KR102405940B1 - 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 실화상과 열화상 카메라를 이용하여 모돈의 기립 특성 및 특정 부위의 온도 변화 특성을 이용하여 모돈의 발정 여부를 판단하는 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템은 모돈의 후방에 각각 설치되며 상기 모돈의 형상, 움직임을 관측할 수 있도록 마련되는 실화상 카메라와 상기 모돈의 체온을 관측할 수 있도록 마련되는 열화상 카메라를 포함하는 카메라부와, 상기 카메라부로부터 수집된 영상 정보 및 체온 정보로부터 상기 모돈의 기립 횟수 및 기립시간 및/또는 체온값을 분석하여 상기 모돈의 발정 여부를 판단하는 제어부를 포함한다.
Description
본 발명은 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 실화상과 열화상 카메라를 이용하여 모돈의 기립 특성 및 특정 부위의 온도 변화 특성을 이용하여 모돈의 발정 여부를 판단하는 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템에 관한 것이다.
돼지를 비롯한 가축을 사육하는 축산업을 영위하는 농장에서 가장 중요한 일 중 하나가 사육하는 가축의 번식을 관리하는 것이다.
이러한 가축의 번식에 있어서 가축의 발정기를 알아내고 그에 맞추어 수정이 이루어지도록 하는 것이 축사의 효율성 및 생산성 극대화를 달성하는데 큰 역할을 하고 있다. 특히, 돼지의 경우에 모돈(암컷 돼지)의 수정 적기를 빠르게 파악하고 발정 여부를 판단하는 것이 무엇보다 중요한데, 종래에 이러한 모돈의 수정 적기를 파악하기 위해 모돈의 발정 여부를 판단하기 위한 여러가지 방법들이 개발되어 현장에서 적용되고 있다.
일반적으로 많이 알려진 모돈의 발정 징후로 외음부 충혈, 외음부 팽대, 외음부 점액질 증가, 체온 상승, 사료 섭취 저하, 기립 횟수 및 시간 증가 등이 있다.
이러한 점을 이용하여 종래에는 모돈의 발정 체크를 위해 관리사가 정기적으로, 예를 들면 하루에 오전 1회, 오후 1회씩 총 2회,에 걸쳐 웅돈(수컷 돼지)을 모돈에게 보여주고, 모돈의 등에 압력을 가하거나 올라타서 모돈이 승가 허용 자세를 취하는지, 평소와 다른 특별한 소리를 내는지, 귀를 쫑긋 세우는지 등을 확인하여 관리사가 직접 발정 여부를 판단하는 방법이 주로 사용되어 왔다.
하지만, 이러한 방법은 여러 마리의 모돈 상태를 관리사가 직접 일일이 체크해야 하므로 시간이 많이 소요되어 실시간으로 확인이 불가능한 문제가 있었으며, 그로 인한 빠른 발정 초기 시점 파악이 어려운 문제 및 모돈마다 징후에 조금씩 차이가 있어 발정 여부를 판단하는 데 있어 정확도가 떨어지는 문제가 있었다.
한편, 이렇게 관리사가 직접 일일이 체크하는 방식의 문제점을 해결하기 위하여 자동으로 모돈의 발정을 측정하는 기술이 개발된 바 있는데, 한국 공개특허 제10-2021-0007592호(2021년 01월20일 공개)는 돼지가 자동 사육 장치에 들어올 때 발생하는 6개의 로드셀에서 측정되는 돼지 무게의 변화 패턴으로부터 돼지의 발정 여부를 판단하는 기술을 개시하고 있다.
또한, 한국등록특허 제10-0514307호(2005년 09월 05일 등록)는 광센서부를 사용자가 발정을 감지하고 발정을 판단하고자 하는 가축의 스톨에 설치시켜 채널별로 대상 가축에 대한 각각의 개체 정보를 입력하여 자동으로 각 개체의 행동변화를 연속적으로 계측하여 발정을 감지하고 발정를 예측할 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 가축의 발정감지 및 발정를 예측하기 위한 행동측정장치를 개시하고 있다.
그러나, 상기 기술들은 자동으로 모돈(가축)의 발정을 체크하기 위한 기술을 제시하였다는 면에서는 긍정적이나, 한국공개특허 제10-2021-0007592호에서는 돼지 무게 변화 패턴을 통해 돼지의 발정 여부를 판단하는 것은 일반적인 모돈의 발정 여부 판단 기준 중 하나인 기립 특성을 이용한 것이기는 하나 모돈의 무게 변화 패턴이 기립 특성이 아닌 외부 영향 등으로도 충분히 발생할 수 있다는 점, 단순히 6개의 로드셀 만으로는 모돈의 행동 특성 변화를 감지하기 어려워 상기 방법으로 모돈의 행동 특성 변화를 판단하는 것에 대한 신뢰성 및 정확성의 문제가 제기될 수 있다는 점 등에 있어서 모돈의 발정 여부를 신뢰성있게 측정 및 판단할 수 없다는 문제가 있다.
또한, 한국 등록특허 제10-0514307호에서 광센서를 이용하여 가축의 행동특성 중 발정기에 나타나는 기립 특성(앉았다 일어났다 하는 행동 패턴)을 감지하여 가축의 발정 여부를 판단하고 있으나, 광센서를 이용하여 기립 특성을 판단하고자 하는 경우 광센서에 감지시 일어남으로 판단, 미감지시 앉음으로 판단하는 부분에 있어서 가축이 센서의 측면 등으로 이동되는 경우 가축이 일어나 있음에도 불구하고 앉음으로 판단될 수 있는 문제가 있으며, 한편 이를 방지하기 위하여서는 복수개의 광센서를 설치해야 하는 문제 및 이러한 경우 일부감지, 일부 미감지시 판단 처리 방법에도 문제가 될 수 있다.
또한, 단순히 기립 특성만으로 판단하기 때문에 관리사가 모돈의 외음부 상태 및 온도, 체온 상승 여부 등을 종합적으로 판단하는 방법에 비하여 발정 여부의 판단이 정확하지 않는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 모돈의 발정 여부를 실시간으로 파악하여 수정 적기를 빠르고 신뢰성있게 판단할 수 있는 실화상 및 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템을 제공하는 데 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템은 모돈의 후방에 각각 설치되며 상기 모돈의 형상, 움직임을 관측할 수 있도록 마련되는 실화상 카메라와 상기 모돈의 체온을 관측할 수 있도록 마련되는 열화상 카메라를 포함하는 카메라부와, 상기 카메라부로부터 수집된 영상 정보 및 체온 정보로부터 상기 모돈의 기립 횟수 및 기립시간 및/또는 체온값을 분석하여 상기 모돈의 발정 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템은 상기 제어부에 접속되며, 상기 제어부가 판단한 모돈의 발정 여부를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템은 상기 카메라부 및 제어부에 접속되며, 사용자에게 상기 영상 정보 및 발정 여부 정보를 전달하고, 상기 제어부 및 카메라부를 상기 사용자가 제어할 수 있도록 사용자의 단말기와 연결되는 통신부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는 상기 실화상 카메라로부터 취득되어 전달되는 상기 모돈의 영상정보를 분석하여 상기 모돈의 귀 및/또는 몸통 및/또는 외음부의 위치를 결정하고, 상기 모돈의 움직임에 따라 변경되는 상기 귀 및/또는 몸통 및/또는 외음부의 위치를 추적할 수 있다.
또한, 상기 열화상 카메라는 상기 실화상 카메라를 통해 추적된 상기 귀 및/또는 몸통 및/또는 외음부의 온도를 측정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 열화상 카메라로부터 획득된 상기 모돈의 귀 및/또는 몸통 및/또는 외음부의 온도값의 변화를 관찰하여 기준값과 비교함으로써 상기 모돈의 발정 여부를 판단할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 모돈의 귀 온도(Ty), 몸통 온도(Tb), 외음부 온도(Tg)에 대해서 가중치(Wy, Wb, Wg)를 할당하며, 실시간 측정되는 모돈의 기준온도를 Tm, 기설정된 발정여부 판단기준 온도를 Te라고 할 때, Tm = (Wy x Ty) + (Wb x Tb) + (Wg x Tg),(0 ≤ Wy ≤ 1, 0 ≤ Wb ≤ 1, 0 ≤ Wg ≤ 1, Wy + Wb + Wg = 1)에 따라 상기 모돈의 기준온도 Tm을 산출하며, Te ≤ Tm 인 경우 상기 모돈이 발정 상태인 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 실화상 카메라로부터 취득되어 전달되는 상기 모돈의 영상정보를 분석하여 상기 모돈의 기립 여부를 판단하되, 상기 모돈의 기립 횟수(RC) 및 기립 시간(RP)을 기설정된 기립 횟수 및 시간과 비교함으로써 상기 모돈의 발정 여부를 판단할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 실화상 카메라로부터 취득되어 전달되는 상기 모돈의 영상정보를 분석하여 상기 모돈의 뒷 다리의 위치를 결정하고, 상기 모돈의 움직임에 따라 변경되는 상기 뒷 다리의 위치를 추적함으로서 상기 모돈의 기립 여부를 판단할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 실화상 카메라를 통해 상기 모돈의 기립시의 뒷 다리 영역의 온도를 측정하여 기록하며, 상기 모돈이 앉아있다고 판단되는 경우 상기 실화상 카메라로 측정된 상기 뒷 다리 영역의 온도를 측정하여 상기 기립시의 뒷 다리 영역의 온도와 비교함으로써 상기 모돈의 기립 여부를 판단할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 실화상 카메라를 통해 측정되는 상기 모돈의 기립 횟수(RC) 및 기립 시간(RP)에 각각 가중치(Wrc, Wrp)를 할당하며, 실시간 측정되는 모돈의 기립도를 Rm, 기설정된 발정여부 판단기준 기립도를 Re라고 할 때, Rm = (Wrc x RC) + (Wrp x RP),(0 ≤ Wrc ≤ 1, 0 ≤ Wrp ≤ 1, Wrc + Wrp = 1)에 따라 상기 모돈의 기립도 Rm을 산출하며, Re ≤ Rm 인 경우 상기 모돈이 발정 상태인 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 열화상 카메라로부터 획득된 귀 온도(Ty), 몸통 온도(Tb), 외음부 온도(Tg)에 대해서 가중치(Wy, Wb, Wg)를 할당하며, 실시간 측정되는 모돈의 기준 온도를 Tm이라 할 때, Tm = (Wy x Ty) + (Wb x Tb) + (Wg x Tg),(0 ≤ Wy ≤ 1, 0 ≤ Wb ≤ 1, 0 ≤ Wg ≤ 1, Wy + Wb + Wg = 1)에 따라 상기 모돈의 기준온도 Tm을 산출하며, 상기 제어부는 상기 실화상 카메라로부터 취득되어 전달되는 상기 모돈의 영상정보를 분석하여 상기 모돈의 기립 여부를 판단하되, 상기 실화상 카메라를 통해 측정되는 상기 모돈의 기립 횟수(RC) 및 기립 시간(RP)에 각각 가중치(Wrc, Wrp)를 할당하며, 실시간 측정되는 모돈의 기립도를 Rm이라고 할 때, Rm = (Wrc x RC) + (Wrp x RP),(0 ≤ Wrc ≤ 1, 0 ≤ Wrp ≤ 1, Wrc + Wrp = 1)에 따라 상기 모돈의 기립도 Rm을 산출하며, 상기 제어부는 상기 상기 모돈의 기준온도(Tm)과 상기 모돈의 기립도(Rm)에 각각 가중치(Wt, Wr)을 할당하며, 실시간 측정된 정보값을 통해 산출된 Tm 및 Rm으로부터 산출되는 발정 여부 판단값을 Pm, 기설정된 발정여부 판단기준값을 Pe라고 할 때, Pm = (Wt x Tm) + (Wr x Rm),(0 ≤ Wt ≤ 1, 0 ≤ Wr ≤ 1, Wt + Wr = 1)에 따라 Pm을 산출하며, Pe ≤ Pm 인 경우 상기 모돈이 발정 상태인 것으로 판단할 수 있다.
본 발명에 따르면, 실화상 카메라 및 열화상 카메라로부터 모돈의 형상 정보 및 귀, 외음부, 몸통의 부위의 온도 정보를 취득하고, 상기 온도의 변화값으로 모돈의 발정여부를 판단함으로써 빠르고 정확하게 모돈의 발정 여부를 파악할 수 있다.
또한, 온도값에 가중치 부여하여 계산하고 이를 설정값과 비교하여 발정 여부를 판단함으로써 신뢰성있는 모돈의 발정 여부 정보를 제공할 수 있다.
또한, 실화상 카메라 및 열화상 카메라로부터 모돈의 뒷다리 위치 정보 및 뒷다리 영역의 온도 정보를 취득하고, 상기 뒷다리 위치 정보 및 뒷다리 영역 온도 정보로부터 모돈의 기립 특성을 파악하여 모돈의 발정 여부를 판단함으로써 빠르고 정확하게 모돈의 발정 여부를 파악할 수 있다.
또한, 기립 횟수 및 시간에 가중치를 부여하여 계산하고 이를 설정값과 비교하여 발정 여부를 판단함으로써 신뢰성있는 모돈의 발정 여부 정보를 제공할 수 있다.
또한, 실화상 카메라 및 열화상 카메라로부터 모돈의 영상 정보 및 각 부위의 온도 정보를 취득하고, 이를 바탕으로 모돈의 체온 변화 특성 및 기립 특성을 조합하여 계산하고 이를 바탕으로 모돈의 발정 여부를 판단함으로써 빠르고 정확하게 모돈의 발정 여부 상태를 판단할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템의 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템의 사용상태도.
도 2는 도 1에 도시된 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템의 사용상태도.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템을 설명하기에 앞서, 모돈의 발정 여부 판단을 위한 일반적인 기준에 대해 먼저 설명한다.
일반적으로 모돈의 체온은 38.5도 이상으로 나타나며, 환경, 계절, 시간 등에 따라 조금씩 차이가 있으나, 그럼에도 불구하고 발정 기간 중에는 비발정 기간에 비해 상당부분 체온이 높게 나타난다.
특히, 발정 기간 중에 다른 부위에 비해 외음부의 온도가 많이 상승하는 경향이 있으며, 다만 모돈 마다 차이가 있기 때문에 실제로는 외음부의 온도값만을 기준으로 하지는 않으며 귀, 몸통 등 다른 부위의 온도 변화를 함께 고려하여 종합적으로 발정 여부를 판단하고 있다.
또한, 행동 특성 중 기립 특성(앉았다 일어났다 하는 행동 특성)을 이용하여 모돈의 발정 여부를 판단하는 경우도 있는데, 이는 모돈의 발정기에는 비발정 기간에 비하여 기립 횟수와 시간이 증가하는 경향을 이용한 것이다.
이를 이용하여 모돈의 기립 횟수 및 기립 시간을 측정함으로서 모돈의 발정 여부를 판단할 수 있으며, 이 또한 단독으로만 기준을 삼지 않고 관리자가 다른 특성, 예를 들면 올라타서 승가 허용 자세를 취하는지 여부 또는 전술한 바와 같이 측정한 체온을 함께 고려하여 종합적으로 발정 여부를 판단하고 있다.
이러한 기립 특성을 이용하여 모돈의 발정 여부를 판단하는 기술에 관하여는 배경기술에서 전술하였으나, 전술한 바와 같이 단순 기립 특성만을 이용하여 모돈의 발정 여부를 판단하는 것은 정확도 측면에서 문제가 있으며, 따라서 관리자도 모돈의 특정 부위와 다른 부위 간의 온도 차이 특성 등을 종합적으로 고려하여 모돈의 발정 여부를 판단하고 있는 것이다.
본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 실화상 및 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템을 제시하고 있다.
이러한 본 발명에 따른 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템은 모돈의 후방에 설치되며, 실화상 카메라 및 열화상 카메라를 통해 수집되는 정보를 이용하여 상기 모돈의 발정 여부를 판단하여 수정 적기를 확인할 수 있다.
이를 위해, 본 발명에 따른 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템은 카메라부(100), 제어부(200)를 포함하며, 표시부(300), 통신부(400)를 더 포함할 수 있다.
카메라부(100)는 실화상 카메라(110)와 열화상 카메라(120)를 포함하며, 실시간으로 모돈의 발정 여부를 판단하기 위해 모돈의 후방에 설치될 수 있다.
실화상 카메라(110)는 모돈의 영상 정보를 수집하며, 특히 모돈의 귀, 몸통, 외음부 및 뒷다리를 관측할 수 있는 높이에 설치된다.
열화상 카메라(120)는 모돈의 체온 정보를 수집하며, 전술한 실화상 카메라(110)와 같이 모돈의 귀, 몸통, 외음부 및 뒷다리를 관측할 수 있는 높이에 설치된다.
이러한 실화상 카메라(110) 및 열화상 카메라(120)로부터 수집되는 정보는 제어부(200)로 전달되며, 제어부(200)에서 이러한 정보를 취득, 분석하여 모돈의 발정 여부를 판단할 수 있다.
제어부(200)는 카메라부(100)와 신호를 주고 받을 수 있도록 연결되며, 이러한 제어부(200)는 카메라부(100)와 물리적으로 일체화되어 모듈로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 유선 또는 무선 등을 통해 접속되는 별도의 물리적 서버 등에 마련될 수도 있다.
제어부(200)는 카메라부(100)로부터 전달되는 영상 정보 및 온도 정보를 분석하여 모돈의 발정 여부를 판단하는 역할을 한다.
제어부(200)는 실화상 카메라(110) 및 열화상 카메라(120)의 정보를 이용하여 모돈의 형상을 검출할 수 있다. 이때, 실화상 카메라(110)를 이용하여 모돈의 이미지를 학습할 수 있으며, 이러한 학습 결과를 토대로 모돈의 형태 및 형상을 추출해 낼 수 있다.
이때 사용되는 알고리즘으로 영상 및 객체 인식에 뛰어난 성능을 보이는 CNN(Convolutional Neural Network) 기법이 사용될 수 있으나 이에 한정되지 않고, ANN, DNN, RNN, GoogleNet, YOLO, SSD 등 다양한 딥러닝 기법이 사용될 수 있다.
여기서, 제어부(200)는 열화상 카메라(120)로부터 수집되는 정보에서 모돈 이미지 경계, 즉 배경과의 온도 차로 나타나는 뚜렷한 경계를 활용하여 실화상 카메라(110)로부터 수집된 학습 결과를 토대로 추출된 모돈의 형태 및 형상을 좀 더 정밀하고 정확하게 검출할 수 있다.
이후, 제어부(200)는 카메라부(100)의 정보로부터 필요한 객체, 즉 모돈의 귀 및/또는 몸통 및/또는 외음부 및/또는 뒷다리를 인식하고 이러한 귀 및/또는 몸통 및/또는 외음부 및/또는 뒷다리의 위치를 결정하고, 상기 위치의 좌표를 설정하며, 모돈의 움직임에 따라 상기 귀 및/또는 몸통 및/또는 외음부 및/또는 뒷다리의 위치를 추적할 수 있다.
한편, 제어부(200)는 상기 귀 및/또는 몸통 및/또는 외음부 및/또는 뒷다리의 위치를 추적함과 동시에 열화상 카메라(120)를 통해 상기 귀 및/또는 몸통 및/또는 외음부 및/또는 뒷다리 영역의 온도 정보를 취득할 수 있다.
이러한 위치 추적 결과 및 온도 정보를 토대로 제어부(200)는 모돈의 발정 여부를 판단하는데, 이러한 판단 알고리즘에 따라 본 발명에 따른 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템의 실시예가 달라질 수 있다.
먼저, 제1 실시예에 관하여 설명한다.
제1 실시예에서, 제어부(200)는 열화상 카메라(120)로부터 획득된 모돈의 귀 및/또는 몸통 및/또는 외음부의 온도값의 변화를 관찰하여 기준값과 비교함으로써 모돈의 발정 여부를 판단할 수 있다.
이를 자세히 얘기하면, 제어부(200)는 열화상 카메라(120)로부터 획득된 모돈의 귀 온도(Ty), 몸통 온도(Tb), 외음부 온도(Tg)에 각각 가중치(Wy, Wb, Wg)를 할당한다. 여기서 가중치(Wy, Wb, Wg)는 모돈의 사육 환경, 즉 계절과 축사 온도 등에 따라 변경될 수 있으며, 예를 들어 겨울에는 여름보다 사육 환경이 춥기 때문에 그에 따라 각 가중치가 변경될 수 있으며, 모돈의 성장 초기부터 관찰 결과 특정 모돈의 경우 발정기와 상관없이 특정 부위의 온도가 다른 부위보다 높게 나타나는 경우 그러한 각 모돈의 특성에 따라 상기 가중치를 달리 적용할 수도 있다.
이러한 가중치는 관리자가 설정할 수 있으며, 제어부(200)에 모돈의 성장 과정 데이터를 분석할 수 있도록 빅데이터 관리 프로그램 등을 설치하여 제어부(200)가 상기 빅데이터로부터 상기 가중치를 결정하도록 할 수도 있다.
귀 온도(Ty)에는 Wy의 가중치가 부여되고, 몸통 온도(Tb)에는 Wb의 가중치가 부여되며, 외음부 온도(Tg)에는 Wg의 가중치가 부여될 수 있다.
여기서 제어부(200)는 상기 가중치(Wy, Wb, Wg)가 할당된 귀 온도(Ty), 몸통 온도(Tb), 외음부 온도(Tg)로부터 특정 알고리즘을 통해 모돈의 발정 여부를 판단하는데 그러한 알고리즘은 다음과 같다.
실시간 측정되는 모돈의 기준 온도를 Tm, 관리자 또는 제어부(200)에 의해 기설정되어 있는 발정여부 판단기준 온도를 Te라고 할 때,
Tm = (Wy x Ty) + (Wb x Tb) + (Wg x Tg),
(0 ≤ Wy ≤ 1, 0 ≤ Wb ≤ 1, 0 ≤ Wg ≤ 1, Wy + Wb + Wg = 1)
에 따라 상기 모돈의 기준온도 Tm을 산출하며,
Te ≤ Tm
인 경우 제어부(200)는 상기 모돈이 발정 상태인 것으로 판단할 수 있다.
여기서,발정여부 판단기준 온도 Te 또한 모돈의 사육 환경, 즉 계절과 축사 온도 등에 따라 변경될 수 있으며, 예를 들어 겨울에는 여름보다 사육 환경이 춥기 때문에 그에 따라 모돈의 발정여부 판단기준 온도 Te가 변경될 수 있으며, 모돈의 성장 초기부터 관찰 결과 특정 모돈의 경우 발정기와 상관없이 전체 체온 분포가 다른 모돈에 비해 높게 나타나는 경우 그러한 각 모돈의 특성에 따라 상기 발정여부 판단기준 온도 Te를 달리 적용할 수도 있다.
이러한 발정여부 판단기준 온도 Te는 관리자가 설정할 수 있으며, 제어부(200)가 빅데이터 등을 통해 상기 발정여부 판단기준 온도 Te를 결정하도록 할 수도 있다.
상기 알고리즘에 따라 제어부(200)는 자동으로 모돈의 발정 여부를 판단할 수 있으며, 이러한 판단 결과는 표시부(300)를 통해 표시될 수 있다.
표시부(300)는 카메라부(100) 및 제어부(200)와 함께 일체화되어 하나의 모듈로 제공될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 유선 및/또는 무선을 통해 사용자의 단말기에 상기 모돈의 발정 여부 판단 결과가 표시되도록 할 수 있으며, 이때에는 사용자의 단말기의 디스플레이가 표시부(300')가 될 수 있다.
표시부(300)는 제어부(200)에서 판단된 모돈의 발정 여부 판단 결과만을 제공할 수 있으나, 추가적으로 현재 모돈의 체온, 영상, 움직임 정보 등 다양한 부가적인 정보를 표시하도록 할 수 있으며, 제어를 위한 버튼 등이 추가될 수도 있다. 이러한 부가적인 정보 표시 및 제어를 위한 버튼 등의 구성은 본 발명이 속하는 분야에서 일반적인 구성이므로 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.
한편, 제어부(200)에는 통신부(400)가 연결될 수 있다. 이러한 통신부(400)는 사용자에게 영상 정보 및 제어부(200)의 판단 결과 등을 전달하고, 상기 사용자가 상기 제어부(200)를 제어할 수 있도록 한다. 이러한 통신부(400)는 RS232, LAN 등의 유선 접속 인터페이스를 가질 수 있으며, Wifi와 같은 무선 접속을 위한 인터페이스를 가질 수도 있다.
통신부(400)는 사육 환경에 따라 유/무선 중 어느 하나를 선택할 수 있으며, 둘 모두를 사용하도록 구성될 수도 있다.
따라서, 사용자 또는 관리자는 통신부(400)를 통해 제어부(200)가 실시간으로 판단한 모돈의 발정 여부 결과를 실시간으로 전달받을 수 있으며, 이러한 결과를 보고 상기 모돈이 수정이 이루어지도록 함으로써 축사 운영의 효율성 및 생산성 극대화를 달성할 수 있다.
따라서, 사용자 또는 관리자는 본 발명의 제1 실시예에 따른 실화상 및 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템을 사용함으로써 실화상 카메라 및 열화상 카메라로부터 모돈의 형상 정보 및 귀, 외음부, 몸통의 부위의 온도 정보를 취득하고, 상기 온도의 변화값으로 모돈의 발정여부를 판단함으로써 빠르고 정확하게 모돈의 발정 여부를 파악할 수 있다.
또한, 온도값에 가중치 부여하여 계산하고 이를 설정값과 비교하여 발정 여부를 판단함으로써 신뢰성있는 모돈의 발정 여부 정보를 제공받을 수 있다.
결과적으로, 실시간으로 모돈의 발정 여부 정보를 확인하고 그에 맞추어 대응함으로써 축사 관리의 효율성 극대화 및 생산성 극대화를 달성할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시예에 관하여 설명한다.
본 발명에 따른 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템의 제2 실시예는 전술한 바와 같이, 제어부(200)의 동작, 즉 판단 알고리즘을 제외한 나머지 구성은 제1 실시예와 대동소이하므로 여기서는 설명을 생략하고 제어부(200)의 동작에 관하여만 설명한다.
제2 실시예에서, 제어부(200)는 실화상 카메라(110)로부터 획득된 모돈의 영상 정보를 분석하여 상기 모돈의 기립 여부를 판단하되, 모돈의 기립 횟수(RC) 및 기립 시간(RP)을 기설정된 기립 횟수 및 기립 시간과 비교함으로써 상기 모돈의 발정 여부를 판단할 수 있다.
이때, 전술한 제1 실시예에서와 유사하게 기설정된 기립 횟수 및 기립 시간은 모돈의 사육 환경 등에 따라 변경될 수 있으며, 모돈의 성장 초기부터 관찰 결과 특정 모돈의 경우 기립 특성이 다른 모돈에 비해 높게 나타나는 경우 그러한 각 모돈의 특성에 따라 상기 기준이 되는 기립 횟수 및 기립 시간을 달리 적용할 수도 있다.
이러한 기립 횟수 및 기립 시간 또한 관리자가 설정할 수 있으며, 제어부(200)가 빅데이터 등을 통해 상기 기립 횟수 및 기립 시간을 결정하도록 할 수도 있다.
한편, 상기 모돈의 기립 횟수(RC)와 기립 시간(RP)을 정확하게 측정하고 판단하기 위하여 제어부(200)는 실화상 카메라(110)로부터 획득되는 모돈의 영상 정보에서 뒷다리 위치를 결정하고, 상기 뒷다리의 위치를 추적함으로써 모돈의 기립 여부를 판단할 수 있다.
한편, 추가적으로 실화상 카메라(110)를 통해 모돈의 평소의 기립시의 뒷다리 영역의 온도를 측정하여 기록하며, 모돈이 앉아있다고 판단되는 경우 실화상 카메라(110)로 측정되는 뒷다리 영역의 온도를 측정하여 평소 기립시의 뒷다리 영역의 온도와 비교함으로써 모돈이 실제로 기립되었는지 여부를 더욱 더 정확하게 판단할 수 있다.
제어부(200)는 이러한 기립 횟수(RC) 및 기립 시간(RP)을 이용하여 모돈의 발정 여부를 판단하는데, 이를 설명하면 다음과 같다.
제어부(200)는 실화상 카메라(110)를 통해 측정되는 상기 모돈의 기립 횟수(RC) 및 기립 시간(RP)에 각각 가중치(Wrc, Wrp)를 할당한다. 여기서 가중치(Wrc, Wrp) 또한 사육 환경 등에 따라 변경될 수 있으며, 이러한 변경 기준은 전술한 제1 실시예에서의 가중치 변경과 내용이 대동소이하므로 여기서는 생략한다.
기립 횟수(RC)에는 Wrc의 가중치가 부여되고, 기립 시간(RP)에는 Wrp의 가중치가 부여될 수 있다.
여기서, 제어부(200)는 상기 가중치(Wrc, Wrp)가 할당된 기립 횟수(RC) 및 기립 시간(RP)으로부터 특정 알고리즘을 통해 모돈의 발정 여부를 판단하며, 그러한 알고리즘은 다음과 같다.
실시간 측정되는 모돈의 기립도를 Rm, 기설정된 발정여부 판단기준 기립도를 Re라고 할 때,
Rm = (Wrc x RC) + (Wrp x RP),
(0 ≤ Wrc ≤ 1, 0 ≤ Wrp ≤ 1, Wrc + Wrp = 1)
에 따라 상기 모돈의 기립도 Rm을 산출하며,
Re ≤ Rm
인 경우 제어부(200)는 모돈이 발정 상태인 것으로 판단할 수 있다.
여기서, 상기 기설정된 발정여부 판단기준 기립도 Re 또한 제1 실시예의 Te와 대동소이하게 환경 등에 따라 변경될 수 있다.
상기 알고리즘에 따라 제어부(200)는 자동으로 모돈의 발정 여부를 판단할 수 있다.
이러한 본 발명의 제2 실시예에 따른 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템을 사용하는 관리자 또는 사용자는 실화상 카메라 및 열화상 카메라로부터 모돈의 뒷다리 위치 정보 및 뒷다리 영역의 온도 정보를 취득하고, 상기 뒷다리 위치 정보 및 뒷다리 영역 온도 정보로부터 모돈의 기립 특성을 파악하여 모돈의 발정 여부를 판단함으로써 빠르고 정확하게 모돈의 발정 여부를 파악할 수 있다.
또한, 기립 횟수 및 시간에 가중치를 부여하여 계산하고 이를 설정값과 비교하여 발정 여부를 판단함으로써 신뢰성있는 모돈의 발정 여부 정보를 제공받을 수 있으며, 그에 따라 대응함으로써 축사의 생산성을 극대화 할 수 있다.
한편, 상기 제1 실시예와 제2 실시예를 조합하여 종합적으로 모돈의 발정 여부를 판단할 수도 있는데, 이에 대해 제3 실시예로서 설명한다.
여기서부터, 본 발명의 제3 실시예에 관하여 설명한다.
본 발명에 따른 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템의 제3 실시예는, 제어부(200)의 동작, 즉 판단 알고리즘을 제외한 나머지 구성은 제1 및 제2 실시예와 대동소이하므로 여기서는 설명을 생략하고 제어부(200)의 동작에 관하여만 설명한다.
제3 실시예에서, 제어부(200)는 전술한 제1 실시예에서의 실시간 측정되는 모돈의 기준 온도 Tm와 제2 실시예에서의 실시간 측정되는 모돈의 기립도 Rm을 이용하여 모돈의 발정 여부를 판단하는데, 이를 설명하면 다음과 같다.
제어부(200)는 모돈의 기준 온도 Tm 및 모돈의 기립도 Rm에 각각 가중치(Wt, Wr)을 할당한다. 여기서의 가중치 또한 제 1실시예 및 제2 실시예에서와 같이 사육 환경 등에 따라 변경될 수 있다.
여기서, 모돈의 기준 온도 Tm에는 가중치 Wt가 부여되고, 모돈의 기립도 Rm에는 가중치 Wr이 부여되며, 제어부(200)는 상기 가중치(Wt, Wr)가 할당된 모돈의 기준 온도(Tm) 및 모돈의 기립도(Rm)으로부터 특정 알고리즘을 통해 모돈의 발정 여부를 판단하며, 그러한 알고리즘은 다음과 같다.
실시간 측정된 정보값을 통해 산출된 Tm 및 Rm으로부터 산출되는 발정 여부 판단값을 Pm, 기설정된 발정여부 판단기준값을 Pe라고 할 때,
Pm = (Wt x Tm) + (Wr x Rm),
(0 ≤ Wt ≤ 1, 0 ≤ Wr ≤ 1, Wt + Wr = 1)
에 따라 Pm을 산출하며,
Pe ≤ Pm
인 경우 제어부(200)는 모돈이 발정 상태인 것으로 판단할 수 있다.
여기서, 상기 기설정된 발정여부 판단기준 기립도 Re 또한 제1 실시예의 Te와 대동소이하게 환경 등에 따라 변경될 수 있다.
상기 알고리즘에 따라 제어부(200)는 실화상 카메라 및 열화상 카메라로부터 모돈의 영상 정보 및 각 부위의 온도 정보를 취득하고, 이를 바탕으로 모돈의 체온 변화 특성 및 기립 특성을 조합하여 계산하고 이를 바탕으로 모돈의 발정 여부를 판단함으로써 빠르고 더욱더 정확하게 모돈의 발정 여부 상태를 판단할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템을 사용하는 관리자 또는 사용자는 상기 모돈의 발정 여부 상태 판단 결과를 실시간으로 확인함으로써 축사를 더욱 효율적으로 운영할 수 있으며, 생산성을 극대화 할 수 있다.
이상으로, 본 발명의 각 실시예에 따른 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템에 관하여 설명하였으며, 앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 카메라부
200 : 제어부
300 : 표시부
400 : 통신부
200 : 제어부
300 : 표시부
400 : 통신부
Claims (12)
- 모돈의 후방에 각각 설치되며 상기 모돈의 형상, 움직임을 관측할 수 있도록 마련되는 실화상 카메라와 상기 모돈의 체온을 관측할 수 있도록 마련되는 열화상 카메라를 포함하는 카메라부;
상기 카메라부로부터 수집된 영상 정보 및 체온 정보로부터 상기 모돈의 기립 횟수 및 기립시간 및/또는 체온값을 분석하여 상기 모돈의 발정 여부를 판단하는 제어부;를 포함하며,
상기 제어부는 상기 실화상 카메라로부터 취득되어 전달되는 상기 모돈의 영상정보를 분석하여 상기 모돈의 귀 및/또는 몸통 및/또는 외음부의 위치를 결정하고, 상기 모돈의 움직임에 따라 변경되는 상기 귀 및/또는 몸통 및/또는 외음부의 위치를 추적하는 것을 특징으로 하며,
상기 열화상 카메라는 상기 실화상 카메라를 통해 추적된 상기 귀 및/또는 몸통 및/또는 외음부의 온도를 측정하는 것을 특징으로 하며,
상기 제어부는 상기 열화상 카메라로부터 획득된 상기 모돈의 귀 및/또는 몸통 및/또는 외음부의 온도값의 변화를 관찰하여 기준값과 비교함으로써 상기 모돈의 발정 여부를 판단하는 것을 특징으로 하며,
상기 제어부는 상기 모돈의 귀 온도(Ty), 몸통 온도(Tb), 외음부 온도(Tg)에 대해서 가중치(Wy, Wb, Wg)를 할당하며, 실시간 측정되는 모돈의 기준온도를 Tm, 기설정된 발정여부 판단기준 온도를 Te라고 할 때,
Tm = (Wy x Ty) + (Wb x Tb) + (Wg x Tg),
(0 ≤ Wy ≤ 1, 0 ≤ Wb ≤ 1, 0 ≤ Wg ≤ 1, Wy + Wb + Wg = 1)
에 따라 상기 모돈의 기준온도 Tm을 산출하며,
Te ≤ Tm
인 경우 상기 모돈이 발정 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제어부에 접속되며, 상기 제어부가 판단한 모돈의 발정 여부를 표시하는 표시부;를 더 포함하는 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제어부에 접속되며, 사용자에게 상기 영상 정보 및/또는 발정 여부 정보를 전달하고, 상기 제어부를 상기 사용자가 제어할 수 있도록 사용자의 단말기와 연결되는 통신부;를 더 포함하는 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 모돈의 후방에 각각 설치되며 상기 모돈의 형상, 움직임을 관측할 수 있도록 마련되는 실화상 카메라와 상기 모돈의 체온을 관측할 수 있도록 마련되는 열화상 카메라를 포함하는 카메라부;
상기 카메라부로부터 수집된 영상 정보 및 체온 정보로부터 상기 모돈의 기립 횟수 및 기립시간 및/또는 체온값을 분석하여 상기 모돈의 발정 여부를 판단하는 제어부;를 포함하며,
상기 제어부는 상기 실화상 카메라로부터 취득되어 전달되는 상기 모돈의 영상정보를 분석하여 상기 모돈의 귀 및/또는 몸통 및/또는 외음부의 위치를 결정하고, 상기 모돈의 움직임에 따라 변경되는 상기 귀 및/또는 몸통 및/또는 외음부의 위치를 추적하는 것을 특징으로 하며,
상기 제어부는 상기 실화상 카메라로부터 획득된 상기 모돈의 영상정보를 분석하여 상기 모돈의 기립 여부를 판단하되, 상기 모돈의 기립 횟수(RC) 및 기립 시간(RP)을 기설정된 기립 횟수 및 기립 시간과 비교함으로써 상기 모돈의 발정 여부를 판단하는 것을 특징으로 하며,
상기 제어부는 상기 실화상 카메라로부터 획득되는 상기 모돈의 영상정보를 분석하여 상기 모돈의 뒷 다리의 위치를 결정하고, 상기 모돈의 움직임에 따라 변경되는 상기 뒷 다리의 위치를 추적함으로서 상기 모돈의 기립 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템. - 삭제
- 제8항에 있어서,
상기 제어부는 상기 실화상 카메라를 통해 상기 모돈의 기립시의 뒷 다리 영역의 온도를 측정하여 기록하며, 상기 모돈이 앉아있다고 판단되는 경우 상기 실화상 카메라로 측정된 상기 뒷 다리 영역의 온도를 측정하여 상기 기립시의 뒷 다리 영역의 온도와 비교함으로써 상기 모돈의 기립 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 제어부는 상기 실화상 카메라를 통해 측정되는 상기 모돈의 기립 횟수(RC) 및 기립 시간(RP)에 각각 가중치(Wrc, Wrp)를 할당하며, 실시간 측정되는 모돈의 기립도를 Rm, 기설정된 발정여부 판단기준 기립도를 Re라고 할 때,
Rm = (Wrc x RC) + (Wrp x RP),
(0 ≤ Wrc ≤ 1, 0 ≤ Wrp ≤ 1, Wrc + Wrp = 1)
에 따라 상기 모돈의 기립도 Rm을 산출하며,
Re ≤ Rm
인 경우 상기 모돈이 발정 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 열화상 카메라로부터 획득된 귀 온도(Ty), 몸통 온도(Tb), 외음부 온도(Tg)에 대해서 가중치(Wy, Wb, Wg)를 할당하며, 실시간 측정되는 모돈의 기준 온도를 Tm이라 할 때,
Tm = (Wy x Ty) + (Wb x Tb) + (Wg x Tg),
(0 ≤ Wy ≤ 1, 0 ≤ Wb ≤ 1, 0 ≤ Wg ≤ 1, Wy + Wb + Wg = 1)
에 따라 상기 모돈의 기준온도 Tm을 산출하며,
상기 제어부는 상기 실화상 카메라로부터 취득되어 전달되는 상기 모돈의 영상정보를 분석하여 상기 모돈의 기립 여부를 판단하되,
상기 실화상 카메라를 통해 측정되는 상기 모돈의 기립 횟수(RC) 및 기립 시간(RP)에 각각 가중치(Wrc, Wrp)를 할당하며, 실시간 측정되는 모돈의 기립도를 Rm이라고 할 때,
Rm = (Wrc x RC) + (Wrp x RP),
(0 ≤ Wrc ≤ 1, 0 ≤ Wrp ≤ 1, Wrc + Wrp = 1)
에 따라 상기 모돈의 기립도 Rm을 산출하며,
상기 제어부는 상기 상기 모돈의 기준온도(Tm)과 상기 모돈의 기립도(Rm)에 각각 가중치(Wt, Wr)을 할당하며, 실시간 측정된 정보값을 통해 산출된 Tm 및 Rm으로부터 산출되는 발정 여부 판단값을 Pm, 기설정된 발정여부 판단기준값을 Pe라고 할 때,
Pm = (Wt x Tm) + (Wr x Rm),
(0 ≤ Wt ≤ 1, 0 ≤ Wr ≤ 1, Wt + Wr = 1)
에 따라 Pm을 산출하며,
Pe ≤ Pm
인 경우 상기 모돈이 발정 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 실화상과 열화상 카메라를 이용한 자동 모돈 발정 확인 시스템.
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