JP7211595B2 - Abnormal behavior detection device, abnormal behavior detection program, and abnormal behavior detection method - Google Patents

Abnormal behavior detection device, abnormal behavior detection program, and abnormal behavior detection method Download PDF

Info

Publication number
JP7211595B2
JP7211595B2 JP2020183460A JP2020183460A JP7211595B2 JP 7211595 B2 JP7211595 B2 JP 7211595B2 JP 2020183460 A JP2020183460 A JP 2020183460A JP 2020183460 A JP2020183460 A JP 2020183460A JP 7211595 B2 JP7211595 B2 JP 7211595B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
abnormal behavior
detection
animal
data
area
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020183460A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022073462A (en
Inventor
克弥 木田
敏行 土谷
良司 川瀬
一人 小林
芳樹 長沼
山雅 米内
和樹 阿部
和弘 保木
Original Assignee
国立大学法人北海道国立大学機構
株式会社土谷製作所
株式会社構研エンジニアリング
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 国立大学法人北海道国立大学機構, 株式会社土谷製作所, 株式会社構研エンジニアリング filed Critical 国立大学法人北海道国立大学機構
Priority to JP2020183460A priority Critical patent/JP7211595B2/en
Publication of JP2022073462A publication Critical patent/JP2022073462A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7211595B2 publication Critical patent/JP7211595B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、乳牛等の動物の移動軌跡に基づいて、いわゆる食い負けや発情行動等の異常行動を検知するのに好適な異常行動検知装置、異常行動検知プログラムおよび異常行動検知方法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an abnormal behavior detection device, an abnormal behavior detection program, and an abnormal behavior detection method suitable for detecting abnormal behavior such as so-called loss of appetite and estrous behavior based on the movement trajectory of an animal such as a dairy cow. .

従来、乳牛等の異常を検知するための技術として、例えば、特開2019-122368号公報には、牛に装着される活動状態センサモジュールと通信ネットワークを介して接続される管理装置を備え、この管理装置が、活動状態センサモジュールから受信した牛の活動データに基づいて、特定された牛の活動状態に対応する行動系指標、静止系指標、及び反芻系指標を算出し、これらの指標に基づいて牛の健康状態の異常の有無を判定する健康状態管理システムが開示されている(特許文献1)。 Conventionally, as a technology for detecting abnormalities in dairy cows, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-122368 discloses an activity state sensor module attached to a cow and a management device connected via a communication network. A management device calculates a behavioral index, a static index, and a rumination index corresponding to the specified activity state of the cow based on the activity data of the cow received from the activity state sensor module, and based on these indexes Japanese Patent Laid-Open No. 2002-100003 discloses a health condition management system that determines whether or not there is an abnormality in the health condition of a cow.

特開2019-122368号公報JP 2019-122368 A

しかしながら、特許文献1に記載された健康状態管理システムでは、単に、加速度センサ等によって推定された牛の活動状態(静止、歩行、採食等)に基づいて、健康状態の異常(疾病や体調不良)を判定しているに過ぎない。このため、牛舎内の餌場で採食中の弱い乳牛が強い乳牛に押し出されてしまう行動(いわゆる「食い負け」)や、牛舎内の通路において隣り合う乳牛に体をすり寄せるような行動(発情行動)等のように、乳牛の生活に関わる生活区域に関連性のある特殊な異常行動を検知することができないという問題がある。 However, in the health condition management system described in Patent Document 1, abnormal health conditions (disease, poor physical condition, etc.) are simply detected based on the cow's activity state (stillness, walking, feeding, etc.) estimated by an acceleration sensor or the like. ). For this reason, weak cows feeding at the feeding area in the barn are pushed out by stronger cows (so-called "eaten"), and behaviors such as rubbing against adjacent dairy cows in the aisle of the barn ( There is a problem that it is not possible to detect special abnormal behaviors related to living areas related to the lives of dairy cows, such as estrus behavior).

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、動物の移動軌跡に基づいて、食い負けや発情行動等の異常行動を検知することができる異常行動検知装置、異常行動検知プログラムおよび異常行動検知方法を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such problems. An object of the present invention is to provide a behavior detection program and an abnormal behavior detection method.

本発明に係る異常行動検知装置は、動物の移動軌跡に基づいて、食い負けや発情行動等の異常行動を検知するという課題を解決するために、動物の個体ごとの移動軌跡を示す移動軌跡データと、前記動物の餌場、通路、寝床等の生活に関わる生活区域の位置情報を定義した生活区域データとに基づいて、前記動物の異常行動を検知するための検知用データを作成する検知用データ作成部と、前記検知用データに基づいて、前記動物の異常行動を検知する異常行動検知部と、を有する。 In order to solve the problem of detecting abnormal behavior such as eating and estrous behavior based on the movement trajectory of the animal, the abnormal behavior detection device according to the present invention provides movement trajectory data indicating the movement trajectory of each individual animal. and living area data defining position information of living areas related to the life of the animal, such as feeding areas, passages, beds, etc., for creating detection data for detecting abnormal behavior of the animal. A data creation unit and an abnormal behavior detection unit that detects abnormal behavior of the animal based on the detection data.

また、本発明の一態様として、動物が滞在した生活区域内での経過時間や移動距離に基づいて、食い負けを検知するという課題を解決するために、前記検知用データ作成部は、前記動物が滞在した生活区域と、当該生活区域内での滞在開始日時および滞在終了日時と、前記生活区域内での移動距離とを含む検知用データを作成し、前記異常行動検知部は、前記生活区域のうち餌場区域から通路区域を経由して他の餌場区域へ移動した個体が、所定値以下の経過時間内に、所定値を超える移動距離を移動した場合、異常行動として検知してもよい。 Further, as one aspect of the present invention, in order to solve the problem of detecting eating loss based on the elapsed time and movement distance in the living area where the animal stayed, the detection data creation unit includes: creates detection data including the living area where the person stayed, the start date and time of stay, the end date and time of stay in the living area, and the distance traveled in the living area, and the abnormal behavior detection unit detects the living area If an individual that moves from one of the feeding areas to another feeding area via the passage area moves a distance that exceeds the specified value within the elapsed time that is less than the specified value, even if it is detected as an abnormal behavior good.

さらに、本発明の一態様として、動物の軌跡線図と畳み込みニューラルネットワークとに基づいて異常行動を検知するという課題を解決するために、前記検知用データ作成部は、前記動物が所定時間内に移動した軌跡線図を含む検知用データを作成し、前記異常行動検知部は、畳み込みニューラルネットワークに異常行動が発生していないときの軌跡線図および異常行動が発生したときの軌跡線図を学習データとして教師あり学習させた学習済みのニューラルネットワークに、前記軌跡線図を入力することによって異常行動を検知してもよい。 Furthermore, as one aspect of the present invention, in order to solve the problem of detecting an abnormal behavior based on a trajectory diagram of an animal and a convolutional neural network, the detection data creation unit is configured to: Data for detection including the moved trajectory diagram is created, and the abnormal behavior detection unit learns the trajectory diagram when abnormal behavior does not occur and the trajectory diagram when abnormal behavior occurs in the convolutional neural network. Abnormal behavior may be detected by inputting the trajectory diagram into a trained neural network that has undergone supervised learning as data.

また、本発明の一態様として、動物の軌跡線図と畳み込みオートエンコーダとに基づいて異常行動を検知するという課題を解決するために、前記検知用データ作成部は、前記動物が所定時間内に移動した軌跡線図を含む検知用データを作成し、前記異常行動検知部は、畳み込みオートエンコーダに異常行動が発生していないときの軌跡線図を学習データとして教師なし学習させた学習済みのオートエンコーダに、前記軌跡線図を入力することによって異常行動を検知してもよい。 Further, as one aspect of the present invention, in order to solve the problem of detecting an abnormal behavior based on a trajectory diagram of an animal and a convolutional autoencoder, the detection data generation unit is configured to: Data for detection including a moving trajectory diagram is created, and the abnormal behavior detection unit uses the trajectory diagram when no abnormal behavior occurs in the convolutional autoencoder as learning data for the learned auto-encoder that has undergone unsupervised learning. Abnormal behavior may be detected by inputting the trajectory diagram to an encoder.

さらに、本発明の一態様として、動物が通路区域内で滞在した時間帯や範囲に基づいて、発情行動を検知するという課題を解決するために、前記検知用データ作成部は、前記動物が通路区域に滞在した時間帯と、前記動物が通路区域内で滞在した範囲とを含む検知用データを作成し、前記異常行動検知部は、互いに異なる個体の検知用データにおいて、通路区域に滞在した時間帯および範囲の双方に重なりがあり、かつ、同一日時に所定値以内の距離にいることが所定回数以上ある場合、発情行動として検知してもよい。 Furthermore, as one aspect of the present invention, in order to solve the problem of detecting the estrus behavior based on the time period and range in which the animal stayed in the passage area, the detection data creation unit The detection data including the period of time spent in the area and the range in which the animal stayed in the passage area is created, and the abnormal behavior detection unit detects the time spent in the passage area in the detection data of different individuals. When both the band and the range overlap, and when the distance within the predetermined value occurs more than a predetermined number of times on the same day, it may be detected as an estrous behavior.

本発明に係る異常行動検知プログラムは、動物の移動軌跡に基づいて、食い負けや発情行動等の異常行動を検知するという課題を解決するために、動物の個体ごとの移動軌跡を示す移動軌跡データと、前記動物の餌場、通路、寝床等の生活に関わる生活区域の位置情報を定義した生活区域データとに基づいて、前記動物の異常行動を検知するための検知用データを作成する検知用データ作成部と、前記検知用データに基づいて、前記動物の異常行動を検知する異常行動検知部と、してコンピュータを機能させる。 An abnormal behavior detection program according to the present invention solves the problem of detecting abnormal behavior such as eating and estrous behavior based on the movement trajectory of an animal. and living area data defining position information of living areas related to the life of the animal, such as feeding areas, passages, beds, etc., for creating detection data for detecting abnormal behavior of the animal. The computer is caused to function as a data creation unit and an abnormal behavior detection unit that detects abnormal behavior of the animal based on the detection data.

本発明に係る異常行動検知方法は、動物の移動軌跡に基づいて、食い負けや発情行動等の異常行動を検知するという課題を解決するために、動物の個体ごとの移動軌跡を示す移動軌跡データと、前記動物の餌場、通路、寝床等の生活に関わる生活区域の位置情報を定義した生活区域データとに基づいて、前記動物の異常行動を検知するための検知用データを作成する検知用データ作成ステップと、前記検知用データに基づいて、前記動物の異常行動を検知する異常行動検知ステップと、を有する。 The abnormal behavior detection method according to the present invention is based on the movement trajectory of an animal. and living area data defining position information of living areas related to the life of the animal, such as feeding areas, passages, beds, etc., for creating detection data for detecting abnormal behavior of the animal. and an abnormal behavior detection step of detecting abnormal behavior of the animal based on the detection data.

本発明によれば、動物の移動軌跡に基づいて、食い負けや発情行動等の異常行動を検知することができる。 According to the present invention, it is possible to detect abnormal behavior such as eating and estrous behavior based on the movement trajectory of the animal.

本発明に係る異常行動検知装置および異常行動検知プログラムの一実施形態を示す図である。1 is a diagram showing an embodiment of an abnormal behavior detection device and an abnormal behavior detection program according to the present invention; FIG. 本第1実施形態において定義した生活区域を示す図である。It is a figure which shows the living area defined in the 1st Embodiment of this invention. 本第1実施形態の生活区域データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the living area data of the 1st Embodiment. 本第1実施形態の移動軌跡データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the movement locus|trajectory data of the 1st Embodiment of this invention. 本第1実施形態の検知用データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the data for detection of the 1st Embodiment of this invention. 本第1実施形態の検知用データ作成処理を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing detection data creation processing according to the first embodiment; 本第1実施形態の異常行動検知処理を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing abnormal behavior detection processing according to the first embodiment; 本第2実施形態の畳み込みニューラルネットワークに学習データを教師あり学習させる様子を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing how the convolutional neural network according to the second embodiment is subjected to supervised learning of learning data; 本第2実施形態の学習済み畳み込みニューラルネットワークによって軌跡線図における異常行動の有無を判定する様子を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing how the trained convolutional neural network of the second embodiment determines whether or not there is an abnormal behavior in the trajectory diagram. 本第2実施形態の検知用データ作成処理および異常行動検知処理を示すフローチャートである。9 is a flow chart showing detection data creation processing and abnormal behavior detection processing according to the second embodiment. 畳み込みオートエンコーダに学習データを教師なし学習させる様子を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing how a convolutional autoencoder learns training data without supervision; 学習済み畳み込みオートエンコーダによって軌跡線図における異常行動の有無を判定する様子を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing how a trained convolutional autoencoder determines whether or not there is abnormal behavior in a trajectory diagram. 本第3実施形態の検知用データと移動軌跡データとの関係を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing the relationship between detection data and movement locus data according to the third embodiment; 本第3実施形態の異常行動検知処理を示すフローチャートである。FIG. 14 is a flowchart showing abnormal behavior detection processing according to the third embodiment; FIG.

以下、本発明に係る異常行動検知装置、異常行動検知プログラムおよび異常行動検知方法の実施形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of an abnormal behavior detection device, an abnormal behavior detection program, and an abnormal behavior detection method according to the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明に係る異常行動検知装置1は、動物の移動軌跡に基づいて異常行動を検知し、その検知情報をユーザ端末11に通知するためのものである。なお、以下の各実施形態では、検知対象の動物として牛舎内の乳牛を想定しているが、これに限定されるものではなく、移動軌跡に基づいて異常行動を検知可能な全ての動物に本発明は適用される。 The abnormal behavior detection device 1 according to the present invention is for detecting abnormal behavior based on the locus of movement of an animal and notifying the user terminal 11 of the detection information. In each of the following embodiments, the animal to be detected is assumed to be a dairy cow in a barn, but the present invention is not limited to this, and can be applied to any animal whose abnormal behavior can be detected based on its movement trajectory. The invention applies.

本第1実施形態の異常行動検知装置1は、パーソナルコンピュータ、スマートフォンまたはタブレット等のコンピュータによって構成されており、図1に示すように、主として、通信手段2と、記憶手段3と、演算処理手段4とを有している。また、異常行動検知装置1は、ユーザ端末11と無線通信可能に接続されており、動物の異常行動を検知するとユーザ端末11に通知するようになっている。以下、各構成手段について詳細に説明する。 The abnormal behavior detection device 1 of the first embodiment is configured by a computer such as a personal computer, a smartphone, or a tablet, and as shown in FIG. 4. Further, the abnormal behavior detection device 1 is connected to the user terminal 11 so as to be able to communicate wirelessly, and notifies the user terminal 11 when abnormal behavior of the animal is detected. Each component will be described in detail below.

ユーザ端末11は、パーソナルコンピュータ、スマートフォンまたはタブレット等のコンピュータによって構成されており、ユーザが所有または携帯する端末である。本第1実施形態において、ユーザ端末11は、異常行動検知装置1からの検知情報を受信し、当該検知情報を音声、表示、バイブレーション等によってユーザに通知しうるようになっている。 The user terminal 11 is configured by a computer such as a personal computer, a smart phone, or a tablet, and is a terminal owned or carried by a user. In the first embodiment, the user terminal 11 receives detection information from the abnormal behavior detection device 1 and notifies the user of the detection information by voice, display, vibration, or the like.

通信手段2は、異常行動検知装置1に通信機能を実装するものである。本第1実施形態において、通信手段2は、Wi-Fi(登録商標)等の無線LAN規格や、第5世代移動通信ネットワーク(5G)等のキャリアネットワーク規格に対応した無線モジュールによって構成されている。そして、図示しないアクセスポイント等を介してユーザ端末11と無線通信するようになっている。 The communication means 2 implements a communication function in the abnormal behavior detection device 1 . In the first embodiment, the communication means 2 is composed of a wireless module compatible with a wireless LAN standard such as Wi-Fi (registered trademark) or a carrier network standard such as a fifth generation mobile communication network (5G). . Then, it communicates wirelessly with the user terminal 11 via an access point or the like (not shown).

記憶手段3は、各種のデータを記憶するとともに、演算処理手段4が演算処理を行う際のワーキングエリアとして機能するものである。本第1実施形態において、記憶手段3は、ハードディスク、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ等で構成されており、図1に示すように、プログラム記憶部31と、生活区域データ記憶部32と、移動軌跡データ記憶部33と、検知用データ記憶部34と、ユーザデータ記憶部35とを有している。以下、各構成部についてより詳細に説明する。 The storage means 3 stores various data and functions as a working area when the arithmetic processing means 4 performs arithmetic processing. In the first embodiment, the storage means 3 includes a hard disk, ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), flash memory, etc. As shown in FIG. It has a living area data storage unit 32 , a movement track data storage unit 33 , a detection data storage unit 34 and a user data storage unit 35 . Each component will be described in more detail below.

プログラム記憶部31には、本第1実施形態の異常行動検知プログラム1aがインストールされている。そして、演算処理手段4が、異常行動検知プログラム1aを実行することにより、異常行動検知装置1としてのコンピュータを後述する各構成部として機能させるようになっている。 The program storage unit 31 is installed with the abnormal behavior detection program 1a of the first embodiment. The arithmetic processing unit 4 executes the abnormal behavior detection program 1a to cause the computer as the abnormal behavior detection device 1 to function as each component described later.

なお、異常行動検知プログラム1aの利用形態は、上記構成に限られるものではない。例えば、CD-ROMやDVD-ROM等のように、コンピュータで読み取り可能な非一時的な記録媒体に異常行動検知プログラム1aを記憶させておき、当該記録媒体から直接読み出して実行してもよい。また、外部サーバ等からクラウドコンピューティング方式やASP(Application Service Provider)方式で利用してもよい。 The usage form of the abnormal behavior detection program 1a is not limited to the configuration described above. For example, the abnormal behavior detection program 1a may be stored in a non-temporary computer-readable recording medium such as a CD-ROM or DVD-ROM, and may be directly read out from the recording medium and executed. Also, it may be used from an external server or the like by a cloud computing method or an ASP (Application Service Provider) method.

生活区域データ記憶部32は、乳牛(動物)の餌場、通路、寝床等の生活に関わる生活区域の位置情報を定義するものである。本第1実施形態では、図2に示すように、生活区域として、牛舎内における餌場区域、通路区域、寝床区域、水飲み場区域が設定されている。この場合、生活区域データとしては、図3に示すように、各区域を識別する区域IDに対応付けて、区域の種別と位置情報とが定義される。 The living area data storage unit 32 defines the positional information of the living area related to the life of the dairy cow (animal), such as feeding grounds, passageways, beds, and the like. In the first embodiment, as shown in FIG. 2, a feeding area, passage area, bed area, and water fountain area are set in the barn as living areas. In this case, as living area data, as shown in FIG. 3, an area type and position information are defined in association with an area ID that identifies each area.

なお、本第1実施形態において、各区域の位置情報は、図2の牛舎における左上の点を原点とし、各区域の左上の点のX座標およびY座標、および当該左上の点からのX方向長さおよびY方向長さによって定義されている。しかしながら、これに限定されるものではなく、各区域が存在する範囲を特定しうる情報であればよい。 In the first embodiment, the positional information of each section has the upper left point in the cowshed in FIG. Defined by length and Y-direction length. However, the present invention is not limited to this, and any information that can specify the range in which each area exists may be used.

移動軌跡データ記憶部33は、乳牛(動物)の個体ごとの移動軌跡を示す移動軌跡データを記憶するものである。本第1実施形態では、移動軌跡データとして、図4に示すように、乳牛(動物)を個体ごとに識別する個体IDに対応付けて、日時と、当該日時に乳牛(動物)が存在した位置情報(X座標およびY座標)とが1レコードずつ所定の時間間隔おきに逐次作成される。また、移動軌跡データ記憶部33には、監視しようとする全ての乳牛(動物)について、移動軌跡データが格納される。なお、各個体の位置情報は、センサ等から取得してもよく、牛舎内を所定の時間間隔で撮影した画像から取得してもよい。 The trajectory data storage unit 33 stores trajectory data indicating the trajectory of each dairy cow (animal). In the first embodiment, as movement trajectory data, as shown in FIG. 4, the date and time and the position at which the dairy cow (animal) was present are associated with an individual ID that identifies each individual cow (animal). Information (X coordinate and Y coordinate) is created one record at a time at predetermined time intervals. Further, the moving track data storage unit 33 stores the moving track data for all dairy cows (animals) to be monitored. The position information of each animal may be obtained from a sensor or the like, or may be obtained from images of the inside of the barn taken at predetermined time intervals.

検知用データ記憶部34は、乳牛(動物)の異常行動を検知するための検知用データを記憶するものである。本第1実施形態において、検知用データは、保有データ量を削減することを目的として、後述する検知用データ作成部41によって作成される。具体的には、移動軌跡データにおいて連続する複数のレコード(座標点)が、同一区域内であって移動距離(座標点間の距離)が所定値以下の場合、移動しなかったものとみなし、1つのレコードにまとめて検知用データとされる。 The detection data storage unit 34 stores detection data for detecting abnormal behavior of dairy cows (animals). In the first embodiment, the detection data is created by the detection data creation unit 41, which will be described later, for the purpose of reducing the amount of data held. Specifically, if a plurality of continuous records (coordinate points) in the movement trajectory data are within the same area and the movement distance (distance between coordinate points) is less than or equal to a predetermined value, it is regarded as not having moved. The detection data are collected into one record.

本第1実施形態では、図3の生活区域データおよび図4の移動軌跡データに基づいて、図5に示すような検知用データが作成される。具体的には、個体IDに対応付けて、滞在開始日時と、滞在終了日時と、滞在開始日時から滞在終了日時までの時間帯に乳牛(動物)が存在した位置情報(X座標およびY座標)と、滞在開始日時における乳牛の位置と滞在終了日時における乳牛の位置との距離である移動距離と、乳牛(動物)が存在した区域の区域IDとが格納される。 In the first embodiment, detection data as shown in FIG. 5 is created based on the living area data of FIG. 3 and the movement track data of FIG. Specifically, in association with the individual ID, the stay start date and time, the stay end date and time, and the position information (X coordinate and Y coordinate) where the dairy cow (animal) existed in the time period from the stay start date and time to the stay end date and time , the movement distance, which is the distance between the position of the cow at the start date and time of stay and the position of the cow at the end date and time of stay, and the zone ID of the zone where the cow (animal) was present.

ユーザデータ記憶部35は、ユーザに検知情報を送信するために必要なユーザデータを記憶するものである。本第1実施形態において、ユーザデータとしては、ユーザ端末11で検知情報を受信するためのメールアドレスや、SNS(Social Networking Service)のアカウント情報等が登録されている。 The user data storage unit 35 stores user data necessary for transmitting detection information to the user. In the first embodiment, as user data, an e-mail address for receiving detection information on the user terminal 11, account information of SNS (Social Networking Service), and the like are registered.

つぎに、演算処理手段4は、CPU(Central Processing Unit)等で構成されており、記憶手段3にインストールされた異常行動検知プログラム1aを実行することにより、図1に示すように、検知用データ作成部41と、異常行動検知部42と、検知情報送信部43としてして機能する。 Next, the arithmetic processing means 4 is composed of a CPU (Central Processing Unit) or the like, and by executing the abnormal behavior detection program 1a installed in the storage means 3, as shown in FIG. It functions as a creation unit 41 , an abnormal behavior detection unit 42 , and a detection information transmission unit 43 .

検知用データ作成部41は、乳牛(動物)の異常行動を検知するための検知用データを作成するものである。本第1実施形態において、検知用データ作成部41は、移動軌跡データと、生活区域データとに基づいて、乳牛(動物)が滞在した生活区域と、当該生活区域内での滞在開始日時および滞在終了日時と、滞在開始日時における乳牛の位置と滞在終了日時における乳牛の位置との距離である移動距離とを含む検知用データを作成する。 The detection data creation unit 41 creates detection data for detecting abnormal behavior of dairy cows (animals). In the first embodiment, the detection data creation unit 41 determines the living area where the dairy cow (animal) stayed, the start date and time of stay in the living area, and Detection data including the end date and time and the moving distance, which is the distance between the position of the cow at the start date and time of the stay and the position of the cow at the end date and time of the stay, is created.

具体的には、検知用データ作成部41は、図1に示すように、移動軌跡データ記憶部33から1レコード(1つの座標点)分の移動軌跡データを取得すると、生活区域データ記憶部32内の生活区域データを参照し、当該レコードで示される点がどの生活区域内に含まれるかを判定する。その結果、判定された生活区域が一つ前の点と異なる区域である場合(前の点が存在しない場合も含む)、あるいは同一区域であっても、前の点からの移動距離が所定値を超える場合、検知用データ作成部41は、検知用データ記憶部34に新たなレコードを追加し、検知用データとして保存する。 Specifically, as shown in FIG. By referring to the living area data in the record, it is determined in which living area the point indicated by the record is included. As a result, if the determined living area is different from the previous point (including the case where the previous point does not exist), or even if it is the same area, the moving distance from the previous point is a predetermined value. , the detection data creation unit 41 adds a new record to the detection data storage unit 34 and stores it as detection data.

なお、検知用データとして追加される新たなレコードには、滞在開始日時および滞在終了日時として、移動軌跡データの日時が書き込まれる。また、位置情報(X座標およびY座標)としては、移動軌跡データの位置情報(X座標およびY座標)が書き込まれる。さらに、移動距離には、検知用データに格納された直前のレコードの点と取得した点との距離が書き込まれる。また、区域IDには、検知用データ作成部41によって判定された生活区域に相当する区域IDが書き込まれる。 In the new record added as the detection data, the dates and times of the movement trajectory data are written as the stay start date and time and the stay end date and time. As the position information (X coordinate and Y coordinate), the position information (X coordinate and Y coordinate) of the trajectory data is written. Furthermore, the moving distance is written with the distance between the point of the previous record stored in the detection data and the acquired point. Also, in the area ID, an area ID corresponding to the living area determined by the detection data creation unit 41 is written.

一方、判定された生活区域が一つ前の点(レコード)と同一区域であり、かつ、前の点からの移動距離が所定値以下である場合、検知用データ記憶部34に新たなレコードは追加せず、検知用データ記憶部34に既に格納されている登録済みレコードの滞在終了日時を移動軌跡データの日時で書き換えて更新する。検知用データ作成部41は、以上の処理を移動軌跡データの全レコードについて繰り返し実行する。 On the other hand, if the determined living area is the same area as the previous point (record) and the moving distance from the previous point is equal to or less than a predetermined value, a new record is stored in the detection data storage unit 34. Instead of adding, the stay end date and time of the registered record already stored in the detection data storage unit 34 is rewritten and updated with the date and time of the movement trajectory data. The detection data creation unit 41 repeatedly executes the above processing for all records of the movement trajectory data.

異常行動検知部42は、検知用データに基づいて、乳牛(動物)の異常行動を検知するものである。本第1実施形態において、異常行動検知部42は、図1に示すように、検知用データ記憶部34に格納されている検知用データを1レコードずつ取得し、異常行動に相当する条件を満たすか否かを判定する。そして、異常行動が検知された場合、異常行動検知部42は、検知用データに含まれる個体IDを含む検知情報を検知情報送信部43へ出力する。 The abnormal behavior detection unit 42 detects abnormal behavior of dairy cows (animals) based on detection data. In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the abnormal behavior detection unit 42 acquires the detection data stored in the detection data storage unit 34 record by record, and satisfies the condition corresponding to abnormal behavior. Determine whether or not Then, when abnormal behavior is detected, the abnormal behavior detection unit 42 outputs detection information including the individual ID included in the detection data to the detection information transmission unit 43 .

本第1実施形態では、異常行動として、乳牛の体調に大きく影響のある「食い負け」が検知対象として設定されている。一般的に、食い負けしないような強い乳牛は、複数の餌場をあまり移動することなく、採食することが多い。一方、食い負けするような弱い乳牛は、複数の餌場を転々と移動することが多い。 In the first embodiment, as an abnormal behavior, "eating" which greatly affects the physical condition of dairy cows is set as a detection target. In general, strong dairy cows that are not overwhelmed tend to eat without moving too much from multiple feeding grounds. On the other hand, weaker dairy cows often move from one feeding station to another.

そこで、本第1実施形態では、異常行動としての食い負けを検知するための検知条件として、生活区域のうち餌場区域から通路区域を経由して他の餌場区域へ移動した個体が、所定値以下の経過時間内に、所定値を超える移動距離を移動した場合、異常行動として検知するようになっている。なお、検知条件は、上記に限定されるものではなく、各種の異常行動に相当する条件を適宜設定することが可能である。 Therefore, in the first embodiment, as a detection condition for detecting eating and losing as abnormal behavior, an individual that has moved from a feeding ground area to another feeding ground area via a passage area in the living area has a predetermined If the movement distance exceeds a predetermined value within the elapsed time equal to or less than the value, it is detected as abnormal behavior. It should be noted that the detection conditions are not limited to the above, and it is possible to appropriately set conditions corresponding to various abnormal behaviors.

検知情報送信部43は、乳牛(動物)の異常行動が検知されたとき、当該検知情報をユーザ端末11に送信し通知するものである。本第1実施形態において、検知情報送信部43は、図1に示すように、ユーザデータ記憶部35に登録されているユーザデータを取得し、当該ユーザデータによって特定されるユーザ端末11に対して、異常行動を示した個体の個体IDを含む検知情報を通信手段2を介して送信する。 The detection information transmission unit 43 transmits the detection information to the user terminal 11 and notifies the user terminal 11 when abnormal behavior of the dairy cow (animal) is detected. In the first embodiment, the detection information transmission unit 43 acquires user data registered in the user data storage unit 35 as shown in FIG. , the detection information including the individual ID of the individual exhibiting the abnormal behavior is transmitted via the communication means 2 .

つぎに、本第1実施形態の異常行動検知装置1、異常行動検知プログラム1aおよび異常行動検知方法による作用について説明する。 Next, the operation of the abnormal behavior detection device 1, the abnormal behavior detection program 1a, and the abnormal behavior detection method of the first embodiment will be described.

本第1実施形態の異常行動検知装置1、異常行動検知プログラム1aおよび異常行動検知方法を用いて乳牛(動物)の異常行動を検知する場合、検知用データ作成部41によって検知用データ作成処理を実行した後(検知用データ作成ステップ)、異常行動検知部42によって異常行動検知処理を実行する(異常行動検知ステップ)。以下、各ステップの具体的な処理内容について説明する。 When abnormal behavior of a dairy cow (animal) is detected using the abnormal behavior detection device 1, the abnormal behavior detection program 1a, and the abnormal behavior detection method of the first embodiment, the detection data generation process is performed by the detection data generation unit 41. After execution (detection data creation step), abnormal behavior detection processing is executed by the abnormal behavior detection unit 42 (abnormal behavior detection step). Specific processing contents of each step will be described below.

検知用データ作成ステップでは、図6に示すように、まず、検知用データ作成部41が、移動軌跡データ記憶部33から1レコード分の移動軌跡データを取得する(ステップS1)。つぎに、検知用データ作成部41が、生活区域データ記憶部32内の生活区域データを参照し、ステップS1で取得したレコードで示される点がどの生活区域内に含まれるかを判定する(ステップS2)。 In the detection data creation step, as shown in FIG. 6, the detection data creation unit 41 first acquires one record of movement trajectory data from the movement trajectory data storage unit 33 (step S1). Next, the detection data creation unit 41 refers to the living area data in the living area data storage unit 32, and determines which living area includes the point indicated by the record acquired in step S1 (step S2).

ステップS2で判定された生活区域が一つ前のレコードで示される点と同一区域であり、かつ、当該点からの移動距離が所定値以下である場合(ステップS3:YES)、検知用データ作成部41が、検知用データ記憶部34に格納されている登録済みレコードの移動終了日時をステップS1で取得した移動軌跡データの日時に書き換えて更新する(ステップS4)。 If the living area determined in step S2 is the same area as the point indicated by the previous record, and the moving distance from the point is equal to or less than a predetermined value (step S3: YES), detection data is created. The unit 41 rewrites and updates the movement end date and time of the registered record stored in the detection data storage unit 34 to the date and time of the movement trajectory data acquired in step S1 (step S4).

一方、ステップS2で判定された生活区域が一つ前のレコードで示される点と異なる区域である場合、あるいは同一区域であっても、前の点からの移動距離が所定値を超える場合(ステップS3:NO)、検知用データ作成部41が、一つ前のレコードからの移動距離を計算するとともに(ステップS5)、検知用データ記憶部34に新たなレコードを追加し、検知用データとして保存する(ステップS6)。 On the other hand, if the living area determined in step S2 is different from the point indicated by the previous record, or even if it is the same area, if the moving distance from the previous point exceeds a predetermined value (step S3: NO), the detection data creation unit 41 calculates the movement distance from the previous record (step S5), adds a new record to the detection data storage unit 34, and saves it as detection data. (step S6).

上述したステップS1からステップS6までの処理を移動軌跡データの全レコードについて繰り返し実行した後(ステップS7:YES)、本処理を終了する。これにより、移動軌跡データにおいて連続する複数のレコードのうち、同一区域内における移動距離が短いレコード群については、検知用データとして1レコードにまとめられて圧縮される。このため、保有すべきデータ量が削減され、記憶手段3を大容量化する必要がない。 After the processing from step S1 to step S6 described above is repeatedly executed for all records of the movement trajectory data (step S7: YES), this processing ends. As a result, among a plurality of continuous records in the movement trajectory data, a group of records with a short movement distance within the same area is combined into one record and compressed as detection data. Therefore, the amount of data to be held is reduced, and there is no need to increase the capacity of the storage means 3 .

異常行動検知ステップでは、図7に示すように、まず、異常行動検知部42が、移動距離を示すパラメータLを初期化した後(ステップS11)、検知用データ記憶部34から検知用データを1レコード取得する(ステップS12)。そして、当該検知用データに含まれる区域IDが通路区域以外の場合(ステップS13:NO)、ステップS15へと進む。一方、検知用データに含まれる区域IDが通路区域を示す場合(ステップS13:YES)、検知用データに含まれる移動距離をパラメータLに加算して更新する(ステップS14)。 In the abnormal behavior detection step, as shown in FIG. 7, first, the abnormal behavior detection unit 42 initializes the parameter L indicating the movement distance (step S11), and then stores the detection data from the detection data storage unit 34 by 1. A record is obtained (step S12). If the zone ID included in the detection data is not a passage zone (step S13: NO), the process proceeds to step S15. On the other hand, if the area ID included in the detection data indicates a passage area (step S13: YES), the parameter L is updated by adding the movement distance included in the detection data (step S14).

つぎに、異常行動検知部42は、検知用データに含まれる区域IDが餌場区域であり、かつ、1つ前のレコードが通路区域であるという条件を満たすか否かを判定し(ステップS15)、当該条件を満たさない場合(ステップS15:NO)、ステップS19へと進む。一方、上記条件を満たす場合(ステップS15:YES)、異常行動検知部42は、検知用データに含まれる滞在開始日時から、経過時間の起算点となる起算日時Tsを減算した値を経過時間を示すパラメータTにセットして更新する(ステップS16)。 Next, the abnormal behavior detection unit 42 determines whether or not the condition that the area ID included in the detection data is the feeding area area and the previous record is the passage area is satisfied (step S15). ), if the condition is not satisfied (step S15: NO), the process proceeds to step S19. On the other hand, if the above conditions are satisfied (step S15: YES), the abnormal behavior detection unit 42 satisfies the elapsed time by subtracting the starting date and time Ts, which is the starting point of the elapsed time, from the stay start date and time included in the detection data. The parameter T shown is set and updated (step S16).

そして、異常行動検知部42は、経過時間Tが所定の閾値T以下であり、かつ、移動距離が所定の閾値Lを超える場合(ステップS17:YES)、検知用データに含まれる個体IDを含む検知情報を検知情報送信部43へ出力する(ステップS18)。一方、経過時間Tが所定の閾値Tを超えているか、移動距離が所定の閾値L以下の場合(ステップS17:NO)、異常行動検知部42は、異常行動を検知することなくステップS19へ進む。 Then, when the elapsed time T is equal to or less than the predetermined threshold value T0 and the movement distance exceeds the predetermined threshold value L0 (step S17: YES), the abnormal behavior detection unit 42 detects the individual ID included in the detection data. is output to the detection information transmission unit 43 (step S18). On the other hand, if the elapsed time T exceeds the predetermined threshold value T0 or the movement distance is equal to or less than the predetermined threshold value L0 (step S17: NO), the abnormal behavior detection unit 42 does not detect abnormal behavior and performs step S19. proceed to

その後、異常行動検知部42は、検知用データに含まれる区域IDが餌場区域でなければ(ステップS19:NO)、ステップS21へと進む。一方、検知用データに含まれる区域IDが餌場区域である場合(ステップS19:YES)、起算日時Tsに検知用データの滞在終了日時をセットして更新し、移動距離を初期化する(ステップS20)。上述したステップS11からステップS20までの処理を検知用データの全レコードについて繰り返し実行した後(ステップS21:YES)、本処理を終了する。 After that, if the area ID included in the detection data is not the feeding area area (step S19: NO), the abnormal behavior detection unit 42 proceeds to step S21. On the other hand, if the area ID included in the detection data is the feeding area (step S19: YES), the start date and time Ts is set to the stay end date and time of the detection data and updated, and the movement distance is initialized (step S20). After the processing from step S11 to step S20 described above is repeatedly executed for all records of the detection data (step S21: YES), this processing ends.

以上の異常行動検知処理により、餌場区域から通路区域を経由して他の餌場区域へ移動した個体であって、かつ、所定時間内に所定距離を超えて移動した個体については、食い負けによって当初の餌場から他の餌場へ移動したものと考えられるため、異常行動として検知される。そして、当該検知情報は、検知情報送信部43によって通信手段2を介してユーザ端末11へと送信される。これにより、乳牛(動物)の異常行動が逐次、ユーザに通知される。 With the abnormal behavior detection process described above, an individual that has moved from a feeding ground area to another feeding ground area via an aisle area and that has moved beyond a predetermined distance within a predetermined period of time will not be eaten. Because it is thought that it moved from the original feeding ground to another feeding ground, it is detected as an abnormal behavior. Then, the detection information is transmitted to the user terminal 11 via the communication means 2 by the detection information transmission unit 43 . Thereby, the abnormal behavior of the dairy cow (animal) is sequentially notified to the user.

また、ユーザ端末11で受信した検知情報には、異常行動を示した個体の個体IDが含まれている。このため、当該個体IDに対応する移動軌跡データを参照することで、当該個体IDに対応する個体の現在位置を特定することも可能である。なお、実際のシステム運用においては、時間経過に応じて移動軌跡データにレコードが追加されるため、異常行動検知処理は所定の時間間隔で逐次実行される。 Further, the detection information received by the user terminal 11 includes the individual ID of the individual that exhibits the abnormal behavior. Therefore, it is also possible to specify the current position of the individual corresponding to the individual ID by referring to the movement trajectory data corresponding to the individual ID. In actual system operation, records are added to the movement trajectory data as time passes, so the abnormal behavior detection process is executed sequentially at predetermined time intervals.

以上のような本第1実施形態の異常行動検知装置1、異常行動検知プログラム1aおよび異常行動検知方法によれば、以下のような効果を奏する。
1.動物の移動軌跡に基づいて、生活区域に関連性のある特殊な異常行動を高精度に検知することができる。
2.動物が滞在した生活区域内での経過時間や移動距離に基づいて、食い負けを検知することができる。
3.異常行動を示した個体の現在位置を特定することができる。
4.フリーストール牛舎やフリーバーン牛舎のように、広い牛舎内で多数頭の乳牛を自由に行動させながら飼育する場合でも、全ての乳牛を個体ごとに識別し、異常行動の発生を広域監視することができる。
According to the abnormal behavior detection device 1, the abnormal behavior detection program 1a, and the abnormal behavior detection method of the first embodiment as described above, the following effects are obtained.
1. Based on the movement trajectories of animals, special abnormal behaviors related to living areas can be detected with high accuracy.
2. Eating or losing can be detected based on the elapsed time or distance traveled within the living area where the animal stayed.
3. The current location of an individual exhibiting abnormal behavior can be identified.
4. Even when a large number of dairy cows are raised in a large barn such as a free stall barn or a free barn barn, it is possible to identify all dairy cows individually and monitor the occurrence of abnormal behavior over a wide area. can.

つぎに、本発明に係る異常行動検知装置1、異常行動検知プログラム1aおよび異常行動検知方法の第2実施形態について説明する。なお、本第2実施形態の構成のうち、上述した第1実施形態と同一もしくは相当する構成については同一の符号を付し、再度の説明を省略する。 Next, a second embodiment of the abnormal behavior detection device 1, the abnormal behavior detection program 1a, and the abnormal behavior detection method according to the present invention will be described. In addition, the same code|symbol is attached|subjected about the same or corresponding structure as 1st Embodiment mentioned above among the structures of the 2nd Embodiment, and description for the second time is abbreviate|omitted.

本第2実施形態の異常行動検知装置1、異常行動検知プログラム1aおよび異常行動検知方法の特徴は、第1実施形態における異常行動検知部42のアルゴリズムとして、深層学習(ディープラーニング)のネットワークモデルとして知られる畳み込みニューラルネットワーク(Convolutional neural network:CNN)を使用する点にある。 The features of the abnormal behavior detection device 1, the abnormal behavior detection program 1a, and the abnormal behavior detection method of the second embodiment are as an algorithm of the abnormal behavior detection unit 42 in the first embodiment and as a deep learning network model. It uses a known convolutional neural network (CNN).

本第2実施形態において、検知用データ作成部41は、移動軌跡データと、生活区域データとに基づいて、動物が所定時間内に移動した軌跡線図(画像)を含む検知用データを作成する。軌跡線図には、移動軌跡データの座標点列に基づく折れ線の他、各生活区域の境界線が描画される。また、移動軌跡の特徴を際立たせるため、各生活区域を区域種別ごとに色分けしたり、どの区域種別に含まれるかによって座標点が色分けされていてもよい。なお、本第2実施形態では、餌場区域内での軌跡線図を検知用データとしているが、これに限定されるものではなく、動物が生活区域内や生活区域間をどのように移動したかを表す軌跡線図であればよい。 In the second embodiment, the detection data creation unit 41 creates detection data including a trajectory diagram (image) of the animal's movement within a predetermined time based on the movement trajectory data and the living area data. . In the trajectory diagram, in addition to the polygonal line based on the coordinate point sequence of the movement trajectory data, the boundary line of each living area is drawn. Further, in order to highlight the characteristics of the movement trajectory, each living area may be color-coded by area type, or the coordinate points may be color-coded according to which area type the living area is included in. In the second embodiment, the trajectory diagram in the feeding ground area is used as detection data, but the data is not limited to this, and it is possible to determine how the animal moved within the living area or between living areas. It is sufficient if it is a trajectory diagram representing

また、本第2実施形態では、図8に示すように、異常行動が発生していないときの軌跡線図(正常データ)および異常行動(食い負け等)が発生したときの軌跡線図(異常データ)を大量に用意する。そして、これらを学習データとして畳み込みニューラルネットワークに教師あり学習させた学習済みのニューラルネットワークを異常行動検知部42のアルゴリズムとして設定する。 Further, in the second embodiment, as shown in FIG. 8, a trajectory diagram (normal data) when abnormal behavior does not occur and a trajectory diagram (abnormal data) when abnormal behavior (e.g., eating and losing) occurs. data) in large quantities. Then, a trained neural network obtained by supervised learning of a convolutional neural network using these as learning data is set as an algorithm of the abnormal behavior detection unit 42 .

なお、異常行動が発生していないときの軌跡線図としては、例えば、食い負けしていない強い個体の移動軌跡データから生成した餌場付近の軌跡線図を正常データとする。一方、異常行動が発生したときの軌跡線図としては、実際に食い負けしていることが分かっている弱い個体の移動軌跡データから生成した餌場付近の軌跡線図を異常データとする。 As for the trajectory diagram when no abnormal behavior has occurred, for example, a trajectory diagram near the feeding ground generated from the movement trajectory data of strong individuals who are not overwhelmed is taken as normal data. On the other hand, as a trajectory diagram when abnormal behavior occurs, a trajectory diagram near the feeding ground generated from movement trajectory data of a weak individual that is known to actually eat is regarded as abnormal data.

以上の構成により、異常行動検知部42は、図9に示すように、上述した学習済みのニューラルネットワークに、検知用データ作成部41が作成した軌跡線図を入力することによって、異常行動を検知する。すなわち、異常行動検知部42は、異常行動が発生しているときの軌跡線図が入力された場合のみ異常行動と判定し、検知情報を出力するようになっている。 With the above configuration, as shown in FIG. 9, the abnormal behavior detection unit 42 detects abnormal behavior by inputting the trajectory diagram created by the detection data creation unit 41 into the above-described learned neural network. do. That is, the abnormal behavior detection unit 42 determines that the behavior is abnormal only when a trajectory diagram when abnormal behavior occurs is input, and outputs detection information.

つぎに、本第2実施形態の異常行動検知装置1、異常行動検知プログラム1aおよび異常行動検知方法の作用について説明する。 Next, functions of the abnormal behavior detection device 1, the abnormal behavior detection program 1a, and the abnormal behavior detection method of the second embodiment will be described.

本第2実施形態では、まず、図10に示すように、検知用データ作成部41が、移動軌跡データ記憶部33から1レコード分の移動軌跡データを取得する(ステップS31)。つぎに、検知用データ作成部41が、生活区域データ記憶部32内の生活区域データを参照し、ステップS31で取得したレコードで示される点がどの生活区域内に含まれるかを判定する(ステップS32)。 In the second embodiment, first, as shown in FIG. 10, the detection data creation unit 41 acquires one record of movement trajectory data from the movement trajectory data storage unit 33 (step S31). Next, the detection data creation unit 41 refers to the living area data in the living area data storage unit 32, and determines which living area includes the point indicated by the record acquired in step S31 (step S32).

ステップS32で判定された生活区域が餌場区域である場合(ステップS33:YES)、検知用データ作成部41が、直近の所定時間内に移動した軌跡線図(画像)を作成し(ステップS34)、当該軌跡線図を学習済みのニューラルネットワークへ入力する(ステップS35)。これにより、異常行動検知部42によって、軌跡線図から読み取れる動物の異常行動が検知される。その結果、異常行動(食い負け)が発生していると検知された場合(ステップS36:YES)、検知用データに含まれる個体IDを含む検知情報を検知情報送信部43へ出力する(ステップS37)。 If the living area determined in step S32 is the feeding area (step S33: YES), the detection data creation unit 41 creates a trajectory diagram (image) of movement within the most recent predetermined time (step S34). ), the trajectory diagram is input to the learned neural network (step S35). As a result, the abnormal behavior of the animal that can be read from the trajectory diagram is detected by the abnormal behavior detection unit 42 . As a result, when it is detected that an abnormal behavior (eating loss) is occurring (step S36: YES), detection information including the individual ID included in the detection data is output to the detection information transmitting unit 43 (step S37). ).

以上の処理を移動軌跡データの全レコードについて繰り返し実行した後(ステップS38:YES)、本処理を終了する。また、ステップS32で判定された生活区域が餌場区域でない場合(ステップS33:NO)や、異常行動が検知されなかった場合(ステップS36:NO)には、直接ステップS38へと進む。 After the above processing is repeatedly executed for all records of the movement trajectory data (step S38: YES), this processing is terminated. If the living area determined in step S32 is not the feeding area (step S33: NO) or if no abnormal behavior is detected (step S36: NO), the process proceeds directly to step S38.

以上のような本第2実施形態によれば、機械学習アルゴリズムを用いて上述した第1実施形態と同様の効果を奏する。 According to the second embodiment as described above, the same effects as those of the above-described first embodiment are obtained using a machine learning algorithm.

なお、上述した第2実施形態では、深層学習(ディープラーニング)のネットワークモデルとして、畳み込みニューラルネットワークを採用しているが、これに限定されるものではなく、畳み込みオートエンコーダ(Convolutional Autoencoder:CAE)を使用してもよい。畳み込みオートエンコーダを使用する場合、図11に示すように、異常行動(食い負け)が発生していないときの軌跡線図のみを学習データとし、オートエンコーダによる復元画像と元画像との誤差(平均二乗誤差)が最小になるように教師なし学習させる。 In the above-described second embodiment, a convolutional neural network is used as a deep learning network model, but the present invention is not limited to this, and a convolutional autoencoder (CAE) is used. may be used. When using a convolutional autoencoder, as shown in FIG. 11, only the trajectory diagram when abnormal behavior (eating and losing) does not occur is used as learning data, and the error (average Unsupervised learning is performed so that the squared error) is minimized.

これにより、学習済みオートエンコーダでは、図12に示すように、異常行動(食い負け)が発生しているときの軌跡線図を入力したときのみ、復元画像と元画像の間の誤差が大きくなる。このため、適切なしきい値を設けることにより、異常行動(食い負け)が発生しているときの軌跡線図(画像)が異常と判定される。なお、畳み込みオートエンコーダは、異常行動が発生していない軌跡線図(正常データ)のみを使用して機械学習する。このため、例えば、食い負けしない強い個体の移動軌跡データから餌場付近の大量の軌跡線図を生成することで、所望の学習データを容易に準備することが可能である。 As a result, in the learned autoencoder, as shown in FIG. 12, the error between the restored image and the original image becomes large only when the trajectory diagram when abnormal behavior (eating and losing) occurs is input. . Therefore, by setting an appropriate threshold value, it is determined that the trajectory diagram (image) when abnormal behavior (eating and losing) is occurring is abnormal. Note that the convolutional autoencoder performs machine learning using only trajectory diagrams (normal data) in which abnormal behavior does not occur. For this reason, desired learning data can be easily prepared by, for example, generating a large number of trajectory diagrams in the vicinity of the feeding ground from movement trajectory data of strong individuals that do not lose out.

つぎに、本発明に係る異常行動検知装置1、異常行動検知プログラム1aおよび異常行動検知方法の第3実施形態について説明する。なお、本第3実施形態の構成のうち、上述した各実施形態と同一もしくは相当する構成については同一の符号を付し、再度の説明を省略する。 Next, a third embodiment of the abnormal behavior detection device 1, the abnormal behavior detection program 1a, and the abnormal behavior detection method according to the present invention will be described. In addition, among the configurations of the third embodiment, configurations that are the same as or correspond to those of the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted.

本第3実施形態の異常行動検知装置1、異常行動検知プログラム1aおよび異常行動検知方法の特徴は、乳牛(動物)の異常行動として、発情行動を検知する点にある。 The abnormal behavior detection device 1, the abnormal behavior detection program 1a, and the abnormal behavior detection method of the third embodiment are characterized in that estrous behavior is detected as abnormal behavior of dairy cows (animals).

本第3実施形態において、検知用データ作成部41は、移動軌跡データと、生活区域データとに基づいて、図13に示すように、動物が通路区域に滞在した時間帯(滞在開始日時および滞在終了日時)と、動物が通路区域内で滞在した範囲とを含む検知用データを作成する。なお、滞在した範囲は、移動軌跡データで示される座標点列の最小座標(Xmin,Ymin)および最大座標(Xmax,Ymax)である。また、本第3実施形態において、検知用データには、座標点数も含まれる。 In the third embodiment, the detection data creation unit 41 generates a time zone (stay start date and time and stay end date and time) and the extent of the animal's stay within the corridor area. The range of stay is the minimum coordinates (Xmin, Ymin) and the maximum coordinates (Xmax, Ymax) of the coordinate point sequence indicated by the movement trajectory data. Further, in the third embodiment, the detection data also includes the number of coordinate points.

一般的に、発情した乳牛は、牛舎内の通路において隣り合う乳牛に体をすり寄せるような行動をとることが多い。そこで、本第3実施形態において、異常行動検知部42は、互いに異なる個体の検知用データにおいて、一定以上の類似性が見つかった場合、具体的には、通路区域に滞在した時間帯および範囲の双方に重なりがあり、かつ、両個体が同一日時に所定値以内の距離にいることが所定回数以上ある場合、発情行動として検知する。なお、両個体の距離は、各個体の移動軌跡データにおける座標点間の距離によって算出される。 In general, dairy cows in estrus often take actions such as snuggling their bodies against adjacent dairy cows in the aisle of the barn. Therefore, in the third embodiment, when a certain level of similarity or more is found in the detection data of individuals different from each other, the abnormal behavior detection unit 42 specifically detects the time zone and range of stay in the passage area. If there is an overlap between the two and the two individuals are within a predetermined distance on the same date and time more than a predetermined number of times, it is detected as an estrous behavior. The distance between the two individuals is calculated by the distance between the coordinate points in the movement trajectory data of each individual.

つぎに、本第3実施形態の異常行動検知装置1、異常行動検知プログラム1aおよび異常行動検知方法の作用について説明する。 Next, functions of the abnormal behavior detection device 1, the abnormal behavior detection program 1a, and the abnormal behavior detection method of the third embodiment will be described.

本第3実施形態では、まず、図14に示すように、異常行動検知部42が、検知用データ記憶部34から互いに異なる個体の検知用データを取得し(ステップS41)、通路区域に滞在した時間帯および範囲の双方に重なりがあるか否かを判定する(ステップS42)。当該判定の結果、重なりがある場合(ステップS42:YES)、異常行動検知部42は、抽出された両個体が同一日時に所定値以内の距離にいる回数をカウントする(ステップS43)。 In the third embodiment, first, as shown in FIG. 14, the abnormal behavior detection unit 42 acquires detection data for individuals different from each other from the detection data storage unit 34 (step S41). It is determined whether or not there is overlap between both the time period and the range (step S42). As a result of the determination, if there is an overlap (step S42: YES), the abnormal behavior detection unit 42 counts the number of times the two extracted individuals are within a predetermined distance on the same date (step S43).

そして、ステップS43でカウントした回数が所定値以上の場合(ステップS44:YES)、両個体が一定の間、行動を共にしていた可能性が高いため、異常行動検知部42は、発情行動とみなして検知情報を出力する(ステップS45)。これにより、通路区域において近接することが多くなった個体同士については、少なくとも一方の個体が発情して体をすり寄せているものと考えられるため、発情行動として検知される。そして、当該検知情報は、検知情報送信部43によって通信手段2を介してユーザ端末11へと送信される。これにより、乳牛(動物)の異常行動が逐次、ユーザに通知される。 If the number of times counted in step S43 is equal to or greater than the predetermined value (step S44: YES), it is highly likely that both individuals have been acting together for a certain period of time. It regards and outputs detection information (step S45). As a result, it is considered that at least one individual is in heat and is rubbing against the individuals that often come close to each other in the aisle area, and therefore, it is detected as an estrous behavior. Then, the detection information is transmitted to the user terminal 11 via the communication means 2 by the detection information transmission unit 43 . Thereby, the abnormal behavior of the dairy cow (animal) is sequentially notified to the user.

一方、ステップS42における判定の結果、重なりがない場合(ステップS42:NO)や、ステップS43でカウントした回数が所定値未満の場合(ステップS44:NO)、異常行動検知部42は、異常行動を検知することなくステップS46へ進む。そして、上述したステップS41からステップS45までの処理を検知用データの全個体の組み合わせについて繰り返し実行した後(ステップS46:YES)、本処理を終了する。 On the other hand, if the result of determination in step S42 is that there is no overlap (step S42: NO), or if the number of times counted in step S43 is less than a predetermined value (step S44: NO), the abnormal behavior detection unit 42 detects abnormal behavior. Without detection, the process proceeds to step S46. Then, after repeating the above-described processing from step S41 to step S45 for combinations of all individuals in the detection data (step S46: YES), this processing ends.

以上のような本第3実施形態によれば、第1実施形態の効果に加えて、動物が通路区域内で滞在した時間帯や範囲に基づいて、発情行動を検知することができる。 According to the third embodiment as described above, in addition to the effects of the first embodiment, estrous behavior can be detected based on the time zone and range in which the animal stays in the passage area.

なお、本発明に係る異常行動検知装置1、異常行動検知プログラム1aおよび異常行動検知方法は、前述した各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上述した各実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより、種々の発明が形成される。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 The abnormal behavior detection device 1, the abnormal behavior detection program 1a, and the abnormal behavior detection method according to the present invention are not limited to the above-described embodiments as they are. can be modified and embodied. Also, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the respective embodiments described above. For example, some components may be deleted from all the components shown in each embodiment. Furthermore, components across different embodiments may be combined as appropriate.

例えば、上述した各実施形態では、異常行動として、乳牛の食い負けや発情行動を検知しているが、これらに限定されるものではなく、動物の移動軌跡および生活区域に基づいて判定可能な異常行動であればよい。 For example, in each of the above-described embodiments, as abnormal behavior, estrous behavior and eating loss of dairy cows are detected. Action is fine.

また、上述した第2実施形態では、深層学習(ディープラーニング)のネットワークモデルとして、畳み込みニューラルネットワークや畳み込みオートエンコーダを用いた例を示したが、これらに限定されるものではない。例えば、変分オートエンコーダ(Variational Auto-Encoder:VAE)を用いてもよく、画像類似度を測る指標として構造的類似性(Structural Similarity:SSIM)を用いてもよい。また、異常行動検知装置1の処理手法は、検知用データの正常・異常を判定できるものであれば、他の技術を用いてもよい。 Also, in the above-described second embodiment, an example using a convolutional neural network or a convolutional autoencoder as a deep learning network model has been shown, but the present invention is not limited to these. For example, Variational Auto-Encoder (VAE) may be used, and Structural Similarity (SSIM) may be used as an index for measuring image similarity. Further, as the processing method of the abnormal behavior detection device 1, other techniques may be used as long as they can determine whether the detection data is normal or abnormal.

1 異常行動検知装置
1a 異常行動検知プログラム
2 通信手段
3 記憶手段
4 演算処理手段
11 ユーザ端末
31 プログラム記憶部
32 生活区域データ記憶部
33 移動軌跡データ記憶部
34 検知用データ記憶部
35 ユーザデータ記憶部
41 検知用データ作成部
42 異常行動検知部
43 検知情報送信部
1 Abnormal Action Detection Device 1a Abnormal Action Detection Program 2 Communication Means 3 Storage Means 4 Arithmetic Processing Means 11 User Terminal 31 Program Storage Section 32 Living Area Data Storage Section 33 Movement Trajectory Data Storage Section 34 Detection Data Storage Section 35 User Data Storage Section 41 detection data creation unit 42 abnormal behavior detection unit 43 detection information transmission unit

Claims (7)

動物の個体ごとの移動軌跡を示すデータであって、日時と、当該日時に前記動物が存在した位置情報とからなる移動軌跡データと、前記動物の餌場、通路、寝床等の生活に関わる生活区域の位置情報を定義した生活区域データとに基づいて、前記動物の異常行動を検知するための検知用データを作成する検知用データ作成部と、
前記検知用データに基づいて、前記動物の異常行動を検知する異常行動検知部と、
を有する、異常行動検知装置。
Data indicating the movement trajectory of each individual animal, the movement trajectory data including the date and time and the position information of the animal at the relevant date and time, and the living related to the life of the animal, such as feeding grounds, passages, and beds. a detection data creation unit for creating detection data for detecting abnormal behavior of the animal based on living area data defining location information of the area;
an abnormal behavior detection unit that detects abnormal behavior of the animal based on the detection data;
Abnormal behavior detection device.
前記検知用データ作成部は、前記動物が滞在した生活区域と、当該生活区域内での滞在開始日時および滞在終了日時と、前記生活区域内での移動距離とを含む検知用データを作成し、
前記異常行動検知部は、前記生活区域のうち当初の餌場から通路区域を経由して他の餌場へ移動した個体が、所定値以下の経過時間内に、所定値を超える移動距離を移動した場合、異常行動として検知する、請求項1に記載の異常行動検知装置。
The detection data creation unit creates detection data including the living area in which the animal stayed, the start date and time of stay in the living area, the end date and time of staying in the living area, and the distance traveled in the living area,
The abnormal behavior detection unit detects that an individual that has moved from an initial feeding ground in the living area to another feeding ground via an aisle area moves a distance that exceeds a predetermined value within an elapsed time that is less than or equal to a predetermined value. 2. The abnormal behavior detection device according to claim 1, which detects as an abnormal behavior when it does.
前記検知用データ作成部は、前記動物が所定時間内に移動した軌跡線図を含む検知用データを作成し、
前記異常行動検知部は、畳み込みニューラルネットワークに異常行動が発生していないときの軌跡線図および異常行動が発生したときの軌跡線図を学習データとして教師あり学習させた学習済みのニューラルネットワークに、前記軌跡線図を入力することによって異常行動を検知する、請求項1に記載の異常行動検知装置。
The detection data creation unit creates detection data including a trajectory diagram of the movement of the animal within a predetermined time,
The abnormal behavior detection unit uses a trajectory diagram when abnormal behavior does not occur in the convolutional neural network and a trajectory diagram when abnormal behavior occurs as learning data for a trained neural network that has undergone supervised learning, 2. The abnormal behavior detection device according to claim 1, wherein abnormal behavior is detected by inputting said trajectory diagram.
前記検知用データ作成部は、前記動物が所定時間内に移動した軌跡線図を含む検知用データを作成し、
前記異常行動検知部は、畳み込みオートエンコーダに異常行動が発生していないときの軌跡線図を学習データとして教師なし学習させた学習済みのオートエンコーダに、前記軌跡線図を入力することによって異常行動を検知する、請求項1に記載の異常行動検知装置。
The detection data creation unit creates detection data including a trajectory diagram of the movement of the animal within a predetermined time,
The abnormal behavior detection unit inputs the trajectory diagram to a learned autoencoder which has been subjected to unsupervised learning as learning data when the convolutional autoencoder does not exhibit an abnormal behavior. The abnormal behavior detection device according to claim 1, which detects the
前記検知用データ作成部は、前記動物が通路区域に滞在した時間帯と、前記動物が通路区域内で滞在した範囲とを含む検知用データを作成し、
前記異常行動検知部は、互いに異なる個体の検知用データにおいて、通路区域に滞在した時間帯および範囲の双方に重なりがあり、かつ、同一日時に所定値以内の距離にいることが所定回数以上ある場合、発情行動として検知する、請求項1に記載の異常行動検知装置。
The detection data creation unit creates detection data including a time zone in which the animal stayed in the passage area and a range in which the animal stayed in the passage area,
In the abnormal behavior detection unit, in the detection data of different individuals, there is overlap in both the time zone and range of stay in the passage area, and the distance within the predetermined value on the same date and time is more than a predetermined number of times. 2. The abnormal behavior detection device according to claim 1, which detects as an estrus behavior in a case.
動物の個体ごとの移動軌跡を示すデータであって、日時と、当該日時に前記動物が存在した位置情報とからなる移動軌跡データと、前記動物の餌場、通路、寝床等の生活に関わる生活区域の位置情報を定義した生活区域データとに基づいて、前記動物の異常行動を検知するための検知用データを作成する検知用データ作成部と、
前記検知用データに基づいて、前記動物の異常行動を検知する異常行動検知部と、
してコンピュータを機能させる、異常行動検知プログラム。
Data indicating the movement trajectory of each individual animal, the movement trajectory data including the date and time and the position information of the animal at the relevant date and time, and the living related to the life of the animal, such as feeding grounds, passages, and beds. a detection data creation unit for creating detection data for detecting abnormal behavior of the animal based on living area data defining location information of the area;
an abnormal behavior detection unit that detects abnormal behavior of the animal based on the detection data;
anomalous behavior detection program that causes the computer to function.
動物の個体ごとの移動軌跡を示すデータであって、日時と、当該日時に前記動物が存在した位置情報とからなる移動軌跡データと、前記動物の餌場、通路、寝床等の生活に関わる生活区域の位置情報を定義した生活区域データとに基づいて、前記動物の異常行動を検知するための検知用データを作成する検知用データ作成ステップと、
前記検知用データに基づいて、前記動物の異常行動を検知する異常行動検知ステップと、
を有する、異常行動検知方法。
Data indicating the movement trajectory of each individual animal, the movement trajectory data including the date and time and the position information of the animal at the relevant date and time, and the living related to the life of the animal, such as feeding grounds, passages, and beds. a detection data creation step of creating detection data for detecting abnormal behavior of the animal based on living area data defining location information of the area;
an abnormal behavior detection step of detecting abnormal behavior of the animal based on the detection data;
Abnormal behavior detection method.
JP2020183460A 2020-11-02 2020-11-02 Abnormal behavior detection device, abnormal behavior detection program, and abnormal behavior detection method Active JP7211595B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020183460A JP7211595B2 (en) 2020-11-02 2020-11-02 Abnormal behavior detection device, abnormal behavior detection program, and abnormal behavior detection method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020183460A JP7211595B2 (en) 2020-11-02 2020-11-02 Abnormal behavior detection device, abnormal behavior detection program, and abnormal behavior detection method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022073462A JP2022073462A (en) 2022-05-17
JP7211595B2 true JP7211595B2 (en) 2023-01-24

Family

ID=81605237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020183460A Active JP7211595B2 (en) 2020-11-02 2020-11-02 Abnormal behavior detection device, abnormal behavior detection program, and abnormal behavior detection method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7211595B2 (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010532991A (en) 2007-07-13 2010-10-21 デラヴァル ホルディング アーベー Method for detecting estrus behavior in milking animals
WO2013145329A1 (en) 2012-03-30 2013-10-03 富士通株式会社 Estrus notification method, estrus notification device and estrus notification program
WO2013145304A1 (en) 2012-03-30 2013-10-03 富士通株式会社 Estrus notification method, estrus notification device, and estrus notification program
WO2013145302A1 (en) 2012-03-30 2013-10-03 富士通株式会社 Estrus notification method, estrus notification device and estrus notification program
WO2013145306A1 (en) 2012-03-30 2013-10-03 富士通株式会社 Estrus notification method, estrus notification program, and estrus notification device
JP2016214222A (en) 2015-05-21 2016-12-22 ナノバイオIt株式会社 Breeding management apparatus for animals for meat
WO2017159109A1 (en) 2016-03-15 2017-09-21 ソニー株式会社 Information processing device, information processing method, and program
JP2020506446A (en) 2017-02-14 2020-02-27 グーグル エルエルシー Unsupervised learning method of time difference model
JP2020156393A (en) 2019-03-26 2020-10-01 富士通株式会社 Behavior detection program, behavior detection method and behavior detection system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5543317B2 (en) * 2010-10-28 2014-07-09 Necネッツエスアイ株式会社 Cattle estrus detection method
JP2015069253A (en) * 2013-09-27 2015-04-13 株式会社リコー Individual condition determination device, individual condition determination method, and individual condition determination program
JP6959495B2 (en) * 2016-08-31 2021-11-02 キヤノンマーケティングジャパン株式会社 Information processing equipment, information processing methods, programs
JP7070255B2 (en) * 2018-08-31 2022-05-18 富士通株式会社 Abnormality discrimination program, abnormality discrimination method and abnormality discrimination device
JP7092624B2 (en) * 2018-09-05 2022-06-28 Nttテクノクロス株式会社 Behavior identification device, behavior identification method and program

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010532991A (en) 2007-07-13 2010-10-21 デラヴァル ホルディング アーベー Method for detecting estrus behavior in milking animals
WO2013145329A1 (en) 2012-03-30 2013-10-03 富士通株式会社 Estrus notification method, estrus notification device and estrus notification program
WO2013145304A1 (en) 2012-03-30 2013-10-03 富士通株式会社 Estrus notification method, estrus notification device, and estrus notification program
WO2013145302A1 (en) 2012-03-30 2013-10-03 富士通株式会社 Estrus notification method, estrus notification device and estrus notification program
WO2013145306A1 (en) 2012-03-30 2013-10-03 富士通株式会社 Estrus notification method, estrus notification program, and estrus notification device
JP2016214222A (en) 2015-05-21 2016-12-22 ナノバイオIt株式会社 Breeding management apparatus for animals for meat
WO2017159109A1 (en) 2016-03-15 2017-09-21 ソニー株式会社 Information processing device, information processing method, and program
JP2020506446A (en) 2017-02-14 2020-02-27 グーグル エルエルシー Unsupervised learning method of time difference model
JP2020156393A (en) 2019-03-26 2020-10-01 富士通株式会社 Behavior detection program, behavior detection method and behavior detection system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022073462A (en) 2022-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200381119A1 (en) Veterinary Telemedicine System and Method
Stephens et al. Model complexity and population predictions. The alpine marmot as a case study
Early et al. Analysis of climate paths reveals potential limitations on species range shifts
Perkins et al. Risk factors for musculoskeletal injuries of the lower limbs in Thoroughbred racehorses in New Zealand
US20180165418A1 (en) Health recommendations based on extensible health vectors
CN114514585A (en) Disease prediction system, premium calculation system, and disease prediction method
Cornou et al. Classification of sows’ activity types from acceleration patterns using univariate and multivariate models
WO2016171077A1 (en) Information processing system
JPWO2017159109A1 (en) Information processing apparatus, information processing method, and program
CN112385569B (en) Detecting and managing disease outbreaks in livestock using a health map network
WO2021014588A1 (en) Server for providing service for acquiring animal behavioral information
JPWO2016140332A1 (en) Monitoring device and operation detection method
Brush et al. Conflicts of interest improve collective computation of adaptive social structures
JP5846294B2 (en) Originating information detecting method, originating information notifying apparatus, and originating information notifying program
JP7211595B2 (en) Abnormal behavior detection device, abnormal behavior detection program, and abnormal behavior detection method
JP5892235B2 (en) Step count correcting method, step count correcting apparatus, step count correcting program, originating information detecting method, and originating information notifying apparatus
JP2021035355A (en) Health condition management system for livestock, wearable device for livestock, health condition management method for livestock, and program
CN117794360A (en) System and method for animal health monitoring
CN105193420B (en) One boar behavior monitoring method and device
JP2020058277A (en) Detection device, detection method and program
CA3215537A1 (en) System, method, and apparatus for pet condition detection
Zhang et al. A stochastic game analysis of incentives and behavioral barriers in chronic disease management
JP2019204464A (en) Action estimation device
TWI540996B (en) Information processing apparatus, information processing method, and information processing program product
WO2023113009A1 (en) Health state ascertaining device, health state ascertaining method, and program

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210903

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220819

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220907

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221101

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221110

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221214

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221228

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7211595

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150