KR102622655B1 - Korean cattle growth test data collection device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 한우의 성장검사 자료 수집 장치에 관한 것이다. 유도로 내에 피측정물(가축)이 정위치하는 특정 공간을 회피하여 구성하는, 여러 개의 카메라를 구비하기 위한 구조물 형태의 측정 장치 본체, 이 본체는 소정 형태의 구조물을 이루기 위하여 여러 개의 프레임이 XYZ 방향으로 적절하게 접합된 형상을 이루며, 이 구조물의 여러 부위에, 피측정물의 특정 부위에 대응하여 촬영하기 위하여 부착되는 n개의 카메라와, 이 카메라로부터 촬영된 데이터를 전송받아 처리하는 서버와, 결과물을 출력하는 디스플레이를 포함한다. 따라서 비접촉식으로 체중과 체척을 측정하는 기술을 적용하므로, 농가단위 능력검정이 가능하고, 한우 체중 및 체척 측정 자동화 시스템을 제공하기 때문에, 농가단위 능력검정 시스템이 확보되고 개량체계를 구축하는 효과가 있다.The present invention relates to a device for collecting growth test data for Korean beef. A measuring device main body in the form of a structure equipped with several cameras, constructed to avoid a specific space where the measured object (livestock) is located within the taxiway. This main body has several frames XYZ to form a structure of a certain shape. It forms a shape that is appropriately joined in the direction, and is attached to various parts of this structure to take pictures corresponding to specific parts of the object to be measured, a server that receives and processes data taken from these cameras, and the resulting data. Includes a display that outputs. Therefore, by applying the technology to measure body weight and body measurements in a non-contact manner, ability testing at the farm level is possible, and since it provides an automated system for measuring Korean beef's weight and body size, it is effective in securing a farm-level ability testing system and establishing an improvement system. .
Description
본 발명은 한우의 검사 장치에 관한 것으로, 특히 3D 스캔 데이터와 실측 데이터를 수집하여 검정소 체중·체척 자동 측정 프로그램을 제공하여 축산농가의 편의와 검정환경을 개선하는 한우의 성장검사 자료 수집 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an inspection device for Korean cattle, and in particular, to a growth inspection data collection device for Korean cattle that collects 3D scan data and actual measurement data and provides an automatic measurement program for the weight and body size of the inspection cow, thereby improving the convenience of livestock farmers and the inspection environment. will be.
기원전 2000여 년 전부터 가축으로 사육하여 오늘에 이르고 있는 한우는, 대한민국 고유문화의 상징이자 경축순환(耕畜循環)의 표준모델이고, 고유의 유전형질과 순수혈통을 유지하고 있는 축산 품종이며 민족문화의 상징으로도 인정받고 있다. 한우산업은 전체 11만 축산농가의 80%, 축산업 생산액의 약 25%이고, 2021년 기준 한우 사육 마릿수는 338만 마리이고 산지가격은 6~7개월령에 암송아지 373만원, 수송아지 456만원으로 농촌경제의 중대 항목이다.Korean beef, which has been bred as livestock since about 2000 BC and continues to this day, is a symbol of Korea's unique culture and a standard model of livestock circulation. It is a livestock breed that maintains its unique genetic traits and pure bloodline and is a national culture. It is also recognized as a symbol of . The Korean beef industry accounts for 80% of the total 110,000 livestock farms and about 25% of the livestock industry production. As of 2021, the number of Korean cattle raised is 3.38 million, and the production price is 3.73 million won for heifers and 4.56 million won for steers at 6 to 7 months of age, contributing to the rural economy. This is an important item.
한우는 고기를 생산하는 품종으로 체중과 체척(體尺: 가축의 체형을 객관적으로 기록하고 심사하기 위하여 몸의 여러 부위를 측정하는 일)이 성장과 육량을 결정짓는 주요형질이다. 특히 12개월령 체중의 경우 유전적으로 도체중(屠體重: 도살한 가축의 가죽, 머리, 발목, 내장 따위를 떼어 낸 나머지 몸뚱이의 체중)과 일당증체량(日當增體量: 하루 동안 증가한 동물의 체중은 상관관계가 있어 성장뿐만 아니라 도축 시 농가가 얻을 수 있는 이익과 직결되는 형질이다. Korean beef is a meat-producing breed, and body weight and body measurements (measuring various parts of the body to objectively record and evaluate the body shape of cattle) are the main traits that determine growth and meat mass. In particular, in the case of body weight at 12 months of age, genetic carcass weight (the weight of the remaining body of the slaughtered animal with the skin, head, ankles, internal organs, etc. removed) and daily body weight gain (daily weight gain: the weight of the animal gained in a day) There is a correlation, so it is a trait that is directly related to not only growth but also the profit that farmers can obtain at the time of slaughter.
또 체척도 개체의 성장(체중)에 중요한 변수이며, 암소의 경우 번식 형질과의 상관이 높고 부위별 고기 무게(표현형 상관 최대 80%)를 예측하는데 중요한 지표로 이용되고 있다.In addition, body size is an important variable in the growth (body weight) of an individual, and in the case of cows, it has a high correlation with reproductive traits and is used as an important indicator to predict meat weight by part (phenotypic correlation up to 80%).
한우의 품질 등급은 고기의 기호성에 영향을 미치는 요소(부드러움, 육즙 및 풍미)에 대한 종합 평가이다. 이러한 요인에는 도체 성숙도, 단단함, 질감 및 살코기의 색상, 살코기 내 마블링의 양 및 분포가 포함된다. The quality grade of Korean beef is a comprehensive evaluation of factors that affect the palatability of meat (tenderness, juiciness, and flavor). These factors include carcass maturity, firmness, texture and color of the meat, and the amount and distribution of marbling within the meat.
최근에는 ICT 한우관리 통합시스템을 개발하여 사료급여, 지붕개폐, 선풍기 작동, 출입 차량 및 소독관리 등 축사 모든 동작을 자동으로 실행할 수 있으나, 이는 본 발명의 개념에서 벗어난 것이므로 이하 상세한 설명은 생략한다.Recently, an integrated ICT Korean beef management system has been developed that can automatically perform all operations in the livestock farm, such as feeding, opening and closing the roof, operating the fan, entering and exiting vehicles, and disinfection management. However, since this deviates from the concept of the present invention, a detailed description will be omitted below.
우리나라 농촌은 현재 농·축산업인구 고령화, 젊은 층의 영농승계 인력난 및 투자위축 등에 따른 소득·수출·성장률 정체 등 지속가능성 위기에 처해 있다. 농업 생산성 유지를 위해서는 스마트팜 기술 적용이 시급한 실정이다. 농식품부는 스마트팜 사안의 중대성을 인식하고 수년 전부터 농업의 고도화, 농업인 고령화 대응 등을 목적으로 한국형 스마트팜 모델 개발·보급을 추진하고 있다. Our country's rural areas are currently facing a sustainability crisis due to stagnation in income, export, and growth rates due to the aging of the agricultural and livestock industry population, shortage of manpower for young people to succeed in farming, and shrinking investment. There is an urgent need to apply smart farm technology to maintain agricultural productivity. The Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs recognizes the seriousness of the smart farm issue and has been promoting the development and distribution of a Korean-style smart farm model for several years for the purpose of upgrading agriculture and responding to the aging of farmers.
한우 등급의 결정은 태아에서부터 영향을 나타내어 도축 전까지의 모든 사양관리에 의하여 결정지어진다. 그런데 스마트팜 사업은 시설 현대화 및 센서 위주의 환경제어에 초점을 두고 있다. 정작 가축농가에서는 가축 개량에 필요한 개체별 생산성 정밀측정기술이 요구되는 시점이다.Determination of Korean beef grade is determined by all feeding management, starting from the fetus and before slaughter. However, the smart farm business focuses on facility modernization and sensor-centered environmental control. In fact, livestock farms are at a time when precise measurement technology for individual productivity necessary for livestock improvement is required.
대부분의 우시장 고가 경매우의 사양 형태는 외모 판단이거나 줄자와 체척기를 이용하는 측정이다. 이것은 측정자나 판단자에 따라서 주관적 품질 오차가 발생할 수밖에 없다. 본 발명은 이 오차를 해소하고 객관적이고 일률적인 측정치를 얻기 위하여 개발된 발명이다. In most cattle markets, the specifications for high-priced auction cattle are based on appearance judgment or measurement using a tape measure and measuring device. This inevitably leads to subjective quality errors depending on the measurer or judge. The present invention was developed to eliminate this error and obtain objective and uniform measurement values.
1. ICT 및 AI를 이용한 실용화 기술 대부분은 사용 편리성, 지속적인 업데이트가 필수적이지만 대부분 개발 이후 업데이트가 어렵고 유지보수가 되지 않아 농가의 신뢰도가 낮다.1. Ease of use and continuous updating are essential for most commercialization technologies using ICT and AI, but most of them are difficult to update after development and are not maintained, so farmers' reliability is low.
따라서, 정확도가 높고 손쉽게 접근 가능한 신뢰도 높은 기술 개발·보급 및 서비스 개발이 필요하다.Therefore, there is a need to develop and disseminate reliable technologies and services that are highly accurate and easily accessible.
2.일반 농가에서는 개체별로 체중과 체척을 측정할 수 있는 장비들을 구비할 여력이 없기 때문에 자동화 측정 장치 등을 개발하기 위해서는 체중과 체척을 전문적이고 안정적으로 수집하고 관리할 수 있는 전문 검정소 또는 종축장 자료를 이용하여 자료의 신뢰도를 높이는 것이 중요하다. 대부분 개량사업은 체중, 체척을 측정하여 개량 정보로 이용하도록 하고 있으나 농가단위에서 체중과 체척을 측정하는데 필요한 인력과 시간소요, 사고위험 문제 등으로 자료수집에 어려움이 있고 한우 개체에게도 큰 스트레스로 작용하고 있다.2. Since general farms do not have the capacity to equip equipment that can measure body weight and body measurements for each individual, in order to develop automated measuring devices, etc., data from professional testing centers or breeding farms that can professionally and stably collect and manage body weight and body measurements are required. It is important to increase the reliability of the data by using . Most improvement projects measure body weight and body measurements and use them as improvement information. However, due to the manpower and time required to measure body weight and body measurements at the farm level, as well as the risk of accidents, it is difficult to collect data, which also causes great stress to Korean cattle. I'm doing it.
3. 단순히 AI를 이용해 예측된 체중과 체척 정보 이외에, 개량과 관련하여 정확한 개체별 유전능력과 육량 예측치 등 개량에 이용할 수 있는 정보로 전환하여 제공하는 것이 필요하다.3. In addition to weight and body size information simply predicted using AI, it is necessary to convert and provide information that can be used for improvement, such as accurate individual genetic ability and predicted body mass, in relation to improvement.
4. 현재 국내에 보급되어 있는 3D 스캔 장비는 전수 고가의 외산 장비이며 아직 국산화 진행이 미흡한 상황이기 때문에, 3D 스캔 장비의 국산화를 통해 공급단가를 낮추고 이를 통해 보다 많은 농가에 공급할 수 있는 제품이 필요하다.4. All of the 3D scanning equipment currently distributed in Korea is expensive foreign-made equipment and domestic production is still insufficient. Therefore, there is a need for products that can be supplied to more farms by lowering the unit cost of supply through local production of 3D scanning equipment. do.
5. 지역과 시간, 인력의 제약으로 농가에 전문가의 기술 지원이 부족하기 때문에 디지털화된 데이터를 이용하여 인터넷을 이용한 온라인 전문가 컨설팅 지원을 받을 수 있는 축산 스마트팜 플랫폼이 절실하다.5. Because farmers lack technical support from experts due to constraints in region, time, and manpower, there is an urgent need for a livestock smart farm platform that can receive online expert consulting support using the Internet using digitized data.
6. 대부분이 영세한 축산농가이기 때문에, 소들을 한 곳으로 몰아서 검정을 할 수 있는 유도로가 없는 일반 농가에서는 개체 보정이 어렵기 때문에, 능력검정을 하지 못하는 경우가 대부분이고, 이동식 우형기를 이용하더라도 우형기까지의 개체 유도가 어렵기 때문에 검정을 기피하는 경우가 많은 문제가 있다. 결국 한우 개량을 위한 검정성적을 확보하기 어려워 검정소에 위탁하여 능력검정을 실시하는 형태로 씨수소를 선발하고 있다. 따라서 개별 농가단위에서도 쉽게 이용할 수 있는 검정기술 개발·보급이 필요하다.6. Since most of them are small-scale livestock farms, individual correction is difficult in general farms that do not have a guideway to drive cattle to one place and test them, so ability testing is not possible in most cases, and mobile cattle type machines are used. Even so, there is a problem that many people avoid testing because it is difficult to derive individuals up to the right-wing stage. Ultimately, because it is difficult to secure test results for improving Korean beef, sires are selected by entrusting them to a test center to conduct a competency test. Therefore, there is a need to develop and distribute testing technology that can be easily used by individual farms.
본 발명의 목적은 비접촉식으로 한우의 체중과 체척을 측정하는 기술을 제공하여 농가단위 능력검정이 가능하고, 한우 체중 및 체척 측정 자동화 시스템을 제공하여, 농가단위 능력검정 시스템이 확보되고 개량체계를 구축하기 위함이다.The purpose of the present invention is to provide a technology to measure the weight and body size of Korean beef in a non-contact manner, enabling farm-level ability testing, and to provide an automated system for measuring Korean beef's weight and body size, thereby securing a farm-level ability testing system and establishing an improved system. This is to do it.
본 발명의 다른 목적은 개체정보를 입력하고 자동화 측정 결과를 출력해주는 포터블 단말기 및 S/W를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a portable terminal and S/W that input entity information and output automated measurement results.
본 발명의 한우의 성장검사 자료 수집 장치는 다음의 해결수단을 개시한다. The Korean beef growth test data collection device of the present invention discloses the following solutions.
유도로 내에 피측정물(가축)이 정위치하는 특정 공간을 회피하여 구성하는, 여러 개의 카메라를 구비하기 위한 구조물 형태의 측정 장치 본체, 이 본체는 소정 형태의 구조물을 이루기 위하여 여러 개의 프레임이 XYZ 방향으로 적절하게 접합된 형상을 이루며, 이 구조물의 여러 부위에, 피측정물의 특정 부위에 대응하여 촬영하기 위하여 부착되는 n개의 카메라와, 이 카메라로부터 촬영된 데이터를 전송받아 처리하는 서버와, 결과물을 출력하는 디스플레이를 포함한다.A measuring device main body in the form of a structure equipped with several cameras, constructed to avoid a specific space where the measured object (livestock) is located within the taxiway. This main body has several frames XYZ to form a structure of a certain shape. It forms a shape that is appropriately joined in the direction, and is attached to various parts of this structure to take pictures corresponding to specific parts of the object to be measured, a server that receives and processes data taken from these cameras, and the resulting data. Includes a display that outputs.
이러한 장치에 있어서, 상기 측정 장치 본체는, 지면에 대하여 경사지게 설치되는 장방형의 베이스, 이 베이스의 전방에 수직으로 연결되는 한 쌍의 수직 지지대와 지면에 맞닿아 장치 전체의 하중을 지지하는 수평 지지대, 베이스와 수직 지지대 양측의 위쪽으로 설치되는 각각 한 쌍의 제 1카메라 설치대와 제 2카메라 설치대, 제 2카메라 설치대 끝단에는 수평적으로 설치되는 상부 카메라 설치대, 이 제 2카메라 설치대에는 수직방향으로 설치되는 수직 카메라 설치대를 포함할 수 있다.In this device, the measuring device main body includes a rectangular base installed at an angle to the ground, a pair of vertical supports connected vertically in front of the base, and a horizontal support that contacts the ground and supports the load of the entire device, A pair of first and second camera installation stands are installed upwards on both sides of the base and the vertical support, an upper camera installation stand is installed horizontally at the end of the second camera installation stand, and this second camera installation stand is installed vertically. May include a vertical camera mount.
본 발명의 한 구현예로써, 상기 수직 지지대와 수평 지지대 간, 각 카메라 설치대에는 프레임 구조물의 강도 보강을 위하여, 여러 개의 보강봉이 설치되며, 상기 각 카메라 촬영대로부터 측방향으로 연장되는 여러개의 촬영용 가림막을 지지하는 지지봉을 포함할 수 있고, 상기 측정장치 본체는 이동성을 위한 이동대차를 더 구비하며 이 이동대차는 상하 높낮이 조절이 가능한 잭을 포함할 수 있다.As an embodiment of the present invention, several reinforcing rods are installed on each camera installation stand between the vertical support and the horizontal support to reinforce the strength of the frame structure, and several filming screens extend laterally from each camera filming stand. It may include a support bar for supporting, and the measuring device main body is further provided with a mobile cart for mobility, and this mobile cart may include a jack capable of adjusting the height up and down.
한우육종농가에서 한우의 체척 또는 체중을 측정하는 시스템을 적용하여 한우의 성장검사 자료를 수집하는 방법으로써, 농가선정 및 제품설치단계; 카메라 시스템을 이용한 데이터 수집단계; 실증시험을 통한 개선사항 도출단계; 체척 및 체중 데이터 재수집단계; 최종 시스템을 적용하고 데이터 베이스를 구축하는 단계; 를 포함한다. 이러한 방법은 한 구현예로써, 상기 데이터 수집단계는, 능력검정 전문인력 투입 시와 농가에서 직접 체중·체척 측정했을 시의 효율성을 비교분석하는 단계를 포함하고, 실측치와 자동 측정장치의 결과치 간에 단순 상관 및 회귀분석을 실시하며, 실제로 한우 개체에 대한 여러 회의 반복 측정 결과를 이용하여 자동 측정장치 결과에 대한 재현력(3D 데이터 처리 정확도)을 측정하는 단계를 포함할 수 있고, 실측치와 자동 측정장치 결과치 간 예측 정확도 측정은, 교차 검정(k-Fold cross validation)을 위한 실험 데이터(test set)를 전체 샘플의 10% 내외로 설정하여 검증하는 단계를 포함하며, 4가지 색상으로 구성되는 8개 구체의 중앙 부위를 전역 좌표계의 원점(X0,Y0,Z0)으로 설정하는 기구물을 이용한 모델의 매개변수를 추정하는 3D 카메라 간 캘리브레이션 단계를 포함하고, 고유의 좌표계를 갖고 있는 각각의 3D 카메라(C1) ~ (C9) [...Cn] 는 장면 안의 모든 물체를 한꺼번에 일률적으로 아우를 수 있는 기준 좌표계로써 하나의 전역 좌표계로 변환할 수 있다.It is a method of collecting growth test data of Korean beef by applying a system to measure the size or weight of Korean beef at Korean beef breeding farms, including farm selection and product installation steps; Data collection step using a camera system; Step to derive improvements through empirical testing; Measurement and weight data re-collection step; Applying the final system and building a database; Includes. This method is an implementation example, and the data collection step includes a step of comparative analysis of the efficiency when inputting professional personnel for competency testing and when weight and body measurements are directly measured at the farm, and the simple comparison between the actual measured value and the result of the automatic measuring device is performed. Correlation and regression analysis are performed, and may include the step of measuring the reproducibility (3D data processing accuracy) of the automatic measuring device results using the results of multiple repeated measurements of Korean beef individuals, and the actual measured values and automatic measuring device results. Measuring prediction accuracy includes the step of verifying the experimental data (test set) for cross validation (k-Fold cross validation) by setting it to about 10% of the total sample, and measuring 8 spheres consisting of 4 colors. It includes a calibration step between 3D cameras to estimate the parameters of the model using a device that sets the central part as the origin (X0, Y0, Z0) of the global coordinate system, and each 3D camera (C1) has its own coordinate system ~ (C9) [...Cn] is a reference coordinate system that can uniformly encompass all objects in the scene at once and can be converted into one global coordinate system.
본 발명의 한 구현예로써, 상기 캘리브레이션 단계는, 각각의 구체의 삼차원 스캔 영상 기반 정보인 점 집합(Point Cloud)을 바탕으로 이동 크기 변환 값을 구하며, 구체와 구체로 구성된 공간상의 위치를 기반으로 회전과 비뚤어짐 변환 값을 계산하고 각각의 카메라에서 획득된 3차원 형상을 전역 좌표계로 변환된 점 군 정합(Point Cloud Registration) 데이터들을 통합하는 단계를 포함하고, 상기 데이터 수집단계는, 소 개체에 해당되지 않는 부위(바닥 및 제거되지 않은 유도로 데이터 등)는 기록하지 않도록, 카메라에 대한 최대 깊이를 설정하는 단계; 대상물을 촬영하기 전에 배경 촬영 후 촬영된 배경 정보는 추후 영상 배경 제거(Background Subtraction)에 이용하는 단계를 포함하며, 상기 체척 및 체중 데이터 재수집단계는, 측정 부위 검출에 3차원 포인트 클라우드 딥러닝 프레임워크를 이용하며, 3차원 형상에 대한 인식/분류 및 분할(Segmentation)을 지원하는 네트워크인 PointNet++를 사용할 수 있다.As an implementation example of the present invention, the calibration step obtains a movement size conversion value based on a point cloud, which is information based on the three-dimensional scanned image of each sphere, and calculates the movement size conversion value based on the sphere and its location in space. It includes the step of calculating rotation and distortion transformation values and integrating point cloud registration data converted from the 3D shape acquired from each camera into a global coordinate system, and the data collection step is performed on the small object. setting a maximum depth for the camera so that it does not record any areas that are not relevant (floor and unremoved taxiway data, etc.); The background information captured after photographing the background before photographing the object includes a step of using it for background subtraction of the image later, and the step of re-collecting the body size and weight data uses a 3D point cloud deep learning framework to detect the measurement area. You can use PointNet++, a network that supports recognition/classification and segmentation of 3D shapes.
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본 발명의 한우 성장검사 자료 수집 장치는 다음과 같은 효과가 있다.The Korean beef growth test data collection device of the present invention has the following effects.
1. 비접촉식으로 체중과 체척을 측정하는 기술을 적용하므로, 농가단위 능력검정이 가능하다. 1. By applying technology to measure weight and body size in a non-contact manner, ability testing at the farm level is possible.
2. 한우 체중 및 체척 측정 자동화 시스템을 제공하기 때문에, 농가단위 능력검정 시스템이 확보되고 개량체계를 구축한다.2. By providing an automated system for measuring Korean beef weight and body measurements, a farm-level competency test system is secured and an improvement system is established.
3. 농가단위 자동화 측정결과 정보(자동화 능력검정 자료)를 국가 능력검정 시스템과 연동하여 한우 정보를 축적하므로 국가단위 한우 유전능력평가 시의 정확도가 향상된다. 즉 자동화 자료를 국가단위 및 농가단위 한우 개량에 활용할 수 있도록 유전능력평가 시스템을 구축하여 개체별 체중, 체척 유전능력 및 교배계획 서비스 제공에 활용할 수 있다.3. By linking farm-level automated measurement result information (automated ability test data) with the national ability test system to accumulate Korean beef information, the accuracy of Korean beef genetic ability evaluation at the national level is improved. In other words, a genetic ability evaluation system can be established so that automated data can be used for the improvement of Korean cattle at the national and farm level, and can be used to provide individual body weight, body size genetic ability, and breeding planning services.
4. 사육 농가 사용자에게 휴대성이 간편한 포터블 단말기를 제공하여 측정과 데이터 전송에 장소와 시간의 제약을 받지 않는다.4. By providing farm users with an easy-to-carry portable terminal, measurement and data transmission are not restricted by location or time.
5. 수집한 체중, 체척 자료와 3D 스캔 자료는 사양, 번식관련 타 과제, 스마트팜 R&D 플랫폼, 국가 바이오 연구 데이터스테이션에 활용할 수가 있다.5. The collected weight, body measurement data, and 3D scan data can be used for specifications, other breeding-related tasks, smart farm R&D platforms, and national bio research data stations.
도 1은 본 발명의 측정장치 본체를 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명의 측정장치 본체를 이동수단에 적재한 상태를 나타낸 측면도,
도 3은 본 발명의 측정장치를 이용하여 소를 스캔하는 상태를 나타낸 측면도,
도 4는 본 발명의 측정장치를 이용하여 소를 스캔하는 상태를 나타낸 평면도,
도 5는 본 발명의 측정장치의 측정 일례를 나타내는 측면도,
도 6은 본 발명의 측정장치에 사용하는 잭의 상세를 나타내는 정면도,
도 7은 도 6의 측면도,
도 8은 본 발명에 사용되는 유도로의 일례를 나타낸 사시도,
도 9는 한우 체척 측정부위를 설명하기 위한 설명도,
도 10은 본 발명의 농가 실시간 분석데이터를 수집하는 단계를 나타내는 플로우 챠트,
도 11 및 도 12는 본 발명의 카메라 캘리브레이션 원리를 설명하기 위한 설명도,
도 13은 본 발명의 온라인 데이터 학습(서버) 및 클라이언트(단말기) 통신 플랫폼 구축 방법을 나타내는 플로우 챠트이다.1 is a perspective view showing the main body of the measuring device of the present invention;
Figure 2 is a side view showing the state in which the main body of the measuring device of the present invention is loaded on a moving means;
Figure 3 is a side view showing the state of scanning a cow using the measuring device of the present invention;
Figure 4 is a plan view showing the state of scanning a cow using the measuring device of the present invention;
5 is a side view showing an example of measurement of the measuring device of the present invention;
6 is a front view showing details of the jack used in the measuring device of the present invention;
Figure 7 is a side view of Figure 6;
8 is a perspective view showing an example of an induction furnace used in the present invention;
Figure 9 is an explanatory diagram for explaining the measurement area of Korean beef body size;
10 is a flow chart showing the steps of collecting real-time analysis data for farms according to the present invention;
11 and 12 are explanatory diagrams to explain the camera calibration principle of the present invention;
Figure 13 is a flow chart showing the method of building an online data learning (server) and client (terminal) communication platform of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이 설명에서는 특정 실시예를 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함할 수 있다. 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, this description will illustrate and describe specific embodiments in the drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and may include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. It should be understood as
본 발명에서 ‘한 쌍’등과 같이 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. In the present invention, terms such as ‘a pair’ may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 ‘연결되어’‘접속되어’‘설치되어’있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. When a component is said to be 'connected', 'connected', or 'installed' on another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but other components may also exist in between. It must be understood that there is.
어떤 구성요소의 앞 쪽, 위쪽에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 본 발명의 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 발명의 명세서에서, ‘포함한다’‘가진다’‘설치/ 형성/ 부착된다’등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The standards for the front and top of a certain component are explained based on the drawing. The terms used in the specification of the present invention are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions may include plural expressions, unless the context clearly indicates otherwise. In the specification of the present invention, terms such as 'includes', 'has', 'installed/formed/attached' designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or a combination thereof described in the specification. It should be understood that this does not exclude in advance the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
본 발명에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined in the present invention, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless explicitly defined in the present application, should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense. No.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the attached drawings, but identical or corresponding components will be assigned the same reference numbers regardless of reference numerals, and duplicate descriptions thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 측정장치 본체를 나타내는 사시도이다. 이 도면에서 부호 100은 여러 개의 카메라를 구비하는 장치 본체이다. 본체(100)는 본 발명의 장치 본체를 이루기 위한 적절한 형태의 프레임들이 배치되는데, 피측정물인 소가 유도로 내에 있을 때 이를 유도로 바깥에서 측정하기 위하여 유도로 측에 공간부를 형성하면서 측정장치를 배치하기 위한 형태가 고려되어 장치 본체의 뼈대를 구성한다. 본체(100)는 소정 형태의 구조물을 이루기 위하여 여러 개의 프레임이 XYZ 방향으로 적절하게 접합된 형상을 이룬다. 지면에 대하여 경사지게 설치되는 장방형의 베이스(110)와, 이 베이스(110)의 전방에 수직으로 연결되는 한 쌍의 수직 지지대(112),(114)와 지면에 맞닿아 장치 전체의 하중을 지지하는 수평 지지대(116) 가 구비된다. Figure 1 is a perspective view showing the main body of the measuring device of the present invention. In this drawing, reference numeral 100 denotes a device main body equipped with multiple cameras. The main body 100 is arranged with frames of an appropriate form to form the main body of the device of the present invention. In order to measure the measured object from outside the taxiway when the cow is inside the taxiway, a space is formed on the taxiway side and the measuring device is installed. The form for placement is considered to form the framework of the device body. The main body 100 has a shape in which several frames are appropriately joined in the XYZ directions to form a structure of a predetermined shape. A rectangular base 110 installed at an angle with respect to the ground, a pair of vertical supports 112 and 114 connected vertically in front of the base 110 and in contact with the ground to support the load of the entire device. A horizontal support 116 is provided.
베이스(110)와 수직 지지대(112),(114) 양측의 위쪽으로 각각 한 쌍의 제 1카메라 설치대(120),(122)와 제 2카메라 설치대(130),(132)가 연이어 설치되고, 제 2카메라 설치대(130),(132) 끝단에는 수평적으로 상부 카메라 설치대(140),(142)가 설치되며, 또 이 제 2카메라 설치대(130),(132)에는 수직방향으로 수직 카메라 설치대(134),(136) 된다. 이 때 강도 보강을 위하여 수직 지지대(112),(114)와 수평 지지대(116) 간, 그리고 각 카메라 설치대에는 적정 개수의 보강봉(118),(128),(148))이 추가 설치될 수 있다. 도 1에서 부호 160,162, 164,166, 168,169는 상기 각 카메라 촬영대로부터 측방향으로 연장되는 촬영용 가림막을 지지하는 지지봉이다.A pair of first camera installation stands (120) and (122) and second camera installation stands (130) and (132) are successively installed above the base (110) and the vertical supports (112) and (114) on both sides, respectively. Upper camera installation stands (140) and (142) are installed horizontally at the ends of the second camera installation stands (130) and (132), and a vertical camera installation stand is installed vertically at the second camera installation stands (130) and (132). (134),(136). At this time, in order to reinforce the strength, an appropriate number of reinforcing rods 118, 128, and 148) can be additionally installed between the vertical supports 112 and 114 and the horizontal supports 116 and on each camera installation stand. there is. In FIG. 1, symbols 160, 162, 164, 166, 168, and 169 indicate support bars that support the filming screen extending laterally from each camera recording stand.
도 2는 본 발명의 측정장치 본체를 이동수단에 적재한 상태를 나타낸 측면도이다. 이동대차(300)는 본체(100)를 원활하고 적정한 촬영상태로 세팅하기 위한 상하방향으로 이동이 가능한 잭(jack)(310)을 구비한다.Figure 2 is a side view showing the main body of the measuring device of the present invention loaded on a moving means. The mobile cart 300 is provided with a jack 310 that can move up and down to set the main body 100 in a smooth and appropriate shooting state.
도 3은 본 발명의 측정장치를 이용하여 소를 스캔하는 상태를 나타낸 측면도, 도 4는 본 발명의 측정장치를 이용하여 소를 스캔하는 상태를 나타낸 평면도이다. 이들 도면에서 부호 A~H는 소의 각 부위를 촬영하는 촬영범위를, C1~C8은 카메라를 나타낸다. Figure 3 is a side view showing a state of scanning a cow using the measuring device of the present invention, and Figure 4 is a top view showing a state of scanning a cow using the measuring device of the present invention. In these drawings, symbols A to H represent the shooting ranges for photographing each part of the cow, and C1 to C8 represent cameras.
도 5는 본 발명의 측정장치의 측정 일례를 나타내는 측면도, 도 6은 본 발명의 측정장치에 사용하는 잭의 상세를 나타내는 정면도, 도 7은 도 6의 측면도이다. 이 잭(310)은 이동대차(300)를 상하방향으로 작동하기 위한 수단이라면 어떤 장치라도 가능하다. 이하, 설명은 생략한다. Figure 5 is a side view showing an example of measurement of the measuring device of the present invention, Figure 6 is a front view showing details of a jack used in the measuring device of the present invention, and Figure 7 is a side view of Figure 6. This jack 310 can be any device as long as it is a means for operating the mobile cart 300 in the up and down directions. Hereinafter, description is omitted.
도 8은 본 발명에 사용되는 유도로의 일례를 나타낸 사시도이다. 유도로(cattle chuts)(200)는 우수한 가축을 선발하기 위하여 개체별 능력검정이 필요하게 되는데 개체를 우사에서 특정위치로 유도하여 움직임 없는 상태에서 체중, 체위를 측정하거나 외모심사를 하는 등의 능력검정, 인공수정 또는 질병치료 등을 손쉽게 할 수 있는 장치이다. 이 도면에서 부호 210은 소의 몸통 너비에 근사하는 너비를 가지는 간격으로 양측으로 세워지는 유도 간격봉이고, 부호 220은 이 유도 간격봉(210)에 직각으로 설치되어 촬영이 가능하게 단위 소를 가두는 가로봉이다. Figure 8 is a perspective view showing an example of an induction furnace used in the present invention. Cattle chuts (200) require individual ability tests to select excellent livestock. The ability to guide animals to a specific location in the cattle shed and measure weight, body position, or examine appearance in a motionless state. It is a device that can easily perform tests, artificial insemination, or disease treatment. In this drawing, symbol 210 is an induction bar erected on both sides at an interval having a width approximating the width of the cow's body, and symbol 220 is installed at a right angle to this induction interval bar 210 to confine a unit cow to enable filming. It is a horizontal bar.
도 9는 한우 체척 측정부위를 설명하기 위한 설명도이다. 이 도면에서 A-B는 기갑의 정점에서 지면까지의 수직거리인 체고, C-D는 십자부에서 지면까지의 수직거리인 십자부고, E-F는 어깨전단에서 좌골후단을 직선으로 이은 수평거리인 체장, G-H 는 견갑골 뒤의 등에서 가슴바닥까지의 수직거리인 흉심, I-J는 각 전단에서 좌골후단까지의 직선거리인 고장, K-L는 견갑골 직후의 좌위측 가슴사이의 가장 넓은 부위의 거리인 흉폭, I-M는 좌우 요각 외측사이의 수평거리 요각폭, N-O는 좌우 곤부(고관절) 사이의 가장 넓은 부위의 수평거리인 곤폭, J-P는 좌우 좌골결절 외측사이의 수평거리인 좌골폭, G-H는 견갑골 직후를 통하는 가슴부위 둘레인 흉위, S는 앞다리 정강이의 가장 가는 부위의 둘레인 전관위를 각각 나타낸다. 이들 각 측정 부위 별 수집 데이터 단위는 실측 데이터 cm이고 체중 실측 데이터 단위는 kg이다. 이 경우, 체척은 10가지 이상의 측정부위가 측정원의 넓은 활동공간을 요하기 때문에 별도 측정 장소를 이용할 수 있다. 체척측정 장소에 자동측정 장치를 설치하여 체척측정 후 개체별 3D 스캔 데이터를 확보하고 농가 적용 시에는 체중 측정 장소에서 체척을 동시에 측정할 수 있다. 체중은 체척측정 즉시 체중 측정 장소로 이동하여 개체별 체중을 측정할 수 있다.Figure 9 is an explanatory diagram for explaining the measurement area of Korean beef. In this drawing, A-B is the body height, which is the vertical distance from the top of the withers to the ground, C-D is the cross section height, which is the vertical distance from the cross section to the ground, E-F is the body length, which is the horizontal distance from the front of the shoulder to the back of the ischium in a straight line, and G-H is the shoulder blade. Chest width is the vertical distance from the back to the bottom of the chest, I-J is the straight line distance from each anterior end to the posterior end of the ischium, K-L is the chest width, which is the distance at the widest part between the upper left chest immediately after the scapula, and I-M is the distance between the left and right lateral angles. The horizontal distance is the reactive angle width, N-O is the cone width, which is the horizontal distance of the widest part between the left and right cones (hip joints), J-P is the ischium width, which is the horizontal distance between the outer sides of the left and right ischial tuberosities, G-H is the thoracic circumference, which is the circumference of the chest area passing right through the scapula, S represents the total circumference, which is the circumference of the thinnest part of the forelimb shin. The unit of data collected for each measurement site is cm, and the unit of actual weight measurement data is kg. In this case, a separate measurement location can be used because more than 10 measurement points require a large space for the measurement operator. By installing an automatic measurement device at the body measurement location, 3D scan data for each individual is obtained after body measurement. When applied to farms, body size can be measured simultaneously at the weight measurement location. Weight can be measured for each individual by immediately moving to the weight measurement location.
도 10은 본 발명의 농가 실시간 분석데이터를 수집하는 단계를 나타내는 플로우 챠트이다. 본 발명에서 농가를 위한 실시간 분석 결과 및 연동체계는, 한우육종농가(센터포함), 암소검정 농가 등 검정농가에 체중 및 체척 측정시스템을 적용하고, 소의 체중을 재기 위한 저울인 우형기(牛衡器) 및 유도로 설치가 완료된 한우 개량농가를 대상으로 농가 실시간 분석데이터를 수집하여 수행한다. Figure 10 is a flow chart showing the steps of collecting real-time analysis data for farms according to the present invention. In the present invention, the real-time analysis results and linkage system for farms apply the weight and body measurement system to inspection farms such as Korean beef breeding farms (including centers) and cow inspection farms, and use a beef weigher, a scale for measuring the weight of cattle. ) and real-time analysis data from Korean beef farms that have completed the installation of induction furnaces.
이 수행 단계는, 농가선정 및 제품설치단계(S100); 카메라 시스템을 이용한 데이터 수집단계(S110); 실증시험을 통한 개선사항 도출단계(S120); 체중 및 체척 데이터 재수집단계(S130); 최종 시스템 개발 적용단계(S140); 로 구성된다. This performance step includes farm selection and product installation step (S100); Data collection step using a camera system (S110); Step to derive improvements through empirical testing (S120); Weight and body measurement data re-collection step (S130); Final system development application stage (S140); It consists of
일례로써, 농가보유 개체별 6~24개월령 체중·체척 실측치 데이터를 수집하고, 3D 데이터 활용 예측치를 확보하고 검증하며, 농가별 시제품 적용 시 문제점을 파악한 후 이에 대한 평가를 반영하여 하드웨어 및 소프트웨어 업데이트에 반영하는 단계를 거친다. As an example, we collect actual weight and body size data for each individual owned by a farm at 6 to 24 months of age, secure and verify predicted values using 3D data, identify problems when applying prototypes for each farm, and reflect the evaluation to update hardware and software. Go through a stage of reflection.
본 발명에서 체중·체척 실측과 자동화 측정장치 이용에 따른 효율성 분석은, 능력검정 전문인력 투입 시와 농가에서 직접 체중·체척 측정했을 시의 효율성을 비교분석한다. 체중·체척을 직접 측정했을 때와 자동화 측정장치를 이용했을 때의 인력 및 소요시간을 측정한다. 이때 검정소와 실증 농가에서 동시에 측정할 수 있으며, 체중 및 체척 실측(농가)과 자동 측정 시스템 적용 시의 인력 및 소요시간 효율성을 상호 비교할 수 있다. In the present invention, the efficiency analysis of actual weight and body measurements and the use of automated measuring devices compares and analyzes the efficiency when professional competency testing personnel are employed and when body weight and body measurements are measured directly at the farm. Measure the manpower and time required when measuring weight and body measurements directly and when using an automated measuring device. At this time, measurements can be made simultaneously at the testing laboratory and at the demonstration farm, and the efficiency of manpower and time required when applying the automatic measurement system to the actual weight and body size measurement (farm) can be compared.
개체식별, 즉 체중, 체척 및 3D 스캔 데이터에 대한 개체구분은 RFID를 이용하며 RFID 리더기 및 태블릿을 이용하여 개체번호를 입력하고, RFID 적용이 어려운 농가는 바코드 번호와 호환하여 이용하며, 기존 개체식별 번호와 매칭이 가능하도록 매칭 테이블을 구성하여 관리할 수 있다. 이와 같은 작업 수행을 위하여, 본 발명은 체중·체척 정밀측정을 위한 스테레오 비전 카메라(3D Scanner) 및 멀티 3D 스캐닝 시스템을 제공한다. RFID is used for object identification, that is, object classification for weight, body size, and 3D scan data. Individual numbers are entered using an RFID reader and tablet. Farmers who find it difficult to apply RFID use barcode numbers compatible with existing object identification. You can configure and manage a matching table to enable number matching. In order to perform this task, the present invention We provide a stereo vision camera (3D scanner) and multi 3D scanning system for precise measurement of weight and body size.
본 발명에서 사용하는 카메라는 레이저 프로젝션을 이용한 스테레오 비전(Active Stereo Vision) 카메라로써, 2대의 카메라와 1대의 프로젝터로 구성된 광학시스템을 적용할 수 있다. 상기 2대의 카메라는 일반적인 스테레오 비전 구성이며, 프로젝터는 패턴 디코딩 방법을 이용하기 위해 패턴 레이저를 조사용으로 사용할 수 있다. 개체별 하나의 객체 형성과 파이프 등의 간섭을 피하기 위해 비전 카메라를 총 10대~12대를 하나의 스테이션으로 구성하여, 동시에 3D 데이터를 확보할 수 있다. 디코딩 방법으로 정밀도를 향상시키며, 디코딩 실패 영역은 스테레오 매칭 기법을 이용하여 추정할 수 있다. The camera used in the present invention is an Active Stereo Vision camera using laser projection, and an optical system consisting of two cameras and one projector can be applied. The two cameras are a typical stereo vision configuration, and the projector can use a pattern laser for irradiation to use a pattern decoding method. In order to form one object for each object and avoid interference with pipes, etc., a total of 10 to 12 vision cameras can be configured as one station to secure 3D data at the same time. Precision is improved by the decoding method, and the decoding failure area can be estimated using the stereo matching technique.
본 발명에서 체중·체척 실측과 자동 측정장치 이용 측정 결과에 대한 정확도 분석에 대하여는, 실측치와 자동 측정장치 결과 간 단순 상관 및 회귀분석을 실시한다. 플라스틱 모형을 이용하여 반복 측정한 값을 추출하여 반복력(예측 정확도)을 계산하고, 실제로 한우 개체에 대한 여러 회의 반복 측정 결과를 이용하여 자동 측정장치 결과에 대한 재현력(3D 데이터 처리 정확도)을 측정한다. 실측치와 자동 측정장치 결과치 간 예측 정확도를 측정하기 위하여, 과적합화(Overfitting)나 균일화(Regularization)와 같은 단순 상관분석을 이용하지만, 특히 학습된 모델이 얼마나 정확한지 분석하기 위하여 교차 검정(k-Fold cross validation)을 위한 실험 데이터(test set)를 전체 샘플의 10% 내외로 설정하여 정확도를 검증할 수도 있다.In the present invention, in order to analyze the accuracy of actual weight and body measurements and measurement results using an automatic measuring device, simple correlation and regression analysis are performed between the actual measurements and the results of the automatic measuring device. Repeatability (prediction accuracy) is calculated by extracting repeated measurement values using a plastic model, and the reproducibility (3D data processing accuracy) of the results of an automatic measuring device is measured using the results of multiple repeated measurements on Korean beef individuals. do. To measure the prediction accuracy between actual measurements and automatic measurement device results, simple correlation analysis such as overfitting or regularization is used, but in particular, to analyze how accurate the learned model is, a cross test (k-Fold cross) is used. Accuracy can also be verified by setting the experimental data (test set) for validation to around 10% of the total sample.
도 11 및 도 12는 본 발명의 카메라 캘리브레이션 원리를 설명하기 위한 설명도이다. 카메라 캘리브레이션(camera calibration)은 카메라 교정, 영상에서 카메라 위치와 방향을 결정하는 방법인데 사진이나 비디오를 촬영하는 실제의 카메라 모델을 단순화시킨 핀홀 카메라 모델의 매개변수를 추정하는 작업이다. 본 발명에서 3D 카메라 간 캘리브레이션은 4가지 색상으로 구성되는 기구물(200)을 이용한다. 고유의 좌표계를 갖고 있는 각각의 3D 카메라(C1) ~ (C9) [...Cn] 는 장면 안의 모든 물체를 한꺼번에 일률적으로 아우를 수 있는 기준 좌표계로써 하나의 전역 좌표계(World coordinate System)로 변환한다. 본 발명에서는 8개 구체(球體: 410)의 중앙 부위를 전역 좌표계의 원점(X0,Y0,Z0)(420)으로 설정하고 있다. 일례로써, 10대의 3D 카메라 간 캘리브레이션을 수행하는데 지정된 각각 구(Sphere)의 삼차원 스캔 영상 기반 정보인 점 집합(Point Cloud)을 바탕으로 이동 크기 변환 값을 구하며, 구체와 구체로 구성된 공간상의 위치를 기반으로 회전과 비뚤어짐 변환 값을 계산한다. 각각의 3D 스캔 카메라에서 획득된 3차원 형상을 전역 좌표계로 변환된 점 군 정합(Point Cloud Registration) 데이터들을 통합할 수 있다. 11 and 12 are explanatory diagrams to explain the camera calibration principle of the present invention. Camera calibration is a method of determining the camera position and direction in an image. It is a process of estimating the parameters of a pinhole camera model that is a simplified version of the actual camera model that takes photos or videos. In the present invention, calibration between 3D cameras uses a fixture 200 composed of four colors. Each 3D camera (C1) ~ (C9) [...Cn], which has its own coordinate system, is converted into a single global coordinate system (World coordinate system) as a reference coordinate system that can uniformly encompass all objects in the scene at once. do. In the present invention, the central portion of the eight spheres (410) is set as the origin (X0, Y0, Z0) (420) of the global coordinate system. As an example, in performing calibration between 10 3D cameras, the movement size conversion value is obtained based on the point cloud, which is information based on the 3D scanned image of each sphere, and the location in space composed of the sphere is calculated. Based on this, the rotation and skew transformation values are calculated. Point cloud registration data converted from the 3D shape acquired from each 3D scan camera to a global coordinate system can be integrated.
점 군 정합 시에 정밀 보정은 ISS 3D 키포인트 감지(KeyPoint Detection) 알고리즘을 이용하여 한 점의 형태로 표현하는 특징 점(Feature Point)을 구하며, 특징 점 간의 관계성은 ICP는 카메라, 라이다 등을 통해 생성된 3차원 점군을 정합해 실내외 지도를 만드는 데 핵심적으로 활용되는 ICP(Interactive Closest Point) 알고리즘을 기반으로 구현한다. 키포인트 감지에는 측정할 한우를 감지하는 동시에 한우 이미지의 회전, 축소, 변환, 왜곡 등에 대해 변하지 않는다.When matching point clouds, precision correction uses the ISS 3D KeyPoint Detection algorithm to obtain feature points expressed in the form of a single point, and the relationship between feature points is determined through ICP through cameras, lidar, etc. It is implemented based on the ICP (Interactive Closest Point) algorithm, which is key to creating indoor and outdoor maps by matching the generated 3D point cloud. Keypoint detection detects the Korean beef to be measured and does not change the rotation, reduction, translation, or distortion of the Korean beef image.
본 발명은 측정 정확성을 위하여 3차원 형상 구성 시에 문제가 되는 유도로 간섭 제거 시에 실린더 형상을 검출하며, 검출된 실린더 형상을 제거하는 방식을 사용한다. 제거된 영역의 비어 있는 데이터는 포아송 표면 재구성(Poisson Surface Reconstruction) 알고리즘을 이용하여 복원한다. In order to ensure measurement accuracy, the present invention uses a method of detecting the cylinder shape and removing the detected cylinder shape when removing interference with the taxiway, which is a problem when constructing a three-dimensional shape. Empty data in the removed area is restored using the Poisson Surface Reconstruction algorithm.
소 개체에 해당되지 않는 부위(바닥 및 제거되지 않은 유도로 데이터 등)는 기록하지 않도록 카메라에 대한 최대 깊이를 설정하거나, 대상물을 촬영하기 전에 배경 촬영 후 촬영된 배경 정보는 추후 영상 배경 제거(Background Subtraction)에 이용한다.Set the maximum depth for the camera so that it does not record areas that do not correspond to the object (floor and taxiway data that have not been removed, etc.), or background information captured after capturing the background before shooting the object can be removed from the image background later (background information). Subtraction).
본 발명은 인공지능 학습을 위한 서버 플랫폼 및 3차원 데이터 기반 체중 및 체척 형질 측정 기술을 제공할 수 있다. 일례로써, 측정 부위에 대한 검출을 위해 3차원 포인트 클라우드 딥러닝 프레임워크는, 3차원 형상에 대한 인식/분류 및 분할(Segmentation)을 지원하는 네트워크인 PointNet++를 사용할 수 있다. 측정 부위는 10군데를 대상으로 하며 각 부위별 3D 형상과 전문가의 실측 데이터의 상관 데이터 베이스를 구축할 수 있다. The present invention can provide a server platform for artificial intelligence learning and 3D data-based weight and body measurement trait measurement technology. As an example, the 3D point cloud deep learning framework can use PointNet++, a network that supports recognition/classification and segmentation of 3D shapes, to detect measurement areas. The measurement area targets 10 locations, and a correlation database can be built between the 3D shape of each area and the actual measurement data of experts.
본 발명에서 정형화 자료는 체중, 체척(10개 부위), 10대 분할육(10개 부위), 성별, 일령 등이고 비정형화 자료는 개체별 3D Point Cloud이며, 구축된 데이터 베이스를 기반으로 지속적인 학습을 통해 측정 데이터 오차를 축소할 수 있고, 각 부위별 데이터 예측은 비선형 회귀 분석(NonLinear Regression)을 이용하며, 구글사에서 개발한 기계 학습(machine learning) 엔진, 즉 딥 러닝(Deep Learning)과 머신 러닝(Machine Learning) 등에 활용하기 위해 개발된 오픈소스 소프트웨어인 텐서플로(Tensorflow)를 이용하여 데이터 학습을 통해 획득할 수 있다.In the present invention, the standardized data is body weight, body size (10 parts), teenage meat division (10 parts), gender, age, etc., and the non-standardized data is a 3D Point Cloud for each individual, and continuous learning is performed based on the constructed database. Through this, measurement data errors can be reduced, data prediction for each part uses Nonlinear Regression, and machine learning engines developed by Google, namely Deep Learning and Machine Learning, are used. It can be obtained through data learning using Tensorflow, an open source software developed for use in (Machine Learning).
본 발명에서 무게 추정 방식은 측정 부위 10군데와 성별, 나이 정보를 이용하는 12차원(12th Vector) 모델로 구성하고, 최초 12차원(12th vector)에서 시작하여 차원수를 낮추며 실측 데이터(무게)와의 평균 제곱근 오차(RMSE : Root Mean Square Error)를 추적하며, RMSE에 영향이 적은 데이터 그룹(Vector)은 제거하는 방식 이용할 수 있다. 해당 작업은 수작업으로 진행랑 경우에는 많은 시간과 인력이 소요되므로 생산성 높은 프로그래밍 언어인 파이썬(Python)을 이용한 자동화 프로그램을 개발하여 수행할 수 있다. In the present invention, the weight estimation method consists of a 12-dimensional (12th Vector) model using 10 measurement sites and gender and age information, starting from the first 12 dimensions (12th vector), lowering the number of dimensions, and averaging with the actual data (weight). Root Mean Square Error (RMSE) can be tracked, and data groups (vectors) that have little impact on RMSE can be removed. If this work is done manually, it takes a lot of time and manpower, so it can be performed by developing an automation program using Python, a highly productive programming language.
본 발명에서 학습 오류 및 데이터 정밀도 저하에 대한 모니터링은, 서버로부터 다운로드 받은 모델의 평가 결과와 기존 평가 결과를 비교하며 전문가의 평가 결과와 일치하는 모델의 스코어 정보를 서버로 전송하여 재학습을 유도하여 신규 모델의 검증 단계 확보할 수 있다.In the present invention, monitoring for learning errors and data precision deterioration compares the evaluation results of the model downloaded from the server with the existing evaluation results and transmits the score information of the model that matches the expert's evaluation results to the server to induce re-learning. The verification stage of a new model can be secured.
도 13은 본 발명의 온라인 데이터 학습(서버) 및 클라이언트(단말기) 통신 플랫폼 구축 방법을 나타내는 플로우 챠트이다. Figure 13 is a flow chart showing the method of building an online data learning (server) and client (terminal) communication platform of the present invention.
본 발명의 온라인 데이터 학습(서버) 및 클라이언트(단말기) 통신 플랫폼은, 단말기에서 중앙서버로의 데이터를 전송하는 단계(S200); 중앙서버에서 학습 소프트웨어를 수행하는 단계(S210); 서버에서 단말기에 학습된 모델을 전송하는 단계(S220); 2개의 온라인 데이터 학습 서버를 구축하고 새롭게 업데이트 된 학습 결과를 정기적으로 체중 및 체척 결과 제공에 반영하는 단계(S230); 로 이루어질 수 있다. 이 때의 통신 플랫폼 규격 및 사양은, TCP/IP는 정보 전달 용 프로토콜을 사용하며 FTP는 모델 데이터 및 학습용 데이터 전송 프로토콜 사용할 수 있다.The online data learning (server) and client (terminal) communication platform of the present invention includes the steps of transmitting data from the terminal to the central server (S200); Executing learning software on the central server (S210); Transmitting the learned model from the server to the terminal (S220); Building two online data learning servers and regularly reflecting the newly updated learning results in providing weight and body measurement results (S230); It can be done with The communication platform standards and specifications at this time include TCP/IP as an information transmission protocol and FTP as a data transmission protocol for model data and learning.
본 발명은 축산 농가의 관리의 효율성 및 편리성을 달성하기 위하여 데이터 수집 및 인공지능 플랫폼을 제공한다. 즉, 개체정보를 입력하고 서버와 연동하여 자동화 측정 결과를 출력해주는 포터블 단말기 및 S/W를 제공한다. 이 포터블 단말기는 3D 데이터 촬영이 아닌 개체식별 번호를 확인 또는 입력하고 체형 및 체척 결과를 조정하거나 출력할 수 있는 테블릿 기반의 단말기이다. 수동으로 입력된 가축의 고유 정보는 시험 스테이션에서 촬영된 영상 정보와 같이 시험 스테이션과 같이 구성된 컴퓨터에 저장되며, 해당 데이터들은 로컬 데이터베이스에 저장될 수 있다. AI 학습 DB 구축 후에는 네트워크를 이용하여 AI 학습 DB로 자동 전송되어 처리할 수 있도록 자동화할 수 있다.The present invention provides a data collection and artificial intelligence platform to achieve efficiency and convenience in the management of livestock farms. In other words, it provides a portable terminal and S/W that input object information and output automated measurement results by linking with the server. This portable terminal is a tablet-based terminal that allows you to check or enter an individual identification number and adjust or print body type and body measurement results rather than capturing 3D data. The manually entered livestock's unique information, along with video information captured at the test station, is stored in a computer configured like the test station, and the data can be stored in a local database. After building the AI learning DB, it can be automated so that it can be automatically sent to the AI learning DB for processing using the network.
이와 같이 본 발명은 최신의 AI 기술을 이용하여 한우의 검정 항목을 측정하여 이를 데이터화하고 분석하여 한우를 관리하며 출하 전 검정항목에 대한 객관적 수치를 제공한다. In this way, the present invention uses the latest AI technology to measure the test items of Korean beef, convert them into data, and analyze them to manage Korean beef and provide objective values for the test items before shipping.
앞에서 설명된 본 발명의 일실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 특히, 카메라 대수, 구조물 구성하는 각각의 프레임의 개수나 형태 등은 예시적인 것이며 이러한 일실시예에 한정하는 것은 아니다. 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.One embodiment of the present invention described above should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. In particular, the number of cameras, the number and shape of each frame constituting the structure, etc. are illustrative and are not limited to this one embodiment. A person skilled in the art of the present invention can improve and change the technical idea of the present invention into various forms. Therefore, such improvements and changes will fall within the scope of protection of the present invention as long as they are obvious to those skilled in the art.
100: 본체
110: 베이스
112,114: 수직 지지대
116: 수평 지지대
118,128,148: 보강봉
120,122: 제 1카메라 설치대
130,132: 제 2카메라 설치대
134,136: 수직 카메라 설치대
140,142: 상부 카메라 설치대
160,162, 164,166, 168,169: 가림막 지지봉
200: 유도로
210: 유도 간격봉
220: 가로봉
300: 이동대차
310: 잭(jack)
A~H: 각 부위 촬영범위
C1~C9: 카메라100: body
110: base
112,114: Vertical support
116: horizontal support
118,128,148: Reinforcement rod
120,122: 1st camera installation stand
130,132: Second camera installation stand
134,136: Vertical camera installation stand
140,142: Upper camera installation stand
160,162, 164,166, 168,169: Screen support rod
200: Taxiway
210: Induction gap rod
220: horizontal bar
300: Mobile truck
310: jack
A~H: Shooting range of each area
C1~C9: Camera
Claims (15)
이 본체는 소정 형태의 구조물을 이루기 위하여 여러 개의 프레임이 XYZ 방향으로 적절하게 접합된 형상을 이루며,
이 구조물의 여러 부위에, 피측정물의 특정 부위에 대응하여 촬영하기 위하여 부착되는 n개의 카메라와,
이 카메라로부터 촬영된 데이터를 전송받아 처리하는 서버와,
결과물을 출력하는 디스플레이를 포함하는 한우의 성장검사 자료 수집 장치.A measuring device main body in the form of a structure to be equipped with several cameras, configured to avoid a specific space where the measured object (livestock) is located within the taxiway,
This body is made up of multiple frames joined appropriately in the XYZ directions to form a structure of a certain shape.
n cameras attached to various parts of this structure to take pictures corresponding to specific parts of the object to be measured,
A server that receives and processes data captured by this camera,
A Korean beef growth test data collection device that includes a display that outputs the results.
베이스와 수직 지지대 양측의 위쪽으로 설치되는 각각 한 쌍의 제 1카메라 설치대와 제 2카메라 설치대, 제 2카메라 설치대 끝단에는 수평적으로 설치되는 상부 카메라 설치대, 이 제 2카메라 설치대에는 수직방향으로 설치되는 수직 카메라 설치대를 포함하는 한우의 성장검사 자료 수집 장치. The method according to claim 2, wherein the measuring device main body includes a rectangular base installed at an angle with respect to the ground, a pair of vertical supports connected vertically in front of the base, and a horizontal support that contacts the ground and supports the load of the entire device,
A pair of first and second camera installation stands are installed upwards on both sides of the base and the vertical support, an upper camera installation stand is installed horizontally at the end of the second camera installation stand, and this second camera installation stand is installed vertically. Korean beef growth test data collection device including a vertical camera installation stand.
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