KR20220062911A - Sow management and Environmental control System - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 모돈 관리 및 환경 제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 3D 영상을 기반으로 특이행동을 인식하여 모돈의 분만시점을 예측하고 환경을 최적의 조건으로 맞춰줌으로써, 모돈의 분만시점을 자동으로 정확하고 신속하게 판단하여 대응할 수 있어 모돈의 생산성이 향상될 수 있는 모돈 관리 및 환경 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a sow management and environmental control system, and more particularly, by recognizing a specific behavior based on a 3D image to predict the sow's farrowing time and adjust the environment to the optimal condition, automatically correct the sow's farrowing time It relates to a sow management and environmental control system that can improve the productivity of sows by making decisions and responding quickly.
모돈의 분만은 양돈 산업 측면에서는 경제성과 밀접한 관계가 있고, 양돈 농가 측면에서는 가장 노동력이 필요한 단계로, 특히 난산인 경우에는 처음 출산하는 모돈 뿐만 아니라 산자수가 높은 모돈에서도 관리자의 각별한 도움이 필요하다.Sow delivery is closely related to economic feasibility in terms of the pig industry, and it is the stage that requires the most labor in terms of pig farms.
관리자가 경험을 토대로 모돈의 변화를 관찰하여 분만시점을 예상하기 때문에 분만시점을 주관적으로 예측하는 경향이 있다. 또한 정확한 분만시점을 알기 위해서는 장시간 모돈을 관찰해야하므로 노동력과 시간이 상당히 소요된다.Because the manager predicts the time of farrowing by observing the change of sows based on experience, there is a tendency to predict the time of farrowing subjectively. In addition, in order to know the exact time of farrowing, it is necessary to observe sows for a long time, which requires considerable labor and time.
또한 돼지는 사람과 마찬가지로 수정이 확인되면, 예상 분만 일을 산정하는데, 돼지의 분만경험(임신횟수), 건강상태 및 농장환경 등에 따라 분만시점이 예상 분만일보다 변하게 되며 이로 인해 관리자는 정확한 분만시기를 예측하는데 곤란성을 갖는다.Also, like humans, when fertilization is confirmed in pigs, the expected delivery date is calculated. Depending on the pig's delivery experience (number of pregnancies), health status, and farm environment, the delivery time will change from the expected delivery date. is difficult to predict.
분만시점을 정확히 인지하지 못하였을 경우 난산, 후산정체 등과 같은 문제가 발생할 수 있으며, 이러한 문제에 신속하게 대응하지 못할 경우 모돈의 건강 문제 발생, 새끼돼지의 사산 등으로 가축농가의 생산성이 감소될 수 있다.If the time of delivery is not accurately recognized, problems such as difficult childbirth and postpartum congestion may occur. there is.
따라서 지속적인 모니터링과 객관적인 분만예측으로 모돈을 관리할 수 있는 자동화 기술 개발이 필요하다.Therefore, it is necessary to develop an automation technology that can manage sows through continuous monitoring and objective parturition prediction.
그러나 현재 개발된 모돈의 행동을 지속적으로 모니터링하고 정량화하는 기술은 아직까진 산업에 적용하기에는 부족한 실정이다.However, the currently developed technology to continuously monitor and quantify the behavior of sows is still insufficient to be applied to the industry.
한편, 일반적으로 돼지의 사육 환경 관리는 돈사의 온도와 습도 그리고, 환기가 그 핵심이다. 이는 다수의 돼지를 좁은 공간에서 사육할 경우 온도에 집중하다 보면 습도가 문제가 되고, 보온에 중점을 하다 보면 환기가 부족하게 되며, 이와 같이 온도와 습도를 적정선으로 유지하지 못할 경우 호흡기 질병을 증대시키는 문제 등이 발생할 수 있기 때문이다. 더욱이 돼지 분만실은 갓 태어난 새끼돼지(자돈)들을 양육하는 곳으로, 이 곳의 온도, 습도 및 환기를 일정하게 유지하지 못할 경우에 는 많은 새끼 돼지들이 호흡기 질병 등에 의해 폐사하는 문제가 발생할 수 있다.On the other hand, in general, in the management of the breeding environment of pigs, the temperature, humidity, and ventilation of the pig house are the key. This is because when a large number of pigs are raised in a narrow space, if you focus on temperature, humidity becomes a problem, if you focus on keeping warm, ventilation becomes insufficient. This is because problems may arise. Moreover, the pig delivery room is a place where newborn piglets (pigs) are reared, and if the temperature, humidity and ventilation are not maintained at a constant temperature, many piglets may die from respiratory diseases.
상기와 같은 문제를 해결하고자, 본 발명은 3D 영상을 기반으로 특이행동을 인식하여 모돈의 분만시점을 예측하고 환경을 최적의 조건으로 맞춰줌으로써, 모돈의 분만시점을 자동으로 정확하고 신속하게 판단하여 대응할 수 있어 모돈의 생산성이 향상될 수 있는 모돈 관리 및 환경 제어 시스템을 제공하는데 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention recognizes a specific behavior based on a 3D image to predict the sow's farrowing time and adjust the environment to the optimal condition, thereby automatically and accurately and quickly determining the sow's farrowing time. An object of the present invention is to provide a sow management and environmental control system that can respond and improve sow productivity.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 모돈 관리 및 환경 제어 시스템은 모돈의 분만을 예측하여 관리하고 환경을 제어하는 시스템에 있어서, 사육장에 설치되어 모돈의 환경을 제어하는 환경제어장치; 모돈의 환경을 감지하는 환경센서부, 모돈을 촬영하는 하나 이상의 3D 센서, 모돈을 촬영하는 하나 이상의 열화상카메라를 포함하는 모돈측정부 및 상기 3D 센서와 열화상카메라를 통해 추출된 상기 모돈이미지와 상기 열화상이미지를 이용하여 모돈의 특이행동을 인식하고 모돈의 분만을 예측하며, 상기 환경센서부로부터 감지된 환경정보를 수신받아 상기 환경제어장치를 제어하는 모돈 관리/환경 제어 애플리케이션을 포함하는 단말을 포함하는 모돈 관리 및 환경 제어 시스템을 제공할 수 있다.In order to solve the above problems, the sow management and environment control system according to an embodiment of the present invention is a system for predicting and managing sow farrowing and controlling the environment, it is installed in a breeding house to control the environment of sows control device; An environmental sensor unit for sensing the environment of the sow, one or more 3D sensors for photographing sows, a sow measurement unit including one or more thermal imaging cameras for photographing sows, and the sow image extracted through the 3D sensor and thermal imaging camera A terminal comprising a sow management/environment control application for recognizing the specific behavior of sows using the thermal image, predicting sow farrowing, and receiving environmental information sensed from the environmental sensor unit to control the environment control device It is possible to provide a sow management and environmental control system comprising a.
여기서, 상기 모돈측정부는 모돈을 수용하는 공간이 마련되고, 상기 환경센서부, 3D 센서 및 열화상카메라가 설치될 수 있는 수용틀을 더 포함할 수 있다.Here, the sow measurement unit is provided with a space for accommodating the sow, and may further include a housing frame in which the environmental sensor unit, the 3D sensor, and the thermal imaging camera can be installed.
또한 상기 모돈 관리/환경 제어 애플리케이션은 상기 3D 센서로 촬영된 영상에서 하나 이상의 모돈이미지와 상기 열화상카메라로 촬영된 영상에서 하나 이상의 열화상이미지를 추출하는 이미지추출부; 추출된 모돈이미지를 3차원 좌표 데이터로 변환하는 변환부; 상기 변환된 3차원 좌표 데이터를 전처리하여 3차원 모돈 데이터로 생성하는 전처리부; 학습된 인공지능 모델을 통해 상기 3차원 모돈 데이터와 열화상이미지를 이용하여 특이행동을 인식하고, 분만시점을 예측하는 분만예측부 및 상기 환경센서부로부터 감지된 환경정보를 수신받아 상기 환경제어장치를 제어하는 환경제어부를 포함할 수 있다.In addition, the sow management / environment control application is an image extraction unit for extracting one or more sow images from the image taken with the 3D sensor and one or more thermal image from the image taken with the thermal imaging camera; a conversion unit that converts the extracted sow image into three-dimensional coordinate data; a pre-processing unit for pre-processing the converted three-dimensional coordinate data to generate three-dimensional sow data; The environment control device by receiving environmental information sensed from the farrowing predictor and the environmental sensor unit that recognizes a specific behavior using the three-dimensional sow data and thermal image through the learned artificial intelligence model, and predicts the time of farrowing It may include an environment control unit to control the.
또한, 상기 전처리부는 상기 3차원 좌표 데이터에서 팩터를 추출하는 팩터추출부를 포함하고, 상기 팩터는 머리방향, 바닥각도, 초점거리, 높이, 길이1, 흉위반둘레, 중위반둘레, 후위반둘레, 몸통 반둘레 평균, 몸통 반둘레 총합, 점운(cloud point)의 수, 부피 및 특징점 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the pre-processing unit includes a factor extraction unit for extracting a factor from the three-dimensional coordinate data, the factors are head direction, floor angle, focal length, height,
(여기서, 길이1은 머리를 제거한 앞다리부터 엉덩이 끝까지의 거리, 길이2는 앞다리와 뒷다리 사이의 거리이다.)(Here,
또한, 상기 분만예측부는 학습된 인공지능 모델을 통해 상기 3차원 모돈 데이터와 열화상이미지를 이용하여 모돈의 특이행동을 인식하고, 인식된 특이행동을 카운팅하여 행동분석데이터를 생성하는 특이행동인식부 및 상기 행동분석데이터를 분석하여 모돈의 분만시점을 예측하는 분만시점판단부를 포함할 수 있다.In addition, the parturition prediction unit recognizes the specific behavior of the sow using the three-dimensional sow data and thermal image through the learned artificial intelligence model, and counts the recognized specific behavior to generate behavior analysis data. and a farrowing time determination unit for predicting the sow's farrowing time by analyzing the behavior analysis data.
또한, 상기 3차원 모돈 데이터로부터 추정무게를 도출하는 무게도출부를 더 포함하고, 상기 분만예측부는 도출된 추정무게를 참고하여 분만시점을 예측하는 것을 특징으로 한다.In addition, it further comprises a weight derivation unit for deriving an estimated weight from the three-dimensional sow data, and the farrowing predicting unit is characterized in that it predicts the time of farrowing with reference to the derived estimated weight.
또한, 상기 무게도출부는 하나 이상의 상기 3차원 모돈 데이터를 팩터에 따라 선정하여 후보 리스트를 생성하고, 생성된 후보 리스트의 조건만족의 경우의 수를 판단하여 상기 3차원 모돈 데이터의 제1 무게를 도출하는 후보 리스트부; 상기 3차원 모돈 데이터에 다중회귀 공식을 적용하여 제2 무게를 도출하는 알고리즘 도출부 및 상기 제1 무게 및 제2 무게를 이용하여 추정무게를 도출하는 최종 도출부를 포함할 수 있다.In addition, the weight derivation unit generates a candidate list by selecting one or more of the three-dimensional sow data according to a factor, and determines the number of cases of condition satisfaction of the generated candidate list to derive the first weight of the three-dimensional sow data a candidate list unit; It may include an algorithm derivation unit for deriving a second weight by applying a multiple regression formula to the three-dimensional sow data, and a final derivation unit for deriving an estimated weight using the first weight and the second weight.
또한, 상기 후보 리스트부는 하나 이상의 상기 3차원 모돈 데이터를 팩터에 따라 후보로 선정하여 후보 리스트를 생성하는 리스트생성부 및 생성된 후보 리스트의 조건만족의 경우의 수를 판단하고, 경우에 따라 상기 3차원 모돈 데이터의 제1 무게를 도출하는 리스트처리부를 포함할 수 있다.In addition, the candidate list unit selects one or more of the three-dimensional sow data as candidates according to a factor to determine the number of cases of condition satisfaction of the list generation unit generating a candidate list and the generated candidate list, and in some cases, the 3 It may include a list processing unit for deriving the first weight of the dimensional sow data.
또한, 상기 리스트생성부는 상기 3차원 모돈 데이터의 머리방향, 바닥각도, 초점거리, 길이1 및 몸통 반둘레 총합 중 하나 이상을 모돈표준데이터와 비교하여 제1 후보 리스트를 생성하고, 상기 3차원 모돈 데이터의 머리방향, 몸통 반둘레 총합, 높이, 길이1 및 중위반둘레 중 하나 이상을 모돈표준데이터와 비교하여 제2 후보 리스트를 생성하며, 3차원 모돈 데이터의 머리방향, 길이1, 흉위반둘레, 중위반둘레 및 후위반둘레 중 하나 이상을 모돈표준데이터와 비교하여 제3 후보 리스트를 생성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the list generator generates a first candidate list by comparing one or more of the total head direction, floor angle, focal length,
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 모돈 관리 및 환경 제어 시스템은 3D 영상을 기반으로 특이행동을 인식하여 모돈의 분만시점을 예측하고 환경을 최적의 조건으로 맞춰줌으로써, 모돈의 분만시점을 자동으로 정확하고 신속하게 판단하여 모돈을 용이하게 관리할 수 있도록 한다.The sow management and environment control system according to an embodiment of the present invention as described above recognizes a specific behavior based on a 3D image, predicts the sow's farrowing time, and adjusts the environment to the optimal condition, thereby automatically adjusting the sow's farrowing time. Accurate and prompt judgment makes it easy to manage sows.
또한 난산 등 모돈 분만 시에 발생할 수 있는 문제들에 신속하게 대응할 수 있어 모돈의 생산성이 향상될 수 있다.In addition, it is possible to quickly respond to problems that may occur during sow delivery, such as difficult birth, and thus the productivity of sows can be improved.
또한 노동력 절감, 농가의 수익 향상 효과를 가져올 수 있다.In addition, it can bring the effect of reducing the labor force and improving the profits of the farms.
또한, 돼지뿐만 아니라 소 등 다양한 가축에 적용될 수 있어 활용성이 확대될 것으로 기대된다.In addition, as it can be applied to various livestock such as cattle as well as pigs, its utility is expected to expand.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모돈 관리 및 환경 제어 시스템을 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모돈 관리 및 환경 제어 시스템의 환경센서부, 3D 센서, 열화상카메라 및 단말이 수용틀에 설치된 모습을 도시한 예시도.
도 3은 도 1의 모돈 관리/환경 제어 애플리케이션의 구성을 도시한 블록도.
도 4는 팩터를 나타낸 예시도.
도 5는 도 3의 무게도출부의 구성을 나타낸 블록도.
도 6은 도 3의 분만예측부의 구성을 나타낸 블록도.1 is a block diagram showing a sow management and environmental control system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exemplary view showing a state in which the environmental sensor unit, the 3D sensor, the thermal imaging camera and the terminal of the sow management and environmental control system according to an embodiment of the present invention are installed in the receiving frame.
Fig. 3 is a block diagram showing the configuration of the sow management/environment control application of Fig. 1;
4 is an exemplary view showing a factor.
5 is a block diagram showing the configuration of the weight derivation unit of FIG.
Figure 6 is a block diagram showing the configuration of the delivery prediction unit of Figure 3.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the description of the present invention with reference to the drawings is not limited to specific embodiments, and various modifications may be made and various embodiments may be provided. In addition, it should be understood that the contents described below include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In the following description, terms such as 1st, 2nd, etc. are terms used to describe various components, meanings are not limited thereto, and are used only for the purpose of distinguishing one component from other components.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.Like reference numbers used throughout this specification refer to like elements.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 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.As used herein, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In addition, terms such as "comprises", "comprises" or "have" described below are intended to designate the existence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification. It should be construed as not precluding the possibility of addition or existence of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
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 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components are given the same reference numerals regardless of the reference numerals, and the overlapping description thereof will be omitted. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
본 발명에서 모돈 관리/환경 제어 애플리케이션은 무선통신망을 통해 통신하는 스마트 폰을 포함하는 이동통신 단말기에서 제공됨이 바람직하나, 유선통신망을 통해 통신하는 컴퓨터 환경에서도 제공될 수 있다. 이하에서는 이동통신 단말기를 중심으로 설명하기로 한다.In the present invention, the sow management/environment control application is preferably provided in a mobile communication terminal including a smart phone communicating through a wireless communication network, but may also be provided in a computer environment communicating through a wired communication network. Hereinafter, the description will be focused on the mobile communication terminal.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6 attached thereto.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모돈 관리 및 환경 제어 시스템을 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모돈 관리 및 환경 제어 시스템의 환경센서부, 3D 센서, 열화상카메라 및 단말이 수용틀에 설치된 모습을 도시한 예시도이고, 도 3은 도 1의 모돈 관리/환경 제어 애플리케이션의 구성을 도시한 블록도이고, 도 4는 팩터를 나타낸 예시도이고, 도 5는 도 3의 무게도출부의 구성을 나타낸 블록도이며, 도 6은 도 3의 분만예측부의 구성을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a sow management and environmental control system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an environmental sensor unit, 3D sensor, and thermal imaging camera of the sow management and environmental control system according to an embodiment of the present invention. And it is an exemplary view showing a state that the terminal is installed in the receiving frame, Figure 3 is a block diagram showing the configuration of the sow management / environment control application of Figure 1, Figure 4 is an exemplary view showing a factor, Figure 5 is 3 is a block diagram showing the configuration of the weight derivation unit, FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the delivery prediction unit of FIG.
본 발명의 실시예에 따른 모돈 관리 및 환경 제어 시스템은 모돈의 환경을 측정하여 생장하기에 적합한 조건으로 맞춰주고 모돈의 3D 영상과 온도정보를 통해 분만시점을 예측하여, 모돈을 용이하게 관리할 수 있도록 하고자 한다.The sow management and environment control system according to an embodiment of the present invention measures the environment of sows, adjusts them to suitable conditions for growth, predicts delivery time through 3D images and temperature information of sows, so that sows can be easily managed. want to
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모돈 관리 및 환경 제어 시스템(이하 '시스템'이라 함)은 환경제어장치(1), 모돈측정부(2) 및 단말(3)을 포함할 수 있다.1 , the sow management and environment control system (hereinafter referred to as 'system') according to an embodiment of the present invention may include an
환경제어장치(1)는 모돈의 사육장에 설치되어 모돈의 환경을 제어할 수 있다. 이때, 환경제어장치(1)는 난방장치, 환기장치, 습도조절장치 중 하나 이상을 포함할 수 있고, 각각 개별적으로 단말(3)에 의해 제어되어 작동될 수 있다. 이에 한정되지 않고 환경을 제어할 수 있는 다양한 장치들을 더 포함할 수 있다.The
모돈측정부(2)는 모돈의 모습 정보, 온도 정보, 주변 환경 정보 등을 확보할 수 있도록 하는 것으로, 환경센서부(20), 3D 센서(21) 및 열화상카메라(22)를 포함할 수 있다.The
환경센서부(20)는 모돈의 환경을 최적의 조건으로 제어할 수 있도록, 모돈 주변의 환경을 감지하여 환경정보를 확보할 수 있다. 또한 측정한 환경정보를 단말(3)로 전송할 수 있다.The
이러한 환경센서부(20)는 온도센서, 습도센서 및 가스센서 중 하나 이상을 포함할 수 있고, 모두 포함하는 것이 바람직하나, 이에 한정되진 않고, 풍속센서 등 다양한 센서들을 더 포함할 수 있다.The
또한 가스센서는 암모니아 센서, 황화수소 센서 등을 포함할 수 있다.In addition, the gas sensor may include an ammonia sensor, a hydrogen sulfide sensor, and the like.
이에 환경정보는 환경온도정보, 습도정보, 가스정보 등을 포함할 수 있다.Accordingly, the environmental information may include environmental temperature information, humidity information, gas information, and the like.
또한 환경센서부(20)는 사육장에서도 모돈의 주변에 설치되어 모돈의 주변 환경을 보다 정확하게 감지하도록 할 수 있다. 이는 넓은 공간인 사육장에서 위치에 따라 감지되는 환경 수치가 다를 수 있기 때문이다.In addition, the
3D 센서(21)는 하나 이상이 설치되어 모돈을 촬영하여 3차원의 모돈이미지를 확보하도록 할 수 있다. 이때, 3D 센서(21)는 깊이 센서로 3차원 영상을 촬영하는 센서이며, 컬러 깊이 센서가 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다. 컬러 깊이 센서를 사용할 경우 깊이에 따라 색이 다르게 표현되어 모돈 형상 추출 정확도가 향상될 수 있기 때문이다.One or
열화상카메라(22)는 하나 이상이 설치되어 모돈을 촬영하여 모돈의 열화상이미지를 확보하도록 할 수 있다. 열화상카메라(22)는 열을 이용하여 촬영하는 특수 장비로, 열을 추적, 탐지하여 이미지로 보여준다. 이에 온도를 가지는 생명체(객체)를 촬영할 경우 주변 사물과 구분되어 객체를 보다 쉽게 파악할 수 있으며, 객체의 온도 분포를 한눈에 볼 수 있다.One or more
본 발명의 시스템은 모돈의 경우 꼬리뼈 부근이 온도가 다른 부위보다 높게 나타나는 특징이 있는데, 열화상카메라(22)를 이용함으로써 이러한 특징을 모돈의 특이행동을 인식하는데 이용하고자 한다.In the case of sows, the system of the present invention has a characteristic that the temperature near the tailbone is higher than that of other parts. By using the
또한 모돈측정부(2)는 도 2에 도시된 바와 같이, 수용틀(23)을 더 포함할 수 있다.In addition, the
수용틀(23)은 모돈을 수용할 수 있도록 공간이 마련되는 것으로, 프레임으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 또한 환경센서부(20), 3D 센서(21) 및 열화상카메라(22)가 설치될 수 있다. 이에 수용틀(23)에 수용되어 있는 모돈을 촬영하고 주변의 환경을 정확하게 측정할 수 있다.The
단말(3)은 농가의 사육사, 관리자 등 사용자의 모바일 단말기일 수 있으며, 모바일 단말기 외 PC 태블릿 등에도 용이하게 적용될 수 있다.The
이와 같이 단말(3)은 모바일 단말기로 구현되어 설치성, 이동성 및 편의성이 용이하고, 이에 관리자가 쉽게 모돈의 분만시점을 예측할 수 있도록 한다.As described above, the
또한 단말(3)은 수용틀(23)에 설치될 수 있으나, 탈부착이 가능하도록 구현되어 필요에 따라 다양하게 사용할 수 있다.In addition, the
또한 단말(3)은 모돈 관리/환경 제어 애플리케이션(30)이 설치되어 있어 환경센서부(20), 3D 센서(21), 열화상카메라(22)로부터 환경정보, 촬영된 영상 등을 수신받을 수 있으며, 환경제어장치(1)를 제어할 수 있다.In addition, the
모돈 관리/환경 제어 애플리케이션(30)은 모돈이미지와 열화상이미지를 이용하여 모돈의 특이행동을 인식하고 이를 통해 분만시점을 예측하며, 환경정보에 따라 사육장을 최적의 환경조건으로 제어하는 것으로, 안드로이드, iOS 기반의 일반 애플리케이션을 의미하나, 단말(3) 또는 유무선 서비스 형태에 따라 일반 애플리케이션 또는 웹 서비스 기반의 애플리케이션으로 제공될 수도 있다. 제공 방법으로는 단말(3)을 통해 서버에 접속하여 다운로드 받거나 또는 온라인 어플 마켓(예컨대, 안드로이드 마켓, 애플 스토어, 통신사의 온라인마켓 등)을 통해 다운로드 받아 설치할 수 있다. The sow management/
도 3을 참조하면, 모돈 관리/환경 제어 애플리케이션(30)은 데이터저장부(31), 이미지추출부(32), 변환부(33), 전처리부(34), 무게도출부(35), 분만예측부(36) 및 환경제어부(37)를 포함할 수 있다.3, the sow management /
데이터저장부(31)는 특이 행동 데이터, 특이 행동에 따른 분만시점데이터, 미리 수집한 모돈 데이터를 이용하여 생성된 모돈표준데이터, 모돈상태에 따른 최적환경조건 등을 저장할 수 있다.The
여기서, 특이 행동 데이터는 모돈의 분만 전 나타날 수 있는 특이 행동들에 대한 데이터일 수 있다. 특이 행동 데이터는 특이 행동 모돈 이미지, 3차원 모돈 데이터, 특이 행동에 따른 팩터 정보 등을 포함할 수 있다.Here, the specific behavior data may be data on specific behaviors that may appear before sow farrowing. The specific behavior data may include a specific behavior sow image, 3D sow data, factor information according to the specific behavior, and the like.
특이 행동에 따른 분만시점데이터는 특이 행동의 빈도수, 주기, 단계적 행동, 연속적 행동에 따른 분만시점에 대한 데이터일 수 있다.The delivery time data according to the specific behavior may be data on the frequency of the specific behavior, the cycle, the step-by-step behavior, and the delivery time according to the continuous behavior.
또한 모돈표준데이터는 농가에서 모돈을 실측하고, 3D 촬영하여 미리 수집한 모돈 데이터를 분석하여 개월별 또는 무게별로 표준화한 데이터로, 개월별 또는 무게별 3차원 모돈 데이터를 포함할 수 있으며, 미리 수집한 모돈 데이터는 3차원 모돈 데이터 및 무게를 포함할 수 있다.In addition, sow standard data is data standardized by month or weight by analyzing sow data collected in advance by measuring sows at the farm, 3D imaging, and may include 3D sow data by month or weight, and collect in advance One sow data may include three-dimensional sow data and weight.
또한 데이터저장부(31)는 사용자로부터 입력된 모돈의 생체정보, 행동분석데이터, 추정무게, 예측된 분만시점에 대한 정보 등을 저장할 수 있다.In addition, the
모돈 생체정보는 관리하고자 하는 모돈의 생체정보로, 모돈분류번호, 종, 개월수 및 수정예상일 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 모두 포함하는 것이 바람직하다.Sow biometric information is biometric information of sows to be managed, and may include one or more of sow classification number, species, number of months and expected fertilization date, and it is preferable to include all of them.
이미지추출부(32)는 3D 센서(21)로부터 촬영된 영상을 수신받고, 캡쳐를 통해 촬영된 영상에서 하나 이상의 모돈이미지를 추출할 수 있다. 또한 열화상카메라(22)로 촬영된 영상을 수신받아, 캡쳐를 통해 촬영된 영상에서 하나 이상의 열화상이미지를 추출할 수 있다.The
캡쳐는 연속캡쳐로 이루어져 다수의 모돈이미지와 열화상이미지를 추출할 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 연속캡쳐 횟수값에 따라 연속캡쳐가 이루어질 수 있다. 연속캡쳐 횟수값은 10 내지 12일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.It is preferable that the capture consists of continuous capture so that a plurality of sow images and thermal image images can be extracted. The continuous capture count value may be 10 to 12, but is not limited thereto.
또한 캡쳐는 일정주기로 이루어질 수 있는데, 예를 들어 2분 간격으로 이루어져 특이행동을 인식하여 카운팅 하도록 할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.In addition, the capture may be performed at a certain period, for example, it may be performed at an interval of 2 minutes to recognize and count a specific action, but is not limited thereto.
이와 같이 캡쳐를 통해 모돈이미지, 열화상이미지를 추출함으로써, 성능저하를 최소화할 수 있다.As such, by extracting sow images and thermal images through capture, performance degradation can be minimized.
변환부(33)는 모돈이미지를 배열화한 후, 점을 추출하여 3차원 좌표 데이터로 변환할 수 있다. 이러한 3차원 좌표 데이터는 데이터저장부(31)에 저장될 수 있다.After arranging the sow image, the
여기서 3차원 좌표 데이터는 모돈의 형상이 모두 구현된 것이 아닌 모돈의 등축을 기준으로 우측 또는 좌측 형상(모돈의 반절형상)에 대한 데이터일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 모돈의 형상이 모두 구현된 것일 수도 있다.Here, the three-dimensional coordinate data may be data on the right or left shape (half-section shape of the sow) relative to the isometric axis of the sow, not all of the shape of the sow, but is not limited thereto, and the shape of the sow is all implemented it may be
전처리부(34)는 변환된 3차원 좌표 데이터를 전처리하여 3차원 모돈 데이터로 생성할 수 있는데, 이를 위해, 유효성검증부, 노이즈제거부 및 팩터추출부를 포함할 수 있다.The
유효성검증부는 3차원 좌표 데이터의 유효성을 판단하는 것으로, 방해요인(햇빛, 모돈의 움직임 등)에 의해서 사용하기에 적합하지 않은 모돈이미지를 얻을 수 있기 때문에, 추출된 점의 개수를 확인하여 유효성을 판단할 수 있다.The validation unit judges the validity of the three-dimensional coordinate data, and since it is possible to obtain a sow image that is not suitable for use due to obstruction factors (sunlight, sow movement, etc.), the validity is checked by checking the number of extracted points. can judge
유효성 판단은 추출된 점의 개수가 설정된 일정 점 개수 이상인지에 따라 판단할 수 있으며, 일정 점 개수 미만일 경우 해당 3차원 좌표 데이터를 탈락시켜 특이행동을 인식하거나 추정무게를 도출하는데 사용되지 않도록 할 수 있다.Validity can be judged depending on whether the number of extracted points is greater than or equal to a set number of points, and when the number of points is less than a certain number of points, the corresponding 3D coordinate data is dropped so that it is not used to recognize unusual behavior or derive estimated weight. there is.
노이즈제거부는 3차원 좌표 데이터의 노이즈를 제거하는 것으로, 모돈이 아닌 다른 객체들(땅, 건물의 프레임 등)도 같이 촬영될 수 있기 때문에, 추출된 점 중 모돈이 아닌 다른 객체에 해당하는 점을 제거할 수 있다.The noise removal unit removes noise from 3D coordinate data, and since objects other than sows (land, building frames, etc.) can also be photographed, it is possible to identify points corresponding to objects other than sows among the extracted points. can be removed
팩터추출부는 3차원 좌표 데이터에서 팩터를 추출하여 3차원 모돈 데이터를 생성할 수 있다. 이때, 3차원 모돈 데이터는 3차원 좌표 데이터 및 팩터를 포함할 수 있다.The factor extraction unit may extract a factor from the 3D coordinate data to generate 3D sow data. In this case, the 3D sow data may include 3D coordinate data and a factor.
이때, 팩터는 머리방향, 바닥각도, 초점거리, 높이(height), 길이1(length01), 흉위반둘레(girth_first), 중위반둘레(girth_mid), 후위반둘레(girth_end), 몸통 반둘레 평균, 몸통 반둘레 총합, 점운(cloud point)의 수, 부피 및 특징점 중 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 굴곡여부 등 다양한 팩터를 추출할 수도 있다.In this case, the factors are head direction, floor angle, focal length, height, length 1 (length01), chest circumference (girth_first), middle circumference (girth_mid), rear circumference (girth_end), average half circumference of the body, It may be one or more of the total body half circumference, number of cloud points, volume, and feature points, but is not limited thereto, and various factors such as bending or not may be extracted.
도 4에 나타낸 바와 같이, 길이1은 머리를 제거한 앞다리부터 엉덩이 끝까지의 거리, 길이2는 앞다리와 뒷다리 사이의 거리이다.As shown in FIG. 4 ,
또한 특징점은 모돈의 코 끝, 아래입 끝, 다리 끝, 무릎, 꼬리뼈, 귀 끝 중 하나 이상에 해당하는 점일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 더 다양한 특징점들을 포함할 수도 있다.In addition, the characteristic point may be a point corresponding to one or more of the tip of the sow's nose, lower mouth, leg, knee, tailbone, and ear, but is not limited thereto, and may include more various characteristic points.
이와 같이 특징 부분에 해당하는 팩터를 추출하여 모돈의 특이행동을 용이하게 인식할 수 있도록 하고, 무게 또한 추정할 수 있도록 한다.In this way, by extracting the factor corresponding to the characteristic part, the specific behavior of the sow can be easily recognized, and the weight can also be estimated.
무게도출부(35)는 3차원 모돈 데이터로부터 추정무게를 도출할 수 있다.The
여기서 무게도출부(35)는 3차원 모돈 데이터가 두개 이상일 경우, 3차원 모돈 데이터의 개수에 따라 추정무게 도출 과정을 반복하여 각각의 3차원 모돈 데이터에 따른 추정무게를 구하여, 3차원 모돈 데이터의 개수에 대응되는 추정무게 데이터를 구할 수 있다. 즉, 하나의 3차원 모돈 데이터 마다 추정무게를 구하는 것이다.Here, when there are two or more three-dimensional sow data, the
추정무게 데이터는 도출된 추정무게 및 3차원 모돈 데이터를 포함할 수 있고, 이에 한정되지 않고 다른 정보들을 더 포함할 수도 있다.The estimated weight data may include the derived estimated weight and three-dimensional sow data, but is not limited thereto, and may further include other information.
도 5를 참조하면, 무게도출부(35)는 후보 리스트부(350), 알고리즘 도출부(351) 및 최종 도출부(352)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the
후보 리스트부(350)는 하나 이상의 3차원 모돈 데이터를 팩터에 따라 선정하여 후보 리스트를 생성하고, 생성된 후보 리스트의 조건만족의 경우의 수를 판단하여 3차원 모돈 데이터의 제1 무게를 도출할 수 있다.The
이를 위해, 후보 리스트부(350)는 리스트생성부 및 리스트처리부를 포함할 수 있다.To this end, the
리스트생성부는 하나 이상의 3차원 모돈 데이터를 팩터에 따라 후보로 선정하여 후보 리스트를 생성할 수 있다.The list generator may generate a candidate list by selecting one or more three-dimensional sow data as candidates according to a factor.
구체적으로, 리스트생성부는 하나 이상의 3차원 모돈 데이터를 각각 모돈표준데이터를 기준으로 팩터를 통해 비교하여 모돈표준데이터에 속할 경우, 후보1, 후보2, 후보3으로 선정하여 제1, 제2 및 제3 후보 리스트에 추가하는 것으로 최종적인 제1, 제2 및 제3 후보 리스트를 생성할 수 있다.Specifically, the list generator compares one or more three-dimensional sow data through a factor based on the sow standard data, and selects
이때, 3차원 모돈 데이터는 후보로 선정될 경우 매칭되는 모돈표준데이터에 따른 무게가 3차원 모돈 데이터의 무게로 포함될 수 있다.In this case, when the 3D sow data is selected as a candidate, the weight according to the matching sow standard data may be included as the weight of the 3D sow data.
리스트생성부는 3차원 모돈 데이터의 머리방향, 바닥각도, 초점거리, 길이1 및 몸통 반둘레 총합 중 하나 이상을 모돈표준데이터와 비교하여 제1 후보 리스트를 생성할 수 있다.The list generator may generate a first candidate list by comparing one or more of the total of the head direction, the floor angle, the focal length, the
리스트생성부는 모돈표준데이터와 비교하여 3차원 모돈 데이터가 그 안에 속할 경우 해당 3차원 모돈 데이터를 후보1로 선정하여 제1 후보 리스트에 추가할 수 있다. 이와 같은 과정을 통해 제1 후보 리스트를 생성할 수 있다.The list generator may select the 3D sow data as
보다 구체적으로, 리스트생성부는 3차원 모돈 데이터가 모돈표준데이터의 '머리방향과 같은지', '바닥각도 범위 내인지', '초점거리 범위 내인지', '길이1 범위 내인지', '몸통 반둘레 총합 범위 내인지' 순으로 비교를 진행하고, YES(맞다)인 경우에만 하기 순서로 넘어가도록 하여 모든 경우에 대해 YES인 3차원 모돈 데이터만을 제1 후보 리스트에 추가할 수 있다. More specifically, the list generator unit determines whether the three-dimensional sow data is within the 'head direction', 'floor angle range', 'focal length range', '
상기 순서에 한정되지 않고, 용이하게 변경되어 적용될 수도 있다.It is not limited to the above order, and may be easily changed and applied.
또한, 리스트생성부는 제1 후보 백업 리스트도 생성할 수 있는데, 마지막 순서인 '몸통 반둘레 총합 범위 내인지'에서만 NO(아니다)인 3차원 모돈 데이터를 제1 후보 백업 리스트에 추가하여 제1 후보 백업 리스트를 생성할 수 있다. In addition, the list generator can also generate the first candidate backup list, and adds the 3D sow data that is NO (no) to the first candidate backup list only in the last order, 'whether it is within the total range of half body circumference', to the first candidate backup list. You can create a backup list.
리스트에 추가되는 경우 3차원 모돈 데이터는 대응되는 모돈표준데이터에 따른 무게를 3차원 모돈 데이터의 무게로써 포함할 수 있다.When added to the list, the 3D sow data may include a weight according to the corresponding sow standard data as the weight of the 3D sow data.
또한, 리스트생성부는 3차원 모돈 데이터의 머리방향, 몸통 둘레 총합, 높이, 길이1 및 중위반둘레 중 하나 이상을 모돈표준데이터와 비교하여, 3차원 모돈 데이터가 그 안에 속할 경우 해당 3차원 모돈 데이터를 후보2로 선정하여 제2 후보 리스트에 추가하는 것으로 제2 후보 리스트를 생성할 수 있다.In addition, the list generator compares one or more of the three-dimensional sow data head direction, total body circumference, height,
보다 구체적으로, 리스트생성부는 3차원 모돈 데이터가 모돈표준데이터의 '머리방향과 같은지', '몸통 반둘레 총합 범위 내인지', '높이 범위 내인지', '길이1 범위 내인지', '중위반둘레 범위 내인지' 순으로 비교를 진행하고, YES(맞다)인 경우에만 하기 순서로 넘어가도록 하여 모든 경우에 대해 YES인 3차원 모돈 데이터만을 제2 후보 리스트에 추가할 수 있다. 상기 순서에 한정되지 않고, 용이하게 변경되어 적용될 수도 있다.More specifically, the list generator unit determines whether the 3D sow data is 'the same as the head direction', 'within the total body half circumference', 'within the height range', 'within the
또한, 리스트생성부는 제2 후보 백업 리스트도 생성할 수 있는데, 마지막 순서인 '중위반둘레 범위 내인지'에서만 NO(아니다)인 3차원 모돈 데이터를 제2 후보 백업 리스트에 추가하여 제2 후보 백업 리스트를 생성할 수 있다.In addition, the list generator can also generate a second candidate backup list, and adds the 3D sow data that is NO (no) only to the last order, 'is it within the middle half circumference range', to the second candidate backup list to back up the second candidate You can create a list.
또한, 리스트생성부는 3차원 모돈 데이터의 머리방향, 길이1, 흉위반둘레, 중위반둘레 및 후위반둘레 중 하나 이상을 모돈표준데이터와 비교하여, 3차원 모돈 데이터가 그 안에 속할 경우 해당 3차원 모돈 데이터를 후보3으로 선정하여 제3 후보 리스트에 추가하는 것으로 제3 후보 리스트를 생성할 수 있다.In addition, the list generator compares one or more of the three-dimensional sow data head direction,
보다 구체적으로, 리스트생성부는 3차원 모돈 데이터가 모돈표준데이터의 '머리방향과 같은지', '길이1 범위 내인지', '흉위반둘레 범위 내인지', '중위반둘레 범위 내인지', '후위반둘레 범위 내인지' 순으로 비교를 진행하고, YES(맞다)인 경우에만 하기 순서로 넘어가도록 하여 모든 경우에 대해 YES인 3차원 모돈 데이터만을 제3 후보 리스트에 추가할 수 있다. 상기 순서에 한정되지 않고, 용이하게 변경되어 적용될 수도 있다.More specifically, the list generator determines whether the three-dimensional sow data is the same as the head direction of the sow standard data, 'is it within the
또한, 리스트생성부는 제3 후보 백업 리스트도 생성할 수 있는데, 마지막 순서인 '후위반둘레 범위 내인지'에서만 NO(아니다)인 3차원 모돈 데이터를 제3 후보 백업 리스트에 추가하여 제3 후보 백업 리스트를 생성할 수 있다.In addition, the list generator can also generate a third candidate backup list, and adds the 3D sow data that is NO (no) only to the last order, 'is it within the posterior half circumference range', to the third candidate backup list to back up the third candidate You can create a list.
리스트처리부는 생성된 후보 리스트(제1, 제2 및 제3 후보 리스트)의 조건만족의 경우의 수를 판단하고, 경우에 따라 3차원 모돈 데이터의 제1 무게를 도출할 수 있다.The list processing unit may determine the number of cases of condition satisfaction of the generated candidate list (first, second, and third candidate lists), and may derive a first weight of the three-dimensional sow data in some cases.
조건만족은 하나 이상의 3차원 모돈 데이터를 가지는지 이며, 제1, 제2 및 제3 후보 리스트가 생성됨에 따라, 경우의 수는 3개 만족(제1 내지 제3 후보 리스트), 2개 만족(제1 및 제2 후보 리스트, 제2 및 제3 후보 리스트, 제1 및 제3 후보 리스트), 1개 만족(제1, 제2, 제3 후보 리스트), 0개 만족이 발생할 수 있다.The condition satisfaction is whether or not it has one or more three-dimensional sow data, and as the first, second and third candidate lists are generated, the number of cases is 3 satisfied (1st to 3rd candidate list), 2 satisfied ( 1st and 2nd candidate lists, 2nd and 3rd candidate lists, 1st and 3rd candidate list), 1 satisfaction (1st, 2nd, 3rd candidate list), 0 satisfactions may occur.
알고리즘 도출부(351)는 3차원 모돈 데이터에 다중회귀 공식을 적용하여 제2 무게를 도출할 수 있다.The
구체적으로, 알고리즘 도출부(351)는 3차원 모돈 데이터의 팩터 중 높이, 길이2, 몸통 반둘레 평균 및 3차원 모돈 데이터의 점운(cloud point)의 수를 이용하여 하기 수학식 1을 통해 제2 무게를 도출할 수 있다.Specifically, the
[수학식 1][Equation 1]
제2 무게 = m1 + (h1 × 높이) + (2ㅣ1 × 길이2) + (g1 × 몸통 반둘레 평균) + (p1 × 3차원 모돈 데이터의 점운(cloud point)의 수)2nd weight = m 1 + (h 1 × height) + (2ㅣ 1 × length 2) + (g 1 × body half circumference average) + (p 1 × number of cloud points in 3D sow data)
여기서, m1은 무게상수, h1은 높이상수, 2ㅣ1은 길이2상수, g1은 반둘레평균상수, p1은 3차원 모돈 데이터의 점운(cloud point)상수이다.Here, m 1 is the weight constant, h 1 is the height constant, 2ㅣ 1 is the
이외에도 알고리즘 도출부(351)는 하기 수학식 2 내지 4를 각각 이용하여 제2 무게를 도출할 수도 있다.In addition, the
보다 구체적으로, 알고리즘 도출부(351)는 팩터 중 높이, 길이1, 몸통 반둘레 평균 및 3차원 모돈 데이터의 점운(cloud point)의 수를 이용하여 수학식 2를 통해 제2 무게를 도출할 수 있다.More specifically, the
[수학식 2][Equation 2]
제2 무게 = m2 + (h2 × 높이) + (1ㅣ2 × 길이1) + (g2 × 몸통 반둘레 평균) + (p2 × 3차원 모돈 데이터의 점운(cloud point)의 수)2nd weight = m 2 + (h 2 × height) + (1ㅣ 2 × length 1) + (g 2 × body half circumference average) + (p 2 × number of cloud points in 3D sow data)
여기서, m2는 무게상수, h2는 높이상수, 1ㅣ2는 길이1상수, g2는 반둘레평균상수, p2는 3차원 모돈 데이터의 점운(cloud point)상수이다.Here, m 2 is the weight constant, h 2 is the height constant, 1ㅣ 2 is the
또한, 알고리즘 도출부(351)는 팩터 중 높이, 몸통 반둘레 평균 및 3차원 모돈 데이터의 점운(cloud point)의 수를 이용하여 수학식 3을 통해 제2 무게를 도출할 수 있다.In addition, the
[수학식 3][Equation 3]
제2 무게 = m3 + (h3 × 높이) + (g3 × 몸통 반둘레 평균) + (p3 × 3차원 모돈 데이터의 점운(cloud point)의 수)Second weight = m 3 + (h 3 × height) + (g 3 × body half circumference average) + (p 3 × number of cloud points in the three-dimensional sow data)
여기서, m3는 무게상수, h3는 높이상수, g3는 반둘레평균상수, p3는 3차원 모돈 데이터의 점운(cloud point)상수이다.Here, m 3 is the weight constant, h 3 is the height constant, g 3 is the half-circumference constant, and p 3 is the cloud point constant of the three-dimensional sow data.
또한, 알고리즘 도출부(351)는 팩터 중 몸통 둘레 평균 및 3차원 모돈 데이터의 점운(cloud point)의 수를 이용하여 수학식 4를 통해 제2 무게를 도출할 수 있다.Also, the
[수학식 4][Equation 4]
제2 무게 = m4 + (g4 × 몸통 반둘레 평균) + (p4 × 3차원 모돈 데이터의 점운(cloud point)의 수)Second weight = m 4 + (g 4 × body half circumference average) + (p 4 × number of cloud points in 3D sow data)
여기서, m4는 무게상수, g4는 반둘레평균상수, p4는 3차원 모돈 데이터의 점운(cloud point)상수이다.Here, m 4 is a weight constant, g 4 is a half-circumference average constant, and p 4 is a cloud point constant of 3D sow data.
최종 도출부(352)는 제1 무게 및 제2 무게를 이용하여 추정무게를 도출할 수 있는데, 제2 무게에서 제1 무게를 뺀 값의 절대값에 따라 추정무게를 도출할 수 있다. 절대값이 일정무게값 미만일 경우 제2 무게를 추정무게로 도출하며, 절대값이 일정무게값 이상일 경우 추정무게를 0kg으로 도출할 수 있다.The
최종 도출부(352)는 상기와 같은 과정을 통해 추정무게를 도출하고 추정무게 데이터로 생성하여, 분만시점 예측에 사용되도록 할 수 있으며, 사용자에게 제공하고 데이터저장부(31)에 저장할 수도 있다.The
데이터저장부(31)에 저장될 시 추정무게는 모돈의 무게를 측정하기 전에 입력된 모돈 생체 정보에 매칭시켜 추정무게를 저장할 수 있다.When stored in the
이때, 추정무게로 0kg이 도출될 경우 이는 '무게 측정 실패'로 간주될 수 있으며, 이에 따라 최종 도출부(352)는 사용자에게'무게 측정 실패'를 알려 재캡쳐가 이루어져 재추정하도록 할 수 있다.At this time, when 0 kg is derived as the estimated weight, it may be considered as 'weighing failure', and accordingly, the
분만예측부(36)는 학습된 인공지능 모델을 통해 3차원 모돈 데이터와 열화상이미지를 이용하여 특이행동을 인식하고, 분만시점을 예측할 수 있다.The
도 6을 참조하면, 분만예측부(36)는 특이행동인식부(360) 및 분만시점판단부(361)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6 , the
특이행동인식부(360)는 학습된 인공지능 모델을 통해 3차원 모돈 데이터와 열화상이미지를 이용하여 모돈의 특이행동을 인식하고, 인식된 특이행동을 카운팅하여 행동분석데이터를 생성할 수 있다.The specific
여기서 사용되는 인공지능 모델은 딥러닝 알고리즘으로, 특이 행동 데이터를 학습하여 3차원 모돈 데이터와 열화상이미지를 통해 모돈의 특이행동을 인식할 수 있다.The artificial intelligence model used here is a deep learning algorithm, which can learn the specific behavior data and recognize the specific behavior of the sow through 3D sow data and thermal image.
이때 인식되는 모돈의 특이행동은 서기, 눕기, 탐색, 바닥긁기, 스톨물기, 섭식, 앉기 및 저작일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 다양한 행동들일 수 있다.The specific behavior of the sow recognized at this time may be, but is not limited to, standing, lying, searching, scratching the floor, biting a stall, feeding, sitting, and masturbating, but is not limited thereto, and may be a variety of behaviors.
한편, 특이행동인식부(360)는 3차원 모돈 데이터와 같이 열화상이미지를 통해 모돈의 위치, 방향, 엉덩이 위치 등을 보다 정확하게 파악하여 모돈의 특이행동을 인식함으로써, 인식정확도가 보다 향상될 수 있다.On the other hand, the specific
특이행동인식부(360)는 인식된 특이행동을 시간별로 카운팅하여 행동분석데이터를 생성하고, 일정주기로 추출되는 모돈이미지와 열화상이미지를 통해 계속 업데이트 될 수 있다.The specific
분만시점판단부(361)는 행동분석데이터를 분석하여 모돈의 분만시점을 예측할 수 있다.The parturition
구체적으로, 분만시점판단부(361)는 학습된 인공지능 모델을 통해 행동분석데이터를 분석하여 모돈의 분만시점을 예측할 수 있는데, 특이행동의 빈도수, 주기, 단계적 행동, 연속적 행동을 파악하여 분만시점을 판단할 수 있다.Specifically, the delivery
여기서 사용되는 인공지능 모델은 딥러닝 알고리즘으로, 특이 행동에 따른 분만시점데이터를 학습한 것일 수 있다.The artificial intelligence model used here is a deep learning algorithm, which may be one that has learned the delivery time data according to a specific behavior.
또한 인공지능 모델은 분류(Classification)를 통해 단계적 행동을 파악할 수 있으며, 회귀(Regression)를 통해 연속적 행동을 파악할 수 있다.In addition, the AI model can identify step-by-step behavior through classification and continuous behavior through regression.
또한 분만시점판단부(361)는 행동분석데이터 외에도 도출된 추정무게를 참고하여 분만시점을 예측할 수도 있다.In addition, the delivery
환경제어부(37)는 환경센서부(20)로부터 감지된 환경정보를 수신받아 환경제어장치(1)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 환경제어부(37)는 수신받은 환경정보와 예측된 분만시점을 이용하여 학습된 인공지능 모델을 통해 최적의 환경설정정보를 생성할 수 있다.The
이러한 환경설정정보에 따라 환경제어장치(1)를 제어하여 사육장의 환경이 모돈을 사육하기에 최적의 조건으로 맞춰 지도록 할 수 있다.By controlling the
여기서, 인공지능 모델은 모돈상태에 따른 최적환경조건을 학습한 것일 수 있다.Here, the artificial intelligence model may have learned the optimal environmental conditions according to the sow state.
또한 본 발명의 실시예에 따른 모돈 관리 및 환경 제어 시스템은 관제부(미도시)를 더 포함할 수 있다.In addition, the sow management and environment control system according to an embodiment of the present invention may further include a control unit (not shown).
모돈측정부(2)와 단말(3)이 하나만 구비될 수도 있고, 모돈 마다 모돈측정부(2)와 단말(3)이 각각 구비될 수 있는데, 모돈 마다 구비되어 다수가 설치될 경우 관제부(미도시)는 그에 따라 전체를 관리하도록 할 수 있으며, 모돈마다 구비된 모돈측정부(2)와 단말(3)을 개별적으로 제어할 수 있다.One
또한 관제부는 단말(3)로부터 모든 정보들을 수신받아 용이하게 관리하도록 할 수도 있다.In addition, the control unit may receive all information from the
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 모돈 관리 및 환경 제어 시스템은 3D 영상을 기반으로 특이행동을 인식하여 모돈의 분만시점을 예측하고 환경을 최적의 조건으로 맞춰줌으로써, 모돈의 분만시점을 자동으로 정확하고 신속하게 판단하여 모돈을 용이하게 관리할 수 있도록 한다.As described above, the sow management and environment control system according to an embodiment of the present invention recognizes a specific behavior based on a 3D image, predicts the sow's farrowing time, and adjusts the environment to the optimal condition, so that the sow's farrowing time automatically, accurately and quickly, so that the sow can be easily managed.
또한 난산 등 모돈 분만 시에 발생할 수 있는 문제들에 신속하게 대응할 수 있어 모돈의 생산성이 향상될 수 있다.In addition, it is possible to quickly respond to problems that may occur during sow delivery, such as difficult birth, and thus the productivity of sows can be improved.
또한 노동력 절감, 농가의 수익 향상 효과를 가져올 수 있다.In addition, it can bring the effect of reducing the labor force and improving the profit of the farm household.
또한, 돼지뿐만 아니라 소 등 다양한 가축에 적용될 수 있어 활용성이 확대될 것으로 기대된다.In addition, as it can be applied to various livestock such as cattle as well as pigs, its utility is expected to expand.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also provided. is within the scope of the right.
1: 환경제어장치
2: 모돈측정부
20: 환경센서부
21: 3D 센서부
22: 열화상카메라
23: 수용틀
3: 단말
30: 모돈 관리/환경 제어 애플리케이션
31: 데이터저장부
32: 이미지추출부
33: 변환부
34: 전처리부
35: 무게도출부
350: 후보 리스트부
351: 알고리즘 도출부
352: 최종 도출부
36: 분만예측부
360: 특이행동인식부
361: 분만시점판단부
37: 환경제어부1: Environmental control device
2: Sow measurement unit
20: environmental sensor unit
21: 3D sensor unit
22: thermal imaging camera
23: receiving frame
3: terminal
30: Sow Management/Environmental Control Applications
31: data storage unit
32: image extraction unit
33: conversion unit
34: preprocessor
35: weight derivation part
350: candidate list unit
351: algorithm derivation unit
352: final derivation
36: delivery prediction unit
360: special behavior recognition unit
361: delivery time judgment unit
37: Environmental Control Department
Claims (9)
사육장에 설치되어 모돈의 환경을 제어하는 환경제어장치;
모돈의 환경을 감지하는 환경센서부, 모돈을 촬영하는 하나 이상의 3D 센서, 모돈을 촬영하는 하나 이상의 열화상카메라를 포함하는 모돈측정부 및
상기 3D 센서와 열화상카메라를 통해 추출된 상기 모돈이미지와 상기 열화상이미지를 이용하여 모돈의 특이행동을 인식하고 모돈의 분만을 예측하며, 상기 환경센서부로부터 감지된 환경정보를 수신받아 상기 환경제어장치를 제어하는 모돈 관리/환경 제어 애플리케이션을 포함하는 단말을 포함하는 모돈 관리 및 환경 제어 시스템.
In the system for predicting and managing the sow's delivery and controlling the environment,
an environmental control device installed in a kennel to control the environment of sows;
An environmental sensor unit for detecting the environment of the sow, one or more 3D sensors for photographing the sow, a sow measuring unit including one or more thermal imaging cameras for photographing the sow, and
The sow image and the thermal image extracted through the 3D sensor and the thermal imaging camera are used to recognize the sow's specific behavior and predict the sow's farrowing, and receive the environmental information sensed from the environmental sensor unit to receive the environment A sow management and environment control system comprising a terminal comprising a sow management/environment control application for controlling a control device.
상기 모돈측정부는,
모돈을 수용하는 공간이 마련되고, 상기 환경센서부, 3D 센서 및 열화상카메라가 설치될 수 있는 수용틀을 더 포함하는 모돈 관리 및 환경 제어 시스템.
According to claim 1,
The sow measurement unit,
A space for accommodating sows is provided, and the sow management and environmental control system further comprising a housing frame in which the environmental sensor unit, a 3D sensor, and a thermal imaging camera can be installed.
상기 모돈 관리/환경 제어 애플리케이션은,
상기 3D 센서로 촬영된 영상에서 하나 이상의 모돈이미지와 상기 열화상카메라로 촬영된 영상에서 하나 이상의 열화상이미지를 추출하는 이미지추출부;
추출된 모돈이미지를 3차원 좌표 데이터로 변환하는 변환부;
상기 변환된 3차원 좌표 데이터를 전처리하여 3차원 모돈 데이터로 생성하는 전처리부;
학습된 인공지능 모델을 통해 상기 3차원 모돈 데이터와 열화상이미지를 이용하여 특이행동을 인식하고, 분만시점을 예측하는 분만예측부 및
상기 환경센서부로부터 감지된 환경정보를 수신받아 상기 환경제어장치를 제어하는 환경제어부를 포함하는 모돈 관리 및 환경 제어 시스템.
According to claim 1,
The sow management/environment control application,
an image extraction unit for extracting one or more sow images from the image taken by the 3D sensor and one or more thermal image images from the image taken with the thermal imaging camera;
a conversion unit that converts the extracted sow image into three-dimensional coordinate data;
a pre-processing unit for pre-processing the converted three-dimensional coordinate data to generate three-dimensional sow data;
A farrowing prediction unit that recognizes a specific behavior using the three-dimensional sow data and thermal image through the learned artificial intelligence model, and predicts the time of delivery, and
Sow management and environment control system comprising an environment control unit for receiving the environmental information sensed from the environment sensor unit to control the environment control device.
상기 전처리부는,
상기 3차원 좌표 데이터에서 팩터를 추출하는 팩터추출부를 포함하고,
상기 팩터는,
머리방향, 바닥각도, 초점거리, 높이, 길이1, 흉위반둘레, 중위반둘레, 후위반둘레, 몸통 반둘레 평균, 몸통 반둘레 총합, 점운(cloud point)의 수, 부피 및 특징점 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 모돈 관리 및 환경 제어 시스템.
(여기서, 길이1은 머리를 제거한 앞다리부터 엉덩이 끝까지의 거리, 길이2는 앞다리와 뒷다리 사이의 거리이다.)
4. The method of claim 3,
The preprocessor is
A factor extracting unit for extracting a factor from the three-dimensional coordinate data,
The factor is
At least one of head direction, floor angle, focal length, height, length 1, chest circumference, middle circumference, posterior half circumference, average body half circumference, total body half circumference, number of cloud points, volume, and feature points Sow management and environmental control system comprising a.
(Here, length 1 is the distance from the front leg with the head removed to the tip of the buttocks, and length 2 is the distance between the front and hind legs.)
상기 분만예측부는,
학습된 인공지능 모델을 통해 상기 3차원 모돈 데이터와 열화상이미지를 이용하여 모돈의 특이행동을 인식하고, 인식된 특이행동을 카운팅하여 행동분석데이터를 생성하는 특이행동인식부 및
상기 행동분석데이터를 분석하여 모돈의 분만시점을 예측하는 분만시점판단부를 포함하는 모돈 관리 및 환경 제어 시스템.
4. The method of claim 3,
The delivery prediction unit,
A specific behavior recognition unit that recognizes the specific behavior of the sow using the three-dimensional sow data and thermal image through the learned artificial intelligence model, and counts the recognized specific behavior to generate behavior analysis data; and
A sow management and environment control system comprising a farrowing time determination unit for predicting the farrowing time of the sow by analyzing the behavior analysis data.
상기 3차원 모돈 데이터로부터 추정무게를 도출하는 무게도출부를 더 포함하고,
상기 분만예측부는,
도출된 추정무게를 참고하여 분만시점을 예측하는 것을 특징으로 하는 모돈 관리 및 환경 제어 시스템.
4. The method of claim 3,
Further comprising a weight derivation unit for deriving an estimated weight from the three-dimensional sow data,
The delivery prediction unit,
A sow management and environmental control system, characterized in that it predicts the time of farrowing by referring to the derived estimated weight.
상기 무게도출부는,
하나 이상의 상기 3차원 모돈 데이터를 팩터에 따라 선정하여 후보 리스트를 생성하고, 생성된 후보 리스트의 조건만족의 경우의 수를 판단하여 상기 3차원 모돈 데이터의 제1 무게를 도출하는 후보 리스트부;
상기 3차원 모돈 데이터에 다중회귀 공식을 적용하여 제2 무게를 도출하는 알고리즘 도출부 및
상기 제1 무게 및 제2 무게를 이용하여 추정무게를 도출하는 최종 도출부를 포함하는 모돈 관리 및 환경 제어 시스템.
7. The method of claim 6,
The weight deriver,
a candidate list unit for generating a candidate list by selecting one or more of the three-dimensional sow data according to a factor, and deriving a first weight of the three-dimensional sow data by determining the number of conditions of the generated candidate list;
An algorithm derivation unit for deriving a second weight by applying a multiple regression formula to the three-dimensional sow data; and
A sow management and environment control system including a final derivation unit for deriving an estimated weight by using the first weight and the second weight.
상기 후보 리스트부는,
하나 이상의 상기 3차원 모돈 데이터를 팩터에 따라 후보로 선정하여 후보 리스트를 생성하는 리스트생성부 및
생성된 후보 리스트의 조건만족의 경우의 수를 판단하고, 경우에 따라 상기 3차원 모돈 데이터의 제1 무게를 도출하는 리스트처리부를 포함하는 모돈 관리 및 환경 제어 시스템.
8. The method of claim 7,
The candidate list unit,
a list generator for generating a candidate list by selecting one or more of the three-dimensional sow data as candidates according to a factor; and
A sow management and environment control system comprising a list processing unit for determining the number of cases of condition satisfaction of the generated candidate list, and deriving a first weight of the three-dimensional sow data in some cases.
상기 리스트생성부는,
상기 3차원 모돈 데이터의 머리방향, 바닥각도, 초점거리, 길이1 및 몸통 반둘레 총합 중 하나 이상을 모돈표준데이터와 비교하여 제1 후보 리스트를 생성하고,
상기 3차원 모돈 데이터의 머리방향, 몸통 반둘레 총합, 높이, 길이1 및 중위반둘레 중 하나 이상을 모돈표준데이터와 비교하여 제2 후보 리스트를 생성하며,
3차원 모돈 데이터의 머리방향, 길이1, 흉위반둘레, 중위반둘레 및 후위반둘레 중 하나 이상을 모돈표준데이터와 비교하여 제3 후보 리스트를 생성하는 것을 특징으로 하는 모돈 관리 및 환경 제어 시스템.
9. The method of claim 8,
The list generator,
Comparing one or more of the total head direction, floor angle, focal length, length 1, and body half circumference of the three-dimensional sow data with the sow standard data to generate a first candidate list,
Comparing one or more of the three-dimensional sow data head direction, total body half circumference, height, length 1, and median half circumference of the three-dimensional sow data with the sow standard data to generate a second candidate list,
A sow management and environmental control system, characterized in that it generates a third candidate list by comparing one or more of the three-dimensional sow data head direction, length 1, chest circumference, middle half circumference, and rear half circumference with sow standard data.
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KR1020200148655A KR102537863B1 (en) | 2020-11-09 | 2020-11-09 | Sow management and Environmental control System |
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