KR20150118645A - 카메라를 이용한 가축 추적 방법 및 그 장치 - Google Patents

카메라를 이용한 가축 추적 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 카메라를 이용한 가축 추적 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 가축 추적 장치의 카메라를 이용한 가축 추적 방법에 있어서, 대상 공간 내의 가축마다 장착된 센싱 모듈에 의하여 적어도 하나의 가축에 대한 생체 신호의 이상이 감지되어 상기 센싱 모듈에 구비된 표시 소자가 점멸 구동되면, 상기 센싱 모듈로부터 상기 생체 신호를 수신하는 단계와, 상기 수신된 생체 신호의 수신 세기로부터 상기 적어도 하나의 가축의 위치를 추정하는 단계와, 상기 대상 공간에 설치된 복수의 카메라 중에서 상기 추정된 가축의 위치에 대응하는 적어도 하나의 카메라를 제어대상 카메라로 선택하는 단계와, 상기 점멸 구동되는 적어도 하나의 표시 소자를 추적 촬영하도록 상기 제어대상 카메라의 구동을 제어하는 단계, 및 상기 제어대상 카메라의 촬상 영상을 통해 상기 적어도 하나의 표시 소자의 점멸 주기 또는 패턴을 인식하고 상기 인식된 정보를 바탕으로 상기 적어도 하나의 가축을 식별하는 단계를 포함하는 카메라를 이용한 가축 추적 방법을 제공한다.
상기 카메라를 이용한 가축 추적 방법 및 그 장치에 따르면, 생체 신호에 이상 징후가 발생한 가축의 추적 촬영 시에 가축에 장착된 점멸 가능한 표식자의 고유 점멸 패턴을 통하여 다수의 객체를 정확하게 식별하고 개별 객체의 위치를 보다 효과적으로 추적할 수 있는 이점이 있다.

Description

카메라를 이용한 가축 추적 방법 및 그 장치{Method for tracking animal and apparatus thereof}
본 발명은 카메라를 이용한 가축 추적 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 축사 등과 같은 감시 대상 공간에 설치된 카메라를 이용하여 가축을 추적하고 모니터링할 수 있는 카메라를 이용한 가축 추적 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로 소, 돼지 등과 같은 가축들은 축사에서 사육되고 있으며, 축산 농가에서는 가축들의 이상 징후를 관찰하기 위하여 수시로 체온을 측정한다. 최근에는 가축에 직접적으로 체온 측정장치를 장착하여 원격에서 감시하는 방법을 사용하고 있다.
하지만 기존의 경우 대부분 RF 통신을 통하여 생체 신호에 이상이 있을 경우에 한하여 이상 유무를 사용자에게 원격으로 통보하는 시스템이 대부분이었다. 이러한 기존의 방식은 이상 징후가 발생한 가축의 행동을 직접적으로 추적하는 방법은 제공하지 못한다. 이 때문에, 가축의 추가적인 행동 분석을 위해서는 여전히 축사 관리자의 현장 관리가 필요하고 별도로 인력이 소요되는 문제점이 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 한국등록특허 제10-1195115호(2012.10.29 공고)에 개시되어 있다.
본 발명은, 생체 신호에 이상 징후가 발생한 가축의 추적 촬영 시에 가축에 장착된 표식자의 고유 점멸 패턴을 통하여 다수의 객체를 식별하고 추적할 수 있는 카메라를 이용한 가축 상태 모니터링 방법 및 그 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 가축 추적 장치의 카메라를 이용한 가축 추적 방법에 있어서, 대상 공간 내의 가축마다 장착된 센싱 모듈에 의하여 적어도 하나의 가축에 대한 생체 신호의 이상이 감지되어 상기 센싱 모듈에 구비된 표시 소자가 점멸 구동되면, 상기 센싱 모듈로부터 상기 생체 신호를 수신하는 단계와, 상기 수신된 생체 신호의 수신 세기로부터 상기 적어도 하나의 가축의 위치를 추정하는 단계와, 상기 대상 공간에 설치된 복수의 카메라 중에서 상기 추정된 가축의 위치에 대응하는 적어도 하나의 카메라를 제어대상 카메라로 선택하는 단계와, 상기 점멸 구동되는 적어도 하나의 표시 소자를 추적 촬영하도록 상기 제어대상 카메라의 구동을 제어하는 단계, 및 상기 제어대상 카메라의 촬상 영상을 통해 상기 적어도 하나의 표시 소자의 점멸 주기 또는 패턴을 인식하고 상기 인식된 정보를 바탕으로 상기 적어도 하나의 가축을 식별하는 단계를 포함하는 카메라를 이용한 가축 추적 방법을 제공한다.
여기서, 상기 카메라를 이용한 가축 추적 방법은, 상기 적어도 하나의 가축에 대응하는 적어도 하나의 표시 소자의 점멸 주기 또는 패턴의 정보를 해당 가축의 고유 코드와 연계하여 DB부에 저장하는 단계를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 가축을 식별하는 단계는, 상기 촬상 영상을 통해 인식된 상기 적어도 하나의 표시 소자의 점멸 주기 또는 패턴을 상기 DB부 내의 정보와 비교하여 상기 적어도 하나의 가축을 식별할 수 있다.
또한, 상기 카메라를 이용한 가축 추적 방법은, 상기 인식된 적어도 하나의 표시 소자의 점멸 주기 또는 패턴이 상기 DB부 내에 저장되어 있지 않은 경우, 해당 표시 소자에 대응하는 가축의 고유 코드를 신규 생성하여 해당 가축을 식별하되, 상기 신규 생성된 고유 코드에 대응하는 상기 점멸 주기 또는 패턴을 상기 DB부에 업데이트 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 가축을 식별하는 단계는, 동일한 고유 코드의 가축이 시간 차를 가지고 복수 개로 식별되는 경우, 상기 복수 개로 식별된 객체를 하나의 객체로 인식할 수 있다.
그리고, 상기 카메라를 이용한 가축 추적 방법은, 상기 제어대상 카메라의 촬상 영상으로부터 상기 식별된 적어도 하나의 가축에 대한 3차원 좌표 정보를 획득한 다음, 상기 획득한 가축의 3차원 좌표 정보를 이용하여 상기 가축의 이동 속도, 이동 방향, 동선, 직립 여부 중 적어도 하나의 정보를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복수의 카메라는, 상기 대상 공간의 가장자리 부위 중에서 상기 대상 공간을 구성하는 복수의 서브 공간에 대응하는 부위에 설치되어 있으며 해당 서브 공간을 따라 슬라이딩 이동이 가능하도록 설치되며, 상기 제어대상 카메라의 구동을 제어하는 단계는, 상기 적어도 하나의 가축에 대응하는 적어도 하나의 표시 소자의 평균 위치가 화면의 중심부에서 촬영되도록, 상기 점멸 구동되는 적어도 하나의 표시 소자의 이동에 대응하여 상기 제어대상 카메라의 슬라이딩 이동 또는 줌 배율을 제어할 수 있다.
그리고, 본 발명은 대상 공간 내의 가축마다 장착된 센싱 모듈에 의하여 적어도 하나의 가축에 대한 생체 신호의 이상이 감지되어 상기 센싱 모듈에 구비된 표시 소자가 점멸 구동되면, 상기 센싱 모듈로부터 상기 생체 신호를 수신하는 생체신호 수신부와, 상기 수신된 생체 신호의 수신 세기로부터 상기 적어도 하나의 가축의 위치를 추정하는 위치 추정부와, 상기 대상 공간에 설치된 복수의 카메라 중에서 상기 추정된 가축의 위치에 대응하는 적어도 하나의 카메라를 제어대상 카메라로 선택하는 카메라 선택부와, 상기 점멸 구동되는 적어도 하나의 표시 소자를 추적 촬영하도록 상기 제어대상 카메라의 구동을 제어하는 카메라 제어부, 및 상기 제어대상 카메라의 촬상 영상을 통해 상기 적어도 하나의 표시 소자의 점멸 주기 또는 패턴을 인식하고 상기 인식된 정보를 바탕으로 상기 적어도 하나의 가축을 식별하는 객체 식별부를 포함하는 카메라를 이용한 가축 추적 장치를 제공한다.
여기서, 상기 카메라를 이용한 가축 추적 장치는, 상기 적어도 하나의 가축에 대응하는 적어도 하나의 표시 소자의 점멸 주기 또는 패턴의 정보를 해당 가축의 고유 코드와 연계하여 저장하는 DB부를 더 포함하며, 상기 객체 식별부는, 상기 촬상 영상을 통해 인식된 상기 적어도 하나의 표시 소자의 점멸 주기 또는 패턴을 상기 DB부 내의 정보와 비교하여 상기 적어도 하나의 가축을 식별할 수 있다.
또한, 상기 카메라를 이용한 가축 추적 장치는, 상기 인식된 적어도 하나의 표시 소자의 점멸 주기 또는 패턴이 상기 DB부 내에 저장되어 있지 않은 경우, 상기 객체 식별부는, 해당 표시 소자에 대응하는 가축의 고유 코드를 신규 생성하여 해당 가축을 식별하되, 상기 신규 생성된 고유 코드에 대응하는 상기 점멸 주기 또는 패턴을 상기 DB부에 업데이트 저장할 수 있다.
또한, 상기 객체 식별부는, 동일한 고유 코드의 가축이 시간 차를 가지고 복수 개로 식별되는 경우, 상기 복수 개로 식별된 객체를 하나의 객체로 인식할 수 있다.
그리고, 상기 카메라를 이용한 가축 추적 장치는, 상기 제어대상 카메라의 촬상 영상으로부터 상기 식별된 적어도 하나의 가축에 대한 3차원 좌표 정보를 획득한 다음, 상기 획득한 가축의 3차원 좌표 정보를 이용하여 상기 가축의 이동 속도, 이동 방향, 동선, 직립 여부 중 적어도 하나의 정보를 검출하는 상태정보 검출부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복수의 카메라는, 상기 대상 공간의 가장자리 부위 중에서 상기 대상 공간을 구성하는 복수의 서브 공간에 대응하는 부위에 설치되어 있으며 해당 서브 공간을 따라 슬라이딩 이동이 가능하도록 설치되며, 상기 카메라 제어부는, 상기 적어도 하나의 가축에 대응하는 적어도 하나의 표시 소자의 평균 위치가 화면의 중심부에서 촬영되도록, 상기 점멸 구동되는 적어도 하나의 표시 소자의 이동에 대응하여 상기 제어대상 카메라의 슬라이딩 이동 또는 줌 배율을 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 카메라를 이용한 가축 추적 방법 및 그 장치에 따르면, 생체 신호에 이상 징후가 발생한 가축의 추적 촬영 시에 가축에 장착된 점멸 가능한 표식자의 고유 점멸 패턴을 통하여 다수의 객체를 정확하게 식별하고 개별 객체의 위치를 보다 효과적으로 추적할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라를 이용한 가축 추적 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 센싱 모듈의 구성도이다.
도 3은 도 1의 서버의 상세 구성도이다.
도 4는 도 3을 이용한 가축 추적 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에서 개별 표시 소자가 가지는 고유의 점멸 주기 또는 패턴의 예시이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에서 제어대상 카메라를 전환 선택하는 실시예를 나타낸다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
본 발명은 카메라를 이용한 가축 추적 방법 및 그 장치로서, 생체 신호에 이상 징후가 발생한 가축을 대상으로 카메라의 추적 촬영을 수행하되, 가축에 장착된 별도의 점멸 가능한 표식자를 이용하여 개별 객체를 정확하게 식별하고 각각의 객체의 위치를 효과적으로 추적할 수 있도록 한다. 또한, 해당 가축에 대한 상태 정보(ex, 위치, 이동 속도, 이동 방향, 동선, 직립 여부)를 지속적으로 모니터링할 수 있도록 하고 객체에 대한 추가적인 행동 분석이 가능하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라를 이용한 가축 상태 모니터링 시스템의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 시스템은 대상 공간에 설치되는 복수의 카메라(200), 가축에 장착되는 센싱 모듈(300), 상기 복수의 카메라(200) 및 센싱 모듈(300)과 유무선 연결되는 서버(100), 그리고 서버(100)에 유무선 네트워크 접속 가능한 관리자 단말기(400)를 포함한다.
먼저, 복수의 카메라(200)는 대상 공간(10)을 구성하는 복수의 서브 공간(ex, 도 1의 경우 4개의 서브 공간; S1,S2,S3,S4)에 대응하여 위치하고 있으며, 대상 공간(10)의 가장 자리 부위에 설치되어 있다. 물론 카메라(200)의 설치 위치는 반드시 도 1에 의해 한정되는 것은 아니다.
이러한 카메라(200)는 자신이 관할하는 해당 서브 공간 내의 가축을 추적 촬영한다. 또한, 추적 효율을 높이도록 해당 서브 공간을 따라 슬라이딩 이동이 가능하도록 설치된다. 이러한 슬라이딩 이동에 따르면 가축이 해당 서브 공간 내에서 이동하거나 배회할 때 카메라가 항상 가축이 위치한 지점과 대응하는 위치에서 촬영하도록 제어할 수 있다. 물론 이외에도 카메라(200)는 팬, 틸팅 또는 줌 제어가 가능할 수 있다.
상기 센싱 모듈(300)은 가축에 장착되어 생체 신호를 센싱하는 부분이다. 이러한 센싱 모듈(300)은 생체 신호에 이상이 감지되면 자신에 장착된 디스플레이 소자(ex, LED)를 점멸시켜서 카메라의 추적 촬영이 가능하도록 한다. 여기서 가축에 장착되는 각각의 센싱 모듈(300)은 기 설정된 고유의 점멸 주기 또는 점멸 패턴을 가지도록 점멸 구동된다.
도 2는 도 1의 센싱 모듈의 구성도이다. 도 2를 참조하면, 센싱 모듈(300)은 온도 센서(310), 표시 소자(320), 무선 통신부(330)를 포함한다. 먼저, 온도 센서(310)는 생체 신호 중에서도 온도를 감지하는 부분이다. 물론, 온도 센서(310) 대신에 다른 목적의 센싱 소자가 사용될 수도 있다.
표시 소자(320)는 생체 신호의 이상이 발견되는 즉시(생체 신호가 비정상적 범위에 진입하는 즉시) 자동으로 점멸(On/Off) 구동되는 표식자에 해당되는 부분이다. 이러한 표시 소자(320)는 식별성이 좋은 LED 등의 소자로 구현될 수 있다.
일반적으로 실내의 가축, 사람 등의 지속적인 감시를 위한 다양한 측위 기술이 연구되고 있지만, 대부분 RF 기반의 통신 기술을 이용하여 대략적인 위치를 추정하고 있다. 특히 RF 신호는 물리적인 채널의 간섭과 오차가 크기 때문에 정확도가 떨어질 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에서는 표식자와 카메라 정보만을 이용하여 개별 객체를 식별하고 위치를 추적할 수 있도록 한다.
이를 위해, 표시 소자(320)는 고유의 점멸 주기 또는 패턴을 가지며 점멸된다. 따라서, 추후 서버(100)에서는 카메라(200)의 촬상 화면으로부터 해당 가축에 대한 표시 소자(320)의 점멸 주기 또는 패턴을 영상 인식한 다음, 인식된 점멸 주기 또는 패턴 정보를 기 저장된 DB 내의 정보와 비교하여 각각의 객체를 구별 인식하면 된다.
이에 따르면, 복수의 객체가 서로 인접하여 동일한 촬상 화면 내에 존재하는 경우에도 각 객체에 장착된 표식자의 고유 점멸 신호를 인식하면 되므로 인접한 객체의 구분이 용이할 뿐만 아니라, 나아가 이들 인식된 표식자의 이동 위치를 하나의 화면에서 개별 추적하는 것도 가능하게 되며, 각각의 객체의 위치나 행동 패턴 또한 쉽게 추적할 수 있다.
무선 통신부(330)는 온도 센서(310)에 의해 생체 신호의 이상이 감지되어 표시 소자(320)가 해당 주기 또는 패턴으로 점멸 구동되면, 이와 동시에 상기 생체 신호를 서버(100)에 무선 전송하는 역할을 한다. 여기서, 무선 통신은 RF, 지그비 통신, 초고속 근거리 통신(UWB), 와이파이 등의 방식을 이용할 수 있다.
센싱 모듈(300)의 장착 형태는 다양한 예가 존재할 수 있다. 그 예로서, 센싱 모듈(300)이 몸체 하나로 구성되어 가축의 표면에 장착될 수도 있고, 일부는 가축의 표면에 장착되고 나머지는 가축에 목걸이 형태로 장착될 수 있다. 그 예로서, 온도 센서는 온도 측정을 위하여 가축의 표면에 장착되는 형태로 만들어지고, 나머지 요소는 온도 센서와 유선 연결되는 별도의 요소(ex, 펜던트)로 목걸이 형태로 제작될 수도 있다. 이와 같은 목걸이 형태로 구현한다면, 가축의 몸통 표면이 아닌 가축의 목 아랫부분에 떠 있는 형태가 되므로, 카메라(200)가 표시 소자(320)의 점멸 상황을 인지하고 촬영하기가 보다 용이 해지고 표시 소자(320)를 향한 카메라(200)의 시야 확보에 더욱 유리하다.
한편, 상기 서버(100)는 센싱 모듈(300)로부터 수신한 생체 신호의 크기(ex, 수신 신호 세기)를 이용하여 가축의 위치를 간이적으로 추정할 수 있다. 또한, 복수의 카메라(200) 중에서도 상기 추정된 위치에 대응하는 카메라(200)를 제어하여 이상 징후가 있는 해당 가축을 추적 제어할 수 있어서, 가축의 추가적인 행동 분석 및 상태의 모니터링이 가능하게 한다.
관리자 단말기(400)는 휴대폰, PDA, 노트북, 스마트 기기 등에 해당될 수 있으며, 서버(100)에서 관측 또는 검증된 각종 데이터를 조회 및 검색할 수 있다. 또한 관리자 단말기(400)는 이상 징후가 있는 객체에 대한 알림을 서버(100)로부터 통보받을 수도 있으며 객체에 대한 추적 촬영 영상을 서버(110)로부터 수신하여 원격지에서 쉽게 확인할 수 있다. 관리자 단말기(400)는 이러한 관리 및 모니터링에 필요한 애플리케이션(응용 프로그램)을 서버(100)로부터 제공받을 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서 상기 센싱 모듈(300)은 반드시 생체 신호의 이상이 감지된 경우에 한하여 표시 소자(320)를 점멸하는 것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 관리자 단말기(400)에서 특정 객체의 정보를 선택하면, 해당 객체에 대응하는 센싱 모듈(300)의 표시 소자(320)가 점멸 구동되도록 제어할 수도 있다.
이를 위해 서버(100)는 감시 표적이 되는 대상 객체를 선택받는 객체 선택부를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 객체의 정상 여부와 관계없이 관리자 단말기(400)로부터 감시 표적이 되는 대상 객체를 설정받는 것을 통하여, 임의의 대상 객체에 대한 표시 소자가 점멸 구동되도록 제어함으로써, 원하는 객체에 대한 지속적인 카메라 추적도 가능하다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 카메라를 이용한 가축 추적 장치 즉, 서버(100)에 관하여 상세히 설명한다. 도 3은 도 1의 서버의 상세 구성도이다. 도 4는 도 3을 이용한 가축 추적 방법의 흐름도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 서버(100)는 가축 추적 장치에 해당되는 것으로서, 생체신호 수신부(110), 위치 추정부(120), 카메라 선택부(130), 카메라 제어부(140), 객체 식별부(150), DB부(160), 상태정보 검출부(170)를 포함한다.
먼저, 생체신호 수신부(110)는 대상 공간(10) 내의 가축마다 장착된 센싱 모듈(300)에 의하여 적어도 하나의 가축에 대한 생체 신호의 이상이 감지되어 상기 센싱 모듈(300)에 구비된 표시 소자가 점멸 구동되면, 상기 센싱 모듈(300)로부터 상기 생체 신호를 수신한다(S410).
본 발명의 실시예의 경우, 도 1의 제1 서브 공간(S1) 내에서 서로 인접하여 존재하는 두 가축 모두 생체 신호의 이상이 발생한 것으로 가정한다. 여기서 두 가축에 개별 장착된 센싱 모듈(300)의 각 표시 소자(320)는 자신의 고유 점멸 주기 또는 패턴을 가지고 점멸 구동한다.
도 5는 본 발명의 실시예에서 개별 표시 소자가 가지는 고유의 점멸 주기 또는 패턴의 예시이다. 도 5의 (a)와 (b)는 점멸 주기(또는 주파수)가 상이한 예이며, (c)는 특정 점멸 패턴을 가지는 예이다. 물론, 본 발명의 실시예에서 점멸 주기 또는 패턴의 예시는 도시된 것으로 한정되지 않으며, 보다 다양한 변형예가 존재할 수 있음은 자명한 것이다.
상기와 같이 생체 신호를 수신한 이후, 위치 추정부(120)는 상기 센싱 모듈(300)로부터 수신된 생체 신호의 수신 세기로부터 상기 가축의 위치를 추정한다(S420).
이와 같이 수신신호 크기를 이용한 측위는 기 공지된 측위 기법(ex, 핑거프린팅 기법)을 이용할 수 있으며, 서버는 대상 공간의 주변에 설치된 다수의 액세스포인트(AP)들과 연동하여 동작할 수도 있다. 예를 들어, 각각의 액세스 포인트에서 측정된 생체신호의 수신신호 세기를 수집한 다음, 미리 저장된 테이블 정보와 비교하여 해당 가축이 대략적으로 어느 부위에 위치하고 있는지 확인할 수 있다.
참고로 보다 정확한 측위를 위하여, 각각의 서브 공간을 더욱 세분화한 다수의 분할 공간마다, 해당 분할 공간에 있는 임시 타겟으로부터 전송된 수신신호 세기 정보를 액세스 포인트를 통하여 미리 수집한 다음, 이를 테이블 정보로 구축하여 둔다. 이와 같이 신호의 수신신호 세기를 이용한 위치 확인 방법은 기 공지되어 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
이와 같이, 위치 추정부(120)는 RF의 물리적인 신호 세기를 바탕으로 해당 가축의 대략적인 위치를 확인할 수 있다. 도 1의 경우, 이상 징후가 있는 가축이 복수의 서브 공간 중에서도 제1 서브 공간(S1) 내에 있음을 확인할 수 있다.
상기와 같이 추정 위치가 결정되면, 카메라 선택부(130)는 상기 대상 공간(10)에 설치된 복수의 카메라(200) 중에서 상기 추정된 가축의 위치에 대응하는 카메라(200)(도 1의 경우, 카메라 C1)를 제어대상 카메라(C1)로 선택한다(S430).
물론, 앞서와 같은 제1 서브 공간뿐(S1)만 아니라, 제4 서브 공간(S4) 내의 가축의 생체 신호에도 이상이 있었다면, 제어대상 카메라는 C1 이외에도 C4도 추가적으로 선택될 것이다. 이러한 경우, C1은 제1 서브 공간(S1) 내의 가축을 촬영할 것이고, C4는 제4 서브 공간(S4) 내의 가축을 촬영할 것이다.
이후, 서버(100)는 제1 서브 공간(S1) 내의 해당 가축에 장착된 표시 소자(320)를 추적 촬영하도록 제어대상 카메라(C1)를 제어한다. 물론, 제4 서브 공간(S4) 내에서도 이러한 동작이 수행될 수 있다. 이하에서는 제1 서브 공간(S1)에서의 상황을 예시로 하여 설명한다.
즉, 카메라 제어부(140)는 자신의 관할 영역에 해당하는 제1 서브 공간(S1) 내에서 현재 점멸 구동되는 표시 소자(320) 부분을 추적 촬영하도록 제어대상 카메라(C1)의 구동을 제어한다(S440). 이에 따라, 제어대상 카메라(C1)는 자신의 커버리지 내에 있는 가축들 중에서도 표시 소자(320)가 점멸되고 있는 가축을 대상으로 촬영을 하게 된다.
여기서, 카메라 제어부(140)는 가축의 이동 시에 점멸되는 적어도 하나의 표시 소자(320)의 평균 위치가 화면의 중심부에서 촬영되도록, 각각의 점멸된 표시 소자(320)의 이동에 대응하여 상기 제어대상 카메라(C1)의 슬라이딩 이동을 제어한다. 이는 하나의 카메라가 복수의 가축을 동시에 촬영 및 트래킹할 수 있게 한다. 이에 따라 가축이 공간 내에서 배회하거나 이동하는 경우에도 가축을 효과적으로 추적 촬영할 수 있다.
물론, 제1 서브 공간(S1) 내의 두 가축 중 하나의 가축만이 표시 소자(320)가 점멸된 경우에는, 제어대상 카메라(C1)는 이 표시 소자(320)의 점멸을 추적하면서 이 하나의 가축만이 화면의 중심부에 촬영되도록 하면 된다. 그 예로서, 도 1의 제1 서브 공간(S1) 내에서 이상이 있는 하나의 가축이 왼쪽(-x 방향) 또는 오른쪽 (+x 방향)으로 이동하면, 그에 대응하여 제어대상 카메라(C1) 또한 왼쪽 또는 오른쪽 방향으로 슬라이딩 이동하여 해당 표시 소자에 대해 초점을 맞추어 촬영한다. 물론, 슬라이딩 이동 제어뿐만 아니라 촬영 및 추적 효율을 높이기 위하여 카메라의 팬, 틸트, 줌 배율 중 적어도 하나를 추가적으로 조절할 수도 있다.
여기서, 제1 서브 공간(S1) 내의 두 가축 모두, 표시 소자(320)가 점멸되고 있는 경우에는, 한 대의 제어대상 카메라(C1)가 이 두 가축을 모두 촬영하기 위하여 그 평균 위치 부분을 촬영할 수 있다. 이에 따르면, 두 가축의 평균 위치 부분과 대응하는 지점에 제어대상 카메라(C1)의 정면 부분이 위치하더럭 제어할 것이다.
즉, 카메라 제어부(140)는 두 가축에 대응하는 두 표시 소자(320)의 평균 위치가 화면의 중심부에서 촬영되도록, 상기 점멸 구동되는 두 표시 소자(320)의 이동에 대응하여 상기 제어대상 카메라(C1)의 슬라이딩 이동을 제어하면 된다. 물론 두 가축이 배회하고 이동할 경우 하나의 카메라 시야에 두 가축이 들어오게 하기 위하여 줌 배율, 팬, 틸팅 등을 추가적으로 조절할 수도 있다.
그런 다음, 객체 식별부(150)는 상기 제어대상 카메라(C1)의 촬상 영상을 통해 상기 적어도 하나의 표시 소자의 점멸 주기 또는 패턴을 인식한 다음, 상기 인식된 정보를 바탕으로 상기 적어도 하나의 가축을 식별한다(S450).
제어대상 카메라(C1)의 촬상 영상에는 제1 서브 공간(S1)에 존재하는 두 가축에 대응하는 두 표시 소자의 점멸 영상이 관측될 것이며, 각각의 표시 소자에 대한 점멸 주기 또는 패턴을 기존에 저장된 정보와 비교하면, 각각의 표시 소자에 대응하는 두 가축을 서로 구분되는 객체로 식별할 수 있다.
물론, 이러한 S240 단계를 수행하기 위해서는 S410 단계 이전에 미리, 대상 공간(10) 내에 관리되는 각각의 가축에 대응하는 각각의 표시 소자(320)에 대한 고유의 점멸 특성 정보를 데이터베이스로 확보해 두도록 한다.
이를 위해, DB부(160)는 대상 공간(10) 내의 적어도 하나의 가축에 대응하는 적어도 하나의 표시 소자(320)에 대한 고유의 점멸 주기 또는 패턴의 정보를 해당 가축의 고유 코드(고유 ID)와 연계하여 저장하여 둔다.
따라서, S450 단계 시에, 상기 객체 식별부(150)는 상기 촬상 영상을 통해 인식된 상기 적어도 하나의 표시 소자의 점멸 주기 또는 패턴을 상기 DB부(160) 내의 정보와 비교하여 상기 적어도 하나의 가축을 식별하도록 한다.
예를 들어, 도 1의 경우, 제어대상 카메라(C1)의 촬상 영상을 통해 인식된 각 표시 소자(320)의 점멸 주기 또는 패턴을 상기 DB부(160) 내의 정보와 비교하여, 상기 제1 서브 공간(S1) 내에 있는 두 가축에 대한 식별이 개별적으로 가능하게 된다. 이에 따르면, 해당 가축이 어떤 ID의 가축인지를 식별할 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 가축이 상호 근접하여 위치한 경우에도 각각의 가축을 서로 구별되는 객체로 인식하기가 용이 해진다.
물론, 이와 같이 표시 소자(320)의 점멸 주기 또는 패턴의 분석 결과, DB부(160)에 미리 등록된 신호에 해당하는 경우 해당 가축을 기 등록된 객체로 인식하면 되지만, DB부(160)에 미등록된 새로운 신호에 해당하는 경우 해당 점멸 신호의 정보를 신규 ID와 연계하여 신규 등록할 수 있다.
즉, 상기 S450 단계에서, 상기 인식된 적어도 하나의 표시 소자(320)의 점멸 주기 또는 패턴이 상기 DB부(160) 내에 기 저장되어 있지 않은 경우, 해당 표시 소자(320)에 대응하는 가축의 고유 코드를 신규 생성하여 해당 가축을 식별하되, 상기 신규 생성된 고유 코드에 대응하는 상기 점멸 주기 또는 패턴을 상기 DB부(160)에 업데이트 저장하도록 한다. 이를 통해 추후 해당 주기 또는 패턴의 점멸 신호가 인식되면 이를 등록된 객체로 인식할 수 있다.
이외에도, 촬영 영상을 시간에 따라 분석한 결과, 두 개 이상의 동일한 고유 코드가 띄엄띄엄 검출될 수 있는데, 이는 해당 가축이 다른 가축 또는 장애물에 의해 일시적으로 가려진 경우에 해당될 수 있다.
이와 같이, 동일한 고유 코드의 가축이 시간 차를 가지고 복수 개로 식별되는 경우, 객체 식별부(150)는 상기 복수 개로 식별된 객체를 하나의 객체로 인식하게 된다. 또한, 이와 같이 시간차를 가지고 띄엄띄엄 복수 횟수(적어도 2회)로 검출된 가축의 위치 정보는 추후 하나로 연결되어 관리될 수 있다. 이에 따라, 가축의 이동 위치, 방향, 궤적, 속도 등을 연산 또는 예측할 수 있게 된다.
또한, 이와 같이 각각의 객체를 서로 구별하여 인식한 이후, 상태정보 검출부(170)는 상기 제어대상 카메라(C1)의 촬상된 영상을 바탕으로 각 객체별로 상태 정보를 검출할 수 있다(S460). 즉, 본 발명의 실시예의 경우, 이상 징후가 발생하거나 예후가 좋지 않은 적어도 하나의 객체가 발견되면, 이들 객체를 개별 객체로 인식한 다음, 각각의 객체를 추적 촬영하여 해당 객체의 추가적인 행동 분석이 가능하게 한다. 이에 따라, 축사 관리자가 직접 현장에 내방하여 관리 및 관찰하는 과정을 불필요로 하며 인력 및 시간 자원의 낭비를 줄일 수 있다.
여기서, 상기 가축의 상태를 검출하는 단계는 아래와 같이 세분화될 수 있다. 우선, 상태정보 검출부(170)는 상기 식별된 적어도 하나의 가축에 대한 3차원 좌표 정보를 상기 제어대상 카메라(C1)의 촬상 영상으로부터 획득한다.
도 1의 경우 제어대상 카메라(C1)의 촬상 영상은 x, y 평면의 2차원 영상에 해당된다. 여기서 x, y 평면에 대한 각 객체의 깊이 정보(제어대상 카메라(C1)와 가축 사이의 이격된 거리)에 해당하는 z 좌표를 추가하면, x, y, z를 포함하는 3차원 좌표 정보를 각각의 객체별로 획득할 수 있다.
여기서, 피사체가 카메라로부터 이격된 거리별로, 화면상에 촬영되는 피사체(표시 소자(320))의 픽셀단위의 크기를 미리 저장한 테이블 정보를 이용한다면, 상기 객체의 깊이 정보인 z 좌표를 쉽게 획득할 수 있다. 즉, 현재 카메라에 촬영된 표시 소자(320)의 픽셀단위의 크기로부터 그에 대응하는 깊이 정보인 z 좌표를 획득할 수 있다.
본 발명의 실시예의 경우 대상 공간(10) 중에서 제1 서브 영역(C1)의 모서리 부분을 (0,0,0) 지점으로 설정할 수도 있다. 또한, 각각의 카메라는 자신이 관할하는 서브 영역 내의 좌표 범위(또는 그 경계 부위를 포함)를 커버리지로 하여 객체를 추적할 수 있다. 즉, 각각의 카메라는 자신이 관할하는 서브 영역을 아우르는 좌표 범위를 담당할 수 있다.
이와 같이 3차원 좌표 정보가 획득되면, 상태정보 검출부(170)는 상기 획득한 가축의 3차원 좌표 정보를 이용하여 해당 가축에 대한 상태 정보를 검출한다. 여기서, 상태 정보란 상기 가축의 이동 속도, 이동 방향, 동선, 직립 여부 중 적어도 하나의 정보를 포함한다. 직립 여부는 소가 서있는지 혹은 주저앉거나 쓰러졌는지를 판단하는 것으로서 y축 좌표 값을 통하여 확인할 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 쓰러진 가축의 판별과 위치를 확인할 수 있다.
이와 같이 검출된 가축의 상태 정보로부터 가축의 속도가 너무 빠르거나 느린 경우, 이동 방향에 따른 이동 패턴이나 동선이 비정상적인 경우, 소가 쓰러지거나 주저앉은 경우 등으로 판단되면 가축의 상태가 좋지 않은 것이므로 해당 가축에 대한 지속적인 주의 관찰 또는 긴급 조치가 요구되는 상황을 의미할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예의 경우, 카메라 선택부(130)는 상기 가축의 이동 시에 상기 제어대상 카메라의 전환이 가능하다. 즉, 상기 점등된 표시 소자(320)의 좌표 정보로부터 획득된 상기 가축의 현재 좌표에 대응하여 상기 복수의 카메라(200) 중에서 상기 제어대상 카메라를 전환(변경)시킬 수 있다.
다시 말해서, 가축의 위치가 현재의 제어대상 카메라의 커버리지 범위를 벗어난 것으로 판단되면, 복수의 카메라 중에서도 상기 벗어난 방향이나 위치에 대응하는 다른 카메라를 제어대상 카메라로 전환하여, 이상 징후가 있는 가축을 지속적으로 추적 촬영하도록 하기 위함이다.
그 구체적인 실시예는 다음과 같다. 도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에서 제어대상 카메라를 전환 선택하는 실시예를 나타낸다.
먼저, 도 6을 참조하면, 대상 공간에 배치된 복수의 카메라(C1~C4)는 자신의 커버리지 영역이 존재하며, 상호 인접한 적어도 두 카메라 사이에 중첩 촬영 구간이 존재하는 것을 알 수 있다.
만약, 제어대상 카메라(ex, 도 6의 경우 C4)의 촬상 영상을 바탕으로 해당 가축이 C4의 커버리지에 있다가 다시 도 6과 같이 C3와 C4 사이의 중첩 촬영 구간에 진입한 것으로 판단되면, 상기 가축의 이동 방향(ex, -x 방향)을 연산하여 상기 복수의 카메라 중 상기 이동 방향에 대응하는 인접 카메라(ex, C3)로 상기 제어대상 카메라를 전환시킬 수 있다.
만약, 인접한 카메라 사이의 정확한 중첩 영역의 확인이 어려운 경우, 카메라의 커버리지 내에 임계 영역을 설정하는 방법을 이용할 수 있다. 이는 임계 영역을 벗어난 경우 영역 변경이 발생할 것으로 예상하고 그 위치나 이동 방향을 연산 또는 예측하여 인접 카메라로 제어대상 카메라를 전환시킬 수 있다.
즉, 도 7의 경우는, 상기 제어대상 카메라의 촬상 영상을 바탕으로 상기 가축이 해당 촬영 구간(카메라 커버리지) 내의 임계 구간(외곽 영역)에 진입한 것으로 판단되면, 상기 가축의 이동 방향을 연산하여 상기 복수의 카메라 중 상기 이동 방향에 대응하는 인접 카메라로 상기 제어대상 카메라를 전환시킬 수 있다.
이외에도 본 발명의 실시예의 경우, 카메라의 촬영 영역 내에서도 초점의 조정, 팬/틸팅, 줌 등의 다양한 동작이 필요하다. 이때 추적하는 가축의 이동 속도 또는 움직임 속도에 따라서 상기의 동작들이 가변적으로 조정되도록 할 수 있다. 일반적으로 소의 경우 이동 속도가 0~1.0m/sec 이므로 속도에 비례하여 카메라의 보정 속도도 증가하도록 조절할 수 있다. 예를 들어, 속도가 0~0.1m/sec(거의 정지 상태)일 경우에는 10초 간격으로 카메라를 보정하고, 0.9~1.0m/sec인 경우에는 1초 간격으로 빠른 보정을 실시하도록 한다. 이상과 같은 방법을 이용하여 시간의 흐름에 따라 정확한 상태 파악은 물론 가축의 동선까지 파악할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서, 객체를 추적중일 때 부가적으로 특정 시간 동안 객체가 움직인 거리 또는 횟수를 파악할 수 있다. 예를 들어, 축사 앞쪽에 여물통이 있을 경우 여물통 앞에 머문 시간과 횟수를 파악하여 식사량을 파악할 수도 있으며, 움직임 및 활동량의 측정과 패턴 분석을 통하여 향후 가축의 건강 상태도 유추할 수 있다.
또한, 건강 상태, 활동 상태 등의 추적 시에는 사전에 입력된 정상값을 벗어난 비정상 값이 서버에서 확인될 경우, 관리자 단말기(400)로 경고 신호를 발생시켜서 적절한 대응을 유도하도록 할 수 있다. 즉, 하루 식사 횟수가 정상값 미만일 경우 또는 이동 거리가 정상범위 미만일 경우에는 경고 이벤트를 발생시킬 수 있다. 이외에도, 가축이 다수 개인 경우에는 생체 신호의 전송 시에 객체 식별이 가능한 고유 코드를 함께 전송하는 것도 가능하다.
이상과 같은 본 발명의 실시예의 경우, 축사 혹은 농장 등 한정된 공간에서 이동 객체(가축)를 추적할 필요가 있을 때, LED 조명과 카메라, 생체 센서 플랫폼, 네트워크, 서버, 단말을 이용하여, 다수의 객체를 간단하게 식별할 수 있으며 각각의 객체별로 지속적인 추적과 모니터링이 가능한 이점이 있다. 또한 기존의 RF 등의 부가적인 장비의 사용을 최소화함으로써 설치 및 운용 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예의 경우, 기존과 같이 단순히 가축의 정상 여부를 확인하는데 국한되지 않는다. 즉, 객체의 정상 여부와 관계없이 관리자 단말기(400)로부터 감시 표적이 되는 대상 객체를 설정받는 것을 통하여, 임의의 대상 객체에 대한 표시 소자가 점멸 구동되도록 제어함으로써, 원하는 객체에 대한 지속적인 카메라 추적도 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 대상 공간 100: 가축 추적 장치
110: 생체신호 수신부 120: 위치 추정부
130: 카메라 선택부 140: 카메라 제어부
150: 객체 식별부 160: DB부
170: 상태정보 검출부 200: 카메라
300: 센싱 모듈 310: 온도 센서
320: 표시 소자 330: 무선 통신부
400: 관리자 단말기

Claims (12)

  1. 가축 추적 장치의 카메라를 이용한 가축 추적 방법에 있어서,
    대상 공간 내의 가축마다 장착된 센싱 모듈에 의하여 적어도 하나의 가축에 대한 생체 신호의 이상이 감지되어 상기 센싱 모듈에 구비된 표시 소자가 점멸 구동되면, 상기 센싱 모듈로부터 상기 생체 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신된 생체 신호의 수신 세기로부터 상기 적어도 하나의 가축의 위치를 추정하는 단계;
    상기 대상 공간에 설치된 복수의 카메라 중에서 상기 추정된 가축의 위치에 대응하는 적어도 하나의 카메라를 제어대상 카메라로 선택하는 단계;
    상기 점멸 구동되는 적어도 하나의 표시 소자를 추적 촬영하도록 상기 제어대상 카메라의 구동을 제어하는 단계; 및
    상기 제어대상 카메라의 촬상 영상을 통해 상기 적어도 하나의 표시 소자의 점멸 주기 또는 패턴을 인식하고 상기 인식된 정보를 바탕으로 상기 적어도 하나의 가축을 식별하는 단계를 포함하는 카메라를 이용한 가축 추적 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 가축에 대응하는 적어도 하나의 표시 소자의 점멸 주기 또는 패턴의 정보를 해당 가축의 고유 코드와 연계하여 DB부에 저장하는 단계를 더 포함하며,
    상기 적어도 하나의 가축을 식별하는 단계는,
    상기 촬상 영상을 통해 인식된 상기 적어도 하나의 표시 소자의 점멸 주기 또는 패턴을 상기 DB부 내의 정보와 비교하여 상기 적어도 하나의 가축을 식별하는 카메라를 이용한 가축 추적 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 인식된 적어도 하나의 표시 소자의 점멸 주기 또는 패턴이 상기 DB부 내에 저장되어 있지 않은 경우,
    해당 표시 소자에 대응하는 가축의 고유 코드를 신규 생성하여 해당 가축을 식별하되, 상기 신규 생성된 고유 코드에 대응하는 상기 점멸 주기 또는 패턴을 상기 DB부에 업데이트 저장하는 단계를 더 포함하는 카메라를 이용한 가축 추적 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 적어도 하나의 가축을 식별하는 단계는,
    동일한 고유 코드의 가축이 시간 차를 가지고 복수 개로 식별되는 경우, 상기 복수 개로 식별된 객체를 하나의 객체로 인식하는 카메라를 이용한 가축 추적 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어대상 카메라의 촬상 영상으로부터 상기 식별된 적어도 하나의 가축에 대한 3차원 좌표 정보를 획득한 다음, 상기 획득한 가축의 3차원 좌표 정보를 이용하여 상기 가축의 이동 속도, 이동 방향, 동선, 직립 여부 중 적어도 하나의 정보를 검출하는 단계를 더 포함하는 카메라를 이용한 가축 추적 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 복수의 카메라는,
    상기 대상 공간의 가장자리 부위 중에서 상기 대상 공간을 구성하는 복수의 서브 공간에 대응하는 부위에 설치되어 있으며 해당 서브 공간을 따라 슬라이딩 이동이 가능하도록 설치되며,
    상기 제어대상 카메라의 구동을 제어하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 가축에 대응하는 적어도 하나의 표시 소자의 평균 위치가 화면의 중심부에서 촬영되도록, 상기 점멸 구동되는 적어도 하나의 표시 소자의 이동에 대응하여 상기 제어대상 카메라의 슬라이딩 이동 또는 줌 배율을 제어하는 카메라를 이용한 가축 추적 방법.
  7. 대상 공간 내의 가축마다 장착된 센싱 모듈에 의하여 적어도 하나의 가축에 대한 생체 신호의 이상이 감지되어 상기 센싱 모듈에 구비된 표시 소자가 점멸 구동되면, 상기 센싱 모듈로부터 상기 생체 신호를 수신하는 생체신호 수신부;
    상기 수신된 생체 신호의 수신 세기로부터 상기 적어도 하나의 가축의 위치를 추정하는 위치 추정부;
    상기 대상 공간에 설치된 복수의 카메라 중에서 상기 추정된 가축의 위치에 대응하는 적어도 하나의 카메라를 제어대상 카메라로 선택하는 카메라 선택부;
    상기 점멸 구동되는 적어도 하나의 표시 소자를 추적 촬영하도록 상기 제어대상 카메라의 구동을 제어하는 카메라 제어부; 및
    상기 제어대상 카메라의 촬상 영상을 통해 상기 적어도 하나의 표시 소자의 점멸 주기 또는 패턴을 인식하고 상기 인식된 정보를 바탕으로 상기 적어도 하나의 가축을 식별하는 객체 식별부를 포함하는 카메라를 이용한 가축 추적 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 적어도 하나의 가축에 대응하는 적어도 하나의 표시 소자의 점멸 주기 또는 패턴의 정보를 해당 가축의 고유 코드와 연계하여 저장하는 DB부를 더 포함하며,
    상기 객체 식별부는,
    상기 촬상 영상을 통해 인식된 상기 적어도 하나의 표시 소자의 점멸 주기 또는 패턴을 상기 DB부 내의 정보와 비교하여 상기 적어도 하나의 가축을 식별하는 카메라를 이용한 가축 추적 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 인식된 적어도 하나의 표시 소자의 점멸 주기 또는 패턴이 상기 DB부 내에 저장되어 있지 않은 경우,
    상기 객체 식별부는,
    해당 표시 소자에 대응하는 가축의 고유 코드를 신규 생성하여 해당 가축을 식별하되, 상기 신규 생성된 고유 코드에 대응하는 상기 점멸 주기 또는 패턴을 상기 DB부에 업데이트 저장하는 카메라를 이용한 가축 추적 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 객체 식별부는,
    동일한 고유 코드의 가축이 시간 차를 가지고 복수 개로 식별되는 경우, 상기 복수 개로 식별된 객체를 하나의 객체로 인식하는 카메라를 이용한 가축 추적 장치.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어대상 카메라의 촬상 영상으로부터 상기 식별된 적어도 하나의 가축에 대한 3차원 좌표 정보를 획득한 다음, 상기 획득한 가축의 3차원 좌표 정보를 이용하여 상기 가축의 이동 속도, 이동 방향, 동선, 직립 여부 중 적어도 하나의 정보를 검출하는 상태정보 검출부를 더 포함하는 카메라를 이용한 가축 추적 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 복수의 카메라는,
    상기 대상 공간의 가장자리 부위 중에서 상기 대상 공간을 구성하는 복수의 서브 공간에 대응하는 부위에 설치되어 있으며 해당 서브 공간을 따라 슬라이딩 이동이 가능하도록 설치되며,
    상기 카메라 제어부는,
    상기 적어도 하나의 가축에 대응하는 적어도 하나의 표시 소자의 평균 위치가 화면의 중심부에서 촬영되도록, 상기 점멸 구동되는 적어도 하나의 표시 소자의 이동에 대응하여 상기 제어대상 카메라의 슬라이딩 이동 또는 줌 배율을 제어하는 카메라를 이용한 가축 추적 장치.
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