KR102268040B1 - Apparatus and method for managing livestock using machine learning - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기계학습을 이용한 가축관리장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 가축관리장치는 복수의 가축이 촬영된 영상정보를 수신하는 통신부 및 수신된 영상정보를 전처리하고, 전처리된 영상정보를 기초로 기계학습을 수행하여 학습 데이터를 생성하며, 학습 데이터를 이용하여 비정상 상태의 가축을 선별하고, 비정상 상태의 가축을 관리하기 위한 대응방안을 도출하는 제어부를 포함한다.The present invention discloses an apparatus and method for managing livestock using machine learning. The livestock management apparatus of the present invention preprocesses the communication unit for receiving image information photographed by a plurality of livestock and the received image information, performs machine learning based on the preprocessed image information to generate learning data, and uses the learning data and a control unit for deriving a countermeasure for selecting the livestock in the abnormal state and managing the livestock in the abnormal state.
Description
본 발명은 가축관리기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가축을 촬영한 영상정보를 기초로 기계학습을 수행하여 가축을 관리하는 기계학습을 이용한 가축관리장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to livestock management technology, and more particularly, to a livestock management apparatus and method using machine learning for managing livestock by performing machine learning based on image information of livestock.
일반적으로 축사에서 기르는 동물은 인류가 야생동물을 순치, 개량하여 인류생활에 유용한 동물로, 주로 축사물을 제공하고, 사역에 이용되어 왔다. 이러한 축사에서 기르는 동물은 포유류만을 뜻하는 좁은 뜻의 가축이 있다. 가축은 돼지, 소, 젖소, 말, 염소 등이 포함된다.In general, animals raised in barns are useful animals for human life by taming and improving wild animals, and have been mainly used for providing livestock and for ministry. Animals raised in these barns are domestic animals in a narrow sense, meaning only mammals. Livestock includes pigs, cattle, dairy cows, horses, goats, and the like.
산업이 발달함에 따라 축산산업 또한 발달하고 있으며, 축산산업의 발달에 따라 가축들이 축사에서 대량으로 사육되고 있는 실정이다.As the industry develops, the livestock industry also develops, and livestock is being bred in large quantities in the livestock house according to the development of the livestock industry.
그러나, 축사에서 가축들이 대량으로 사육될 경우, 전염병이 발생하면 축사에서 기르고 있는 동물들이 한꺼번에 죽음을 당하고, 이로 인해 축산 농가는 심각한 금전적인 손실을 입는 문제점이 있다. 또한 가축들이 대량으로 사육될 경우, 분만 및 발정과 같이 관리자의 즉각적인 관리를 받을 수 없는 문제점이 있다.However, when livestock are raised in large quantities in a barn, if an epidemic occurs, the animals raised in the barn are killed at once, which causes a serious financial loss to the livestock farm. In addition, when livestock are bred in large quantities, there is a problem that cannot receive immediate management from the manager, such as childbirth and heat.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 가축을 실시간으로 촬영하여 모니터링하고, 모니터링된 결과를 기초로 기계학습을 수행하여 가축의 이상징후를 판단하며, 이상징후가 발생하면 해당 징후에 맞는 대응방안을 도출하는 기계학습을 이용한 가축관리장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.The technical task of the present invention is to capture and monitor livestock in real time, perform machine learning based on the monitored result to determine abnormal symptoms of livestock, and to derive a countermeasure for the symptom when abnormal symptoms occur An object of the present invention is to provide a livestock management device and method using machine learning.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 기계학습을 이용한 가축관리장치는 복수의 가축이 촬영된 영상정보를 수신하는 통신부 및 상기 수신된 영상정보를 전처리하고, 상기 전처리된 영상정보를 기초로 기계학습을 수행하여 학습 데이터를 생성하며, 상기 학습 데이터를 이용하여 비정상 상태의 가축을 선별하고, 상기 비정상 상태의 가축을 관리하기 위한 대응방안을 도출하는 제어부를 포함한다.In order to achieve the above object, the livestock management apparatus using machine learning according to the present invention preprocesses a communication unit for receiving image information of a plurality of livestock photographed and the received image information, and machine learning based on the preprocessed image information and a control unit for generating learning data by performing , selecting an abnormal livestock by using the learning data, and deriving a countermeasure for managing the abnormal state livestock.
또한 상기 제어부는, 상기 영상정보 중 불필요한 정보를 필터링하고, 상기 필터링된 영상정보를 객체 프로파일링하는 전처리부, 상기 객체 프로파일링된 영상정보를 기계학습하여 가축에 대한 상태를 판단하도록 도와주는 학습 데이터를 생성하는 학습부, 상기 생성된 학습 데이터를 이용하여 복수의 가축에 대한 상태를 판단하고, 상기 판단된 결과를 이용하여 비정상 상태의 가축을 선별하는 상태판단부 및 상기 선별된 가축에 대한 이상징후의 종류를 검출하고, 상기 검출된 이상징후의 종류에 대응되는 대응방안을 도출하는 대응방안 도출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the control unit filters unnecessary information among the image information, a preprocessor for object profiling the filtered image information, and learning data that helps determine the state of livestock by machine learning the object-profiled image information A learning unit for generating a state determination unit for determining the status of a plurality of livestock using the generated learning data, and selecting an abnormal state livestock using the determined result, and abnormal symptoms for the selected livestock and a countermeasure derivation unit for detecting the type of , and deriving a countermeasure corresponding to the type of the detected abnormal symptom.
또한 상기 학습부는, 상기 영상정보를 기초로 가축의 행동을 분류 및 예측하여 가축의 행동에 대한 분포와 빈도의 특성을 나타내는 학습 데이터를 생성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the learning unit is characterized in that by classifying and predicting the behavior of the livestock based on the image information to generate the learning data representing the distribution and frequency characteristics of the behavior of the livestock.
또한 상기 학습부는, 상기 영상정보와 기 저장된 가축정보, 행동패턴정보 및 학습정보 중 적어도 하나를 비교하여 비정상 상태 및 정상상태에 대한 행동을 분포와 빈도의 특성정보로 산출하는 것을 특징으로 하는 한다.In addition, the learning unit is characterized in that by comparing the image information with at least one of pre-stored livestock information, behavior pattern information and learning information, the behavior for the abnormal state and the normal state is calculated as characteristic information of distribution and frequency.
또한 상기 상태판단부는, 비정상 상태 및 정상상태 중 특성정보가 높은 상태를 현재 가축의 상태로 판단하는 것을 특징으로 한다.In addition, the state determination unit is characterized in that the state of the high characteristic information among the abnormal state and the normal state is determined as the current state of the livestock.
또한 상기 대응방안 도출부는, 비정상 상태의 가축의 행동패턴을 분석하고, 상기 분석된 결과를 이용하여 이상징후의 종류를 검출하며, 상기 검출된 이상징후의 종류와 기 저장된 학습정보를 비교하여 가장 유사도가 높은 대응방안을 도출하는 것을 특징으로 한다.In addition, the countermeasure derivation unit analyzes the behavioral pattern of the livestock in an abnormal state, detects the type of anomaly using the analyzed result, and compares the detected type of the abnormality with pre-stored learning information to obtain the most similarity. It is characterized by deriving a high countermeasure.
본 발명에 따른 기계학습을 이용한 가축관리방법은 가축관리장치가 복수의 가축이 촬영된 영상정보를 수신하는 단계, 상기 가축관리장치가 상기 수신된 영상정보를 전처리하는 단계, 상기 가축관리장치가 상기 전처리된 영상정보를 기초로 기계학습을 수행하여 학습 데이터를 생성하는 단계, 상기 가축관리장치가 상기 학습 데이터를 이용하여 비정상 상태의 가축을 선별하는 단계 및 상기 가축관리장치가 상기 비정상 상태의 가축을 관리하기 위한 대응방안을 도출하는 단계를 포함한다.In the livestock management method using machine learning according to the present invention, the livestock management device receives image information of a plurality of livestock photographed, the livestock management device pre-processes the received image information, the livestock management device performs the Generating learning data by performing machine learning based on the pre-processed image information, the livestock management device selecting the livestock in an abnormal state using the learning data, and the livestock management device selecting the livestock in the abnormal state It includes the step of deriving a countermeasure for management.
본 발명의 기계학습을 이용한 가축관리장치 및 방법은 실시간으로 가축을 촬영한 영상정보를 기초로 기계학습을 수행하여 가축의 상태를 판단하고, 판단된 결과가 비정상 상태인 경우, 해당 상태에 맞는 대응방안을 제공할 수 있다.The livestock management apparatus and method using machine learning of the present invention performs machine learning based on the image information photographed in real time to determine the state of the livestock, and if the determined result is an abnormal state, a response appropriate to the state can provide a way.
이를 통해 본 발명은 사용자가 실시간으로 가축의 상태를 확인하는 동시에 추후 가축이 움직일 것으로 예상되는 행동에 대해 미리 대응함으로서, 가축의 관리를 효율적으로 할 수 있다.Through this, the present invention allows the user to check the state of the livestock in real time and at the same time respond in advance to the behavior expected to move the livestock in the future, thereby efficiently managing the livestock.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가축관리시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가축관리장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 도 2의 제어부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 도 3의 전처리부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2의 저장부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가축관리방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 도 6의 S30단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 도 6의 S40단계를 설명하기 위한 순서도이다.1 is a configuration diagram for explaining a livestock management system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a livestock management apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram illustrating the control unit of FIG. 2 .
FIG. 4 is a view for explaining the preprocessing unit of FIG. 3 .
FIG. 5 is a block diagram illustrating the storage unit of FIG. 2 .
6 is a flowchart for explaining a livestock management method according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart for explaining step S30 of FIG. 6 .
8 is a flowchart for explaining step S40 of FIG. 6 .
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function is obvious to those skilled in the art or may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가축관리시스템을 설명하기 위한 구성도이다.1 is a configuration diagram for explaining a livestock management system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 가축관리시스템(500)은 가축을 실시간으로 촬영하여 모니터링한다. 가축관리시스템(500)은 모니터링된 결과를 기초로 기계학습(machine learning)을 수행하여 가축의 이상징후를 판단하고, 이상징후가 발생하면 해당 징후에 맞는 대응방안을 도출하여 사용자에게 대응방안을 제공한다. 가축관리시스템(500)은 가축관리장치(100), 영상촬영장치(200) 및 사용자 단말(300)을 포함한다.Referring to FIG. 1 , the
가축관리장치(100)는 영상촬영장치(200)로부터 복수의 가축이 촬영된 영상정보를 수신하고, 수신된 영상정보를 이용하여 가축의 사육 상태를 모니터링한다. 가축관리장치(100)는 모니터링된 결과를 사용자 단말(300)로 전송한다. 가축관리장치(100)은 모니터링된 결과를 기초로 기계학습을 수행하고, 기계학습된 학습 데이터를 이용하여 가축이 정상상태인지, 비정상 상태인지 선별한다. 여기서 비정상 상태로 판단된 가축이 선별된 경우, 가축관리장치(100)는 해당 가축에 해당하는 이상징후의 종류를 검출한다. 가축관리장치(100)는 검출된 이상징후의 종류에 대응되는 대응방안을 도출하고, 도출된 대응방안을 사용자 단말(300)로 전송한다.The
영상촬영장치(200)는 복수의 가축이 촬영된 영상정보를 수집하고, 수집된 영상정보를 가축관리장치(100)로 전송한다. 영상촬영장치(200)는 크게 고정형 영상촬영장치 및 이동형 영상촬영장치로 나뉠 수 있다. The
고정형 영상촬영장치는 고정된 위치에서 복수의 가축을 촬영하는 장치로서, 일정 장소에서 사육되는 가축을 촬영하는 경우 사용된다. 예를 들어 고정형 영상촬영장치는 CCTV와 같은 복수의 카메라로 구현될 수 있다. 복수의 카메라는 정해진 범위를 실시간으로 촬영한다. 이때 복수의 카메라는 다각도의 영상이 촬영되도록 다양한 방향에 설치된다.The fixed image photographing apparatus is a device for photographing a plurality of livestock at a fixed location, and is used when photographing livestock raised in a predetermined place. For example, the fixed image photographing apparatus may be implemented with a plurality of cameras such as CCTV. A plurality of cameras capture a predetermined range in real time. At this time, the plurality of cameras are installed in various directions so that images of various angles are captured.
이동형 영상촬영장치는 이동을 하면서 복수의 가축을 촬영하는 장치로서, 넓은 범위에서 방목하는 가축을 촬영하는 경우 사용된다. 예를 들어 이동형 영상촬영장치는 카메라가 탑재된 드론으로 구현될 수 있다. 드론은 비행을 하면서 방복 중인 가축을 촬영할 수 있다. 이때 드론은 하나의 드론이 아닌 복수의 드론이 군집비행을 하면서 다각도에서 가축을 촬영할 수 있다. 또한 군집비행하는 드론은 하나의 드론이 촬영하면서 놓칠 수 있는 순간을 촬영할 수 있는 확률을 높임으로써, 영상 수집율을 높일 수 있다.A mobile imaging device is a device for photographing a plurality of livestock while moving, and is used when photographing livestock grazing in a wide range. For example, the mobile imaging device may be implemented as a drone equipped with a camera. Drones can take pictures of livestock while in flight. In this case, the drone can take pictures of livestock from multiple angles while not a single drone, but a plurality of drones flying in groups. In addition, drones flying in groups can increase the rate of image collection by increasing the probability of capturing moments that a single drone could miss while filming.
바람직하게는 영상촬영장치(200)는 야간 촬영이 가능하도록 적외선 촬영 기능, 초저도 촬영 기능 또는 열화상 촬영 기능을 포함할 수 있다.Preferably, the
사용자 단말(300)은 사용자가 사용하는 단말로서, 가축관리장치(100)로부터 모니터링된 결과를 수신하고, 수신된 모니터링된 결과를 출력한다. 또한 사용자 단말(300)은 가축관리장치(100)로부터 대응방안을 수신하고, 수신된 대응방안을 출력할 수 있다. 이를 통해 사용자는 실시간으로 가축의 상태를 모니터링함과 동시에 이상징후가 있는 가축에 대해 신속한 대응을 할 수 있다. 사용자 단말(300)은 스마트폰, 태블릿PC, 핸드헬드PC, 랩톱, 데스크톱 등을 포함한다.The
가축관리시스템(500)은 가축관리장치(100), 영상촬영장치(200) 및 사용자 단말(300) 사이에 통신망(400)을 구축하여 서로 간에 통신이 이루어지도록 한다. 통신망(400)은 백본망과 가입자망으로 구성될 수 있다. 백본망은 X.25 망, Frame Relay 망, ATM망, MPLS(Multi Protocol Label Switching) 망 및 GMPLS(Generalized Multi Protocol Label Switching) 망 중 하나 또는 복수의 통합된 망으로 구성될 수 있다. 가입자망은 지그비(zigbee), 블루투스(bluetooth), Wireless LAN(IEEE 802.11b, IEEE 802.11a, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n), Wireless Hart(ISO/IEC62591-1), ISA100.11a(ISO/IEC 62734), COAP(Constrained Application Protocol), MQTT(Multi-Client Publish/Subscribe Messaging), WIBro(Wireless Broadband), Wimax, 3G, HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), 4G 및 차세대 통신망인 5G일 수 있다. 일부 실시예로, 통신망(400)은 이동 통신망일 수 있다.The
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가축관리장치를 설명하기 위한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a livestock management apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 가축관리장치(100)는 통신부(10) 및 제어부(20)를 포함하고, 저장부(30)를 더 포함한다.Referring to FIG. 2 , the
통신부(10)는 영상촬영장치(200) 및 사용자 단말(300)과 통신을 수행한다. 통신부(10)는 영상촬영장치(200)로부터 복수의 가축이 촬영된 영상정보를 수신한다. 통신부(10)는 사용자 단말(300)로 모니터링된 결과 및 대응방안 중 적어도 하나를 전송할 수 있다.The
제어부(20)는 영상정보를 전처리하고, 전처리된 영상정보를 기초로 기계학습을 수행한다. 이를 통해 제어부(20)는 학습 데이터를 생성한다. 학습 데이터는 학습을 통해 가축의 사육상태를 분석한 데이터이다. 제어부(20)는 생성된 학습 데이터를 이용하여 가축을 모니터링한다. 이때 제어부(20)는 비정상 상태의 가축을 선별하고, 선별된 비정상 상태의 가축을 관리하기 위한 대응방안을 도출한다. 여기서 사용자가 가축을 모니터링한 결과를 확인하려는 경우, 제어부(20)는 모니터링된 결과를 통신부(10)를 통해 사용자 단말(300)로 전송되도록 제어한다. 또한 사용자가 비정상 상태의 가축을 관리하기 위한 대응방안을 확인하려는 경우, 제어부(20)는 대응방안을 통신부(10)를 통해 사용자 단말(300)로 전송되도록 제어한다. The
저장부(30)는 가축정보가 저장된다. 저장부(30)는 각각의 가축에 대한 가축정보를 분류하여 저장한다. 저장부(30)는 영상촬영장치(200)로부터 수신된 영상정보가 저장된다. 이때 저장부(30)는 영상정보를 촬영된 시간별, 날짜별, 월별 및 연별 중 적어도 하나로 분류하여 저장할 수 있다. 저장부(30)는 학습을 수행하기 위한 일반적인 가축의 행동패턴 정보가 저장된다. 저장부(30)는 학습된 학습정보가 저장된다. 저장부(50)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 저장매체를 포함할 수 있다. The
도 3은 도 2의 제어부를 설명하기 위한 블록도이고, 도 4는 도 3의 전처리부를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 is a block diagram illustrating the control unit of FIG. 2 , and FIG. 4 is a diagram illustrating the preprocessor of FIG. 3 .
도 2 내지 도 4를 참조하면, 제어부(20)는 전처리부(21), 학습부(23), 상태판단부(25) 및 대응방안 도출부(27)를 포함한다.2 to 4 , the
전처리부(21)는 영상정보 중 불필요한 정보를 필터링한다. 전처리부(21)는 영상정보 중 중복 정보, 오류 정보, 왜곡 정보 등과 같은 불필요한 정보를 필터링한다. 즉 전처리부(21)는 영상정보를 정규화 및 단순화한다. 전처리부(21)는 필터링된 영상정보를 객체 프로파일링하여 영상정보를 기초로 학습을 수행할 수 있도록 한다. 즉 전처리부(21)는 영상정보에 포함된 복수의 가축을 특정 부위를 블록화하여 객체 프로파일링을 한다. 특정 부위는 행동분석 및 행동추적을 하는데 중요한 판단기준이 되는 부위로서, 머리, 다리, 꼬리, 생식기 등일 수 있다. 이때 전처리부(21)는 객체 프로파일링을 학습을 위한 학습 객체 프로파일링 및 실시간 행동을 나타내는 실시간 객체 프로파일링로 분류하여 생성할 수 있다. 전처리부(21)는 필터링 및 객체 프로파일링을 통해 추후 수행되는 연산과정이 복잡해지지 않도록 한다.The
학습부(23)는 객체 프로파일링된 영상정보를 기계학습하여 가축에 대한 상태를 판단하도록 도와주는 학습 데이터를 생성한다. 학습부(23)는 객체 프로파일링된 영상정보를 기초로 가축의 행동을 분류 및 예측하여 가축의 행동에 대한 확률정보를 나타내는 학습 데이터를 생성한다. 이때 학습부(23)는 객체 프로파일링된 영상정보와 기 저장된 가축정보, 행동패턴정보 및 학습정보 중 적어도 하나를 비교하여 비정상 상태 및 정상상태에 대한 행동과 관련된 분포 및 빈도를 산출한다. 이를 통해 학습부(23)는 각각의 가축에 대한 행동 분포와 빈도의 특성을 나타내는 학습 데이터를 생성할 수 있다.The
상태판단부(25)는 생성된 학습 데이터를 이용하여 복수의 가축에 대한 상태를 판단하고, 판단된 결과를 이용하여 비정상 상태의 가축을 선별한다. 상태판단부(25)는 각 가축의 학습 데이터에 포함된 행동 분포와 빈도의 특성정보를 이용하여 가축의 상태를 판단할 수 있다. 상태판단부(25)는 비정상 상태 및 정상상태 중 특성정보가 높은 상태를 현재 가축의 상태로 판단할 수 있다. 이때 상태판단부(25)는 전처리부(21)로부터 생성된 실시간 객체 프로파일링을 더 이용하여 가축의 상태를 판단할 수 있다. 상태판단부(25)는 가축의 실시간 특정부위에 대한 행동을 더 이용하여 가축의 상태를 판단할 수 있다.The
대응방안 도출부(27)는 선별된 가축에 대한 이상 종류를 검출한다. 대응방안 도출부(27)는 검출된 이상 종류에 대응되는 대응방안을 도출한다. 상세하게는 대응방안 도출부(27)는 비정상 상태의 가축의 행동패턴을 분석하고, 분석된 결과를 이용하여 가축의 이상 종류를 검출한다. 이때 대응방안 도출부(27)는 학습 데이터의 행동패턴와 기 저장된 행동패턴 정보 및 학습정보를 비교하여 가장 유사도가 높은 행동패턴이 이상 종류라고 판단한다. 대응방안 도출부(27)는 검출된 이상 종류와 기 저장된 학습정보를 비교하여 가장 유사도가 높은 대응방안을 도출한다. 대응방안 도출부(27)는 도출된 대응방안이 사용자 단말(300)로 전송되도록 제어한다.The
도 5는 도 2의 저장부를 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 5 is a block diagram illustrating the storage unit of FIG. 2 .
도 5를 참조하면, 저장부(30)는 가축정보(31), 영상정보(33), 행동패턴 정보(35) 및 학습정보(37)를 포함한다. 저장부(30)는 가축정보(31), 영상정보(33), 행동패턴 정보(35) 및 학습정보(37)를 개별 저장한다.Referring to FIG. 5 , the
가축정보(31)는 현재 사육 중인 모든 가축의 정보로서, 품종, 성별, 나이, 몸무게, 특이사항 등의 정보를 포함한다. 가축정보(31)는 사용자 단말(300)로부터 수신되는 가축정보를 통해 일정 주기마다 업데이트될 수 있다.The
영상정보(33)는 영상촬영장치(100)로부터 수신된 영상정보로서, 실시간으로 저장된다. 영상정보(33)는 촬영된 시간별, 날짜별, 월별 및 연별 중 적어도 하나로 분류하여 저장될 수 있다. 또한 영상정보(33)는 촬영된 카메라별로 분류하여 저장될 수 있다.The
행동패턴 정보(35)는 일반적인 가축의 행동패턴에 대한 데이터이다. 이때 행동패턴 정보(35)는 비정상 상태의 행동패턴 및 정상상태의 행동패턴이 구분되어 저장된다. 또한 행동패턴 정보(35)는 비정상 상태의 행동패턴이 이상징후 유형별로 저장될 수 있다. 바람직하게는 행동패턴 정보(35)는 가축의 부위별로 행동패턴이 저장될 수 있다.The
학습정보(37)는 학습된 학습 데이터를 포함한다. 학습 데이터는 기계학습을 통하여 학습된 가축에 관련된 데이터이다. 학습정보(37)는 가축의 상태를 나타내는 데이터 및 이상징후에 대한 대응방안을 나타내는 데이터로 구분한다. 가축의 상태를 나타내는 데이터는 현재 가축의 상태를 학습하여 얻은 데이터이고, 이상징후에 대한 대응방안을 나타내는 데이터는 향후 가축이 행동할 이상징후에 대해 대응안을 학습하여 얻은 데이터이다. 학습정보는 학습과정이 완료되면 실시간으로 학습된 데이터를 업데이트한다.The learning
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가축관리방법을 설명하기 위한 순서도이다.6 is a flowchart for explaining a livestock management method according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 6을 참조하면, 가축관리방법은 실시간으로 가축을 촬영한 영상정보를 기초로 기계학습을 수행하여 가축의 상태를 판단하고, 판단된 결과가 비정상 상태인 경우, 해당 상태에 맞는 대응방안을 제공할 수 있다. 이를 통해 가축관리방법은 사용자가 실시간으로 가축의 상태를 확인하는 동시에 추후 가축이 움직일 것으로 예상되는 행동에 대해 미리 대응함으로써, 가축의 관리를 효율적으로 할 수 있다.1 and 6, the livestock management method determines the state of the livestock by performing machine learning based on the image information photographed in real time, and if the determined result is an abnormal state, a response appropriate to the state can provide a way. Through this, the livestock management method allows the user to check the status of livestock in real time and at the same time respond in advance to the behavior expected to move the livestock in the future, thereby efficiently managing the livestock.
S10단계에서, 가축관리장치(100)는 영상촬영장치(200)로부터 영상정보를 수신한다. 가축관리장치(100)는 복수의 가축이 촬영된 영상정보를 수신한다.In step S10 , the
S20단계에서, 가축관리장치(100)는 수신된 영상정보를 전처리한다. 가축관리장치(100)는 영상정보 중 불필요한 정보를 필터링한다. 가축관리장치(100)는 영상정보 중 중복 정보, 오류 정보, 왜곡 정보 등과 같은 불필요한 정보를 필터링한다. 즉 가축관리장치(100)는 영상정보를 정규화 및 단순화한다. 가축관리장치(100)는 필터링된 영상정보를 객체 프로파일링하여 영상정보를 기초로 학습을 수행할 수 있도록 한다. In step S20, the
S30단계에서, 가축관리장치(100)는 전처리된 영상정보를 기초로 기계학습을 수행하여 학습 데이터를 생성한다. 가축관리장치(100)는 객체 프로파일링된 영상정보를 기초로 가축의 행동을 분류 및 예측하여 가축의 행동에 대한 분포와 빈도의 특성을 나타내는 학습 데이터를 생성한다. In step S30, the
S40단계에서, 가축관리장치(100)는 학습 데이터를 이용하여 가축의 상태를 판단한다. 가축관리장치(100)는 학습 데이터에 포함된 가축에 대한 행동 분포와 빈도의 특성과 관련된 특성정보를 기초로 가축이 정상상태인지, 비정상상태인지 선별한다.In step S40, the
S50단계에서, 가축관리장치(100)는 가축이 정상상태인 경우, S10단계로 분기하고, 가축이 비정상 상태인 경우, S60단계를 수행한다.In step S50, the
S60단계에서, 가축관리장치(100)는 비정상 상태의 가축을 관리하기 위한 대응방안을 도출한다. 가축관리장치(100)는 비정상 상태의 가축의 행동패턴을 분석하고, 분석된 결과를 이용하여 가축의 이상 종류를 검출한다. 가축관리장치(100)는 검출된 이상 종류와 기 저장된 학습정보를 비교하여 가장 유사도가 높은 대응방안을 도출한다. 가축관리장치(100)는 도출된 대응방안을 사용자 단말(300)로 전송하여 사용자 단말(300)에서 대응방안이 출력될 수 있도록 한다.In step S60, the
도 7은 도 6의 S30단계를 설명하기 위한 순서도이다.7 is a flowchart for explaining step S30 of FIG. 6 .
도 7을 참조하면, 가축관리장치(100)는 기계학습을 통해 학습 데이터를 생성한다.Referring to FIG. 7 , the
S31단계에서, 가축관리장치(100)는 가축의 행동 프로파일을 분석한다. 가축관리장치(100)는 객체 프로파일링된 영상정보를 기초로 가축의 행동 프로파일을 분석한다. 즉 가축관리장치(100)는 가축의 특정 부위에 대한 행동을 분석하여 해당 행동이 어떤 행동인지 판단한다.In step S31, the
S33단계에서, 가축관리장치(100)는 가축의 행동 프로파일을 이용하여 기계학습을 한다. 가축관리장치(100)는 분석된 가축의 행동 프로파일링을 이용하여 행동별로 분류하고, 해당 행동으로 통해 가축의 행동을 예측한다. 가축관리장치(100)는 기 저장된 행동패턴 정보 및 학습정보 중 적어도 하나를 이용하여 가축의 행동에 대한 분류 및 예측을 수행한다.In step S33, the
S35단계에서, 가축관리장치(100)는 분석된 기계학습된 정보를 이용하여 학습 데이터를 생성한다. 가축관리장치(100)는 기계학습으로 가축의 행동에 대한 분류 및 예측된 정보를 가축에 대한 행동 분포와 빈도의 특성과 관련된 특성정보로 나타낸다. 가축관리장치(100)는 특성정보를 이용하여 가축의 학습 데이터를 생성한다. 즉 학습 데이터는 가축의 상태를 판단을 도와주는 데이터로서, 가축의 행동 분포와 빈도의 특성을 나타낸 데이터일 수 있다.In step S35, the
도 8은 도 6의 S40단계를 설명하기 위한 순서도이다.8 is a flowchart for explaining step S40 of FIG. 6 .
도 8을 참조하면, 가축관리장치(100)는 가축의 상태를 판단한다. Referring to FIG. 8 , the
S41단계에서, 가축관리장치(100)는 학습 데이터를 분석한다. 가축관리장치(100)는 학습 데이터에 포함된 특성정보를 이용하여 가축의 상태를 분석한다. 이때 가축관리장치(100)는 이전에 생성된 실시간 객체 프로파일링을 더 이용하여 가축의 상태를 분석할 수 있다.In step S41, the
S43단계에서, 가축관리장치(100)는 분석된 학습 데이터를 이용하여 가축의 상태를 판단한다. 가축관리장치(100)는 학습 데이터에 포함된 확률정보를 이용하여 가축의 상태를 판단할 수 있다. 즉 가축관리장치(100)는 비정상 상태 및 정상상태 중 특성정보가 높은 상태를 현재 가축의 상태로 판단할 수 있다. In step S43, the
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and in the technical field to which the present invention belongs, without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims Any person skilled in the art can make various modifications, of course, and such modifications are within the scope of the claims.
10: 통신부
20: 제어부
21: 전처리부
23: 학습부
25: 상태판단부
27: 대응방안 도출부
30: 저장부
31: 가축정보
33: 영상정보
35: 행동패턴정보
37: 학습정보
100: 가축관리장치
200: 영상촬영장치
300: 사용자 단말
400: 통신망
500: 가축관리시스템10: communication department
20: control unit
21: preprocessor
23: Study Department
25: state judgment unit
27: Response plan derivation unit
30: storage
31: livestock information
33: video information
35: behavior pattern information
37: learning information
100: livestock management device
200: video recording device
300: user terminal
400: communication network
500: livestock management system
Claims (7)
상기 수집된 영상정보를 이용하여 가축을 관리하는 가축관리장치;를 포함하고,
상기 영상촬영장치는,
기 설정된 장소에서 사육되는 가축을 촬영하기 위해 복수의 가축을 고정된 위치에서 촬영하는 고정형 영상촬영장치 및 기 설정된 범위에서 방목하는 가축을 촬영하기 위해 복수의 가축을 복수의 드론으로 촬영하는 이동형 영상촬영장치를 포함하고,
야간 촬영이 가능하도록 적외선 촬영 기능, 초저도 촬영 기능 또는 열화상 촬영 기능을 포함하며,
상기 가축관리장치는,
복수의 가축이 촬영된 영상정보를 수신하는 통신부; 및
상기 수신된 영상정보를 전처리하고, 상기 전처리된 영상정보를 기초로 기계학습을 수행하여 학습 데이터를 생성하며, 상기 학습 데이터를 이용하여 비정상 상태의 가축을 선별하고, 상기 비정상 상태의 가축을 관리하기 위한 대응방안을 도출하는 제어부;를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 영상정보 중 중복 정보, 오류 정보, 왜곡 정보를 필터링하여 영상정보를 정규화 및 단순화하고, 상기 영상정보에 포함된 복수의 가축의 특정 부위를 블록화하는 객체 프로파일링하는 전처리부;
상기 객체 프로파일링된 영상정보를 기계학습하여 가축에 대한 상태를 판단하도록 도와주는 학습 데이터를 생성하는 학습부;
상기 생성된 학습 데이터를 이용하여 복수의 가축에 대한 상태를 판단하고, 상기 판단된 결과를 이용하여 비정상 상태의 가축을 선별하는 상태판단부; 및
상기 선별된 가축에 대한 이상징후의 종류를 검출하고, 상기 검출된 이상징후의 종류에 대응되는 대응방안을 도출하는 대응방안 도출부;를 포함하며,
상기 전처리부는,
상기 객체 프로파일링을 학습하기 위한 학습 객체 프로파일링 및 실시간 행동을 나타내는 실시간 객체 프로파일링으로 분류하여 생성하고,
상기 학습부는,
상기 객체 프로파일링된 영상정보를 기초로 가축의 행동을 분류 및 예측하여 가축의 행동에 대한 확률정보를 나타내는 학습 데이터를 생성하되, 상기 객체 프로파일링된 영상정보와 기 저장된 가축정보, 행동패턴정보 및 학습정보 중 적어도 하나를 비교하고, 상기 비교된 결과를 기초로 비정상 상태 및 정상상태에 대한 행동과 관련된 분포 및 빈도를 산출하여 각각의 가축에 대한 행동 분포와 빈도의 특성을 나타내는 학습 데이터를 생성하며,
상기 상태판단부는,
각 가축의 학습 데이터에 포함된 행동 분포와 빈도의 특성정보를 기초로 비정상 상태 및 정상상태 중 특성정보가 높은 상태를 현재 가축의 상태로 판단하되, 상기 실시간 객체 프로파일링 및 가축의 실시간 특정부위에 대한 행동을 더 이용하여 가축의 상태를 판단하고,
상기 대응방안 도출부는,
상기 가축이 비정상 상태인 경우, 비정상 상태의 가축의 행동패턴을 분석하고, 상기 분석된 결과를 기초로 학습 데이터의 행동패턴, 기 저장된 행동패턴 및 학습정보를 비교하여 가장 유사도가 높은 행동패턴을 이상징후의 종류로 검출하며, 상기 검출된 이상징후의 종류와 기 저장된 학습정보를 비교하여 가장 유사도가 높은 대응방안을 도출하며,
상기 특정 부위는,
행동분석 및 행동추적을 하는데 판단기준이 되는 부위이고, 꼬리 및 생식기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계학습을 이용한 가축관리장치.an image photographing device for collecting image information of a plurality of livestock; and
Including; a livestock management device for managing livestock using the collected image information;
The video recording device,
A fixed-type imaging device for photographing a plurality of livestock at a fixed location to photograph livestock raised in a preset place, and a mobile imaging device for photographing a plurality of livestock with a plurality of drones to photograph livestock grazing within a preset range device, including
It includes infrared shooting function, ultra low-light shooting function or thermal imaging function to enable night shooting.
The livestock management device,
a communication unit for receiving image information of a plurality of livestock; and
Pre-processing the received image information, performing machine learning based on the pre-processed image information to generate learning data, selecting an abnormal livestock using the learning data, and managing the abnormal livestock Including; a control unit for deriving a countermeasure for
The control unit is
a preprocessor for normalizing and simplifying image information by filtering duplicate information, error information, and distortion information among the image information, and object profiling for blocking specific parts of a plurality of livestock included in the image information;
a learning unit for generating learning data to help determine the state of livestock by machine learning the object-profiled image information;
a state determination unit that determines the state of a plurality of livestock using the generated learning data, and selects the animal in an abnormal state using the determined result; and
Including; and a countermeasure derivation unit for detecting the type of the abnormal symptom for the selected livestock and deriving a countermeasure corresponding to the detected type of the abnormal symptom.
The preprocessor is
Generated by classifying learning object profiling for learning the object profiling and real-time object profiling representing real-time behavior,
The learning unit,
Classification and prediction of the behavior of livestock based on the object-profiled image information to generate learning data representing probability information about the behavior of the livestock, the object-profiled image information, pre-stored livestock information, behavior pattern information, and Comparing at least one of the learning information, calculating the distribution and frequency related to the behavior for the abnormal state and the normal state based on the compared result to generate learning data indicating the characteristics of the behavior distribution and frequency for each livestock, ,
The status determination unit,
Based on the characteristic information of the behavior distribution and frequency included in the learning data of each livestock, the state with high characteristic information among the abnormal and normal states is determined as the current state of the livestock, but the real-time object profiling and real-time specific part of the livestock Judging the condition of livestock by further using the behavior of
The countermeasure derivation unit,
When the livestock is in an abnormal state, the behavior pattern of the animal in the abnormal state is analyzed, and the behavior pattern with the highest similarity is determined by comparing the behavior pattern of the learning data, the pre-stored behavior pattern, and the learning information based on the analyzed result. Detects by the type of symptom, and compares the detected type of abnormal symptom with pre-stored learning information to derive a countermeasure with the highest degree of similarity,
The specific area is
Livestock management device using machine learning, characterized in that it is a part that is a criterion for judgment for behavior analysis and behavior tracking, and includes a tail and genitals.
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