きが負方向であると判定された場合、採食特定部105は、ステップS101で取得された測定データの時間幅(例えば、10分間)の間におけるYZ値が所定の閾値LB以下であるか否かを判定する(ステップS504)。ここで、この閾値LBは、閾値LAと同様に、例えば、後述するYa及びYbと、0<C<1なる定数Cを用いて、LB=(Ya−Yb)×Cで表される。Cとしては、例えば、0.4等とすれば良い。
If it is determined in step S502 that the tag orientation is negative, the foraging
これにより、YZ値が閾値LB以下であると判定された場合、当該時間幅の間における牛の行動が採食行動であると特定される。一方で、YZ値が閾値LB以下でないと判定された場合、当該時間幅の間における牛の行動は採食行動でないと判定される。 Thus, when the YZ value is determined to be equal to or less than the threshold value L B, it is identified and actions cow between the time width of feeding behavior. On the other hand, if the YZ value is determined not to be the threshold value L B below, behaviors cattle between the time width is determined not to be feeding behavior.
以上のように、本実施形態に係る特定システム1は、タグ20の向きに応じて、所定の時間幅における指標値(YZ値)が所定の閾値以上又は以下であるかを判定することで、当該時間幅の間における牛の行動が採食行動であるか又は採食行動でないかを特定する。これにより、例えば、牛の発情時等に発生する継続的な動き(すなわち、牛が首を上げている状態での継続的な動き)を採食行動と誤って特定してしまう事態を減少させることができる。
As described above, the
<タグ向きの特定>
以降では、上記のステップS501の処理(タグ20の向きを特定する処理)の詳細について、図12を参照しながら説明する。図12は、第三の実施形態に係るタグ向き特定処理の一例を示すフローチャートである。
<Identification of tag orientation>
Hereinafter, the details of the processing in step S501 (processing for specifying the orientation of the tag 20) will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of a tag orientation specifying process according to the third embodiment.
まず、取得部101は、該当のタグID(例えば、タグID「Tag1」)の過去24時間の間のY成分の加速度センサ値とZ成分の加速度センサ値とを測定データ記憶部200から取得する(ステップS601)。なお、過去24時間の間は一例であって、任意の時間の間のY成分の加速度センサ値とZ成分の加速度センサ値とが取得されても良い。
First, the
次に、タグ向き特定部106は、10分毎に、以下の指標値を計算する(ステップS602)。
Next, the tag
・YZ値=Y成分平均×sign(Z成分平均)
・Y成分標準偏差
ここで、Y成分平均は、上述したように、10分の間における加速度センサ値のY成分の平均である。また、Z成分平均は、10分の間における加速度センサ値のZ成分の平均である。また、Y成分標準偏差は、10分の間における加速度センサ値のY成分の標準偏差である。signは符号関数である。ただし、sign(0)は正を返すものとする。
-YZ value = Y component average x sign (Z component average)
Y component standard deviation Here, the Y component average is the average of the Y components of the acceleration sensor values over 10 minutes as described above. The Z component average is the average of the Z components of the acceleration sensor value for 10 minutes. The Y component standard deviation is the standard deviation of the Y component of the acceleration sensor value for 10 minutes. sign is a sign function. However, sign (0) returns positive.
上記に定義したYZ値を指標値として用いることで、例えば、牛に装着されているタグ20にねじれが発生した場合であっても、ねじれの発生に伴うY成分の符号反転の影響が無い指標値を用いることができるようになる。すなわち、タグ20にねじれが発生した場合、Y成分とZ成分との符号が共に反転するため、Y成分平均に対してZ成分平均の符号の乗ずることで、ねじれの発生に伴うY成分の符号反転の影響を無くすことができる。
By using the YZ value defined above as an index value, for example, even when the
なお、上記の10分毎に上記の指標値を計算することは一例であって、任意の時間幅毎に上記の指標値を計算しても良い。 Note that calculating the index value every 10 minutes is an example, and the index value may be calculated every arbitrary time width.
次に、タグ向き特定部106は、上記のステップS602で計算したYZ値のうち、Y成分標準偏差が所定の閾値SAを超えているYZ値の中央値Yaを算出する(ステップS603)。ここで、閾値SAは任意の値に設定することができるが、例えば、SA=150等とすれば良い。
Next, the tag
次に、タグ向き特定部106は、上記のステップS602で計算したYZ値のうち、Y成分標準偏差が所定の閾値SBを下回っているYZ値の中央値Ybを算出する(ステップS604)。ここで、閾値SBは任意の値に設定することができるが、例えば、SB=40等とすれば良い。
Next, the tag
最後に、タグ向き特定部106は、タグ向き=sign(Ya−Yb)によりタグ向きを特定する(ステップS605)。これにより、sign(Ya−Yb)が正の場合はタグ向きが「正方向」、sign(Ya−Yb)が負の場合はタグ向きが「負方向」と特定される。
Finally, the tag
なお、上記のステップS604は実行されなくても良い。この場合、上記のステップS605では、タグ向き=sign(Ya)によりタグ向きを特定すれば良い。 Note that step S604 described above may not be executed. In this case, in step S605 described above, the tag orientation may be specified by tag orientation = sign (Y a ).
<第三の実施形態のまとめ>
以上のように、本実施形態に係る特定システム1は、タグ20の向きも考慮して、所定の時間幅におけるY成分平均から算出される指標値(YZ値)により、当該時間幅の間における牛の行動が採食行動であるか又は採食行動でないかを特定する。これにより、上述したように、例えば、牛の発情時等に発生する継続的な動き(すなわち、牛が首を上げている状態での継続的な動き)を採食行動と誤って特定してしまう事態を減少させることができる。
<Summary of third embodiment>
As described above, the
本発明は、具体的に開示された上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更、各実施形態の組み合わせ等が可能である。 The present invention is not limited to the specifically disclosed embodiments, and various modifications and changes, combinations of the embodiments, and the like are possible without departing from the scope of the claims.
1 特定システム
10 特定装置
20 タグ
100 特定処理部
101 取得部
102 前処理部
103 ノルム算出部
104 ピーク特定部
105 採食特定部
200 測定データ記憶部
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記家畜に装着された加速度センサが測定した加速度データを記憶する記憶手段と、
所定の時間の間における複数の加速度データを前記記憶手段から取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された前記複数の加速度データそれぞれの特徴量を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された複数の特徴量と、予め設定されたパラメータとに基づいて、局所的に最大となる特徴量を示す極大ピークと、局所的に最小となる特徴量を示す極小ピークとのうちの少なくとも一方のピークを特定するピーク特定手段と、
前記ピーク特定手段により特定されたピークの数が所定の閾値以上であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記ピークの数が前記所定の閾値以上であると判定された場合、前記所定の時間の間における前記家畜の行動を採食行動と特定する行動特定手段と、
を有することを特徴とする特定装置。 A specific device for identifying foraging behavior of livestock,
Storage means for storing acceleration data measured by an acceleration sensor mounted on the livestock;
Obtaining means for obtaining a plurality of acceleration data during a predetermined time from the storage means;
Calculating means for calculating feature amounts of each of the plurality of acceleration data acquired by the acquiring means;
Based on a plurality of feature amounts calculated by the calculation means and a preset parameter, a maximum peak indicating a locally maximum feature amount, and a minimum peak indicating a locally minimum feature amount, Peak identifying means for identifying at least one of the peaks,
Determining means for determining whether or not the number of peaks specified by the peak specifying means is equal to or greater than a predetermined threshold;
When the determination means determines that the number of peaks is equal to or greater than the predetermined threshold, behavior specifying means for specifying the behavior of the livestock as the foraging behavior during the predetermined time;
A specific apparatus comprising:
時系列データである前記複数の特徴量をy[i]、前記パラメータをδとして、
或るiについて、y[i]からy[i−1]を減じた値が前記δよりも大きく、かつ、y[i]からy[i+1]を減じた値が前記δよりも大きい場合、y[i]を極大ピークと特定し、
或るiについて、y[i−1]からy[i]を減じた値が前記δよりも大きく、かつ、y[i+1]からy[i]を減じた値が前記δよりも大きい場合、y[i]を極小ピークと特定する、ことを特徴とする請求項1に記載の特定装置。 The peak specifying means includes
Assuming that the plurality of feature quantities that are time-series data are y [i] and the parameter is δ,
For a certain i, a value obtained by subtracting y [i-1] from y [i] is larger than δ, and a value obtained by subtracting y [i + 1] from y [i] is larger than δ. identify y [i] as a maximal peak,
For a certain i, a value obtained by subtracting y [i] from y [i−1] is greater than δ, and a value obtained by subtracting y [i] from y [i + 1] is greater than δ. The specifying device according to claim 1, wherein y [i] is specified as a minimum peak.
時系列データである前記複数の特徴量をy[i]、前記パラメータをδ、Lとして、
或るiについて、y[i]からy[i+1]を減じた値が前記δよりも大きく、かつ、y[i]からy[i+L−1]までの最大値がy[i]以下である場合、y[i]を極大ピークと特定し、
或るiについて、y[i+1]からy[i]を減じた値が前記δよりも大きく、かつ、y[i]からy[i+L−1]までの最小値がy[i]以下である場合、y[i]を極小ピークと特定する、ことを特徴とする請求項1に記載の特定装置。 The peak specifying means includes
The plurality of feature quantities that are time-series data are y [i], the parameters are δ, and L,
For a certain i, the value obtained by subtracting y [i + 1] from y [i] is greater than δ, and the maximum value from y [i] to y [i + L-1] is y [i] or less. If y [i] is identified as a maximal peak,
For a certain i, the value obtained by subtracting y [i] from y [i + 1] is greater than δ, and the minimum value from y [i] to y [i + L-1] is less than or equal to y [i]. 2. The specifying device according to claim 1, wherein y [i] is specified as a minimum peak.
前記ピーク特定手段により特定されたピークから、所定の条件を満たすピークを除外したピークの数が前記閾値以上であるか否かを判定する、ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の特定装置。 The determination means includes
4. The method according to claim 1, wherein a determination is made as to whether or not the number of peaks excluding a peak satisfying a predetermined condition from the peaks specified by the peak specifying unit is equal to or greater than the threshold value. 5. The specific device according to item.
極小ピークから極大ピークへの直線の傾きが所定の閾値以上、前記極大ピークと前記特徴量の上限値及び下限値の中央値との差分が所定の閾値以上、又は1つ前の極大ピークと前記極大ピークとの間隔が所定の閾値以上のいずれかを満たす極大ピークを除外し、
極大ピークから極小ピークへの直線の傾きの絶対値が所定の閾値以上、前記極小ピークと前記特徴量の上限値及び下限値の中央値との差分の絶対値が所定の閾値以上、又は1つ前の極小ピークと前記極小ピークとの間隔が所定の閾値以上のいずれかを満たす極小ピークを除外する、ことを特徴とする請求項4に記載の特定装置。 The determination means includes
The slope of the straight line from the minimum peak to the maximum peak is not less than a predetermined threshold, the difference between the maximum peak and the median value of the upper limit value and the lower limit value of the feature quantity is not less than a predetermined threshold, or the previous maximum peak and the above Exclude local peaks that meet one of the thresholds with the maximum peak interval,
The absolute value of the slope of the straight line from the maximum peak to the minimum peak is not less than a predetermined threshold, and the absolute value of the difference between the minimum peak and the median value of the upper limit value and the lower limit value of the feature amount is not less than a predetermined threshold, or one 5. The specifying apparatus according to claim 4, wherein a minimum peak satisfying any one of an interval between a previous minimum peak and the minimum peak equal to or greater than a predetermined threshold is excluded.
前記行動特定手段は、
前記向き特定手段により特定された前記加速度センサの向きに応じて、前記所定の時間の間における前記加速度データの所定の成分の平均値から算出された第1の指標値が所定の値以上であるか又は以下であると判定された場合、前記所定の時間の間における前記家畜の行動を採食行動と特定する、ことを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の特定装置。 When the determination means determines that the number of peaks is equal to or greater than the predetermined threshold, the direction specifying means for specifying the direction of the acceleration sensor,
The action specifying means includes
The first index value calculated from the average value of the predetermined component of the acceleration data during the predetermined time according to the direction of the acceleration sensor specified by the direction specifying means is greater than or equal to a predetermined value. 6. The identification device according to claim 1, wherein when it is determined that the behavior is not more than the following, the behavior of the livestock during the predetermined time is identified as a foraging behavior. .
前記加速度データに含まれるX成分値とY成分値とZ成分値とのうち、所定の2つの成分値を用いて、所定の時間幅毎に、第2の指標値と第3の指標値とを計算し、
前記第2の指標値と前記第3の指標値とに基づいて、前記加速度センサの向きを特定する、ことを特徴とする請求項6に記載の特定装置。 The orientation specifying means includes
Of the X component value, the Y component value, and the Z component value included in the acceleration data, the second index value and the third index value are determined for each predetermined time width using two predetermined component values. Calculate
The specifying device according to claim 6, wherein a direction of the acceleration sensor is specified based on the second index value and the third index value.
前記第3の指標値は、前記時間幅における前記第1の成分値の標準偏差であり、
前記第1の指標値は、前記時間幅毎に算出された前記第2の指標値のうち、前記所定の時間の間に対応する時間幅における前記第1の成分値の平均値と、前記所定の時間の間に対応する時間幅における前記第2の成分値の平均値の符号とを乗じることで算出された第2の指標値である、ことを特徴とする請求項7に記載の特定装置。 The second index value is a value obtained by multiplying the average value of the predetermined first component values in the time width by the sign of the average value of the predetermined second component values in the time width,
The third index value is a standard deviation of the first component value in the time width,
The first index value is an average value of the first component values in a time width corresponding to the predetermined time among the second index values calculated for each time width, and the predetermined index value. The identification device according to claim 7, wherein the second index value is calculated by multiplying a sign of an average value of the second component values in a time width corresponding to a period of .
前記ピーク特定手段により特定された極大ピークの数、極小ピークの数、又は極大ピークと極小ピークとの合計数のいずれかが前記所定の閾値以上であるか否かを判定する、ことを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に記載の特定装置。 The determination means includes
It is determined whether any of the number of maximum peaks specified by the peak specifying means, the number of minimum peaks, or the total number of maximum peaks and minimum peaks is equal to or greater than the predetermined threshold value. The specifying device according to any one of claims 1 to 8.
所定の時間の間における複数の加速度データを前記記憶手段から取得する取得手順と、
前記取得手順により取得された前記複数の加速度データそれぞれの特徴量を算出する算出手順と、
前記算出手順により算出された複数の特徴量と、予め設定されたパラメータとに基づいて、局所的に最大となる特徴量を示す極大ピークと、局所的に最小となる特徴量を示す極小ピークとのうちの少なくとも一方のピークを特定するピーク特定手順と、
前記ピーク特定手順により特定されたピークの数が所定の閾値以上であるか否かを判定する判定手順と、
前記判定手順により前記ピークの数が前記所定の閾値以上であると判定された場合、前記所定の時間の間における前記家畜の行動を採食行動と特定する行動特定手順と、
を実行することを特徴とする特定方法。 An identification device for identifying foraging behavior of livestock, the identification device having storage means for storing acceleration data measured by an acceleration sensor mounted on the domestic animal,
An acquisition procedure for acquiring a plurality of acceleration data during a predetermined time from the storage means;
A calculation procedure for calculating a feature amount of each of the plurality of acceleration data acquired by the acquisition procedure;
Based on a plurality of feature amounts calculated by the calculation procedure and a preset parameter, a maximum peak indicating a locally maximum feature amount, and a minimum peak indicating a locally minimum feature amount; A peak identification procedure for identifying at least one of the peaks,
A determination procedure for determining whether or not the number of peaks identified by the peak identification procedure is greater than or equal to a predetermined threshold;
When it is determined by the determination procedure that the number of peaks is equal to or greater than the predetermined threshold, an action specifying procedure for specifying the behavior of the livestock as the foraging action during the predetermined time;
The specific method characterized by performing.
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