JPWO2020095868A1 - 有精卵雌雄鑑定装置、有精卵雌雄鑑定方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

本発明では、卵の輪郭を撮影した画像データに基づいて、高い鑑定率で、且つ高速に有精卵の雌雄鑑定を行う技術を提供する。即ち、コンピュータにより有精卵の輪郭で雌雄を判定する有精卵の雌雄鑑定方法であって、前記有精卵を、角度を変えて撮影して得た画像データに基づいて輪郭を抽出し、前記輪郭から短径を算出し、各角度での撮影に対応した前記短径の位相差を算出し、前記短径の位相差を用いて雌雄の判定を行う有精卵雌雄鑑定方法、有精卵雌雄鑑定装置、及びプログラムである。

Description

本発明は、有精卵の雌雄を判別する技術に関する。

従来、鳥卵、典型的には鶏卵の有精卵（以下、単に卵とも称する）の雌雄鑑定に、頭部の膨らみや細長さなどといった卵形（卵の外殻形状）観察を基準とする手法が提案されている。しかし、同手法による鑑定は、親鳥個体や飼育環境により卵の形が変わると、雌雄の判別基準そのものがばらつき、鑑定が困難となるため、実用化には至っていない。以下では、鶏卵の長軸上で鈍端側を頭部、鋭端側（尖端側）を尾部といい、長軸上でのサイズ（長さ寸法）を長径、長軸と直行する短軸上でのサイズを短径という。

一方、従来、有精卵を、その外形形状（外殻の輪郭）を、複数のカメラで撮影した画像に基づいて雌雄を鑑定する手法が提案されている。例えば、特許文献１では、有精卵の輪郭に潜在する面積歪と面積歪（リミットサイクル）を、短径上で０度と９０度の角度で撮影した画像データを差分演算して得た位相差が雌雄で異なることに着目した鑑定手法を開示している。

特開２０１１−１４２８６６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された鑑定手法では、撮像により得られた画像データから現在の肛門鑑定や羽毛鑑定の鑑定率にとって代わるための具体的な手法を十分には開示していない。従って、現在の肛門鑑定や羽毛鑑定の鑑定率９５％から９８％と同等の鑑定率を得ることは不可能であり、その鑑定率の向上には限界がある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、卵の輪郭を撮影した画像データに基づいて、高い鑑定率で、且つ高速に、有精卵の雌雄鑑定を行う技術を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の一つの態様に係る有精卵雌雄鑑定方法は、コンピュータにより、複数のカメラによる撮影で得られた画像データに基づいて、有精卵の輪郭で雌雄を判定する有精卵の雌雄鑑定方法であって、前記有精卵の長軸をＸ軸とし、短軸をＹ軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸とに垂直な軸をＺ軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸で構成される二次元平面の上方で、前記Ｚ軸に対して前記Ｙ軸上の一方側と他方側にそれぞれ角度４５度で光軸を傾斜させ、一方側の光軸と他方側の光軸が共に前記二次元平面上にある前記有精卵の中心で前記Ｙ軸と交差する如く第１及び第２カメラが設置されており、前記有精卵を、角度を変えて撮影して得た画像データに基づいて輪郭を抽出し、前記輪郭から短径を算出し、前記第1カメラによる角度０度での撮影による短径と前記第２カメラによる角度９０度での撮影による短径の差である前記短径の位相差を算出し、前記第１カメラによる角度０度での撮影、及び前記第２カメラによる前記角度９０度での撮影により得られた短径の傾きの論理積を算出し、前記短径の位相差、及び前記論理積を用いて雌雄の判定を行う。

本発明の他の態様による有精卵雌雄鑑定装置は、有精卵の輪郭で雌雄を判定する有精卵雌雄鑑定装置であって、前記有精卵の長軸をＸ軸とし、短軸をＹ軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸とに垂直な軸をＺ軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸で構成される二次元平面の上方で、前記Ｚ軸に対して前記Ｙ軸上の一方側と他方側にそれぞれ角度４５度で光軸を傾斜させ、一方側の光軸と他方側の光軸が共に前記二次元平面上にある有精卵の中心で前記Ｙ軸と交差する如く設置された第１及び第２カメラと、前記有精卵を、角度を変えて撮影して得た画像データに基づいて輪郭を抽出し、前記輪郭から短径を算出し、前記第１カメラによる角度０度での撮影による短径と前記第２カメラによる角度９０度での撮影による短径の差である前記短径の位相差を算出し、前記第１カメラによる角度０度での撮影、及び前記第２カメラによる角度９０度での撮影により得られた短径の傾きの論理積を算出し、前記短径の位相差、及び前記論理積を用いて雌雄の判定を行う制御部と、を備える。

本発明の他の態様によるプログラムは、有精卵の長軸をＸ軸とし、短軸をＹ軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸とに垂直な軸をＺ軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸で構成される二次元平面の上方で、前記Ｚ軸に対して前記Ｙ軸上の一方側と他方側にそれぞれ角度４５度で光軸を傾斜させ、一方側の光軸と他方側の光軸が共に前記二次元平面上にある前記有精卵の中心で前記Ｙ軸と交差する如く配置された第１及び第２カメラによる撮影で得られた画像データに基づいて前記有精卵の雌雄判定を行うプログラムであって、コンピュータを、前記有精卵を、角度を変えて撮影して得た画像データに基づいて輪郭を抽出し、前記輪郭から短径を算出し、前記第１カメラによる角度０度での撮影による短径と前記第２カメラによる角度９０度での撮影による短径の差である前記短径の位相差を算出し、前記第１カメラによる角度０度での撮影、及び前記第２カメラによる角度９０度での撮影により得られた短径の傾きの論理積を算出し、前記短径の位相差、及び前記論理積を用いて雌雄の判定を行う制御部として機能させる。

本発明によれば、卵の輪郭を撮影した画像データに基づいて、高い鑑定率で、且つ高速に、有精卵の雌雄鑑定を行う技術を提供することができる。

図１（ａ）、図１（ｂ）は、本発明の第１実施形態係る有精卵雌雄鑑定装置による雌雄鑑定の着眼点である、卵の輪郭とその輪郭歪の相違が雌卵と雄卵で異なることを説明する図、図1（ｃ）、図１（ｄ）は輪郭歪を示す図である。 図２は、有精卵の雌雄鑑定特性を示す画像データの解析結果である。 図３は、カメラの設置関係を示す図である。 図４（ａ）、図４（ｂ）は、有精卵の長軸を中心として鈍端側から見て右方向へ３６０度撮影して得られた画像データから取り出した短径の傾き変化を示す図である。 図５（ａ）乃至図５（ｃ）は、有精卵の短径の角度差を示す図である。 図６（ａ）乃至図６（ｃ）は、有精卵の輪郭面積の角度差を示す図である。 図７（ａ）乃至図７（ｃ）は、有精卵の輪郭の頭部頂点から５４度までの輪郭ベクトルの積算値の角度差を示す図である。 図８（ａ）乃至図８（ｃ）は、有精卵雌雄鑑定装置の一部である撮影系の構成を示す図である。 図９（ａ）乃至図９（ｃ）は、有精卵の輪郭の中心と短径を中心にした二次元平面でみた構造を説明する図である。 図１０（ａ）、図１０（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る有精卵雌雄鑑定装置の制御系の構成を示す図である。 図１１は、本発明の第１実施形態に係る有精卵雌雄鑑定装置による処理手順を説明するフローチャートである。 図１２は、被検査対象となる有精卵の基本構造を説明する図である。 図１３は、輪郭ベクトルについて、その定義を説明する図である。 図１４は、基準輪郭ベクトルについて、その定義を説明する図である。 図１５は、卵の螺旋構造について説明する図である。 図１６（ａ）乃至図１６（ｄ）は、本発明の第２実施形態に係る有精卵雌雄鑑定装置による雌雄鑑定の第１の観点につき説明する図である。 図１７（ａ）乃至図１７（ｃ）は、本発明の第２実施形態に係る有精卵雌雄鑑定装置による雌雄鑑定の第１の観点につき説明する図である。 図１８（ａ）乃至図１８（ｄ）は、本発明の第２実施形態に係る有精卵雌雄鑑定装置による雌雄鑑定の第２の観点につき説明する図である。 図１９（ａ）乃至図１９（ｄ）は、本発明の第２実施形態に係る有精卵雌雄鑑定装置による雌雄鑑定の第２の観点につき説明する図である。 図２０（ａ）乃至図２０（ｅ）は、本発明の第２実施形態に係る有精卵雌雄鑑定装置による雌雄鑑定の第３の観点につき説明する図である。 図２１は、本発明の第２実施形態に係る有精卵雌雄鑑定装置による雌雄鑑定の第４の観点につき説明する図である。 図２２（ａ）乃至図２２（ｄ）は、本発明の第２実施形態に係る有精卵雌雄鑑定装置による解析結果を示す図である。 図２３（ａ）乃至図２３（ｆ）は、本発明の第２実施形態に係る有精卵雌雄鑑定装置による解析結果を示す図である。 図２４は、特異点について説明するための図である。 図２５は、本発明の第２実施形態に係る有精卵雌雄鑑定装置の解析部の構成を示す図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の一実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞

本発明の第１形態は、例えば、以下を特徴としている。

（ａ−１） 被検査対象の有精卵の輪郭を、角度を変えて撮影して得られた輪郭歪に起因する輪郭ベクトルの平均値あるいは輪郭面積の撮影角度差の３次元変化は、卵が親鳥から回転して生まれ出ることで微細な螺旋状の潜在的形状を発現する。本願発明者は、有精卵は、その雌雄によって回転方向が逆になることに着目した。この雌雄で異なる卵の外殻の３次元的特徴は、雌雄それぞれの３次元的特徴としてデータ化することができる。本発明の第１実施形態に係る有精卵雌雄鑑定装置等によれば、この３次元的特徴に係るデータを有精卵の雌雄それぞれを特徴づけるためのパラメータとして顕在化できるので、当該パラメータに基づいて的確な鑑定を行うことができる。

（ａ−２） 本発明の第１実施形態に係る有精卵雌雄鑑定装置は、被検査対象である有精卵の外形表面（外殻、輪郭等）を、角度を変えて撮影する１台又は複数台のカメラを用いた撮影手段と画像処理手段を備えた構成となる。カメラとしては、高解像度のＣＣＤあるいはＣＭＯＳイメージセンサ等を採用している。そして、有精卵の外形（外殻の輪郭）を１台のカメラで角度を変えながら撮影し、あるいは複数台のカメラで撮影し、３次元的に画像データを取得し、当該画像データを精密な輪郭データに変換することで、前述したような回転の痕跡を顕在化したデータを得ている。

以下、本発明の第１実施形態について詳述する。

先ずは、実験データ等を紹介しながら、本発明の第１実施形態に係る有精卵雌雄鑑定装置、有精卵雌雄鑑定方法、及びプログラムが、有精卵の雌雄鑑定に際して着眼した観点を詳細に説明する。

図１（ａ）乃至図１（ｄ）を参照して、本発明の第１実施形態係る有精卵雌雄鑑定装置による雌雄鑑定の着眼点である、卵の輪郭とその輪郭歪の相違が雌卵（♀）と雄卵（♂）で異なることを説明する。

本実施形態では、卵１０を、その鈍端４と鋭端５とを結ぶ長径周りに図中矢印で示す方向に３６０度右回転させながら撮影した画像から抽出した輪郭データから輪郭歪を算出する。図１（ａ）は、卵１０の輪郭１とその輪郭歪を拡大して示したものである。図１（ｂ）は、卵１０を撮影角度０度から３６０度の間で間欠撮影したカメラ出力（速度変化：角速度）より算出した輪郭１の輪郭歪と、その近似曲線を示したものである。

図１（ｂ）に示されるように、速度曲線は、雌雄でパターンが異なり、それは親鳥から生まれ出るときの回転方向が雌雄で逆になっていることに起因している。この特性は２つの周波数による弛張振動で構成した周期関数と定義できる。尚、弛張振動については、公知のファン・デル・ポールの方程式の考え方を適用できる。

ここで、一般に、強制振動は、粘性係数をγ、振動の振幅をθとすると、次式のように定義することができる。

そして、強制振動を適切に記述するには、
・拡大、または縮小に対する不変性を破ること
・γ＜０でエネルギーの増大を抑えること
・γ＜０のときにはエネルギーの損失を補うために、連続的補給できるようにすること
が求められる。

ファン・デル・ポールは、粘性係数γを振動の振幅θに依存させるという数学的には単純な変更によって、上記のような性質を持たせられることを初めて指摘した。振幅が小さいときγは負で、大きな振幅になると正になるとすればよい。ファン・デル・ポールの方程式は、無次元化されたパラメータεを含む次式で定義される。

同式によれば、εが大きい場合には振幅θの時間的変化は二つの異なった時間スケールの現象となる。一方はゆっくりとした変動を示す部分で、他方は急激な変化を示す部分である。この特徴的な現象が前述した弛張振動である。そして、リミットサイクル（ある点の極限集合に含まれる周期起動）の運動θ（ｔ）は、フーリエ級数で示すことができ、いかなる力学量Ｘ（ｔ）をとっても次式のように定義することができる。

そして、速度近似式については、次式で定義される。

さらに、図１（ｃ）及び図１（ｄ）に示されるような輪郭歪は、次式で示すことができる。

図２には、有精卵の雌雄鑑定特性を示す画像データの解析結果を示し説明する。尚、図３は、有精卵を撮影するカメラの位置（有精卵に対する角度）を示している。

図３に示されるように、卵１０は設置台２３の上にその長軸が紙面の手前から奥になるように載置される。カメラ２００は、載置された卵の短軸側の右（Ｒｉｇｈｔ）と、左（Ｌｅｆｔ）の位置で９０度の角度差をもって卵の輪郭を撮影する。より詳細には、有精卵の長軸をＸ軸、短軸をＹ軸、Ｘ軸とＹ軸とに垂直な軸をＺ軸とし、Ｚ軸に対してＹ軸上の一方側と他方側にそれぞれ角度４５度で光軸を傾斜させ、一方側（撮影角度０度）と他方側（撮影角度９０度）の位置で９０度の角度差をもって有精卵の輪郭を撮影する。そして、それぞれの撮影により得られた画像データの差分をとって、回転方向を判断する。この回転方向を求めることで、雌雄鑑定が可能となる。

図２において、Meas-Noは被検卵の撮影番号、SEXは羽毛鑑定による検証結果、IncSR0は撮影角度０度の輪郭の短径での傾斜方向、IncSR90は撮影角度９０度の輪郭の短径での傾斜方向、PD_YRLは短径の位相差、PD_SEALは面積の角度差、PD_TRFRLは輪郭の角度差、PD_TRARLは全輪郭ベクトルの角度差を示している。さらに、各評定欄のLeftは短径の傾きが左方向、Rightは右方向、Lagは位相遅れ、Leadは位相進み、をそれぞれ示している。

図２からも明らかなように、PD_TRFRLとPD_TRARLにおいて、雌雄による特性の違いを確認することができる可能性がある。尚、PD_TRARLにおいては、数カ所のエラーが見られるが、これには撮影誤差を起因しているものと考える。

図４（ａ）、図４（ｂ）には、有精卵の長軸を中心として鈍端側から見て右方向へ３６０度撮影して得られた画像データから取り出した短径の傾き変化を示し説明する。具体的には、図４（ａ）は雌卵の特性、図４（ｂ）は雄卵の特性を示す。各図において、横軸は撮影番号、縦軸は傾き量（°）である。さらに、縦軸で、０より大きい場合は右傾斜（右傾き）、０より小さい場合は左傾斜（左傾き）である。ここでは、説明を分かり易くするために、雌雄とも右傾斜をスタートポイントに設定している。図４（ａ）、図４（ｂ）より明らかなように、長軸周りの有精卵の短径の傾きの特性が雌雄で異なることから、当該傾きを算出することで、有精卵の雌雄鑑定が可能となる。

図５（ａ）には短径の傾き変化、図５（ｂ）、図５（ｃ）には、有精卵の短径の位相を示し説明する。より具体的には、図５（ａ）は撮影角度が０度の輪郭の短径での傾きIncSR0の変化を示しており、０度〜９０度、９０度〜１８０度、１８０度〜２７０度、２７０度〜３６０度で領域が分けられている。雌卵の特性は曲線Ｆ、雄卵の特性は曲線Ｍである。図５（ｂ）は雌卵の短径の位相差PD_YRLn、図６（ｃ）は雄卵の短径の位相差PD_YRLnである。０度より大きい場合は右回転、０より小さい場合は左回転である。各領域で、雌雄の特性は異なる。従って、有精卵の短径の位相差を利用すれば、雌雄の鑑定ができる。

図６（ａ）には短径の傾き変化、図６（ｂ）、図６（ｃ）には、有精卵の輪郭面積の角度差を示し説明する。より具体的には、図６（ａ）は撮影角度が０度の輪郭の短径での傾きIncSR0の変化を示しており、０度〜９０度、９０度〜１８０度、１８０度〜２７０度、２７０度〜３６０度で領域が分けられている。雌卵の特性は曲線Ｆ、雄卵の特性は曲線Ｍである。図６（ｂ）は、雌卵の面積の角度差PD_SERLn、図６（ｃ）は雄卵の面積の角度差PD_SERLnを示している。短径の位相差と同じ位相で、雌雄の面積の角度差PD_SERLnの特性に違いが現れている。従って、この有精卵の輪郭面積の角度差を利用すれば、雌雄の鑑定ができる。

図７（ａ）には短径の傾き変化、図７（ｂ）、図７（ｃ）には、有精卵の輪郭の頭部頂点から所定角度までの輪郭ベクトル積算値の角度差を示し説明する。より具体的には、図７（ａ）は、撮影角度が０度の輪郭の短径での傾きIncSR0の変化を示し、０度〜９０度、９０度〜１８０度、１８０度〜２７０度、２７０度〜３６０度で領域が分けられている。雌卵の特性は曲線Ｆ、雄卵の特性は曲線Ｍである。図７（ｂ）と図７（ｃ）は、それぞれ雌卵、雄卵の角度０度から角度４５度までの輪郭（輪郭Ｆという）の角度差PD_TRFRLを示している。これは、輪郭をベクトル値に変換した後、左右の平均値を求め、角度９０度での角度差を算出したものである。図７（ａ）乃至図７（ｃ）から明らかなように、前述した短径の位相差、面積の角度差とは特性が逆になっているが、規則性がある。従って、この有精卵の輪郭Ｆの角度差PD_TRFRLを利用すれば、雌雄の鑑定ができる。

このように、検査対象の有精卵の輪郭を、角度を変えて撮影して得られた輪郭歪に起因する輪郭ベクトルの平均値、あるいは輪郭面積の角度差の３次元変化には、卵が親鳥から生まれる際に起こる回転を示す構造的非線形の特性が発現する。この非線形に基づいて雌雄の鑑定を行うことで有精卵の輪郭に存在している雌雄それぞれの３次元的特徴をデータ化することができ、この３次元的特徴を表すデータによれば、的確な有精卵の雌雄鑑定が可能となる。

ここで、図８には、有精卵雌雄鑑定装置の一部である撮影系の構成を示し説明する。図８（ａ）は撮影系の模式図であり、図８（ｂ）は撮影対象となる有精卵の水平位置調整の手順を示し、図８（ｃ）は水平位置調整の手順を示す。

同図に示されるように、撮影系の構成は、異なる撮影角度での撮影が可能なように配置された３台のカメラ２０１，２１１，２２１を備えている。有精卵の長軸をＸ軸、短軸をＹ軸、Ｘ軸とＹ軸とに垂直な軸をＺ軸とし、Ｘ軸とＹ軸で構成される二次元平面の上方で且つＸ軸とＹ軸との交叉部で有精卵のＺ軸の上方にカメラ２０１（センターカメラ）が設置されており、二次元平面の上方で、Ｚ軸に対してＹ軸上の一方側と他方側にそれぞれ角度４５度で光軸を傾斜させ、一方側の光軸と他方側の光軸が共に二次元平面上にある有精卵の中心でＹ軸と交差する如くカメラ２１１（レフトカメラ）、カメラ２２１（ライトカメラ）が設置されている。この例では、カメラ２１１（レフトカメラ）による撮影を角度０度での撮影といい、カメラ２２１（ライトカメラ）による撮影を角度９０度での撮影という。

検査対象の有精卵１０が載置される載置台２３は、水平角制御、回転角制御、及び高さ制御を担う３軸制御部２４により駆動される。有精卵１０は、長径を紙面に垂直な方向にして載置台２３に載置されることになる。載置台２３は、有精卵の姿勢、大きさに応じて長軸（長径）中心が３台のカメラ２０１，２１１，２２１の光軸の交叉点と一致するように、その水平角、回転角、及び高さが３軸制御部２４で制御される。通常、カメラ２０１は、垂直線（載置台２３のＸ−Ｙ軸平面に対して垂直なＺ軸）上にその光軸が一致するように設置される。

一般に、親鳥が卵を産み始めてから廃鶏になるまで、卵のサイズは２０％近く変化することが知られている。この変化によって載置台２３に置かれ卵の中心も変化する。この中心の変化に伴って卵の長軸の位置が水平面上と垂直線上で変化するため、卵の輪郭が正しく撮影されなくなる。その結果、卵の回転方向を捉える角度差の精度が悪化して正確な画像データを得られなくなり、鑑定率に影響を及ぼしてしまう。

そこで、本実施形態では、この問題を解消するために、３軸制御部２４で載置台２３のＸ−Ｙ軸（水平面、二次元平面）を調整する水平角制御、長軸の向き角を制御する回転角制御、高さ制御を行う３軸制御部２４を設けている。図８には、卵が大きくなることで当該卵の中心がカメラ２１１とカメラ２２１の光軸の交叉点から垂直線（Ｚ軸）に沿って変化し、上方に移動する。この変化は、左右のカメラ２１１，２２１で撮影すべき角度９０度からＸ軸方向の上方にずれる。そこで、左右のカメラ２１１，２２１の光軸が往査する点と卵の長軸を併せるように３軸制御部２４が載置台２３を駆動制御する。尚、３軸制御部２４は、サーボ制御方式を採用してもよい。

このような構成による撮影動作は次のようになる。先ず、被検査対象の卵を載置台２３に載置し、カメラ２０１で見た当該卵の長軸をカメラのＸ軸 Horizontal（水平、垂直走査方向の一方で、ここでは水平方向をＸ軸とする）に平行になるように３軸制御部２４がサーボ制御する。回転角度CAngleについても同様である。

続いて、カメラ２０１による撮影で得た画像データに基づいて卵の短径（短軸寸法、幅）を算出し、予め設定された固定値となるように高さ調整（Z軸調整）を行う。同様に、カメラ２０１による撮影で得た画像データに基づいて水平角度を調整し、カメラ２１１，２２１による撮影で得られた画像データの長軸をカメラ２０１による撮影で得られた画像データの長軸と一致させる。全て調整された状態で、カメラ２０１，２１１，２２１による３面の画像撮影を行う。

ここで、図９（ａ）乃至図９（ｃ）を参照して、有精卵の輪郭の中心と短径を中心にした二次元平面でみた構造について説明する。

図９（ａ）は卵の中心（Ｘ軸とＹ軸の交叉点）から外殻に一定角度θで輪郭（外殻）に対して放射状に引いた直線（線分）１４を矢印Ａ方向に動かしたときの当該線分の長さ変化（ベクトル変化）を示している。図９（ｂ）は、卵の輪郭を０度から１８０度でみた場合の輪郭右（上側の曲線）と輪郭左（下側の曲線）のベクトル変化を示している。図９（ｃ）は、ベクトル変化を卵の輪郭に適用するための座標表示を示している。

図９（ｃ）に示されるように、本実施形態では、卵の輪郭１において、鈍端である頭部頂点（Head top）と鋭端である尾部頂点（Tail top）を結ぶ線が長径（Long Radial）、短軸の右頂点である幅右頂点（Upper top）と幅左頂点（Lower top）とを結ぶ線が短径（Short Radial）、幅右頂点側の輪郭を右輪郭（Right Contour）、幅左頂点側の輪郭を左輪郭（Left Contour）と称する。なお、個体差があるので、卵の短径の中心は、長径の中心（Egg Center）とは必ずしも一致しないことは勿論である。

以下、前述したような雌雄鑑定の視点を採用した、本発明の第１実施形態に係る有精卵雌雄鑑定装置の構成及び作用について詳細に説明する。

図１０には、本発明の第１実施形態に係る有精卵雌雄鑑定装置の制御系の構成を示し詳細に説明する。

同図に示されるように、有精卵雌雄鑑定装置は、異なる撮影角度での撮影が可能なように配置された３台のカメラ５０，５１，５２を備えている。検査対象の有精卵１０が載置される載置台７０は、水平角調整機構６４、回転角制御調整機構６５、及び高さ調整機構６６に３軸が調整される。載置台７０は、有精卵の姿勢、大きさに応じて長軸（長径）中心が３台のカメラ５０，５１，５２の光軸の交叉点と一致するように、その水平角、回転角、及び高さが角度制御部６０で制御される。

有精卵雌雄鑑定装置は、全体の制御を司る制御部５３を備える。制御部５３は、表示部６７、操作部６８、及び記憶部６９と接続されている。そして、制御部５３は、記憶部６９に記憶されたプログラムを実行することで、０度輪郭生成部５４、４５度輪郭生成部５５、９０度輪郭生成部５６、３面輪郭合成部５７、解析部５８、及び角度指令部５９として機能する。角度指令部５９は、角度制御部６０に接続されている。そして、角度制御部６０は、ウェーブドライバ６１を介して水平調整機構６４に接続され、回転ドライバ６２を回転角調整機構６５に接続され、リフトドライバ６３を介して高さ調整機構６６に接続されている。尚、制御部５３は、コンピュータ等により実現される。

撮影系の構成については、異なる撮影角度での撮影が可能なように配置された３台のカメラ５０，５１，５２を備えている。有精卵の長軸をＸ軸、短軸をＹ軸、Ｘ軸とＹ軸とに垂直な軸をＺ軸とし、Ｘ軸とＹ軸で構成される二次元平面の上方で且つＸ軸とＹ軸との交叉部で有精卵のＺ軸の上方にカメラ５１（センターカメラ）が設置されており、二次元平面の上方で、Ｚ軸に対してＹ軸上の一方側と他方側にそれぞれ角度４５度で光軸を傾斜させ、一方側の光軸と他方側の光軸が共に二次元平面上にある有精卵の中心でＹ軸と交差する如くカメラ５０（レフトカメラ）、カメラ５２（ライトカメラ）が設置されている。カメラ５０（レフトカメラ）による撮影を角度０度での撮影といい、カメラ５１（センターカメラ）による撮影を角度４５度での撮影といい、カメラ５２（ライトカメラ）による撮影を角度９０度での撮影という。

このような構成において、３台のカメラ５０（撮影角度０度）、カメラ５１（撮影角度４５度）、及びカメラ５２（撮影角度９０度）による撮像で得られた各画像データは、制御部５３の０度輪郭生成部５４、４５度輪郭生成部５５、及び９０度輪郭生成部５６にそれぞれ送られる。そして、各部５４，５５，５６で、角度０度、角度４５度、及び角度９０度のそれぞれでの撮影で得られた画像データに基づく輪郭データ（０度輪郭データ、４５度輪郭データ、及び９０度輪郭データ；座標データ等）が生成される。これらの輪郭データは、３面輪郭合成部５７にそれぞれ送られ、０度輪郭データ、４５度輪郭データ、及び９０度輪郭データの３面輪郭合成が行われる。そして、解析部５８は、各輪郭データ、及び合成された３面輪郭データを解析する。

より具体的には制御部５３の、解析部５８は、要素算出部５８ａ、短径傾き変化算出部５８ｂ、短径角度差算出部５８ｃ、輪郭面積角度差算出部５８ｄ、輪郭角度差算出部５８ｅ、全輪郭ベクトル角度差算出部５８ｆ、及び鑑定部５８ｇとして機能する。

要素算出部５８ａは、各部での算出に必要となる要素（例えば、長径、短径、面積、短径傾き、長径傾き等）を算出する。短径傾き変化算出部５８ｂは、検査対象である有精卵の短径の傾き変化を算出する。短径角度差算出部５８ｃは、有精卵の短径の角度差を算出する。輪郭面積角度差算出部５８ｄは、有精卵の輪郭面積の角度差を算出する。輪郭角度差算出部５８ｅは、有精卵の輪郭の角度差を算出する。全輪郭ベクトル角度差算出部５８ｆは、全ての輪郭ベクトルの角度差を算出する。そして、鑑定部５８ｇは、各部５８ａ乃至５８ｆの算出結果の少なくともいずれかを用いて、有精卵の雌雄を鑑定し、鑑定結果を出力する。

そして、解析部５８による解析結果は、記憶部６９に記憶される。さらに、表示部５７には、検査対象の有精卵の雌雄鑑定結果が表示される。

上記解析部５８による解析の過程で、角度指令部５９は、載置台７０の駆動に係る制御信号角度制御部６０に送出し、角度制御部６０は、ウェーブドライバ６１、回転ドライバ６２、リフトドライバ６３に制御信号を送出する。ウェーブドライバ６１、回転ドライバ６２、リフトドライバ６３は、制御信号に基づいて、水平角調整機構６４、回転角制御調整機構６５、及び高さ調整機構６６を駆動する。

以下、図１１のフローチャートを参照して、本発明の第１実施形態に係る有精卵雌雄鑑定装置による処理手順を説明する。この処理手順の少なくとも一部は、本発明の第１実施形態に係る有精卵雌雄鑑定方法にも相当する。

処理を開始すると、制御部５３は、各カメラ５０乃至５２からの画像データの入力を受け、処理する（Ｓ１）。続いて、画像データは制御部５３の０度輪郭生成部５４、４５度輪郭生成部５５、及び９０度輪郭生成部５６に送られ、各部で輪郭データ（ＸＹ平面上での座標データ等）が生成される。この輪郭データは、３面輪郭合成部５７に送られ、０度輪郭データ、４５度輪郭データ、及び９０度輪郭データの３面輪郭合成が行われることになる（Ｓ２）。

続いて、解析部５８は、各輪郭データ、及び合成された３面輪郭データを解析する（Ｓ３）。具体的には、要素算出部５８ａは、各部での算出に必要となる要素（例えば、先に定義した輪郭ベクトル、長径、短径、面積、短径傾き、長径傾き等）を算出する。短径傾き変化算出部５８ｂは、検査対象である有精卵の短径の傾き変化を算出する。短径角度差算出部５８ｃは、有精卵の短径の角度差を算出する。輪郭面積角度差算出部５８ｄは、有精卵の輪郭面積の角度差を算出する。輪郭角度差算出部５８ｅは、有精卵の輪郭の角度差を算出する。全輪郭ベクトル角度差算出部５８ｆは、全ての輪郭ベクトルの角度差を算出する。そして、鑑定部５８ｇは、各部５８ａ乃至５８ｆの算出結果の少なくともいずれかを用いて、有精卵の雌雄を鑑定する（Ｓ３）。こうして、表示部６７に鑑定結果を表示し（Ｓ４）、有精卵雌雄鑑定に係る一連の処理を完了する。

以上説明したように、本発明の第１実施形態によれば、以下の技術が実現される。

（１−１） 卵の輪郭で雌雄を判定する有精卵の雌雄鑑定方法であって、被検査対象の有精卵の輪郭を、角度を変えて撮影して得た輪郭歪に起因する輪郭ベクトル平均値の撮影角度差の三次元空間での変化を用いて雌雄の判定を行う有精卵雌雄鑑定方法。

（１−２） 卵の輪郭で雌雄を判定する有精卵の雌雄鑑定方法であって、被検査対象の有精卵の輪郭を、角度を変えて撮影して得た輪郭歪に起因する輪郭面積の撮影角度差の三次元空間での変化を用いて雌雄の判定を行う有精卵雌雄鑑定方法。

（１−３） 上記（１−１）又は（１−２）において、前記有精卵の鈍端と鋭端を結ぶ長軸の周りで、前記有精卵の表面における前記輪郭ベクトル平均値と輪郭面積が雌雄で異なる方向の螺旋状を呈することを用いて雌雄の鑑定を行う有精卵雌雄鑑定方法。

（１−４） 上記（１−３）において、前記有精卵の鈍端と鋭端を結ぶ長軸をＸ軸、前記長軸に直交する短軸をＹ軸、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸の交差点で当該Ｘ軸とＹ軸に直交するＸ軸とし、前記Ｚ軸上方からみたＸ−Ｙ二次元平面で前記Ｘ軸周りにおける前記有精卵の輪郭における前記輪郭歪が前記Ｘ軸周りでの回転に沿って変化し、前記輪郭歪が前記被検卵の雌雄によって逆方向であることを用いて前記有精卵の雌雄鑑定を行う有精卵雌雄鑑定方法。

（１−５） 上記（１−４）において、前記輪郭歪が、前記Ｘ−Ｙ二次元平面上で前記有精卵の前記Ｘ軸と前記Ｙ軸の交叉点から予め分割された角度θで前記有精卵の輪郭に伸びる直線の前記二次元平面上でのベクトルデータの変化を前記Ｘ軸周りでの回転に沿って前記Ｚ軸方向において三次元空間に形成したものである有精卵雌雄鑑定方法。

（１−６） 上記（１−３）において、前記輪郭歪は前記有精卵の前記Ｘ軸周りでの回転に沿う前記Ｘ軸と前記Ｙ軸で形成される前記二次元平面の四象限の各象限における面積の変化を前記Ｘ軸周りでの回転に沿って前記Ｚ軸方向において三次元空間に形成されたものである有精卵雌雄鑑定方法。

（１−７） 上記（１−３）において、前記輪郭歪を表すためのデータは、前記有精卵の前記Ｘ軸及び前記Ｙ軸で構成される二次元平面の上方で、かつ前記Ｚ軸上において前記Ｘ軸を光軸に一致させたカメラの撮像信号から生成する画像データと、前記Ｚ軸に関して前記二次元平面の上方で、前記Ｚ軸に関して前記Ｙ軸上の一方側と他方側にあらかじめ設定された角度φで光軸を傾斜させ、一方側の光軸と他方側の光軸が共に前記二次元平面上にある前記有精卵の中心で前記Ｙ軸と交差する如く位置した一対のサイドカメラからの撮像信号から生成する画像データとから生成される有精卵雌雄鑑定方法。

（１−８） 上記（１−１）乃至（１−７）の方法を実行する有精卵雌雄鑑定装置、プログラム、又はプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

＜第２実施形態＞

本発明の第２実施形態は、例えば、以下を特徴としている。

（ｂ−１） 被検査対象の有精卵の外形（外殻の輪郭）を複数台のカメラで撮影し、３次元的に画像データを取得し、当該画像データを精密な輪郭データに変換し、輪郭における短径を算出し、当該短径の位相差を算出し、当該位相差により有精卵の雌雄を鑑定する。

（ｂ−２） 被検査対象の有精卵の外形（外殻の輪郭）を複数台のカメラで撮影し、３次元的に画像データを取得し、当該画像データを精密な輪郭データに変換し、輪郭における短径の傾きを算出し、当該短径の傾きの論理積を算出し、当該論理積により有精卵の雌雄を鑑定する。

（ｂ−３） 被検査対象の有精卵の外形（外殻の輪郭）を複数台のカメラで撮影し、３次元的に画像データを取得し、当該画像データを精密な輪郭データに変換し、輪郭における面積歪と短径の傾きを算出し、当該面積歪と短径の傾きの論理積を算出し、当該論理積により有精卵の雌雄を鑑定する。

以下、本発明の第２実施形態について詳述する。尚、先に第１実施形態で説明した輪歪等の各種定義、ハードウェア構成等は、本実施形態においても適用される。例えば、本発明の第２実施形態係る有精卵雌雄鑑定装置による雌雄鑑定の着眼点、即ち、卵の輪郭とその輪郭歪の相違が雌卵（♀）と雄卵（♂）で異なることは、先に図１（ａ）乃至図１（ｄ）で説明したのと同様であるので、重複した説明は省略する。

先ず、図１２を参照して、被検査対象となる有精卵の基本構造を説明する。

卵の長軸を中心として右に３６０度回転させながら撮影すると、当該卵の長軸に対する短径の傾きが図１２に示すように変化する。同図では、左に傾いた場合をＬｅｆｔ、右に傾いた場合をＲｉｇｈｔと表記している。例えば、前述したように、有精卵の長軸をＸ軸とし、短軸をＹ軸とし、Ｘ軸とＹ軸とに垂直な軸をＺ軸とし、Ｘ軸とＹ軸で構成される二次元平面の上方で且つＸ軸とＹ軸との交叉部で有精卵のＺ軸の上方にセンターカメラが設置され、二次元平面の上方で、Ｚ軸に対してＹ軸上の一方側と他方側にそれぞれ角度４５度で光軸を傾斜させ、一方側の光軸と他方側の光軸が共に二次元平面上にある有精卵の中心でＹ軸と交差する如くレフトカメラ、ライトカメラが設置される場合、「短径の傾き」とは、光軸方向から見たときの二次元平面上での短径の傾きをいい、光軸方向から見たときに二次元平面上で短径の傾きが右下がりとなる場合はＲｉｇｈｔとし、左下がりとなる場合はＬｅｆｔとしている。このように短径が左右に傾くことで、当該短径の長さLyも変化し、その結果、卵の頭部と尾部の面積歪の関係が変化する。

そして、短径の傾きと頭部面積歪HLMCは同相、頭部面積歪HLMCと尾部面積歪TLMCとは逆相の関係にある。また、短径の傾きIncSRと尾部面積歪TLMCとの関係は１８０度で反転する。また、短径の位相差を求めると、９０度間隔で反転し、更に雌の卵と雄の卵とで位相差が逆になることが明らかとなった。従って、短径の傾きと、面積歪の論理積を組み合わせると、４象限（９０度間隔）で雌雄の鑑定が可能となる。

ここで、頭部面積歪HLMCと、尾部面積歪TLMCは、短径より頭部の右側面積S_HR、短径より頭部の左側面積S_HL、短径より尾部の右側面積S_TR、短径より尾部の左側面積S_TLにより、以下のように定義される。
HLMC＝S_HR-S_HL
TLMC＝S_TR-S_TL

さらに、短径での位相差は、角度０度での撮影による短径Ly0、９０度での撮影による短径Ly90により、以下のように定義される。
PD_YRL＝Ly0-Ly90
ここで、この実施形態でも、撮影系は、異なる撮影角度での撮影が可能なように配置された複数のカメラを備えており、有精卵の長軸をＸ軸、短軸をＹ軸、Ｘ軸とＹ軸とに垂直な軸をＺ軸とし、Ｘ軸とＹ軸で構成される二次元平面の上方で、Ｚ軸に対してＹ軸上の一方側と他方側にそれぞれ角度４５度で光軸を傾斜させ、一方側での撮影を角度０度での撮影とし、他方側での撮影を角度９０度での撮影としている。すなわち、例えば、先に示した図１０の構成で説明すると、カメラ５０（レフトカメラ）による撮影が角度０度での撮影、カメラ５１（センターカメラ）による撮影が角度４５度での撮影、カメラ５２（ライトカメラ）による撮影が角度９０度での撮影となる。

そして、短径の傾きによる論理積は、角度０度での撮影、及び９０度での撮影により得た短径での傾きIncSR0、IncSR90により、以下のように定義される。
AIP_SRRL＝and（IncSR0,IncSR90）

次に、図１３を参照して、輪郭ベクトルについて、その定義を説明する。

本実施形態では、図１３に示すように、検査対象の卵の中心から任意の角度で分割した放射線が、輪郭線と交わる距離を輪郭ベクトルと定義し、その線分を積算した値をTRAと定義する。具体的には、

となる。つまり、角度を９０度変えた撮影により得た画像データより算出した輪郭ベクトルの差を求めた値がPD_TRARLとなる（PD_TRARL=TRA0−TRA90）。

次に、図１４を参照して、基準輪郭ベクトルについて、その定義を説明する。

同図では、卵の輪郭と共に、その輪郭歪を重ねて示している。同図より、長軸Lx上の頭部頂点よりLx/4の位置では輪郭歪がゼロに収束している。そこで、本実施形態では輪郭歪ゼロ点の輪郭ベクトルを基準ベクトルBLAと定義し、頭部頂点から基準点までのベクトル歪（図中、ハッチングで示す）をFLMCと定義した。

ここで、基準ベクトルの位相差については、角度０度、４５度、９０度の各撮影で得られた画像データ上で定義される基準ベクトルBLA0、BLA45、BLA90により、以下のように定義される。
PD_BLARL=BLA0−BLA90
PD_BLARC＝BLA0−BLA45
PD_BLARL=BLA45−BLA90

次に、図１５を参照して、卵の螺旋構造について説明する。

同図では、卵の輪郭と共に、その輪郭歪を重ねて示している。卵を頭部頂点から観察すると、完全な真円ではなくわずかに楕円になっている。更に、その楕円の長軸は、頭部頂点から尾部頂点に向かって、漸次連続的に回転する。これが、卵の螺旋構造である。

その一方、卵の頭部頂点を精密に検出するために、長軸Lxの頭部頂点から１／４のポイントにおける左右の輪郭ベクトルVqをバランスさせている。その結果、輪郭歪は、図示のようにゼロに収束する。このような観点から、ベクトルVqと短径Lyとの相関を取ることで卵の雌雄鑑定が可能となる。

以下、上記定義を前提とした、本実施形態に係る有精卵雌雄鑑定装置による雌雄鑑定の観点を、実験データをふまえて詳細に説明する。

先ず、図１６（ａ）乃至図１６（ｄ）、及び図１７（ａ）乃至図１７（ｃ）を参照して雌雄鑑定の第１の観点につき説明する。

図１６（ａ）は雌の卵の短径Lyを示し、図１６（ｂ）は雄の卵の短径Lyを示し、図１６（ｃ）は雌の卵の短径の複数カメラで得た値の差分を示し、図１６（ｄ）は雄の卵の短径の複数カメラで得た値の差分を示している。これらの図からも明らかなように、卵を３６０度回転させながら撮影すると短径Lyがわずかに変化する。そして、変化（差分）を拡大すると、雌雄で特性に違いが現れる。

一方、図１７（ａ）は、雌の卵の角度０度での撮影で得られた画像データから算出した短径Ly0を示し、図１７（ｂ）は、雌の卵の角度９０度での撮影で得られた画像データから算出した短径Ly90を示し、図１７（ｃ）は、短径の位相差PD_YRLを示している。これらの図からも明らかなように、短径の差分を９０度の間隔で算出すると、４象限で差の特性が逆となる。これと同様の操作を雄の卵についても行うことで、雄の卵についても４象限での特性を得ることができるが、その特性は雌雄で逆相となる。従って、当該特性を用いれば、有精卵の雌雄を鑑定することが可能となる。尚、短径の９０度の位相差PD_YRLは、卵の螺旋構造の回転方向に相当するものである。

次に、図１８（ａ）乃至図１８（ｄ）、及び図１９（ａ）乃至図１９（ｄ）を参照して雌雄鑑定の第２の観点につき説明する。

図１８（ａ）は、雌の卵の角度０度での撮影で得られた画像データから算出した短径の傾きIncSR0を示し、図１８（ｂ）は、雌の卵の角度０度での撮影で得られた画像データから算出した短径Ly0を示し、図１８（ｃ）は、雌の卵の角度９０度での撮影で得られた画像データから算出した短径Ly90を示し、図１８（ｄ）は、短径の位相差PD_YRLを示している。

同様に、図１９（ａ）は、雄の卵の角度０度での撮影で得られた画像データから算出した短径の傾きIncSR0を示し、図１９（ｂ）は、雄の卵の角度０度での撮影で得られた画像データから算出した短径Ly0を示し、図１９（ｃ）は、雄の卵の角度９０度での撮影で得られた画像データから算出した短径Ly90を示し、図１９（ｄ）は、短径の位相差PD_YRLを示している。

これらの図で、短径Ly0は、短径の傾きIncSR0を基準とした特性となっている。短径Ly0の位相を９０度進め（Ly90）、その位相差PD_YRLを算出すると、４象限のいずれにおいても、雄雌の特性は逆相になっている。これは、９０度間隔で複数のカメラを設置して得られた画像データを用いる場合も同様となる。従って、この短径の位相差PD_YRLによれば、有精卵の雌雄の鑑定を行うことができる。尚、短径の角度９０度の位相差PD_YRLは、卵の螺旋構造の回転方向に相当するものである。

次に、図２０（ａ）乃至図２０（ｅ）を参照して雌雄鑑定の第３の観点につき説明する。

図２０（ａ）は、雌の卵の角度０度での撮影で得られた画像データから算出した短径の傾きIncSR0を示し、図２０（ｂ）は、雌の卵の角度９０度での撮影で得られた画像データから算出した短径の傾きIncSR90を示し、図２０（ｃ）は、短径の傾きIncSR0、IncSR90の論理積AIP_SRRLを示し、図２０（ｄ）は雌の卵の短径の位相差PD_YRLを示し、図２０（ｅ）は、雄の卵の短径の位相差PD_YRLを示している。

先に図１２でも説明したのと同様に、卵の長軸を中心にして右に３６０度回転させながら撮影すると、卵の短径の傾きが図１２のように変化する。短径が左右に傾くことで長さも変化し、その結果、頭部と尾部の面積歪が変化する。そして、傾きIncSR0の位相を９０度進め（IncSR）、両者の論理積AIP_SRRLを求めると、９０度ごとに特性が反転することが明らかとなった。この特性は、短径の位相差PD_YRLと同種の特性となるので、短径の位相差PD_YRLと同じように、論理積AIP_SRRLの特性は、雌雄の鑑定に利用できる。

次に、図２１を参照して、雌雄鑑定の第４の観点につき説明する。

同図は、雄雌各１個の有精卵を、３６０度回転させながら２２．５度間隔で撮影した１６面の画像データから抽出した短径と、当該短径の傾き等の測定値を一覧にまとめたものである。同図より、尾部面積歪と短径の傾きとの論理積AIP_TS0は、雌の卵と雄の卵とで特性がＩＰ(同相)／ＡＰ(逆相)と明確に分かれているので、当該論理積は、有精卵の雌雄鑑定に利用することができることが明らかとなった。

次に、図２２（ａ）乃至図２２（ｄ）、及び図２３（ａ）乃至図２３（ｆ）には、本実施形態に係る測定結果を示し説明する。

なお、図２２（ａ）乃至図２２（ｄ）は１台のカメラによる手動撮影により得られた画像データに基づく測定結果であり、図２３（ａ）乃至図２３（ｆ）は、複数台のカメラによる自動撮影により得られた画像データに基づく測定結果である。

これらの図において、Egg-Noは卵の番号である。W30等とある最初の２桁は週齢を示しており、Wに続く番号が若いほど、週齢が若いことを意味する。

週齢と計測日、及びシステム（手動／自動）は次の通りである。

SEXは、羽毛鑑別で鑑定した卵の雌雄鑑定結果である。SGPTは、特異点（SGS）又は特異点以外（NoSG）の旨を示すものである。図２４に示されるような特異点を検出する場合とそれ以外とを分けると、微少信号による鑑定エラーを避けることができるため、鑑定に際していずれに設定したかが示される。AIP_SRRLは、検査態様である卵の短径の傾きによる論理積（＝and（IncSR0,IncSR90））である。同相の場合にはIP、逆相の場合にはAPとなる。

TLMC45は、角度４５度での撮影による尾部面積歪である。IncSR0は、角度０度での撮影による短径の傾きであり、IncSR90は角度９０度での撮影による短径の傾きである。左に傾いた場合はLeft、右に傾いた場合はRightとなる。AIP_XRCとは、撮影角度０度での撮影による輪郭ベクトルの歪方向と角度４５度での撮影による輪郭ベクトルの歪方向の論理積である。

PD_BLARLは、基準ベクトルの９０度位相差である。PD_TRTCLは、撮影角度４５度での撮影による短径より尾部の輪郭ベクトルの積算値と角度９０度での撮影による短径より尾部の輪郭ベクトルの積算値との論理積である。PD_F45FBは、前述したバランス点より頭部の輪郭ベクトル歪を更に２７度前後に分けた位相特性である。Forwardがbackよりも強い時をLead、弱い時をLagとした。そして、PD_YRLは、短径の位相差（=Ly0-Ly90）である。Lagは位相遅れ、Leadは位相進み、をそれぞれ意味する。

図２２（ａ）、図２２（ｂ）より、（TLMC45、AIP_XRC）が（Left、IP）、（Left、AP）のいずれの場合でも、PD_YRLにより雌雄の的確な鑑定がなされていることが分かる。また、図２２（ｃ）、図２２（ｄ）より、（TLMC45、PD_BLARL）が（Right、Lead）、（Right、Lag）のいずれの場合においても、PD_YRLにより卵の雌雄の的確な鑑定がなされていることが分かる。W3617の卵の鑑定結果は、撮影機構の不備によるエラーと考えられる。

図２３（ａ）、図２３（ｂ）より、（PD_F45FB、PD_TRTCL）が（Lead、Lead）、（Lead、Lag）、（Lag、Lag）、（Lag、Lead）のいずれの場合においても、PD_YRLにより雌雄の的確な鑑定がなされていることが分かる。また、このグループでは、PD_F45FBとPD_TRTCLとの組み合わせとPD_YRLとの間に規則性が見られるので、PD_F45FBとPD_TRTCLの組合せにより卵の雌雄の鑑定を行うことも可能である。

図２３（ｃ）乃至図２３（ｆ）より、（PD_F45FB、PD_TRTCL）が（Lead、Lead）、（Lead、Lag）、（Lag、Lead）、（Lag、Lag）のいずれの場合においても、PD_YRLにより雌雄の的確な鑑定がなされていることが分かる。これは、３６０度を９０度ごとに区分した４象限のいずれにおいても的確な鑑定が可能であることを意味する。尚、W4734の卵の鑑定結果は撮影機構の不備によるエラーであると考えられる。

そして、図２２（ａ）乃至図２２（ｄ）はAIP_SRRLがIP、図２３（ａ）乃至図２３（ｆ）はAIP_SRRLがAPであり、いずれの場合でも、PD_YRLにより雌雄の的確な鑑定がなされていることが分かる。

この例では、サンプル数４１個の卵のうち、２個の卵について、判定要素PD_YRLの情報が逆になっている。その逆であるとの情報は、４象限可逆の定理に反していることで判定されているが、判定に至るまでの構造的情報は複雑な条件を同じにしている。しかも、この２個の卵は撮影ミスであることが判明しているので、撮影機構が理想的であれば判定ミスは発生しない。この事実は、卵の雌雄構造が大きさや歪みの大きさに左右されないことから生じており、卵が性転換していることも考えにくい。従って、現在の肛門鑑定や羽毛鑑定の鑑定率にとって代わるための具体的な手法を本願は十分には開示しており、現在の肛門鑑定や羽毛鑑定の鑑定率９５％から９８％と同等の鑑定率を得ることができる。

以上説明したような雌雄鑑定の視点を採用した、本発明の第２実施形態に係る有精卵雌雄鑑定装置の構成、作用については、先に図１０で説明した第１実施形態と略同様である。但し、解析部の詳細が第１実施形態とは異なる。有精卵雌雄鑑定装置の制御部はコンピュータ等により実現される。

そこで、図２５には、解析部の詳細な構成を示し説明する。

第２実施形態に係る有精卵雌雄鑑定装置の解析部１００は、記憶部６９のプログラムを実行することで、要素算出部１００ａ、面積歪算出部１００ｂ、短径位相差算出部１００ｃ、短径傾き算出部１００ｄ、短径傾き論理積算出部１００ｅ、面積歪と短径傾き論理積算出部１００ｆ、及び鑑定部１００ｇとして機能する。

この実施形態においても、撮影系は、異なる撮影角度での撮影が可能なように配置された複数のカメラを備えており、有精卵の長軸をＸ軸、短軸をＹ軸、Ｘ軸とＹ軸とに垂直な軸をＺ軸とし、Ｘ軸とＹ軸で構成される二次元平面の上方で、Ｚ軸に対してＹ軸上の一方側と他方側にそれぞれ角度４５度で光軸を傾斜させ、一方側での撮影を角度０度での撮影とし、他方側での撮影を角度９０度での撮影としている。例えば、先に示した図１０の構成で説明すると、カメラ５０（レフトカメラ）による撮影が角度０度での撮影、カメラ５１（センターカメラ）による撮影が角度４５度での撮影、カメラ５２（ライトカメラ）による撮影が角度９０度での撮影となる。

より詳細には、要素算出部１００ａは、各部での演算に必要となる要素（例えば、輪郭ベクトル、短径、長径、面積等）を算出する。面積歪算出部１００ｂは、短径より頭部の右側面積S_HR、短径より頭部の左側面積S_HL、短径より尾部の右側面積S_TR、短径より尾部の左側面積S_TLにより、頭部面積歪HLMCと尾部面積歪TLMCを算出する。短径位相差算出部１００ｃは、撮影角度０度での撮影による短径Ly0、角度４５度での撮影による短径Ly45、角度９０度での撮影による短径Ly90により、短径の位相差PD_YRL、PD_YRC、PD_YCLを算出する。短径傾き算出部１００ｄは、角度０度、４５度、及び９０度の撮影により得た画像データより短径の傾きIncSR0、IncSR45、IncSR90を算出する。短径傾き論理積算出部１００ｅは、短径の傾きによる論理積AIP_SRRL、AIP_SRRC、AIP_SRCLを算出する。面積歪と短径傾き論理積算出部１００ｆは、尾部面積歪と短径の傾きとの論理積を、尾部面積歪TLMC0、TLMC45、TLMC90と短径の傾きIncSR0、IncSR45、IncSR90により算出する。そして、鑑定部１００ｇは、各部の算出結果の少なくともいずれかに基づいて、有精卵の雌雄鑑定を行い出力する。

本発明の第２実施形態に係る有精卵雌雄鑑定装置による処理手順は先に第１実施形態で説明したのと略同様であるが、解析（Ｓ３）の処理が異なる。この解析の処理では、前述した各部１００ａ乃至１００ｇによる上記解析により雌雄鑑定を行う。

本発明の第２実施形態によれば、以下の技術が実現される。

（２−１）コンピュータにより有精卵の輪郭で雌雄を判定する有精卵の雌雄鑑定方法であって、前記有精卵を角度を変えて撮影して得た画像データに基づいて輪郭を抽出し、前記輪郭から短径を算出し、各角度での撮影に対応した前記短径の位相差を算出し、前記短径の位相差を用いて雌雄の判定を行う有精卵雌雄鑑定方法。

（２−２）上記（２−１）の前記雌雄の判定においては、前記画像データに基づいて輪郭を抽出し、前記輪郭から短径の傾きを算出し、各角度での撮影に対応した前記短径の傾きの関係を更に用いる有精卵雌雄鑑定方法。

（２−３）上記（２−１）、（２−２）の前記雌雄の判定においては、前記画像データに基づいて輪郭を抽出し、前記輪郭から面積歪と短径の傾きを算出し、前記面積歪と前記短径の傾きの関係を更に用いる有精卵雌雄鑑定方法。

（２−４） 上記（２−１）乃至（２−３）の方法を実行する有精卵雌雄鑑定装置、プログラム、又はプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

以上詳述したように、卵の長軸を中心にして右に３６０度回転させながら撮影すると卵の短径の傾きが、先に図１２に示したように変化する。本発明では、前述したように、左に傾いた場合はＬｅｆｔ、右に傾いたときはＲｉｇｈｔと定義している。短径が左右に傾くことで長さも変化し、その結果、頭部と尾部の面積歪が変化する。そして、傾き０度の位相を９０度進め、両者の論理積を求めると、９０度ごとに特性が反転することが明らかとなった。例えば、図２０（ｃ）は、短径の傾きＩｎｃＳＲ０とＩｎｃＳＲ９０の論理積ＡＩＰ＿ＳＲＲＬを示している。この特性は、短径の位相差と同種の特性となるので、短径の位相差と同じように、論理積の特性は雌雄鑑定に利用できる。かかる観点から、本発明では、短径の位相差、及び前記論理積を用いて雌雄の判定を行うことを可能とした。

さらに、卵の速度曲線は短径の傾きで求めることができ、且つ振り子の強制振動の原理と一致している。撮影角度により、その値は急激に、即ち非線形に変化するが、その変化パターンを特定しない限り、雌雄の自動鑑別は不可能である。そこで、本発明では、１次領域基準を「短径の傾き」としている。位相変化の起こらない卵の大きさで変化する歪みは、短径の傾きに代わるパラメータではない。そして、本願発明では「短径の傾きの論理積」により卵の雌雄鑑別を実現している。

また、卵の回転方向は９０°毎（４象限）に雌雄で逆に見える。したがって、４象限を自動的に検知する技術が卵の雌雄鑑別には必要となる。そこで、本発明では、その検知を卵の傾き方向による回転速度により行っている。すなわち、具体的な手法としては、卵の短径の傾きの論理積により求めている。論理積は、卵の非線形特性を活用しており、特に逆相特性を持つパラメータも４象限検知には有効であることが分かった。

さらに、卵の傾きＩｎｃＳＲを基準にすると頭部面積歪みＨＬＭＣは傾きと位相が一致し、尾部面積歪みＴＬＭＣは雌の卵では短径の傾きＩｎｃＳＲより位相が９０度進み、オスの卵では位相が９０度遅れることが明らかとなった。従って、尾部面積歪でも雌雄鑑定ができることが明らかとなった。従って、面積歪を加味することで、より一層、精度の高い雌雄鑑定が実現されるのである。

また、本願発明では、世界で初めて３面同時撮影による雌雄鑑定を実現したことを明確にしたものである。一般に、親鳥が卵を産み始めてから廃鶏になるまでに卵のサイズは２０％近く変化することが知られているが、この変化によって載置台に置かれた卵の中心も変化し、この変化に伴って卵の長軸の位置が水平面上と垂直線上で変化し撮影に影響するが、本願発明では、３軸制御部による載置台の調整により、当該影響が及ぶのを防止している。

したがって、本発明の第１及び第２実施形態に係る有精卵雌雄鑑定装置、有精卵雌雄鑑定方法、及びプログラムによれば、有精卵を、非破壊、非接触、且つ高い鑑定率で雌卵を鑑定することができるために、雌卵や希に混在する鑑別不能卵などの雌卵以外をワクチン製造、あるいは食材に回すことができる。これにより、孵化した雄雛の処分は不要となるので、倫理的な問題も解消できる。さらに、雌卵のみを孵化対象とすることで孵化設備の半数は雌雛の増産に使うことができる。また、雌卵以外を食材に回すことで、世界的な蛋白源不足の事態にも対応できる。

以上、本発明の第１及び第２実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなくその趣旨を逸脱しない範囲で種々の改良・変更が可能であることは勿論である。

例えば、測定の過程で得られる卵の長軸の傾きが所定値以上である場合には、測定エラーを予見し、調整又は撮影の中止を促すような警告を行ってもよい。

５０，５１，５２…カメラ、５３…制御部、５４…０度輪郭生成部、５５…４５度輪郭生成部、５６…９０度輪郭生成部、５７…３面輪郭合成部、５８…解析部、５９…角度指令部、６０…角度制御部、６１…ウェーブドライバ、６２…回転ドライバ、６３…リフトドライバ、６４…水平角調整機構、６５…回転角制御調整機構、６６…高さ調整機構、６７…表示部、６８…操作部、６９…記憶部、７０…載置台。

Claims (7)

1. コンピュータにより、複数のカメラによる撮影で得られた画像データに基づいて、有精卵の輪郭で雌雄を判定する有精卵の雌雄鑑定方法であって、
   前記有精卵の長軸をＸ軸とし、短軸をＹ軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸とに垂直な軸をＺ軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸で構成される二次元平面の上方で、前記Ｚ軸に対して前記Ｙ軸上の一方側と他方側にそれぞれ角度４５度で光軸を傾斜させ、一方側の光軸と他方側の光軸が共に前記二次元平面上にある前記有精卵の中心で前記Ｙ軸と交差する如く第１及び第２カメラが設置されており、
   前記有精卵を、角度を変えて撮影して得た画像データに基づいて輪郭を抽出し、前記輪郭から短径を算出し、前記第１カメラによる角度０度での撮影による短径と前記第２カメラによる角度９０度での撮影による短径の差である前記短径の位相差を算出し、前記第１カメラによる角度０度での撮影、及び前記第２カメラによる前記角度９０度での撮影により得られた短径の傾きの論理積を算出し、前記短径の位相差、及び前記論理積を用いて雌雄の判定を行う
   有精卵雌雄鑑定方法。
2. 前記雌雄の判定においては、前記輪郭から前記短径を境にし、前記短径よりも頭部の右側面積と短径より頭部の左側面積の差である頭部面積歪と、前記短径より尾部の右側面積と短径より尾部の左側面積の差である尾部面積歪を算出し、前記頭部面積歪及び前記尾部面積と前記短径の傾きの関係を更に用いる
   請求項１に記載の有精卵雌雄鑑定方法。
3. 有精卵の輪郭で雌雄を判定する有精卵雌雄鑑定装置であって、
   前記有精卵の長軸をＸ軸とし、短軸をＹ軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸とに垂直な軸をＺ軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸で構成される二次元平面の上方で、前記Ｚ軸に対して前記Ｙ軸上の一方側と他方側にそれぞれ角度４５度で光軸を傾斜させ、一方側の光軸と他方側の光軸が共に前記二次元平面上にある有精卵の中心で前記Ｙ軸と交差する如く設置された第１及び第２カメラと、
   前記有精卵を、角度を変えて撮影して得た画像データに基づいて輪郭を抽出し、前記輪郭から短径を算出し、前記第１カメラによる角度０度での撮影による短径と前記第２カメラによる角度９０度での撮影による短径の差である前記短径の位相差を算出し、前記第１カメラによる角度０度での撮影、及び前記第２カメラによる角度９０度での撮影により得られた短径の傾きの論理積を算出し、前記短径の位相差、及び前記論理積を用いて雌雄の判定を行う制御部と、を備えた
   有精卵雌雄鑑定装置。
4. 前記制御部は、前記雌雄の判定において、前記輪郭から前記短径を境にし、前記短径よりも頭部の右側面積と短径より頭部の左側面積の差である頭部面積歪と、前記短径より尾部の右側面積と短径より尾部の左側面積の差である尾部面積歪を算出し、前記頭部面積歪及び前記尾部面積と前記短径の傾きの関係を更に用いる
   請求項３に記載の有精卵雌雄鑑定装置。
5. 前記Ｘ軸と前記Ｙ軸で構成される前記二次元平面の上方で且つ前記Ｘ軸と前記Ｙ軸との交叉部で前記有精卵の前記Ｚ軸の上方に配置された第３カメラと、
   水平角制御、回転角制御、及び高さ制御が可能な載置台と、
   前記水平角制御、回転角制御、及び高さ制御を行う３軸制御部と、を備え、
   前記有精卵は前記載置台に置かれ、
   前記３制御部は、前記第３カメラで見た前記有精卵の長軸を前記Ｘ軸に平行となるようにサーボ制御し、前記有精卵の前記短径が予め設定された固定値となるように高さ制御を行い、前記第１カメラ及び前記第２カメラの光軸が往査する点と前記有精卵の長軸を合わせるように前記載置台を駆動制御し、前記第１乃至第３カメラによる３面画像撮影を行う
   請求項３に記載の有精卵鑑定装置。
6. 有精卵の長軸をＸ軸とし、短軸をＹ軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸とに垂直な軸をＺ軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸で構成される二次元平面の上方で、前記Ｚ軸に対して前記Ｙ軸上の一方側と他方側にそれぞれ角度４５度で光軸を傾斜させ、一方側の光軸と他方側の光軸が共に前記二次元平面上にある前記有精卵の中心で前記Ｙ軸と交差する如く配置された第１及び第２カメラによる撮影で得られた画像データに基づいて前記有精卵の雌雄判定を行うプログラムであって、
   コンピュータを、
   前記有精卵を、角度を変えて撮影して得た画像データに基づいて輪郭を抽出し、前記輪郭から短径を算出し、前記第１カメラによる角度０度での撮影による短径と前記第２カメラによる角度９０度での撮影による短径の差である前記短径の位相差を算出し、前記第１カメラによる角度０度での撮影、及び前記第２カメラによる角度９０度での撮影により得られた短径の傾きの論理積を算出し、前記短径の位相差、及び前記論理積を用いて雌雄の判定を行う制御部として機能させる
   プログラム。
7. 前記制御部は、前記雌雄の判定において、前記輪郭から前記短径を境にし、前記短径よりも頭部の右側面積と短径より頭部の左側面積の差である頭部面積歪と、前記短径より尾部の右側面積と短径より尾部の左側面積の差である尾部面積歪を算出し、前記頭部面積歪及び前記尾部面積と前記短径の傾きの関係を更に用いる
   請求項６に記載のプログラム。

Images