KR20220006312A - An apparatus for determination of body weight of korean cattle using ToF camera - Google Patents

An apparatus for determination of body weight of korean cattle using ToF camera Download PDF

Info

Publication number
KR20220006312A
KR20220006312A KR1020200084117A KR20200084117A KR20220006312A KR 20220006312 A KR20220006312 A KR 20220006312A KR 1020200084117 A KR1020200084117 A KR 1020200084117A KR 20200084117 A KR20200084117 A KR 20200084117A KR 20220006312 A KR20220006312 A KR 20220006312A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
korean beef
weight
camera
korean
torso
Prior art date
Application number
KR1020200084117A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102356183B1 (en
Inventor
김용현
장동화
Original Assignee
전북대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전북대학교산학협력단 filed Critical 전북대학교산학협력단
Priority to KR1020200084117A priority Critical patent/KR102356183B1/en
Publication of KR20220006312A publication Critical patent/KR20220006312A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102356183B1 publication Critical patent/KR102356183B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01GWEIGHING
    • G01G17/00Apparatus for or methods of weighing material of special form or property
    • G01G17/08Apparatus for or methods of weighing material of special form or property for weighing livestock
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/026Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring distance between sensor and object
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/20Finite element generation, e.g. wire-frame surface description, tesselation
    • G06T17/205Re-meshing
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00Image enhancement or restoration
    • G06T5/001Image restoration
    • G06T5/002Denoising; Smoothing
    • G06T5/70
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/60Analysis of geometric attributes

Abstract

The present invention relates to an apparatus for measuring the body weight of Korean cattle using a Time of Flight (ToF) camera, comprising: the ToF camera measuring the distance from an upper surface of Korean cattle, and acquiring and providing a point cloud image corresponding to the upper surface of the Korean cattle; a camera holding unit fixing the position of the ToF camera on an upper side of the Korean cattle; a mesh information acquisition unit using a linear interpolation method, and acquiring three-dimensional mesh information corresponding to the point cloud image; a volume calculation unit conducting the three-dimensional modeling based on the three-dimensional mesh information, and generating a Korean cattle torso model, and calculating the volume of the Korean cattle torso based on the Korean cattle torso model; and a body weight calculation unit converting the volume of the Korean cattle torso into a body weight in accordance with a preset linear regression formula and outputting the body weight. The present invention aims to provide an apparatus for measuring the body weight of Korean cattle using a ToF camera, which is capable of simplifying the structure.

Description

ToF 카메라 기반 한우 체중 측정 장치{An apparatus for determination of body weight of korean cattle using ToF camera}ToF camera-based weight measuring device for Korean cattle {An apparatus for determination of body weight of korean cattle using ToF camera}

본 발명은 ToF 카메라 하나를 이용하여 단 한번의 촬영만으로도 한우 체중을 측정 및 제공할 수 있도록 하는 ToF 카메라 기반 한우 체중 측정 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a ToF camera-based weighing apparatus for Korean beef that can measure and provide the weight of Korean beef with just one shot using a single ToF camera.

컴퓨터 영상처리기술은 최근에 공장자동화 등을 중심으로 많은 연구와 실용화가 이루어지고 있다. 아직까지는 규격화된 영역에서만 실용성을 인정받고 있지만 앞으로는 규격화되지 않은 많은 분야에서도 실용화가 이루어질 것으로 전망된다.Computer image processing technology has recently been researched and put to practical use, centered on factory automation. Although its practicality has been recognized only in standardized areas, it is expected that practical use will be achieved in many fields that are not standardized in the future.

컴퓨터영상처리기술을 이용한 한우 체중 측정에 대한 연구는 국내외적으로 아직 보고된바 없으나 연구가 한창 진행중인 신기술로서 카메라를 통해 받은 젖소의 영상을 컴퓨터에 입력, 저장한 후 그 이미지 데이터를 분석하는 과정을 거친다.Although research on weight measurement of Korean cattle using computerized image processing technology has not yet been reported at home and abroad, it is a new technology that is currently being researched. rough

현장에서 이용되는 다중 레버식 체중측정장치의 오차 및 이용의 어려움을 줄이기 위해 최근에는 영상처리기술을 응용한 비접촉 체중시스템을 개발하여 축산현장에 접목하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다.In order to reduce the errors and difficulties in using the multi-lever weight measuring device used in the field, recently, a non-contact weight system applied with image processing technology has been developed and research is being actively conducted to apply it to the livestock field.

특히, 국내 등록특허 제10-2123761호에서는 한우를 3D 스캐닝하여 3차원 이미지를 획득하는 3D 스캐너부 및 상기 3D 스캐너부와 연동되어, 3차원 이미지를 이용해 한우의 체중을 산출하는 한우 체중 측정 장치를 포함하는 3D 스캐닝을 이용한 3D모델 분석 기반의 한우 추적 시스템을 제공하고 있다.In particular, in Korean Patent Registration No. 10-2123761, a 3D scanner unit that obtains a three-dimensional image by 3D scanning Korean beef and a Korean beef weight measurement device that is linked with the 3D scanner unit and calculates the weight of Korean cattle using a three-dimensional image are provided. We are providing a Korean beef tracking system based on 3D model analysis using 3D scanning.

다만, 종래에서와 같이 한우를 3D 스캐닝하여 체중을 산출하는 경우, 3D 스캐닝을 위한 다수의 카메라를 구비하여야 하거나, 하나의 카메라를 위치 이동시키면서 다수 시점의 영상을 여러번에 거쳐 반복 촬영하여야 하는 단점이 있었다. 즉, 시스템 구현 비용이 증가하거나, 촬영 시간이 길어서 한우의 움직임이 발생하고 이에 따라 영상 정확도가 급격히 저하되는 문제가 발생하였다. However, in the case of calculating the body weight by 3D scanning Korean beef as in the prior art, a plurality of cameras for 3D scanning must be provided, or images from multiple viewpoints must be repeatedly photographed several times while moving one camera. there was. In other words, there was a problem in that the cost of implementing the system increased or the shooting time was long, so that the movement of Korean cattle occurred, and thus the image accuracy was rapidly deteriorated.

한국 등록특허 10-1584936호(등록일자 : 2016.01.06)Korean Patent Registration No. 10-1584936 (Registration Date: 2016.01.06)

이에 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 ToF 카메라 하나를 이용하여 단 한번의 촬영만으로도 한우 체중을 측정 및 제공할 수 있도록 하는 ToF 카메라 기반 한우 체중 측정 장치를 제공하고자 한다. Accordingly, in order to solve the above problems, the present invention is to provide a ToF camera-based Korean beef weight measurement device that can measure and provide the weight of Korean cattle with just one shot using one ToF camera.

또한 ToF 카메라의 영상으로부터 한우 체적을 산출하고 이를 체중으로 환산하는 새로운 체중 측정 방식을 가지는 ToF 카메라 기반 한우 체중 측정 장치를 제공하고자 한다. In addition, it is intended to provide a ToF camera-based Korean beef weight measurement device having a new weight measurement method that calculates the volume of Korean cattle from the ToF camera image and converts it into body weight.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the object mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the description below.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면 한우의 상부 표면과의 거리를 측정하여, 상기 한우의 상부 표면에 대응되는 포인트 클라우드 영상을 획득 및 제공하는 TOF(Time of flight) 카메라; 상기 TOF 카메라를 한우의 상부측에 위치 고정시키는 카메라 거치부; 선형 보간법을 이용하여 상기 포인트 클라우드 영상에 대응되는 3차원 메쉬 정보를 획득하는 메쉬 정보 획득부; 상기 3차원 메쉬 정보에 기반한 3차원 모델링을 수행하여 한우 몸통 모델을 생성한 후, 한우 몸통 모델을 기반으로 한우 몸통의 체적을 산출하는 체적 산출부; 및 상기 한우 몸통의 체적을 기 설정된 선형 회귀식에 따라 체중으로 환산하여 출력하는 체중 산출부를 포함하는 ToF 카메라 기반 한우 체중 측정 장치를 제공한다. As a means for solving the above problem, according to an embodiment of the present invention, a time of flight (TOF) for acquiring and providing a point cloud image corresponding to the upper surface of Korean beef by measuring a distance from the upper surface of the Korean beef camera; a camera holder for fixing the TOF camera to the upper side of the Korean beef; a mesh information acquisition unit configured to acquire 3D mesh information corresponding to the point cloud image by using a linear interpolation method; a volume calculator configured to generate a Korean beef torso model by performing three-dimensional modeling based on the three-dimensional mesh information, and then calculating a volume of a Korean beef torso based on the Korean beef torso model; and a weight calculator that converts and outputs the volume of the Korean beef torso into body weight according to a preset linear regression equation.

상기 체중 산출부는 "weight = α + β × Vtotal"의 식에 따라 상기 한우 몸통의 체적(Vtotal)을 상기 체중(weight)으로 환산하며, 상기 α와 상기 β는 측정된 데이터의 회귀식에서 결정된 상수를 특징으로 한다. The weight calculator converts the volume (V total ) of the Korean beef torso into the weight according to the formula of "weight = α + β × V total ", and the α and β are determined from the regression equation of the measured data. Characterized by constants.

더하여, 상기 장치는 k-최근접 이웃 (k-nearest neighbors) 알고리즘을 이용하여 포인트 클라우드 영상에 포함된 잡음을 제거하는 잡음 제거부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the apparatus is characterized in that it further comprises a noise canceling unit for removing noise included in the point cloud image using a k-nearest neighbors algorithm.

상기 카메라 거치부는 접이식 삼각대; 상기 접이식 삼각대의 상부측에 결합된 막대 형상의 기본 암; 상기 기본 암의 일측에 결합되어 무게 균형을 위한 중량을 제공하는 균형추; 상기 기본 암의 타측에 결합된 막대 형상의 확장 암; 상기 확장 암의 일측에 상기 TOF 카메라를 연결 및 고정시키는 고정용 브라켓을 포함하는 것을 특징으로 한다. The camera holder is a folding tripod; a bar-shaped base arm coupled to the upper side of the foldable tripod; a counterweight coupled to one side of the base arm to provide a weight for weight balance; a rod-shaped expansion arm coupled to the other side of the base arm; It characterized in that it comprises a fixing bracket for connecting and fixing the TOF camera on one side of the expansion arm.

본 발명은 ToF 카메라 하나를 이용하여 단 한번의 촬영만으로도 한우 체중을 측정 및 제공할 수 있도록 함으로써, 장치 구성을 간단화할 수 있으며, 또한 필요 영상의 획득 시간도 최소화할 수 있도록 한다.According to the present invention, by using a single ToF camera to measure and provide the weight of Korean beef with just one shot, the device configuration can be simplified and the time required to acquire an image can be minimized.

또한 ToF 카메라의 영상으로부터 한우 체적을 산출하고, 이를 체중으로 환산할 수 있도록 한다. In addition, it is possible to calculate the volume of Korean beef from the ToF camera image and convert it into body weight.

더 나아가 삼각대 기반으로 구현되는 카메라 거치대를 통해 장치의 설치 및 이동이 더욱 손쉽게 수행될 수 있도록 한다. Furthermore, through the camera cradle implemented based on a tripod, the installation and movement of the device can be performed more easily.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 ToF 카메라 기반 한우 체중 측정 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 거치부의 상세 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 ToF 카메라 기반 한우 체중 측정 장치를 통해 획득되는 포인트 클라우드 영상과 3차원 메쉬 영상의 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 ToF 카메라 기반 한우 체중 측정 장치의 체적 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a diagram illustrating an apparatus for measuring the weight of Korean beef based on a ToF camera according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a detailed configuration of a camera mounting unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an example of a point cloud image and a 3D mesh image obtained through a ToF camera-based Korean beef weight measurement apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram for explaining a volume calculation method of a ToF camera-based Korean beef weight measurement apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.The following is merely illustrative of the principles of the invention. Therefore, those skilled in the art will be able to devise various devices that, although not explicitly described or shown herein, embody the principles of the present invention and are included within the spirit and scope of the present invention. Further, it is to be understood that all conditional terms and examples listed herein are, in principle, expressly intended solely for the purpose of enabling the concept of the present invention to be understood, and not limited to the specifically enumerated embodiments and states as such. should be

또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Moreover, it is to be understood that all detailed description reciting the principles, aspects, and embodiments of the invention, as well as specific embodiments, are intended to cover structural and functional equivalents of such matters. It should also be understood that such equivalents include not only currently known equivalents, but also equivalents developed in the future, i.e., all devices invented to perform the same function, regardless of structure.

따라서, 예를 들어, 본 명세서의 블럭도는 본 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 회로의 개념적인 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 모든 흐름도, 상태 변환도, 의사 코드 등은 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고 컴퓨터 또는 프로세서가 명백히 도시되었는지 여부를 불문하고 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되는 다양한 프로세스를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.Thus, for example, the block diagrams herein are to be understood as representing conceptual views of illustrative circuitry embodying the principles of the present invention. Similarly, all flowcharts, state transition diagrams, pseudo code, etc. may be tangibly embodied on computer-readable media and be understood to represent various processes performed by a computer or processor, whether or not a computer or processor is explicitly shown. should be

프로세서 또는 이와 유사한 개념으로 표시된 기능 블럭을 포함하는 도면에 도시된 다양한 소자의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어의 사용으로 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 상기 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서 또는 복수의 개별적 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다.The functions of the various elements shown in the drawings including a processor or functional blocks represented by similar concepts may be provided by the use of dedicated hardware as well as hardware having the ability to execute software in association with appropriate software. When provided by a processor, the functionality may be provided by a single dedicated processor, a single shared processor, or a plurality of separate processors, some of which may be shared.

또한 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 명확한 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비 휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.In addition, the clear use of terms presented as processor, control, or similar concepts should not be construed as exclusively referring to hardware having the ability to execute software, and without limitation, digital signal processor (DSP) hardware, ROM for storing software. It should be understood to implicitly include (ROM), RAM (RAM) and non-volatile memory. Other common hardware may also be included.

본 명세서의 청구범위에서, 상세한 설명에 기재된 기능을 수행하기 위한 수단으로 표현된 구성요소는 예를 들어 상기 기능을 수행하는 회로 소자의 조합 또는 펌웨어/마이크로 코드 등을 포함하는 모든 형식의 소프트웨어를 포함하는 기능을 수행하는 모든 방법을 포함하는 것으로 의도되었으며, 상기 기능을 수행하도록 상기 소프트웨어를 실행하기 위한 적절한 회로와 결합된다. 이러한 청구범위에 의해 정의되는 본 발명은 다양하게 열거된 수단에 의해 제공되는 기능들이 결합되고 청구항이 요구하는 방식과 결합되기 때문에 상기 기능을 제공할 수 있는 어떠한 수단도 본 명세서로부터 파악되는 것과 균등한 것으로 이해되어야 한다.In the claims of the present specification, a component expressed as a means for performing the function described in the detailed description includes, for example, a combination of circuit elements that perform the function or software in any form including firmware/microcode, etc. It is intended to include all methods of performing the functions of the device, coupled with suitable circuitry for executing the software to perform the functions. Since the present invention defined by these claims is combined with the functions provided by the various enumerated means and in a manner required by the claims, any means capable of providing the functions are equivalent to those contemplated from the present specification. should be understood as

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. The above objects, features and advantages will become more apparent through the following detailed description in relation to the accompanying drawings, and accordingly, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement the technical idea of the present invention. There will be. In addition, in the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 ToF 카메라 기반 한우 체중 측정 장치를 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating an apparatus for measuring the weight of Korean beef based on a ToF camera according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명의 장치는 한우의 상부 표면과의 거리를 측정하여, 상기 한우의 상부 표면에 대응되는 포인트 클라우드 영상을 획득 및 제공하는 TOF(Time of flight) 카메라(110), 상기 TOF 카메라를 한우의 상부측에 위치 고정시키는 카메라 거치부(120), 선형 보간법을 이용하여 상기 포인트 클라우드 영상에 대응되는 3차원 메쉬 정보를 획득하는 메쉬 정보 획득부(130), 3차원 메쉬 정보에 기반한 3차원 모델링을 수행하여 한우 몸통 모델을 생성한 후, 한우 몸통 모델을 기반으로 한우 몸통의 체적을 산출하는 체적 산출부(140) 및 한우 몸통의 체적을 기 설정된 선형 회귀식에 따라 체중으로 환산하여 출력하는 체중 산출부(150) 등을 포함한다. Referring to Figure 1, the apparatus of the present invention is a TOF (Time of Flight) camera 110 that measures the distance to the upper surface of Korean beef and acquires and provides a point cloud image corresponding to the upper surface of the Korean beef, the A camera holding unit 120 for fixing a TOF camera on the upper side of Korean beef, a mesh information obtaining unit 130 for obtaining 3D mesh information corresponding to the point cloud image using a linear interpolation method, 3D mesh information After generating a Korean cattle torso model by performing 3-D modeling based on the Korean cattle torso model, the volume calculator 140 calculates the volume of the Korean cattle torso based on the Korean cattle torso model, and the volume of the Korean cattle torso is converted into body weight according to a preset linear regression equation. and a weight calculation unit 150 for outputting the result.

특히, 본 발명에서는 대가축의 일예로 한우만을 선택하여 설명하였지만, 필요시에는 젓소, 말 등과 같은 대가축에 대해서도 본 발명의 체중 측정 동작이 동일 적용될 수 있음은 물론 당연하다. In particular, in the present invention, only Korean beef has been selected as an example of a large livestock, but if necessary, it goes without saying that the weight measurement operation of the present invention can be equally applied to large cattle, such as cattle and horses.

TOF 카메라(110)는 카메라 이외에 광원을 구비하고, 광원 턴 온 상태와 턴 오프 상태 각각에서 영상 촬영 동작을 수행하고, 두 개의 영상 사이의 거리에 따른 명암차이를 이용하여 피사체의 거리를 측정하는 원리를 이용하여 한우의 상부 표면과의 거리를 측정한 후, 거리 측정 결과가 반영된 포인트 클라우드 영상을 생성 및 제공한다. The TOF camera 110 includes a light source in addition to the camera, performs an image capturing operation in each of the light source turn-on state and the turn-off state, and measures the distance of the subject by using the contrast between the two images. After measuring the distance to the upper surface of Korean beef using

이러한 TOF 카메라(111)는 한우의 상부면(top view)를 촬영할 수 있도록 촬영 장소의 상측에 배치되는 것이 바람직한데, 이는 한우의 상부면과 한우 체적을 가장 잘 반영할 수 있기 때문이다. The TOF camera 111 is preferably disposed above the photographing location to photograph the top view of Korean beef, because it can best reflect the top surface of Korean beef and the volume of Korean beef.

카메라 거치부(120)는 TOF 카메라(110)를 특정 지점에 위치 및 고정하기 위한 것으로, 이는 도 2에 도시된 바와 같이 세 개 또는 네 개의 다리를 구비하는 접이식 삼각대(121), 접이식 삼각대(121)의 상부측에 결합된 막대 형상의 기본 암(122), 기본 암(122)의 일측에 결합되어 무게 균형을 위한 중량을 제공하는 균형추(123), 기본 암(122)의 타측에 결합된 막대 형상의 확장 암(124), 확장 암(124)의 일측에 TOF 카메라(110)를 연결 및 고정시키는 고정용 브라켓(125)으로 구현될 수 있다. The camera holder 120 is for positioning and fixing the TOF camera 110 at a specific point, which is a foldable tripod 121 having three or four legs, a foldable tripod 121 as shown in FIG. 2 . ), a bar-shaped base arm 122 coupled to the upper side, a counterweight 123 coupled to one side of the base arm 122 to provide weight for weight balance, a bar coupled to the other side of the base arm 122 It may be implemented as a fixing bracket 125 for connecting and fixing the TOF camera 110 to one side of the extended arm 124 of the shape and the extended arm 124 .

다만, 이의 상세 구현 방법은 장치 적용 환경에 따라 다양하게 변경될 수 있음은 물론 당연하다. However, it goes without saying that the detailed implementation method may be variously changed according to the device application environment.

잡음 제거부(130)는 k-최근접 이웃 (k-nearest neighbors) 알고리즘을 이용하여 포인트 클라우드 영상에 포함된 잡음, 즉 잡음으로 인한 이상치를 모두 제거한다. The noise removing unit 130 removes all noises included in the point cloud image, ie, outliers due to noise, using a k-nearest neighbors algorithm.

본 발명에서는 이동 평균법을 이용하여 주변의 10점 평균 높이 값과 해당 지점의 높이값을 비교하여 차이가 5 ~ 10mm 이상이면 잡음으로 판단할 수 있고, 또한 해당 포인트를 기준으로 5 ~10mm 이상의 높이차가 있지만, 좌우 또는 상하로 바로 이웃한 포인트들과 5~10mm 이내의 차이가 있으면, 경계면으로 설정하도록 잡음 제거 및 경계선 검색방법을 사용할 수도 있다. In the present invention, by using the moving average method, by comparing the average height value of the surrounding 10 points with the height value of the corresponding point, if the difference is 5 to 10 mm or more, it can be determined as noise, and the height difference of 5 to 10 mm or more based on the corresponding point However, if there is a difference within 5 to 10 mm from the points immediately adjacent to the left and right or up and down, noise removal and boundary line search methods may be used to set the boundary as the boundary.

메쉬 정보 획득부(140)는 포인트 클라우드 영상을 체적 계산 가능 형태로 변환하기 위해, 선형 보간법을 이용하여 도 3에서와 같이 포인트 클라우드 영상을 포인트 각각의 깊이 정보를 가지는 3차원 메쉬 영상로 변환한다. The mesh information obtaining unit 140 converts the point cloud image into a three-dimensional mesh image having depth information of each point as shown in FIG. 3 by using a linear interpolation method in order to convert the point cloud image into a form capable of calculating a volume.

더하여, 3차원 메쉬 영상에 빈 공간이 발생하는 경우, 주변 포인트들의 정보를 참조하여 새로운 포인트를 생성할 수 있도록 하는 홀 필링 방법을 이용하여 한우 몸통에 대응되는 포인트 모두를 생성할 수 있도록 한다. In addition, when an empty space is generated in the 3D mesh image, all points corresponding to the Korean beef body can be generated by using the hole filling method for generating new points by referring to information of neighboring points.

이때, 홀 필링 기술은 지역 최적화(local optimization) 방식 또는 전역 최적화(global optimization) 방식으로 수행될 수 있으며, 지역 최적화 방식은 주변 포인트들의 위치 연속성에 기반하여 새로운 3차원 포인트를 생성하는 것이고, 전역 최적화 방식은 현재 생성된 볼륨(volume)을 기반으로 보이지 않는 면을 예측함으로써 새로운 3차원 점을 생성하는 볼륨 예측(prediction) 방식이다. In this case, the hole filling technique may be performed by a local optimization method or a global optimization method, and the local optimization method is to generate a new three-dimensional point based on the positional continuity of neighboring points, and global optimization The method is a volume prediction method that generates a new 3D point by predicting an invisible surface based on a currently generated volume.

체적 산출부(150)는 3차원 메쉬 정보에 기반한 3차원 모델링을 수행하여 한우 몸통 모델을 생성한 후, 한우 몸통 모델을 기반으로 한우의 체적을 획득 및 출력한다. The volume calculation unit 150 generates a Korean cattle body model by performing 3D modeling based on the 3D mesh information, and then acquires and outputs the volume of Korean cattle based on the Korean cattle body model.

예를 들어, 3차원 메쉬 정보에 3D 메쉬 삼각분할(triangulation)을 적용함으로써, 3차원 메쉬 정보내 포인트들을 에지 연결함으로써 3각형들로 구성된 메쉬 모델을 생성할 수 있다. 그리고 메쉬 모델을 X축 방향(Y축 방향)에 따라 제 1 거리 간격(D1)으로 1차 분할한 후, 다시 Y축 방향(X축 방향)에 따라 제 2 거리 간격(D2)으로 2차 분할함으로써, 다수의 단위 격자를 생성한다. 그리고 단위 격자에 속하는 포인트들의 높이값을 수집 및 평균함으로써, 단위 격자의 높이값(H)을 결정한 후, 이하의 수학식 1에 따라 단위 격자 각각의 체적(Vi)을 획득한다. 그리고 나서, 단위 격자 모두의 체적을 모두 합산함으로써, 메쉬 모델, 즉 한우의 최종 체적(Vtotal)을 획득한다. For example, by applying 3D mesh triangulation to 3D mesh information, it is possible to generate a mesh model composed of triangles by edge-connecting points in 3D mesh information. Then, the mesh model is first divided into a first distance interval D1 along the X-axis direction (Y-axis direction), and then secondarily divided into a second distance interval D2 along the Y-axis direction (X-axis direction). By doing so, a plurality of unit grids are generated. Then, by collecting and averaging the height values of points belonging to the unit grid, the height value H of the unit grid is determined, and then the volume V i of each unit grid is obtained according to Equation 1 below. Then, the mesh model, that is, the final volume (V total ) of Korean beef is obtained by summing all the volumes of all the unit cells.

[수학식 1][Equation 1]

Vi = D1 × D2 × HV i = D1 × D2 × H

이때, i는 단위 격자 순서를 의미한다. In this case, i means the unit lattice order.

[수학식 2][Equation 2]

Vtotal =

Figure pat00001
V total =
Figure pat00001

이때, N는 단위 격자의 총 개수이다. In this case, N is the total number of unit cells.

그러면, 체중 산출부(160)는 이하의 수학식 3과 같은 선형 회귀식에 따라 한우 몸통의 체적(Vtotal)을 체중(weight)으로 환산하여 출력한다. Then, the weight calculator 160 converts the volume (V total ) of the Korean beef torso into a weight according to a linear regression equation as in Equation 3 below and outputs the converted weight.

[수학식 3][Equation 3]

weight = α + β × Vtotal weight = α + β × V total

이때, α, β는 측정된 영상 데이터를 이용하여 회귀 분석 단계에서 결정되는 상수로써, 예를 들어, α는 50.7148이고, β는 0.20038일 수 있으나, 이는 차후 변경 가능한 값이다. In this case, α and β are constants determined in the regression analysis step using the measured image data. For example, α may be 50.7148 and β may be 0.20038, but these are values that can be changed later.

상술한 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.The method according to the present invention described above may be produced as a program to be executed by a computer and stored in a computer-readable recording medium. Examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape. , a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and also includes those implemented in the form of a carrier wave (eg, transmission through the Internet).

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The computer-readable recording medium is distributed in a network-connected computer system, so that the computer-readable code can be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the method can be easily inferred by programmers in the art to which the present invention pertains.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and it is common in the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications may be made by those having the knowledge of, of course, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.

Claims (4)

한우의 상부 표면과의 거리를 측정하여, 상기 한우의 상부 표면에 대응되는 포인트 클라우드 영상을 획득 및 제공하는 TOF(Time of flight) 카메라;
상기 TOF 카메라를 한우의 상부측에 위치 고정시키는 카메라 거치부;
선형 보간법을 이용하여 상기 포인트 클라우드 영상에 대응되는 3차원 메쉬 정보를 획득하는 메쉬 정보 획득부;
상기 3차원 메쉬 정보에 기반한 3차원 모델링을 수행하여 한우 몸통 모델을 생성한 후, 한우 몸통 모델을 기반으로 한우 몸통의 체적을 산출하는 체적 산출부; 및
상기 한우 몸통의 체적을 기 설정된 선형 회귀식에 따라 체중으로 환산하여 출력하는 체중 산출부를 포함하는 ToF 카메라 기반 한우 체중 측정 장치.
A TOF (Time of Flight) camera that measures a distance from the upper surface of Korean beef to obtain and provides a point cloud image corresponding to the upper surface of the Korean beef;
a camera holder for fixing the TOF camera to the upper side of the Korean beef;
a mesh information acquisition unit configured to acquire 3D mesh information corresponding to the point cloud image by using a linear interpolation method;
a volume calculator configured to generate a Korean beef torso model by performing three-dimensional modeling based on the three-dimensional mesh information, and then calculating a volume of a Korean beef torso based on the Korean beef torso model; and
and a weight calculator that converts and outputs the volume of the Korean beef torso into body weight according to a preset linear regression equation.
제1항에 있어서, 상기 체중 산출부는
"weight = α + β × Vtotal"의 식에 따라 상기 한우 몸통의 체적(Vtotal)을 상기 체중(weight)으로 환산하며, 상기 α와 상기 β는 측정된 데이터의 회귀식에서 결정된 상수를 특징으로 하는 ToF 카메라 기반 한우 체중 측정 장치.
The method of claim 1, wherein the weight calculator
According to the formula of "weight = α + β × V total ", the volume (V total ) of the Korean beef torso is converted into the weight, wherein α and β are constants determined from the regression equation of the measured data. A ToF camera-based weighing device for Korean beef.
제1항에 있어서,
k-최근접 이웃 (k-nearest neighbors) 알고리즘을 이용하여 포인트 클라우드 영상에 포함된 잡음을 제거하는 잡음 제거부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 ToF 카메라 기반 한우 체중 측정 장치.
According to claim 1,
ToF camera-based Korean beef weight measurement device, characterized in that it further comprises a noise removing unit for removing noise included in the point cloud image using the k-nearest neighbors algorithm.
제1항에 있어서, 상기 카메라 거치부는
접이식 삼각대;
상기 접이식 삼각대의 상부측에 결합된 막대 형상의 기본 암;
상기 기본 암의 일측에 결합되어 무게 균형을 위한 중량을 제공하는 균형추;
상기 기본 암의 타측에 결합된 막대 형상의 확장 암;
상기 확장 암의 일측에 상기 TOF 카메라를 연결 및 고정시키는 고정용 브라켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 ToF 카메라 기반 한우 체중 측정 장치.
The method of claim 1, wherein the camera holder
folding tripod;
a bar-shaped base arm coupled to the upper side of the foldable tripod;
a counterweight coupled to one side of the base arm to provide a weight for weight balance;
a rod-shaped expansion arm coupled to the other side of the base arm;
ToF camera-based Korean beef weight measurement device, characterized in that it comprises a fixing bracket for connecting and fixing the TOF camera on one side of the extension arm.
KR1020200084117A 2020-07-08 2020-07-08 An apparatus for determination of body weight of korean cattle using ToF camera KR102356183B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200084117A KR102356183B1 (en) 2020-07-08 2020-07-08 An apparatus for determination of body weight of korean cattle using ToF camera

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200084117A KR102356183B1 (en) 2020-07-08 2020-07-08 An apparatus for determination of body weight of korean cattle using ToF camera

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220006312A true KR20220006312A (en) 2022-01-17
KR102356183B1 KR102356183B1 (en) 2022-01-28

Family

ID=80051197

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200084117A KR102356183B1 (en) 2020-07-08 2020-07-08 An apparatus for determination of body weight of korean cattle using ToF camera

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102356183B1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014044078A (en) * 2012-08-24 2014-03-13 Univ Of Miyazaki Body weight estimation device and body weight estimation method, for animal body
KR101584936B1 (en) 2015-04-03 2016-01-21 주식회사 린노 LED illumination device
KR20160110070A (en) * 2015-03-11 2016-09-21 삼성전자주식회사 Electronic apparatus, and control method therof
KR20190068168A (en) * 2017-12-08 2019-06-18 한국전자통신연구원 Apparatus for generating 3-dimensional image and method for the same
KR20210051626A (en) * 2019-10-31 2021-05-10 전북대학교산학협력단 An apparatus for determination of body weight of Korean Hanwooo using three-dimensional imaging

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014044078A (en) * 2012-08-24 2014-03-13 Univ Of Miyazaki Body weight estimation device and body weight estimation method, for animal body
KR20160110070A (en) * 2015-03-11 2016-09-21 삼성전자주식회사 Electronic apparatus, and control method therof
KR101584936B1 (en) 2015-04-03 2016-01-21 주식회사 린노 LED illumination device
KR20190068168A (en) * 2017-12-08 2019-06-18 한국전자통신연구원 Apparatus for generating 3-dimensional image and method for the same
KR20210051626A (en) * 2019-10-31 2021-05-10 전북대학교산학협력단 An apparatus for determination of body weight of Korean Hanwooo using three-dimensional imaging

Also Published As

Publication number Publication date
KR102356183B1 (en) 2022-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6734940B2 (en) Three-dimensional measuring device
DK2993450T3 (en) Method and arrangement for recording acoustic and optical information as well as a corresponding computer program and a corresponding computer-readable storage medium
US7860301B2 (en) 3D imaging system
JP6782903B2 (en) Self-motion estimation system, control method and program of self-motion estimation system
JP2011179907A (en) Device and method for measuring position and attitude, and program
JP7294778B2 (en) Live measurement of objects during manufacturing or other operations
JP6304244B2 (en) 3D shape measuring apparatus, 3D shape measuring method, and 3D shape measuring program
US20110001983A1 (en) Method and apparatus for obtaining 3-dimensional data with a portable device
JP6071522B2 (en) Information processing apparatus and information processing method
JP2015206768A (en) Foreground area extraction device, foreground area extraction method and program
KR102356183B1 (en) An apparatus for determination of body weight of korean cattle using ToF camera
RU2747325C2 (en) System and method of relative position information definition and a no-short-time computer-readable data carrier
JP2008009916A (en) Measuring device and measuring method
JP5230354B2 (en) POSITIONING DEVICE AND CHANGED BUILDING DETECTION DEVICE
WO2005073669A1 (en) Semi and fully-automatic camera calibration tools using laser-based measurement devices
KR102196286B1 (en) Three-dimensional shape measuring system and measuring time setting method
EP2449441B1 (en) 3-dimensional perception system and method for mobile platform
Todorov et al. Technology of Three-Dimensional Scanning “Structured Light”
CN116518876A (en) Deep learning active binocular vision measurement method and device
CN116323121A (en) Control device, robot, control method, and program
Safdarinezhad et al. A least-squares method for simultaneous synchronization and relative calibration of overlapped videos
Stephan et al. Interactive modelling of 3D-environments
JP2022553597A (en) METHOD FOR GAP/FLASH MEASUREMENT OF VEHICLE PARTS AND TUNNELS FOR MEASUREMENT
CN117173249A (en) Robot target positioning method, ultrasonic robot positioning method and related devices
JP2012058045A (en) Measurement device

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant