KR20210102002A - Factory-type insect breeding system for mass production based on image recognition and breeding cage module - Google Patents

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KR20210102002A
KR20210102002A KR1020200016692A KR20200016692A KR20210102002A KR 20210102002 A KR20210102002 A KR 20210102002A KR 1020200016692 A KR1020200016692 A KR 1020200016692A KR 20200016692 A KR20200016692 A KR 20200016692A KR 20210102002 A KR20210102002 A KR 20210102002A
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Abstract

The present invention relates to an insect breeding system and, more specifically, to an insect breeding factory system for mass production based on image recognition and a breeding cage module, in which an actuator, a sensor unit, and a camera module are installed in an insect breeding cage, and images of a camera are used to train a you-only-look-once (YOLO) neural network to identify growth, food source status, and excrement of insects. According to the present invention, a method for operating the insect breeding factory system comprises: a step (P1) of building an insect growth activity database with the actuator (30), the sensor unit (40), and the camera module (34)(P1); a step (P2) of training a YOLO neural network with the database after the database building step (P1); a step (P3) of identifying insects, food, and excrement after the YOLO neural network training step (P2); an image recognition module step (P4) after the identification step (P3); and an image discrimination step (P5) of after the image recognition step (P4). According to the present invention, the size and number of insects and the state of food sources and excrement can be checked by applying a YOLO technology which is a single-step object detection algorithm, thereby reducing labor cost by 50% compared to an existing box type and acquiring products more than three times a year by optimizing light source and growth activity on the basis of an insect database.

Description

영상인식 및 사육케이지 모듈기반 대량생산용 공장형 곤충사육시스템 {Factory-type insect breeding system for mass production based on image recognition and breeding cage module}Factory-type insect breeding system for mass production based on image recognition and breeding cage module}

본 발명은 곤충사육시스템에 관한 것으로서, 보다 상세히는 곤충 사육 케이지에 엑추에어터, 센서부 및 카메라 모듈을 설치하고, 상기 카메라의 영상을 YOLO 신경망 학습으로 곤충의 생육, 곤충 먹이원 상태, 및 배설물등을 식별하는 것을 특징으로 하는 영상인식 및 사육케이지 모듈기반 대량생산용 공장형 곤충사육시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an insect breeding system, and in more detail, an actuator, a sensor unit and a camera module are installed in an insect breeding cage, and the image of the camera is YOLO neural network learning to learn about insect growth, insect food source status, and excrement. It relates to a factory-type insect breeding system for mass production based on image recognition and breeding cage module, characterized in that it identifies such things.

곤충 사육은 자연환경에 사육하는 노지형, 플라스틱 케이지에서 소규모로 사육하는 리빙 박스형 및 대량 생산을 목적으로 하는 대용량 사육장치로 구분된다. Insect breeding is divided into outdoor breeding in a natural environment, living box breeding in plastic cages on a small scale, and large-capacity breeding equipment for mass production.

국내 곤충 농가는 대부분 리빙 박스형으로 용기본체가 덮개로 덮여져 있기 때문에 곤충 사육에 생육조건을 제공하기 어렵고 성충과 유충이 공존하는 형태이며, 배설물 관리가 되지 않아서 비위생적 환경이 대부분이다. Most domestic insect farms are living box-type and the container body is covered with a cover, so it is difficult to provide growth conditions for insect breeding, and adults and larvae coexist.

국내 곤충농가의 현실은 곤충 사육사의 비위생적이고, 곤충 생산의 전근대적 생산방식으로, 다품종 대량생산 시스템을 갖추지 못한 곳이 대부분이다. The reality of domestic insect farms is that insect breeders are unsanitary, pre-modern production methods of insect production, and most of them do not have a multi-variety mass production system.

곤충 수요에 맞추기 위해서는 다품종 대량생산 또는 소품종 다량생산에 적합하도록 유연성 있는 생산시스템 개발이 필요하다. In order to meet the demand for insects, it is necessary to develop a flexible production system suitable for mass production of multiple species or mass production of small species.

선진 업체는 곤충 생육의 최적 데이터 베이스와 ICT(Information & Communication Technology)기술을 접목하여 다품종 대량생산 시스템을 구축하고 있는 단계이다. Advanced companies are in the stage of establishing a multi-variety mass production system by combining the optimal database of insect growth and ICT (Information & Communication Technology) technology.

현재, 곤충 생육활동에 요구되는 온도, 습도 및 광원의 광주기 관리에 대한 데이트 베이스는 미비한 상태이다. Currently, the data base for photoperiod management of temperature, humidity and light source required for insect growth activity is incomplete.

따라서, 곤충 생육에 필요한 데이터 베이스를 구축하기 위해서는 사육 게이지에 카메라를 설치하여, 상기 카메라 영상정보를 바탕으로 곤충 성장 상태, 개체수 및 먹이활동에 대한 DB화 진행이 필요하며, 인공지능 신경망으로 학습용 데이터로 활용할 필요성이 대두되고 있다. Therefore, in order to build a database necessary for insect growth, it is necessary to install a camera in the breeding gauge, and to make a DB on the insect growth status, number of individuals, and feeding activity based on the camera image information, and use the artificial intelligence neural network for learning data. The need for its use is emerging.

또한, IoT를 적용한 웹기반의 확장형 곤충생육관리 시스템의 구축으로 기존의 수작업 방식에 비하여 50%의 인건비 절감 가능할 것으로 예상되며, 기존의 곤충주기는 연간 1회 생산이 대부분이지만, 본 발명으로는 연간 3회 이상 생산이 가능할 것으로 예상된다. In addition, it is expected that labor costs can be reduced by 50% compared to the existing manual method by building a web-based scalable insect growth management system to which IoT is applied. It is expected that it will be able to produce more than three times.

1. KR 10-1986764 B1, '이동식 대차 시스템을 이용한 복합형 사육장치및 그의 원격제어 방법', 등록일자: 2019.05.31.1. KR 10-1986764 B1, 'Composite breeding apparatus using a mobile bogie system and its remote control method', Registration date: 2019.05.31. 2. KR 10-1946839 B1, '유용곤충 사육 시스템', 등록일자: 2019.02.01.2. KR 10-1946839 B1, 'Useful insect breeding system', registration date: 2019.02.01. 3. KR 10-2011-0061954 A, '동물, 식물, 및 곤충의 정보를 제공하는 휴대용기기및 그 정보 제공방법', 공개일자: 2011.06.10.3. KR 10-2011-0061954 A, 'A portable device providing information on animals, plants, and insects and a method for providing the information', Publication date: 2011.06.10.

본 발명은 상기 문제점을 해결하고자 창안된 것으로서, 곤충 사육 케이지에 엑추에어터, 센서부 및 카메라 모듈을 설치하고, 상기 카메라의 영상을 YOLO 신경망 학습으로 곤충의 생육, 곤충 먹이원 상태, 및 배설물등을 식별할 수 있는 영상인식 및 사육케이지 모듈기반 대량생산용 공장형 곤충사육시스템을 개시하는 것이 본 발명의 목적으로 한다. The present invention was devised to solve the above problems, by installing an actuator, a sensor unit and a camera module in an insect breeding cage, and learning the image of the camera by YOLO neural network learning, insect growth, insect food source status, and excrement, etc. It is an object of the present invention to disclose a factory-type insect breeding system for mass production based on image recognition and breeding cage module that can identify .

상기 발명 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 곤충 사육 케이지를 다층을 적재할 수 있는 수용부와, 일측면부에 출입구와,상기 곤충 사육 케이지에 가습 모듈(31), 가열모듈(32), 광원 모듈(33) 및 카메라 모듈(34)의 엑추에이터(30)와, 온도센서(41)와 습도센서(42)의 센서부(40)와, 하단부에는 훨(15)을 구비한 이동식 수납 케이스(10)와; 상기 엑추에어터(30)의 제어 및 정보를 수집하는 데이터 수집부(51)와 엑추에이너 제어부(53)와, 상기 센서부(40)의 정보를 저장하는 데이터 저장부와, 전원부(55)와 통신부(54)를 구비하여 곤충 생육 환경을 제어하는 곤충 생육 환경 수집장치(50)와; 상기 통신부(54)의 신호를 유무선의 통신망(60)을 거쳐 유저의 게이트 웨어(70)와 양방향 통신;을 포함하는 사육 케이지 모듈기반 대량생산용 공장형 곤충사육 시스템에 있어서, 상기 엑추에어터(30), 센서부(40) 및 카메라 모듈(34)로 곤충 생육활동 데이터베이스를 구축하는 단계(P1); In order to achieve the object of the present invention, the present invention is an insect breeding cage with a receiving part capable of loading multiple layers, an entrance on one side, and a humidification module 31, a heating module 32, and a light source module in the insect breeding cage. (33) and the actuator 30 of the camera module 34, the sensor unit 40 of the temperature sensor 41 and the humidity sensor 42, and a movable storage case 10 having a wheel 15 at the lower end thereof Wow; A data collection unit 51 and an actuator control unit 53 for collecting control and information of the actuator 30, a data storage unit for storing information of the sensor unit 40, and a power supply unit 55 and an insect growth environment collecting device 50 for controlling an insect growth environment by having a communication unit 54 with; In the breeding cage module-based mass production factory type insect breeding system including; ), building an insect growth activity database with the sensor unit 40 and the camera module 34 (P1);

상기 데이트 구축 단계(P1)이후, 상기 데이터베이스를 YOLO 신경망 학습하는 단계(P2); 상기 YOLO 신경망 학습 단계(P2) 이후, 곤충, 먹이, 배설물의 환경 식별 단계(P3); 상기 식별 단계(P3) 이후, 영상 인식 모듈 단계(P4); 상기 영상 인식 단계(P4) 이후, 영상 판별 단계(P5);를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상인식 및 사육케이지 모듈기반 대량생산용 공장형 곤충사육시스템을 개시하고자 한다. After the data building step (P1), the step of learning the database YOLO neural network (P2); After the YOLO neural network learning step (P2), the environment identification step (P3) of insects, food, and excrement; After the identification step (P3), the image recognition module step (P4); After the image recognition step (P4), the image identification step (P5); to disclose an image recognition and breeding cage module-based factory type insect breeding system for mass production, characterized in that it includes.

또한, 본 발명은 곤충 생육환경 및 생장 정보를 시각화 내지 그래프로 표현하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상인식 및 사육케이지 모듈기반 대량생산용 공장형 곤충사육시스템을 개시하고자 한다. In addition, the present invention intends to disclose a factory-type insect breeding system for mass production based on image recognition and breeding cage module, characterized in that it further comprises; visualizing or graphing the insect growth environment and growth information.

또한, 본 발명은 관리자 내지 유저의 모바일 웹으로 곤충 생육의 환경상태, 이상징후 및 출하적정시기를 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상인식 및 사육케이지 모듈기반 대량생산용 공장형 곤충사육시스템을 개시하고자 한다. In addition, the present invention is an image recognition and breeding cage module-based factory-type insect breeding for mass production, characterized in that it further comprises; transmitting the environmental status of insect growth, abnormal symptoms, and the appropriate shipment time to the mobile web of the administrator or user. We want to start the system.

상기 해결수단으로 인하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 가진다. Due to the above solution, the present invention has the following effects.

첫째, 곤충 사육 게이지에 개별적으로 설치된 카메라 영상을 딥러닝(Deep Learning)기술을 활용하여 단일 단계 방식의 객체 탐지 알고리즘인 YOLO기술을 적용하여 곤충의 크기, 개체수, 먹이원와 배설물 현황을 확인할 수 있다. First, it is possible to check the size, number of insects, food sources and the status of excreta by applying YOLO technology, a single-step method of object detection algorithm, by using deep learning technology for camera images individually installed on insect breeding gauges.

둘째, IoT를 적용한 웹기반의 확장형 곤충생육관리 시스템의 구축으로, 기존의 리방 박스형에 비하여 50%의 인건비 절감 가능하다. Second, by building a web-based, scalable insect growth management system applying IoT, it is possible to reduce labor costs by 50% compared to the existing box type.

셋째, 곤충의 데이트 베이스를 활용하여 광원과 생육활동의 최적화로 연간 3회 이상 생산이 가능하다(기존은 연 1회)Third, it is possible to produce more than 3 times a year by optimizing the light source and growth activity using the insect date base (previously, once a year)

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예의 흐름도이다.
도 2는 영상인식 및 처리과정의 흐름도이다.
도 3은 모바일 내지 웹기반 시각화 모듈 흐름도이다.
도 4는 사육게이지의 구성도이다.
도 5는 배출 자동화 개념도 및 중앙관제 시스템 흐름도이다.
도 6은 이동식 수납케이스(10)의 구성도이다.
도 7은 배설물 배출자동화 구성도이다.
도 8은 YOLO 알고리즘으로 곤충, 먹이원, 배설물 객체탐지 사진이다.
도 10은 사육 게이지에 적용되는 엑추에이터(30)의 실시예이다.
1 is a flowchart of a preferred embodiment of the present invention.
2 is a flowchart of an image recognition and processing process.
3 is a flowchart of a mobile or web-based visualization module.
4 is a block diagram of a breeding gauge.
5 is a schematic diagram of an emission automation system and a flow chart of a central control system.
6 is a configuration diagram of the movable storage case 10 .
7 is a configuration diagram of the automatic excretion discharge.
8 is a picture of insect, food source, and excrement object detection using the YOLO algorithm.
10 is an embodiment of the actuator 30 applied to the breeding gauge.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, the present invention may be embodied in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분(전기회로, 기타 소요 부품 등과 같은 제반사항)은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly explain the present invention, parts irrelevant to the description (such as electric circuits and other necessary parts) are omitted, and the same or similar components are assigned the same reference numerals throughout the specification.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기, 색상 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여, 구성요소별 색상을 도면에서와 같이 표현하였지만 특허 권리 범위는 다양한 색상을 다 포함하는 것이 자명하다. In addition, since the size, color, and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily indicated for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the bars shown in the drawings. In order to clearly express various parts and regions in the drawings, the colors for each component are expressed as in the drawings, but it is obvious that the patent rights range includes all of the various colors.

도면 내지 구성요소의 두께 내지 크기 또한 표현을 명확하게 하기 위하여 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서 설명의 편의를 위하여 일부 부분 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.The thickness and size of the drawings and components are also enlarged for clarity of expression. In addition, in the drawings, the thickness of some parts and regions is exaggerated for convenience of explanation.

본 발명은 곤충사육시스템에 관한 것으로서, 보다 상세히는 곤충 사육 케이지에 엑추에어터, 센서부 및 카메라 모듈을 설치하고, 상기 카메라의 영상을 YOLO 신경망 학습으로 곤충의 생육, 곤충 먹이원 상태, 및 배설물등을 식별하는 것을 특징으로 하는 영상인식 및 사육케이지 모듈기반 대량생산용 공장형 곤충사육시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an insect breeding system, and in more detail, an actuator, a sensor unit and a camera module are installed in an insect breeding cage, and the image of the camera is YOLO neural network learning to learn about insect growth, insect food source status, and excrement. It relates to a factory-type insect breeding system for mass production based on image recognition and breeding cage module, characterized in that it identifies such things.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예의 흐름도이며, 도 2는 영상인식 및 처리과정의 흐름도이며, 도 3은 모바일 내지 웹기반 시각화 모듈 흐름도이다. Fig. 1 is a flowchart of a preferred embodiment of the present invention, Fig. 2 is a flowchart of image recognition and processing, and Fig. 3 is a flowchart of a mobile or web-based visualization module.

도 1 내지 3에서 나타낸 것과 같이, 본 발명은 곤충 사육 케이지를 다층을 적재할 수 있는 수용부와, 일측면부에 출입구와,상기 곤총 사육 케이지에 가습 모듈(31), 가열모듈(32), 광원 모듈(33) 및 카메라 모듈(34)의 엑추에이터(30)와, 온도센서(41)와 습도센서(42)의 센서부(40)와, 하단부에는 훨(15)을 구비한 이동식 수납 케이스(10)와; 상기 엑추에어터(30)의 제어 및 정보를 수집하는 데이터 수집부(51)와 엑추에이너 제어부(53)와, 상기 센서부(40)의 정보를 저장하는 데이터 저장부와, 전원부(55)와 통신부(54)를 구비하여 곤충 생육 환경을 제어하는 곤충 생육 환경 수집장치(50)와; 상기 통신부(54)의 신호를 유무선의 통신망(60)을 거쳐 유저의 게이트 웨어(70)와 양방향 통신;을 포함하는 사육 케이지 모듈기반 대량생산용 공장형 곤충사육 시스템에 있어서, 상기 엑추에어터(30), 센서부(40) 및 카메라 모듈(34)로 곤충 생육활동 데이터베이스를 구축하는 단계(P1); 상기 데이트 구축 단계(P1)이후, 상기 데이터베이스를 YOLO 신경망 학습하는 단계(P2); 상기 YOLO 신경망 학습 단계(P2) 이후, 곤충, 먹이, 배설물의 환경 식별 단계(P3); 상기 식별 단계(P3) 이후, 영상 인식 모듈 단계(P4); 상기 영상 인식 단계(P4) 이후, 영상 판별 단계(P5);를 포함하는 것을 특징으로 한다. As shown in Figures 1 to 3, the present invention is an insect breeding cage with a receiving part that can load multiple layers, a doorway on one side, and a humidification module 31, a heating module 32, and a light source in the konchong breeding cage. The module 33 and the actuator 30 of the camera module 34, the sensor unit 40 of the temperature sensor 41 and the humidity sensor 42, and a movable storage case 10 having a wheel 15 at the lower end )Wow; A data collection unit 51 and an actuator control unit 53 for collecting control and information of the actuator 30, a data storage unit for storing information of the sensor unit 40, and a power supply unit 55 And an insect growth environment collecting device 50 for controlling the insect growth environment by having a communication unit 54; In the breeding cage module-based mass production factory type insect breeding system including; ), building an insect growth activity database with the sensor unit 40 and the camera module 34 (P1); After the data building step (P1), the step of learning the database YOLO neural network (P2); After the YOLO neural network learning step (P2), the environmental identification step (P3) of insects, food, and excrement; After the identification step (P3), the image recognition module step (P4); After the image recognition step (P4), the image discrimination step (P5); characterized in that it comprises a.

도 6은 이동식 수납케이스(10)의 구성도이며, 도 7은 배설물 배출자동화 구성도이며, 도 10은 사육 게이지에 적용되는 엑추에이터(30)의 실시예이다. 6 is a configuration diagram of the movable storage case 10, FIG. 7 is a configuration diagram of automatic excretion discharge, and FIG. 10 is an embodiment of the actuator 30 applied to the breeding gauge.

상기 그림을 참조하여 설명하면, 상기 이동식 수납 케이스(10)는 다품종의 곤충을 수납할 수 있도록 곤충 사육 케이지를 다층을 적재할 수 있는 수용부와, 일측면부에 출입구를 구비하는 것이 바람직하다. Referring to the above figure, it is preferable that the movable storage case 10 has an accommodating portion capable of loading multi-layered insect breeding cages so as to accommodate various kinds of insects, and a doorway on one side thereof.

도 4는 사육게이지의 구성도이며, 도 5는 배출 자동화 개념도 및 중앙관제 시스템 흐름도이다. 4 is a configuration diagram of a breeding gauge, and FIG. 5 is a schematic diagram of an automatic discharge and a flow chart of a central control system.

상기 곤충 사육 케이지에는 각각 곤충에 적합한 온도와 습도를 제공하기 위하여 가습 모듈(31), 가열모듈(32) 및 광원 모듈(33)이 구비되며, 제어를 위한 온도센서(41)와 습도센서(42)의 센서부(40)를 구비하는 것이 바람직하다. The insect breeding cage is provided with a humidification module 31, a heating module 32, and a light source module 33 to provide temperature and humidity suitable for insects, respectively, and a temperature sensor 41 and a humidity sensor 42 for control. ) It is preferable to provide a sensor unit 40 of.

또한, 상기 곤충 사육 케이지에는 개별적 카메라와 카메라 모듈(34)을 구비하여 곤충의 생육상태, 성충과 유충의 상태, 개체수 현황, 먹이원 현황 및 배설물 상태를 확인할 수 있다. In addition, the insect breeding cage is equipped with an individual camera and a camera module 34 to check the growth status of insects, the status of adults and larvae, the status of the population, the status of the food source, and the status of excreta.

상기 이동식 수납케이스(10)에 다품종의 곤충이 수용될 수도 있고, 단일 품종의 곤충류가 수용될수도 있지만, 다수개의 곤충 게이지를 현황을 파악하기 위해서는 카메라 영상을 분석하고, 영상처리 기술이 필요하다. Multiple types of insects may be accommodated in the movable storage case 10, or a single type of insects may be accommodated.

카메라에서 전송되는 영상에 곤충, 먹이원, 배설물 등의 객체 탐지(Object Detection)기술이 중요하다. 상기 객체 탐지는 영상 이미지에서 관심 객체를 배경과 구분해 식별하는 자동화 기법으로, 컴퓨터 비전(Computer Vision) 기술의 중의 하나이다. Object detection technology such as insects, food sources, and excrement is important in the image transmitted from the camera. The object detection is an automated technique for distinguishing and identifying an object of interest from a background in a video image, and is one of computer vision technologies.

영상 이미지에서 올바른 객체 탐지를 위해서는 경계박스(Bounding Box)를 설정해 객체를 나타내는 사물의 카테고리를 연관시켜야 합니다. For correct object detection in video images, you need to set up a bounding box to associate categories of objects that represent objects.

이 때 딥러닝(Deep Learning)이 활용하게 된다. In this case, Deep Learning is used.

콘볼루션 신경망(CNN; Convolutional Neural Network)은 컴퓨터 비전의 핵심 기술중의 하나이다. 콘볼루션 신경망 기술을 활용하면 제한된 객체 탐지에 대한 회귀와 분류가 가능하다. Convolutional Neural Network (CNN) is one of the core technologies of computer vision. Convolutional neural network technology enables regression and classification for limited object detection.

제한된 객체 탐지는 이미지 인식(Image Recognition), 핵심 포인트 탐지(Key Points Detection), 시맨틱 분할(Semantic Segmentation) 등 기존 컴퓨터 비전 업무와 마찬가지로 정해진 수의 대상을 처리하게 되는데, 대상의 수가 정해져 있을 경우 분류 또는 회귀 문제로 모델링하면 된다. Restricted object detection processes a fixed number of objects like the existing computer vision tasks such as Image Recognition, Key Points Detection, and Semantic Segmentation. Model it as a regression problem.

본 발명에서는 대수의 주체가 곤충, 먹이원, 배설물, 성충과 유충의 분류 등이 해당된다. In the present invention, the majority of subjects include insects, food sources, excrement, and classification of adults and larvae.

도 8은 YOLO 알고리즘으로 곤충, 먹이원, 배설물 객체탐지 사진이다. 8 is a picture of insect, food source, and excrement object detection using the YOLO algorithm.

상기 YOLO(You Only Look Once)는 대표적인 단일 단계 방식의 객체 탐지 알고리즘이다. YOLO 알고리즘은 원본 이미지를 동일한 크기의 그리드로 나눈다. 이후, 각 그리드에 대해 그리드 중앙을 중심으로 미리 정의된 형태(predefined shape)으로 지정된 경계박스의 개수를 예측하고 이를 기반으로 신뢰도를 계산한다.The You Only Look Once (YOLO) is a representative single-step object detection algorithm. The YOLO algorithm divides the original image into grids of equal size. Thereafter, for each grid, the number of bounding boxes designated with a predefined shape centered on the center of the grid is predicted, and reliability is calculated based on this.

그 결과 이미지에 객체가 포함되어 있는지, 또는 배경만 단독으로 있는지에 대한 여부가 포함된다. 높은 객체 신뢰도를 가진 위치를 선택해 객체 카테고리를 파악합니다.The result is whether the image contains objects, or whether the background is alone. Identify object categories by choosing locations with high object confidence.

미리 정의된 형태를 가진 경계박스 수를 ‘앵커 박스(Anchor Boxes)’라며, 상기 앵커 박스는 K-평균 알고리즘에 의한 데이터로부터 생성되며, 데이터 세트의 객체 크기와 형태에 대한 사전 정보를 확보한다. The number of bounding boxes having a predefined shape is called 'Anchor Boxes', and the anchor boxes are generated from data by a K-means algorithm, and secure prior information on the object size and shape of the data set.

각각의 앵커는 각기 다른 크기와 형태의 객체를 탐지하도록 설계되어 있다. Each anchor is designed to detect objects of different sizes and shapes.

도 8에서 나타낸 것과 같이, 배추에는 2개의 앵커가, 성충에게는 4개의 앵커가 형성된 것을 확인할 수 있다. 이 알고리즘은 앵커 박스와 유사한 크기의 개체를 탐지하는데, 최종 예측은 앵커의 위치나 크기와는 차이가 있다. As shown in FIG. 8, it can be confirmed that two anchors are formed in Chinese cabbage, and four anchors are formed in adults. This algorithm detects objects of similar size to the anchor box, but the final prediction is different from the anchor's location or size.

상기 결과를 이미지의 피쳐(Feature) 맵에서 확보한 최적화된 오프셋이 앵커 위치나 크기에 추가된다. The optimized offset obtained from the result obtained from the feature map of the image is added to the anchor position or size.

상기 YOLO는 단순한 처리로 속도가 매우 빠른 것이 특징이다. 기존 다른 real-time 비전 기술과 비교할 때, 2배 정도 높은 성능을 보인다. 이미지 전체를 한 번에 바라보는 방식으로 클래스를 분별한다. The YOLO is characterized by a very fast speed with simple processing. Compared to other real-time vision technologies, it has twice the performance. Classes are distinguished by looking at the entire image at once.

또한, YOLO는 실시간 동영상에서 객체 등을 추출할 수 있다.In addition, YOLO can extract objects and the like from real-time videos.

본 발명은 YOLO 알고리즘을 활용하여, 곤충별 최적의 생육조건에 대한 데이터 베이스를 확보하는데 그 목적이 있다. An object of the present invention is to secure a database for optimal growth conditions for each insect by utilizing the YOLO algorithm.

곤충의 생육 데이터 베이스를 가공하여 정보를 시각화 또는 다양한 그래프로 표현하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명은 곤충 생육환경 및 생장 정보를 시각화 내지 그래프로 표현하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. It is desirable to process the insect growth database to visualize the information or to express it in various graphs. Accordingly, the present invention is characterized in that it further comprises; the step of expressing the insect growth environment and growth information in a visualization or graph.

또한, 본 발명은 관리자 내지 유저의 모바일 웹으로 곤충 생육의 환경상태, 이상징후 및 출하적정시기를 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that it further comprises; transmitting the environmental status of insect growth, abnormal symptoms, and appropriate shipping time to the mobile web of the administrator or user.

곤충 생육에 가장 생산성을 높이는 방법은 첫째, 생육의 이상 징후를 빨리 파악하는 것이고, 둘째, 성충과 유충의 분리 작업이며, 셋째는 각 곤충별 생육조건의 차별화이다. The most productive method for insect growth is firstly to quickly identify abnormal signs of growth, secondly, separation of adults and larvae, and thirdly, differentiation of growth conditions for each insect.

이를 위해서는 관리자 내지 유저에게 상기 내용을 빠르게 전달해야할 필요성이 있다. 따라서 상기 이싱징후, 생육조건의 상태, 유충의 출현등은 유저에게 유무선 뿐만 아니라 모바일로 쉽게 전송할 수 있어야 한다. To this end, there is a need to quickly deliver the above information to an administrator or a user. Therefore, the signs of icing, the state of growth conditions, the appearance of larvae, etc. should be easily transmitted to the user via mobile as well as wired or wireless.

본 성과물은 중소벤처기업부에서 지원하는 2019년도 산학연 Collabo R&D사업(No.s2736757)의 연구수행으로 인한 결과물임을 밝힙니다.This achievement is the result of the research performance of the 2019 industry-university-research Collabo R&D project (No.s2736757) supported by the Ministry of SMEs and Startups.

This work was supported by project for Collabo R&D between Industry, Academy, and Research Institute funded Korea Ministry of SMEs and Startups in 2019.(Project No. s2736757)This work was supported by project for Collabo R&D between Industry, Academy, and Research Institute funded Korea Ministry of SMEs and Startups in 2019.(Project No. s2736757)

10: 이동식 수납케이스, 11: 대차 프레임, 12: 온습도 공급배관,
13: 미스트 분사 노즐, 15: 훨, 16: 철조망,
20: 제어부, 21: 모터 드라이브, 22: 이송모터,
23: 이송장치,
30: 엑추에어터, 31: 가습 모듈, 32: 가열모듈,
33: 광원 모듈, 34: 카메라 모듈,
40: 센서부, 41: 온도센서, 42: 습도센서,
50: 곤충 생육환경 수집장치, 51: 데이트 수집부,
52: 데이트 저장부, 53: 엑추에어터 제어부, 54: 통신부,
55: 전원부,
60: 통신망, 70: 게이트 웨이,
100: 공장형 곤충사육시스템
10: movable storage case, 11: bogie frame, 12: temperature and humidity supply pipe,
13: mist spray nozzle, 15: whirl, 16: barbed wire,
20: control unit, 21: motor drive, 22: transfer motor,
23: transfer device,
30: actuator, 31: humidification module, 32: heating module,
33: light source module, 34: camera module,
40: sensor unit, 41: temperature sensor, 42: humidity sensor,
50: insect growth environment collection device, 51: date collection unit,
52: data storage unit, 53: actuator control unit, 54: communication unit,
55: power unit,
60: communication network, 70: gateway,
100: factory type insect breeding system

Claims (3)

곤충 사육 케이지를 다층을 적재할 수 있는 수용부와, 일측면부에 출입구와,상기 곤충 사육 케이지에 가습 모듈(31), 가열모듈(32), 광원 모듈(33) 및 카메라 모듈(34)의 엑추에이터(30)와, 온도센서(41)와 습도센서(42)의 센서부(40)와, 하단부에는 훨(15)을 구비한 이동식 수납 케이스(10)와; 상기 엑추에어터(30)의 제어 및 정보를 수집하는 데이터 수집부(51)와 엑추에이너 제어부(53)와, 상기 센서부(40)의 정보를 저장하는 데이터 저장부와, 전원부(55)와 통신부(54)를 구비하여 곤충 생육 환경을 제어하는 곤충 생육 환경 수집장치(50)와; 상기 통신부(54)의 신호를 유무선의 통신망(60)을 거쳐 유저의 게이트 웨어(70)와 양방향 통신;을 포함하는 사육 케이지 모듈기반 대량생산용 공장형 곤충사육 시스템에 있어서,
상기 엑추에어터(30), 센서부(40) 및 카메라 모듈(34)로 곤충 생육활동 데이터베이스를 구축하는 단계(P1);
상기 데이트 구축 단계(P1)이후, 상기 데이터베이스를 YOLO 신경망 학습하는 단계(P2);
상기 YOLO 신경망 학습 단계(P2) 이후, 곤충, 먹이, 배설물의 환경 식별 단계(P3);
상기 식별 단계(P3) 이후, 영상 인식 모듈 단계(P4);
상기 영상 인식 단계(P4) 이후, 영상 판별 단계(P5);를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상인식 및 사육케이지 모듈기반 대량생산용 공장형 곤충사육시스템.
An actuator of a humidifying module 31 , a heating module 32 , a light source module 33 and a camera module 34 in the insect breeding cage with a receiving part capable of stacking multiple layers of an insect breeding cage, and an entrance on one side of the cage (30), the sensor unit 40 of the temperature sensor 41 and the humidity sensor 42, and a movable storage case 10 having a wheel 15 at the lower end thereof; A data collection unit 51 and an actuator control unit 53 for collecting control and information of the actuator 30, a data storage unit for storing information of the sensor unit 40, and a power supply unit 55 and an insect growth environment collecting device 50 for controlling an insect growth environment by having a communication unit 54 with; In the breeding cage module-based mass production factory type insect breeding system including;
building an insect growth activity database with the actuator 30, the sensor unit 40 and the camera module 34 (P1);
After the data building step (P1), the step of learning the database YOLO neural network (P2);
After the YOLO neural network learning step (P2), the environmental identification step (P3) of insects, food, and excrement;
After the identification step (P3), the image recognition module step (P4);
After the image recognition step (P4), the image identification step (P5); Image recognition and breeding cage module-based factory-type insect breeding system for mass production, characterized in that it comprises a.
상기 1항에 있어서,
곤충 생육환경 및 생장 정보를 시각화 내지 그래프로 표현하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상인식 및 사육케이지 모듈기반 대량생산용 공장형 곤충사육시스템.
According to claim 1,
Image recognition and breeding cage module-based factory type insect breeding system for mass production, characterized in that it further comprises; expressing the insect growth environment and growth information as a visualization or graph.
상기 1항 내지 2항 어느 항에 있어서,
관리자 내지 유저의 모바일 웹으로 곤충 생육의 환경상태, 이상징후 및 출하적정시기를 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상인식 및 사육케이지 모듈기반 대량생산용 공장형 곤충사육시스템.
According to any one of claims 1 to 2,
Image recognition and breeding cage module-based factory-type insect breeding system for mass production, characterized in that it further comprises; transmitting the environmental status of insect growth, abnormal signs, and appropriate shipment timing to the mobile web of the administrator or user.
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