NL2027558B1 - Systeem voor bewaken van een afkalvend zoogdier - Google Patents

Abstract

Een afkalfbewakingssysteem voor bewaken van een dier aan het einde van de venNachte drachttijd, omvat een camerainrichting voor herhaaldelijk opnemen van beelden van het dier, een besturing voor uit de opgenomen beelden genereren van afkalfinformatie, en een alarmeringsinrichting voor versturen van een alarmbericht in afhankelijkheid van de gegenereerde afkalfinformatie. De besturing is ingericht om in elk opgenomen beeld een dierbeeld te herkennen, genoemd dierbeeld te segmenteren in meerdere dierdelen waaronder een torso, om een parameterwaarde betreffende eerste beeldpunten van genoemde torso in de opgenomen beelden te bepalen als een parameterfunctie van de tijd, waarbij de parametenNaarde een breedtewaarde van de torso omvat, en om contracties te detecteren wanneer genoemde parametenNaarde voldoet aan een vooraf bepaald contractiecriterium. Het criterium omvat dat de parametenNaarde in genoemde vooraf bepaalde tijdsduur ten minste twee pieken vertoont die tenminste een vooraf bepaalde minimale breedte en/of vooraf bepaalde minimale hoogte hebben. De besturing genereert afkalfinformatie die een aanduiding van de gedetecteerde contracties bevat.

Description

Systeem voor bewaken van een afkalvend zoogdier De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een afkalfbewakingssysteem voor bewaken van een dier aan het einde van de verwachte drachttijd, omvattende een camerainrichting voor het herhaaldelijk opnemen van uit beeldpunten opgebouwde beelden van het dier, een met de camerainrichting verbonden besturing voor het afkalfbewakingssysteem die is ingericht voor uit de opgenomen beelden genereren van afkalfinformatie, en een alarmeringsinrichting voor versturen van een alarmbericht in afhankelijkheid van de gegenereerde afkalfinformatie, waarbij de besturing is ingericht om in elk opgenomen beeld een parameterwaarde betreffende eerste beeldpunten van genoemde opgenomen beelden te bepalen als een parameterfunctie van de tijd, en om contracties te detecteren wanneer genoemde parameterwaarde voldoet aan een vooraf bepaald contractiecriterium, waarbij de besturing afkalfinformatie genereert die een aanduiding van de gedetecteerde contracties bevat.

Document W02017034391 beschrijft een inrichting voor het automatisch detecteren van afkalven. De inrichting bewaakt daartoe met een 3D-camera het drachtige dier, en berekent uit de 3D-beelden een contractieparameter, zoals een volumeverandering in de tijd, uit afstanden van een lichaamsoppervlak tot een middelpunt van het lichaam. Op basis van de frequentie en/of intensiteit van deze volumeverandering is het mogelijk om het afkalfmoment te voorspellen.

Een nadeel van de bekende inrichting, en de bijbehorende werkwijze, is dat de 3D-camera, die meestal een beperkte openingshoek heeft, voldoende hoog boven het dier moet zijn geplaatst om ook bij verplaatsingen het vaak grote dier nog in beeld te hebben. Daardoor zal de beeldafstand tenminste enkele meters bedragen, hetgeen slecht is voor de gevoeligheid, resolutie en betrouwbaarheid van het 3D-beeld. Daamaast blijkt de 3D-camera vaak gevoelig voor zonlicht, en geeft stro of ander beddingmateriaal, dat nodig is in een afkalfhok, eveneens vaak verstoring van het beeld. Ook vergt de berekening van het volume veel rekenkracht. Daarnaast lijkt de bepaling van volumeverandering lang niet in alle gevallen een betrouwbare indicator van contracties.

Voorts is er geen methode aangegeven om daadwerkelijke volumeveranderingen zoals ademhaling, mictie en/of defecatie, uit te filteren, noch is er een aanduiding gegeven hoe te bepalen wat in het volumesignaal een contractie aanduidt en wat niet.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding om althans een deel van de bovengenoemde problemen op te lossen.

Meer in het bijzonder is het een doel van de onderhavige uitvinding om een betrouwbare, alternatieve inrichting te verschaffen voor het bewaken van het afkalven van zoogdieren, in het bijzonder voor het detecteren van contracties bij afkalvende zoogdieren.

De uitvinding bereikt dit doel met een systeem volgens conclusie 1, in het bijzonder een afkalfbewakingssysteem voor bewaken van een dier aan het einde van de verwachte drachttijd, omvattende een camerainrichting voor het herhaaldelijk gedurende een vooraf bepaalde tijdsduur opnemen van uit beeldpunten opgebouwde beelden van het dier, een met de camerainrichting verbonden besturing voor het afkalfbewakings- systeem die is ingericht voor uit de opgenomen beelden genereren van afkalfinformatie, en een alarmeringsinrichting voor versturen van een alarmbericht in afhankelijkheid van de gegenereerde afkalfinformatie, waarbij de besturing is ingericht om in elk opgenomen beeld een dierbeeld te herkennen, genoemd dierbeeld te segmenteren in meerdere dierdelen waaronder een torso, een parameterwaarde betreffende eerste beeldpunten van genoemde torso in genoemde opgenomen beelden te bepalen als een parameterfunctie van de tijd, waarbij genoemde ten minste ene parameterwaarde een breedtewaarde van de torso omvat, en contracties te detecteren wanneer genoemde parameterwaarde voldoet aan een vooraf bepaald contractiecriterium, omvattende dat de parameterwaarde in genoemde vooraf bepaalde tijdsduur ten minste twee pieken vertoont die tenminste een vooraf bepaalde minimale breedte en/of vooraf bepaalde minimale hoogte hebben, waarbij de besturing afkalfinformatie genereert die een aanduiding van de gedetecteerde contracties bevat.

De uitvinding maakt gebruik van het inzicht dat althans de stap van detecteren van dierdelen, na een aanvankelijke leerstap, betrekkelijk eenvoudig is te verwezenlijken. De vervolgens op het als torso herkende dierdeel uit te voeren stappen zijn eveneens betrekkelijk eenvoudig. Bovendien maakt het criterium van de ten minste twee pieken met een minimale breedte en/of hoogte het betrekkelijk eenvoudig om niet- periodieke bewegingen, zoals verplaatsing van het dier, mictie en defecatie, eenvoudig uit te filteren, terwijl ademhaling eveneens duidelijk herkenbaar en dus uit te filteren is. Weliswaar is het zo dat een individueel optredende contractie aldus niet zal worden gedetecteerd, maar als die al optreedt, zal dat vrijwel altijd in een zeer vroeg stadium van afkalven zijn, en omdat die moeilijker is te onderscheiden van een toevallige andere enkelvoudige fluctuatie zal het weglaten van die individueel optredende contractie de betrouwbaarheid van detecteren van echte (meerdere) contracties doen toenemen.

Een groot voordeel van de onderhavige uitvinding is dat niet alleen een 3D- camera bruikbaar is als de camera, maar ook een gewone 2D videocamera. 2D-camera's verdienen zelfs de voorkeur vanwege de hogere beeldfrequentie, resolutie, beschikbaarheid van beeldverwerkingsprogrammatuur enzovoort.

De opgenomen beelden worden verwerkt door een beeldverwerkings- inrichting, die gewoonlijk onderdeel kan zijn van de besturing of ook als een aparte module kan zijn verschaft. De beeldverwerkingsinrichting, althans de besturing, is ingericht voor het herkennen van een dierbeeld in het opgenomen beeld. Daartoe bevat de beeldverwerkingsinrichting bijvoorbeeld een softwaremodule die is getraind in het herkennen van de beoogde diersoort, zoals melkkoeien, vleeskoeien, merries, ooien, geiten, of ook andere grote zoogdieren, zoals paardachtigen, runderen, hertachtigen enzovoort in dierentuinen en fokprogramma's. In de onderhavige uitvindingsbeschrijving zal verder alleen sprake zijn van melkkoeien, zonder dat dit beperkend bedoeld is. Het trainen van de softwaremodule kan met neurale netwerken, zoals op zich in de stand van de techniek bekend. Het trainen kan vooraf in een of meer testopstellingen hebben plaatsgevonden, gevolgd door inbouw van de module in het afkalfbewakingssysteem, of ook in het onderhavige systeem zelf.

Het herkennen van een dierbeeld in het opgenomen beeld is een eerste stap. Overigens is het mogelijk dat er in het beeld meerdere dierbeelden worden herkend. Indien echter het drachtige dier zich alleen in een hok bevindt, zoals in een apart afkalfhok, dat dan ook met voordeel een onderdeel is van het onderhavige afkalfbewakingssysteem, zal er in elk geval altijd slechts één dier zichtbaar zijn, althans voorafgaand aan het afkalven. Het zal dan ook eenvoudig zijn om te waarborgen dat het dier geheel zichtbaar is, en dus het herkennen van het dierbeeld in beginsel altijd moet kunnen lukken.

In een volgende stap worden het dierbeeld gesegmenteerd tot verschillende dierdelen. Althans wordt in het herkende dierbeeld een torso herkend. Dit kan door daadwerkelijk verschillende aparte dierdelen expliciet te herkennen, zoals een kop, poten en een uier of andere melkgevende organen. Het is echter ook mogelijk om slechts twee dierdelen te herkennen, namelijk de torso en de rest van het dier. Merk op dat niet altijd alle dezelfde dierdelen zichtbaar zullen zijn. Zo zal in een beeld van bovenaf bij een staand dier de uier niet zichtbaar zijn. Voor het herkennen van de torso kan voor de beeldverwerkingsinrichting eerder gebruik zijn gemaakt van training met bijvoorbeeld een neurale netwerk, of een op de resultaten daarvan gebaseerd algoritme. Overigens wordt hier opgemerkt dat stappen zoals ruisonderdrukking, enzovoort als op zich bekend worden verondersteld.

De gebruikte parameterwaarde is de breedtewaarde van de torso. De breedtewaarde is, bijvoorbeeld, de grootste maat van de linker- naar de rechterzijde van de torso. Nadere details hieromtrent worden verderop gegeven. Hierbij wordt opgemerkt dat de breedtemaat niet alleen zeer eenvoudig en betrouwbaar te bepalen is in het dierbeeld, maar ook nog eens geacht wordt een betrouwbaardere maat voor contracties (weeën) te zijn dan volume. Immers zal bij contracties niet zozeer het volume van de torso veranderen, als wel de vorm, oftewel de buitenafmetingen. Bij samentrekken van de spieren zal de breedtewaarde veranderen, en bij ontspannen van de spieren weer terugveranderen naar min of meer de uitgangswaarde. De waarde vertoont derhalve een piek. Om een dergelijke piek betrouwbaar te kunnen onderscheiden in het parametersighaal (de functie), zijn er enkele beperkingen gesteld. De besturing herkent een contractie als de piek tenminste een minimale tijdsduur heeft (d.w.z. een minimale piekbreedte in de breedtewaarde als functie van de tijd) en/of tenminste een minimale hoogte (d.w.z. een minimale absolute of procentuele waardeverandering), en tevens als er ten minste twee van dergelijke pieken voorkomen in de tijdsduur waarover beelden worden opgenomen. Dit maakt gebruik van het inzicht dat contracties vaak, zo niet meestal, in golven optreden, zodat aldus enkelvoudig optredende fenomenen, zoals het anders gaan liggen of staan van een dier, mictie, defeceren, eenvoudig kunnen worden uitgesloten.

Opgemerkt wordt dat het piekgedrag, d.w.z. het optreden van een piek waama de parameterwaarde althans ongeveer terugzakt naar een beginwaarde, kenmerkend is voor een contractie. Weliswaar zal een levend dier vaak spontaan bewegen, maar contracties kenmerken zich doordat deze herhaaldelijk optreden en een beweging in een ene richting, gevolgd door een retourbeweging in de andere richting omvatten. Door verplaatsingen ten opzichte van een referentie te herkennen, en te filteren met deze, ook hierboven reeds beschreven, criteria, kunnen contracties betrouwbaar worden herkend. Ook hierover worden hieronder nadere details verschaft.

De tijdsduur waarover beelden worden opgenomen is hierbij bij voorkeur afgestemd op de tijd tussen contracties, uiteraard zodanig dat er ook ten minste twee contracties kunnen worden gedetecteerd. Afhankelijk van de diersoort kan deze tijd worden gekozen, en kan bij melkkoeien liggen tussen bijvoorbeeld tien en twintig seconden, zoals rond vijftien seconden. Het is mogelijk om na afloop van de tijdsduur een nieuwe periode, met bijvoorbeeld dezelfde lengte, te starten en daarin de beelden op te nemen en de metingen te verrichten. De tijdsduur is in het bijzonder een lopende tijdsduur, waarbij na elke opname van een beeld opnieuw een afgelopen periodeftijdsduur wordt bepaald, alsmede opnieuw wordt bepaald welke beelden in die afgelopen periode zijn opgenomen. Deze nieuwe groep beelden dient dan als basis voor nieuwe berekeningen. Aldus beschikt de besturing aldoor over de nieuwste, best bijgewerkte gegevens, d.w.z. meest up-to-date, om de benodigde berekeningen op toe te passen. Hierbij is het uiteraard mogelijk om de over elke periode berekende 5 contractieinformatie te laten gelden voor een tijdstip, zoals met name het tijdstip van het nieuwste beeld van de momentane tijdsduur. De ontwikkeling in de tijd, of functie van de tijd, van de contractie- en afkalfinformatie kan zodoende goed worden bepaald door de besturing.

Met "de afkalfinformatie bevat een aanduiding van de gedetecteerde contracties" wordt bedoeld dat er in de gegenereerde afkalfinformatie informatie omtrent de gedetecteerde contracties wordt opgeslagen in de vorm van bijvoorbeeld begin- en eindpunt van alle gedetecteerde contracties, desgewenst van een piekhoogte (dus intensiteit), of van het aantal of de frequentie, of de lengte van de individuele contracties, of de totale opgetelde tijdsduur van de contracties, telkens hetzij in een bepaalde voorafgaande tijdsduur of in totaal. In beginsel voldoet elke aanduiding die een indicatie is voor afkalven of het stadium van afkalven.

In afhankelijkheid van de gegenereerde afkalfinformatie verstuurt de alarmeringsinrichting een alarmbericht. Hierbij valt te denken aan het versturen van een bericht "eerste contracties gedetecteerd”, of een alarmering die het overschrijden van een contractie-gerelateerde drempel aanduidt, enzovoort. De gebruiker van het systeem kan dit zelf instellen, bijvoorbeeld dierafhankelijk, of in afhankelijkheid van de afstand tussen verblijfplek van de gebruiker en de verblijfplek van het afkalvende dier. De alarmeringsinrichting kan hiertoe zijn ingericht voor het versturen van een sms-, e-mail- of ander (push)bericht, voor het geven van een geluidssignaal, enzovoort. Een en ander wordt hieronder nog nader toegelicht.

Bijzondere uitvoeringsvormen zijn beschreven in de afhankelijke conclusies, alsmede in het nu volgende deel van de beschrijvingsinleiding.

In algemene zin betreft de uitvinding metingen aan de torso van het dier. Met voordeel liggen genoemde eerste beeldpunten alle in een aan een achterste uiteinde van het dierbeeld gelegen deel, inzonderheid helft, van de torso. Dit biedt het voordeel dat de metingen nog meer beperkt zijn tot het deel van het lichaam waar de contracties zullen plaatsvinden, namelijk het onderlijf. Aldus kunnen bijvoorbeeld ademhalingen nog beter worden onderdrukt in de metingen. Het achterste deel van de torso is het deel van de torso bij het uiteinde tegenover de kop, oftewel het deel van de torso bij het staartuiteinde. Een en ander is eenvoudig te trainen voor de beeldverwerkingsinrichting.

Voorts hoeft “helft” in dit verband niet noodzakelijkerwijs te worden opgevat als exact 50% van de torso, maar eerder als het relevante deel ervan. Desgewenst kan de beeldverwerkingsinrichting, althans de besturing, verder worden getraind opdat deze slechts de beeldpunten van het voor contracties relevante deel beschouwt. Dit kan bijvoorbeeld betrekking hebben op daadwerkelijk de achterste 50% (of een ander percentage) van de beeldpunten, of zelfs een iets van het staartuiteinde af gelegen deel van de torso. Op basis van praktijktests en -metingen, alsmede in afhankelijkheid van de diersoort, het ras of zelfs het individuele dier kan aldus het relevantere deel worden bepaald. Op deze wijze kan de besturing nog betrouwbaar contracties detecteren, door weglaten van niet-relevante delen en veranderingen daarin. Zo is het met meer voordeel mogelijk dat de besturing is ingericht voor onderzoeken van beeldpunten op (alleen) het deel van de torso dat ligt tussen de uier en een middelloodlijn op de langsas van het dier. Dit deel van de torso kan de besturing betrekkelijk eenvoudig bepalen, door eerst de langsas van de torso te bepalen, vervolgens een middelloodlijn daarop, alsmede de uier te herkennen (uiteraard indien zichtbaar in het beeld}. Het te onderzoeken deel ligt daar dan tussen. Alternatief is het ook mogelijk dat de besturing is ingericht voor beschouwen van het in langsrichting gezien derde kwart van de torso, dus de naar het kopeinde gerichte helft van de aan het staarteinde gelegen helft van de torso. Op al deze, en nog veel meer manieren, kan de besturing zijn ingericht om (alleen) beeldpunten van het geschiktste deel van de torso te beschouwen, zijnde dat deel waar de duidelijkste contracties worden verwacht. Dat deel kan ook ruwweg worden omschreven als "rond de navel". De contracties zijn met name hier duidelijk zichtbaar als samentrekkingen in de richting van de ruggegraat, en weer terug.

Zoals hierboven reeds is aangestipt, is de breedte van de torso, of van een relevant deel daarvan, de parameter volgens de uitvinding. De breedte wordt gewoonlijk, en met voordeel, van bovenaf gemeten, omdat dat het eenvoudigst is, en ook het betrouwbaarst. De breedtewaarde wordt hierbij in beginsel in hoofdzaak dwars op de langsas bepaald, waarbij de langsas natuurlijk de langste afmeting van de torso, respectievelijk het dier is. Derhalve is in het bijzonder de besturing ingericht voor bepalen van een langsrichting van de torso, en voor bepalen van de breedtewaarde als gelijk aan, of evenredig met, de in hoofdzaak dwars op de langsrichting gemeten breedte.

Merk op dat het dier kan staan, waarbij het beeld van bovenaf op de rug kijkt, terwijl het dier ook kan liggen, en dat zowel enigszins op haar zij als grotendeels op de buik. In al dergelijke gevallen kan nog steeds de breedtewaarde als parameter worden aangehouden om contracties te herkennen. Slechts wanneer het dier van houding verandert, zoals van staand in liggend, zal de breedtewaarde door de betrekkelijk grootschalige vormverandering enige tijd onbruikbaar zijn, doch dit hoeft niet langer dan enkele seconden te duren. Overigens kan ook de houding van het dier in combinatie met de contracties tot afkalfinformatie leiden. Zo kunnen staande gemeten contracties duiden op een betrekkelijk soepel verlopende afkalving.

Teneinde een zo relevant mogelijke parameterwaarde te verkrijgen is het voordelig wanneer de besturing is ingericht om de breedtewaarde telkens op eenzelfde langspositie van de torso te bepalen, in het bijzonder bij een en dezelfde grondhouding van het dier, zoals staand of liggend. Het zou immers kunnen voorkomen dat de plek van de grootste breedte vanwege de vormverandering van de torso op een andere positie komt te liggen, hetgeen meetafwijkingen kan veroorzaken. Bijvoorbeeld is het voordelig om in een rustperiode, d.w.z. contractievrije periode, de plek van de grootste breedte te bepalen, en vervolgens telkens op deze plek de breedte te bepalen. Alternatief of aanvullend is het mogelijk om, op basis van praktijkmetingen, te bepalen op welke plek of plekken de breedte het duidelijkst varieert tijdens contracties, teneinde daarmee de besturing in te richten om op die plek of plekken telkens de breedte te bepalen. De besturing is dan met voordeel ingericht om op die plek of plekken de {over die plekken gemiddelde) breedte te meten. Aldus kan een contractie nog betrouwbaarder worden vastgesteld. Alternatief is het mogelijk dat de besturing is ingericht om de breedte in elk nieuw opgenomen beeld telkens te bepalen op de middelloodlijn op de langsas van de torso. De langsas kan hierbij zijn genomen als de langste as in de gedetecteerde torso, en de breedte is dan de lengte van de middelloodlijn op die langsas in het beeld van de torso. Dit is een betrekkelijk eenvoudig in te richten meting. Het is weliswaar zo dat bijvoorbeeld een kromming door de koe naar de zijde toe ervoor kan zorgen dat de langsas van de torso anders komt te liggen, en dat daardoor de breedte-lengteverhouding wordt verstoord, maar hier wordt nogmaals benadrukt dat de periodiciteit van de contracties een belangrijk kenmerk is, dat voldoende duidelijk zal worden in de metingen. Ook wanneer een enkele contractie door bijvoorbeeld zo'n zijdelingse beweging van het dier wordt gemist, zal de betrouwbaarheid van de detectie van niet-verstoorde contracties groot zijn; Het is overigens ook niet noodzakelijk om de exacte, absolute breedte vast te stellen. In beginsel volstaat het, teneinde contracties vast te stellen, om de veranderingen in de breedte, dus de relatieve breedte, vast te stellen. Indien het dier zich bijvoorbeeld in een afkalfhok bevindt, en zich verplaatst, zal de in het beeld zichtbare breedte ook afnemen. Het is hierbij moeilijk om de absolute breedte te bepalen, en feitelijk ook niet nodig, om veranderingen in de breedte te kunnen vaststellen. Derhalve is, in uitvoeringsvormen, de breedtewaarde een genormaliseerde breedtewaarde, in het bijzonder gelijk aan genoemde breedte van de torso gedeeld door een lengte van de torso gemeten langs de langsrichting. Aldus zal, in goede benadering, ook een verplaatsing van het dier binnen het beeld van de camera niet of nauwelijks van invloed zijn op het detecteren van contracties.

In het hierboven beschrevene maakt het afkalfbewakingssystem, althans de besturing, gebruik van het inzicht dat contracties onderscheidbaar zijn van veel andere bewegingen omdat zij periodiek zijn. Voorts kunnen er, afhankelijk van de diersoort en dergelijke, criteria zijn ingesteld voor de intensiteit en lengte in de tijd van een contractieindicerend parameterwaardesignaal om een piek als een contractie te beoordelen. Het is echter mogelijk om de besturing nadere instructies te verschaffen voor het verfijnen van de beoordeling van de parameterwaarde. In uitvoeringsvormen is de besturing voorts is ingericht voor uitvoeren van een analyse van genoemde parameterfunctie, omvattende aan genoemde parameterfunctie fitten van een periodieke functie met een periode p, en bepalen van ten minste één fitparameterwaarde van een fitparameter, die in het bijzonder ten minste één van het verschil van de gefitte functie en de parameterfunctie, en de correlatie van de gefitte functie en de parameterfunctie omvat, alsmede voor corrigeren van de gedetecteerde contracties, in het bijzonder van het aantal contracties, in afhankelijkheid van genoemde ten minste ene fitparameterwaarde. Hierbij is gebruik gemaakt van het volgende inzicht. Contracties zijn over het algemeen periodieke gebeurtenissen. Daarom zal een signaal dat dergelijke contracties aanduidt eveneens periodiek zijn. Dat betekent dat er aan het signaal een periodieke functie te fitten is met uiteraard dezelfde periode, stel p. Overigens dient p een waarde te hebben die past bij contracties, zoals 3 à 10 seconden, in het bijzonder 3 à 6 seconden. Als fitparameterwaarde van het signaal en de betreffende gefitte functie wordt volgens deze uitvoeringsvormen genomen het verschil tussen het signaal, d.w.z. de uit de beelden bepaalde parameterwaarde, en de gefitte functie en/of de correlatie tussen beide. Als de fitparameterwaarde betrekkelijk klein, respectievelijk betrekkelijk groot (richting 1) is, dan volgt uit deze analyse dat de kans groot is dat de gevonden pieken horen bij echte contracties, en zo niet, dan is de kans groot dat het geen contracties zijn en dienen deze dus te worden gecorrigeerd, d.w.z. genegeerd. Meer in het algemeen is de besturing dus ingericht om het parameterwaardesignaal, en de contracties daarin, te corrigeren van de hand van de fitparameterwaarde.

Er zijn overigens nog veel meer verfijningen in deze analyse mogelijk, aan de hand waarvan de besturing het parameterwaardesignaal kan opschonen door valspositieve contracties eruit te filteren, alsmede echtpositieve contracties te herkennen.

In uitvoeringsvormen is de alarmeringsinrichting ingericht voor versturen van een afkalffasewaarschuwing indien, en in het bijzonder wanneer, een frequentie van de gedetecteerde contracties en/of een totale lengte in de tijd van de gedetecteerde contracties, telkens gedurende tenminste een direct voorafgaande, vooraf bepaalde waarneemperiode, een vooraf bepaalde frequentiedrempel respectievelijk eerste tijdsdrempel bereikt of overschrijdt. In aanvullende of alternatieve uitvoeringsvormen is de alarmeringsinrichting ingericht voor versturen van een afkalfmoeiljkhedenwaarschuwing indien, en in het bijzonder wanneer, de tijdsduur gedurende welke de besturing contracties detecteert, d.w.z. inclusief de tijd tussen contracties. Het afkalfbewakingssysteem kan worden toegepast om de gebruiker op de hoogte te brengen van verschillende fases van het afkalven, en eventueel van moeilijkheden tijdens het afkalven, een en ander in afhankelijkheid van de afkalfinformatie. Zo zal het afkalven na goed op gang komen van de contracties vaak binnen een tijdsbestek van tussen een half uur en anderhalf uur worden voltooid. De gebruiker kan daarop zijn aanwezigheid indien gewenst plannen. Ook is het mogelijk om, indien de besturing contracties detecteert gedurende een langere tijd dan een door de gebruiker te kiezen drempeltijd, en/of indien de contracties na enige tijd gedurende tenminste een vooraf bepaalde tijdsduur uitblijven, de alarminrichting een waarschuwing "moeilijke afkalving” of dergelijke te laten versturen. Het stoppen van de contracties, van het persen, wordt vaak veroorzaakt doordat het kalf een stuitligging heeft, er een teruggetrokken poot is of een andere houding die ongunstig is voor afkalven, of dat het een tweeling betreft, of een (te) groot kalf, enzovoort.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand enkele niet- beperkende voorbeelden, alsmede van de tekening en de bijbehorende figuurbeschrijving. En daarin toont: Figuur 1 een schematisch bovenaanzicht van een systeem volgens de uitvinding; Figuur 2A een voorbeeld van een camerabeeld; Figuur 2B een torso van dit beeld; en Figuren 3A en 3B een respectief diagram waarin de bepaalde signalen zijn uitgezet tegen de tijd, alsmede telkens een gefitte functie.

Figuur 1 toont een schematisch bovenaanzicht van een afkalfbewakings- systeem 1 volgens de uitvinding. Het systeem omvat een camera 2 en een besturing 3 met een alarmeringsinrichting 4, in een afkalfhok A voor een koe C. Met 5 is een mobiele telefoon aangegeven. De camera 2 kan gewone videocamera zijn, hetzij een monochroom -, hetzij een kleurenvideocamera. Dit laatste heeft de voorkeur, omdat dat meer informatie oplevert, die kan helpen bij bijvoorbeeld herkennen van het dier en dierdelen daarin. Het is ook mogelijk om een (digitale) fotocamera als camera 2 te gebruiken, aangezien het voor de uitvinding niet nodig is om met een videofrequentie (215 beelden/seconde) beelden op te nemen. Het volstaat in de meeste gevallen om bijvoorbeeld enkele beelden per seconde op te nemen, waarvoor ook fotocamera's geschikt kunnen zijn.

De camera 2 is opgehangen bovenin een afkalfhok A, waarin zich één koe C bevindt die gaat afkalven. Het is uiteraard mogelijk om meer koeien of andere dieren, zoals paarden, geiten, schapen e.d., in één afkalfhok te plaatsen, doch niet alleen kan dat voor vele dieren stressvoller zijn, het bemoeilijkt voorts de herkenning van de dieren in het beeld van de camera 2.

De camera 2 neemt bijvoorbeeld elke 0,2 seconde een beeld van het afkalfhok A en dus van de koe C. De beelden worden naar de besturing 3 gestuurd, en daardoor verwerkt. Het is uiteraard ook mogelijk dat de camera 2 reeds enige voorbewerking verricht, zoals ruisonderdrukking of dergelijke. Gemakshalve wordt er bij de onderhavige uitvoeringsvorm van uit gegaan dat de beeldverwerkingsinrichting zich in de besturing 3 bevindt, en alle beeldverwerking uitvoert. De beeldverwerkingsinrichting zal dan ook verder niet afzonderlijk van de besturing 3 worden genoemd. Een en ander zal verderop nader worden toegelicht.

Op basis van de beeldverwerking genereert de besturing 3 afkalfinformatie. In afhankelijkheid van de afkalfinformatie kan de alarmeringsinrichting 4 een alarmbericht versturen naar bijvoorbeeld een mobiele telefoon 5, of een ander apparaat, van een gebruiker, zoals een veehouder. Het alarmbericht bevat bijvoorbeeld de afkalfinformatie, of ook een waarschuwing om de koe C in het afkalfhok A te helpen, althans te onderzoeken of te bezoeken.

De werking van het systeem 1 volgens de uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de Figuren 2-3.

Figuur 2A toont een voorbeeld van een camerabeeld 10 van de camera 2. Daarin is met 6 de torso aangegeven, met 7 de uier, met 8a en 8b de achterpoten, met 9 de staart, met 10 de kop en met 11a en 11b de voorpoten. Met 12 is een halsband aangeduid. De streeplijnen geven grenzen tussen genoemde dierdelen aan.

Het beeld 10 toont de koe C, zoals door de besturing daarin herkend. Dit herkennen kan gebeuren aan de hand van allerlei algoritmen, men name zoals "aangeleerd" met behulp van een neuraal netwerk, zoals op zich bekend in de stand van de techniek van de objectherkenning. Voorts kan op dergelijke wijze de besturing worden geleerd om dierdelen in het beeld van de koe C te herkennen. Voor de onderhavige uitvinding is met name de torso 6 van belang. Bij voorkeur wordt deze onderscheiden van de rest van de koe C, hier de uier 7, de achterpoten 8a, b, de staart 9, de kop 10 en de voorpoten 11a, b. In Figuur 2A zijn deze delen van de torso 6 afgescheiden met behulp van (denkbeeldige) streeplijnen. Niet altijd zijn al deze dierdelen te zien in het beeld. Bijvoorbeeld zal de uier 7 onzichtbaar zijn in een beeld van de koe zoals weergegeven in Figuur 1. De torso 6, als veruit grootste deel, zal natuurlijk altijd zichtbaar zijn. Het is ook het belangrijkste dierdeel voor de onderhavige uitvinding, omdat daarin de contracties, en feitelijk het hele afkalfproces, plaatsvindt.

Voorts is het nuttig om de oriëntatie van de torso 6 te weten. Daartoe kan de besturing kijken naar de korte en lange as van de torso 6, alsmede naar de dierdelen "kop" en "staart". Daarnaast kan het helpen, met name indien de staart 9 bedekt is, en of de staart 9 en de kop 10 zich boven de torso 6 of een ander dierdeel bevinden en aldus moeilijk herkenbaar zijn, om de halsband 12 te herkennen. Deze is in beginsel vrijwel altijd ten dele zichtbaar, en bevindt zich uiteraard aan de kopzijde.

Met het aldus gesegmenteerde dierbeeld gaat de besturing vervolgens aan de slag, en dan feitelijk alleen met de torso 6. Deze is weergegeven in Figuur 2B, samen met twee streeplijnen 20a, b, die de lange resp. korte as aangeven, alsmede een puntstreeplijn 21.

In een uitvoeringsvorm is de besturing ingericht voor bepalen van de breedte van de torso 6 als functie van de tijd. Daartoe kan de besturing bijvoorbeeld in elk beeld de lengte in het beeld van de korte as 20b bepalen. Als de koe zich niet verplaatst, kan aldus de verandering in de breedte, zoals bij een contractie, goed worden bepaald. Als de koe zich verplaatst, kan de vergrotingsmaatstaf wijzigen, als het dier een andere afstand tot de camera inneemt, hetgeen enigszins verstorend kan werken. Dit kan worden ondervangen door niet de breedte, maar de verhouding van de breedte en de lengte van de torso te bepalen, als de lengte van de korte as 20b gedeeld door de lengte van de lange as 20a. Merk op dat de lange as 20a kan wijzigen bij een andere houding van de koe. Dergelijke invloeden zijn bij levende wezens echter moeilijk geheel uit te bannen.

Met enig voordeel is de besturing ingericht om alleen het relevantste deel van de torso te beschouwen, en dat is in eerste benadering het achterste deel, ruwweg de helft aan het staarteinde. Merk op dat dit niet noodzakelijkerwijs exact de helft qua oppervlakte of lengte hoeft te betreffen. Praktijkmetingen kunnen aangeven welk deel het relevantst is. In de Figuur 2B komt dit ongeveer overeen met het gedeelte ter linkerzijde van de lijn 20b. Immers zullen in het voorste deel van de torso geen contracties plaatsvinden, maar juist wel ademhalingen. Hoewel deze laatste op zich goed zijn te onderscheiden van contracties, is het voordeliger om ze niet eens te hoeven beschouwen. Nog meer voordeel heeft het wanneer de besturing is ingericht voor meten van parameterwaarden in beeldpunten van een subdeel van het genoemde achterste deel van de torso, bijvoorbeeld het subdeel dat loopt vanaf een middelloodlijn van de langsas 20a tot aan de uier (segment 7 in Figuur 1). Dit subdeel omvat de baarmoeder, waar het kalf door contracties uit dient te worden gedreven. Uiteraard zijn er ook wel andere manieren mogelijk om een nog relevanter subdeel voor beschouwen van beeldpunten door de besturing te definiëren.

In bijzondere uitvoeringsvormen is de besturing ingericht om slechts de breedte te beschouwen in dat van de torso, resp. van het achterste deel van de torso alwaar de contracties het meest prominent zijn. Ook met deze maatregel kunnen zo veel mogelijk andere bewegingen die geen contracties zijn, worden uitgesloten. Hiertoe kan de besturing wederom bijvoorbeeld met behulp van een neuraal netwerk of dergelijke zijn getraind, of kan per diersoort of zelfs per dier de besturing in het begin enkele reeksen beelden analyseren, en bijvoorbeeld de breedtevariatie in de tijd meten voor een heleboel plekken verdeeld over de langsas van de torso. Aangezien de contracties natuurlijk tegelijk te zien zijn in die beelden, is het betrekkelijk eenvoudig om de plek langs de langsas 20a te bepalen alwaar de contracties het duidelijkst zichtbaar zijn, doordat de variatie in hetzij absolute, hetzij in relatieve zin het duidelijkst zichtbaar is. In het onderhavige voorbeeld bleek dat ter plekke van de puntstreeplijn 21 de contracties het duidelijkst zichtbaar waren. Overigens is het natuurlijk ook mogelijk om in plaats van een plek een gebied te kiezen om te beschouwen, of een eenvoudig te volgen lijn die een goede benadering van de duidelijkst zichtbare plek vormt. Zo kan in het onderhavige voorbeeld de lijn 20b ook worden genomen als zijnde de middelloodlijn op de langsas 20a. De langsas is dan het langste lijnstuk dat in de torso 6 kan worden getrokken, en de lengte van de het lijnstuk 20b langs de middelloodlijn op dat lijnstuk 20a is dan de effectieve "breedte".

Het resultaat van bovengenoemde methode is in elk geval dat er per beeld een getalswaarde wordt bepaald, namelijk hetzij de absolute breedte, of de relatieve breedte. Analyse van deze getalswaarde zal verderop in de tekst worden uitgelegd aan de hand van Figuur 3.

In Figuren 3A en 3B zijn in een respectief diagram de bepaalde signalen uitgezet tegen de tijd (getrokken lijn), alsmede telkens een gefitte functie (streeplijn).

De signalen zijn in dit geval de respectieve getalswaarden voor de tijdens de vooraf bepaalde periode opgenomen beelden uitgezet in willekeurige eenheden op de y-as. De getalswaarden stellen hier de breedte minus een {minimale) breedte aan het begin van de beelden voor, een en ander om de variatie duidelijker te maken. Op de x- as staat, als de tijd, het volgnummer van de beelden. Bijvoorbeeld zijn er in zo'n vooraf bepaalde periode 75 beelden. Bij 5 beelden per second komt dat overeen met 15 seconden. Figuur 4A betreft een liggende koe met twee contracties, en Figuur 4B betreft een koe zonder contracties, die zich bijvoorbeeld willekeurig verplaatste of ging liggen.

Zoals boven beschreven is het signaal in het bijzonder de gemeten breedtewaarde van de torso. In het geval van een koe in een stilstaande of liggende positie zal de breedte dan regelmatig variëren. Dit is duidelijk te zien in Figuur 4A, alwaar de getrokken lijn periodiek gedrag vertoont.

De besturing kan, indien aldus geprogrammeerd, voortgaan met een nadere analyse van het signaal door fitten van een periodieke functie door het signaal. Het meest voor de hand liggend bij een periodiek biologisch signaal is een sinusfunctie, althans een sinusachtige functie. Fitparameters zijn onder andere de frequentie (of periode), de faseverschuiving, een vermenigvuldigingsfactor en een nul-offset. Het is echter zeker wel mogelijk om hierin, alsmede in de uitgangsfitfunctie, enige variatie aan te brengen. De periode blijkt in Figuur 3A om en nabij 30 beeldjes, oftewel 6 seconden. Dit ligt binnen het bereik dat normaal is voor contracties bij koeien, en is dus een goede kandidaat om door de besturing als contracties te worden gedetecteerd.

Daarnaast kunnen de piekhoogte (hier bijna 30) ten opzichte van het dalsignaal (rond 10) alsmede de breedte van het signaal (hier rond 8 op FWHM) worden beschouwd. In de hier weergegeven Figuren zijn die weergegeven in willekeurige eenheden, dus het is niet goed mogelijk om hier algemene indicaties te geven voor wat wel en wat niet waarschijnlijk een contractie betreft, te meer daar dit tevens afhangt van de camera-eigenschappen, de belichting, in sommige gevallen zelfs de ondergrond enzovoort. Niettemin is het in de praktijk goed mogelijk om door middel van training en/of vergelijking van beelden en signalen met beoordelingen door bijvoorbeeld dierenartsen of veehouders, betrouwbare grenzen of bereiken aan te geven voor de waardes van (relatieve of absolute) piekhoogten en piekbreedten.

Figuur 3B toont het signaal S' ingeval van een koe die is gaan liggen, wederom met een streeplijn. Als de koe gaat liggen zal de gemeten breedte van de torso, onder andere door het veranderde aanzicht, ineens sterk wijzigen. Dit heeft geen betrekking op contracties, zoals ook te zien is in het niet-periodieke gedrag van het grootste deel van de verandering. Nog steeds is enige verandering met een al dan niet schijnbare periodiciteit zichtbaar, zoals blijkt uit de best fit met de periodieke functie, aangegeven met de streeplijn, doch het zal duidelijk zijn dat zulk een periodiek signaal in het niet valt bij het niet-periodieke deel van de verandering, en om die reden niet of nauwelijks tot een betrouwbare detectie van contracties zal gelden. Merk op dat een kleine verandering, bijvoorbeeld op basis van ademhaling of dergelijke eveneens een periodieke verandering zal geven, met ongeveer dezelfde frequentie, maar zal over het algemeen een minder sterk signaal geven. Ook een nadere analyse, door berekenen van de breedte en hoogte van de piekjes, zal hier de besturing niet leiden tot detectie van contracties.

Op basis van allerlei hierboven beschreven mogelijkheden kan de besturing uit de opgenomen beelden parameterwaarden bepalen, en vervolgens concluderen of er contracties voorkomen. De besturing kan hierbij voor een lopende periode zorgen, en telkens opnieuw daaruit contracties bepalen. Telkens kan de besturing voor een aantal beelden, dus ook voor de bijbehorende tijdstippen concluderen tot “contracties”, en deze tijdstippen of tijdsperiodes waarin zij voorkomen, in een gegevensbestand vastleggen. Aldus is de besturing met voordeel ingericht om over een langere meetperiode, bijvoorbeeld in te stellen door een gebruiker op basis van de verwachte afkalftijd of dergelijke, de contracties te detecteren en vast te leggen, qua aantal en/of tijdsduur. Voorts kan de besturing zijn ingericht om op basis van deze gegevens afkalfinformatie te genereren, zoals hoe lang het afkalven reeds duurt, wat de contractiefrequentie is, enzovoort. De besturing kan zijn ingericht om deze informatie via de alarmeringsinrichting 4 van Figuur 1 te versturen naar bijvoorbeeld de veehouder, in de vorm van een sms, push- of e-mailbericht. AI naargelang bepaalde voorwaarden kan dit ook in de vorm van een alarmbericht, zoals "contracties duren te lang", "contracties zijn gestopt" of dergelijke.

De boven beschreven uitvoeringsvormen worden geacht slechts uitleg te geven omtrent de onderhavige uitvinding, en niet beperkend te zijn voor de beschermingsomvang van de uitvinding. De beschermingsomvang wordt bepaald door de aangehechte conclusies.

Claims (7)

CONCLUSIES

1. Afkalfbewakingssysteem voor bewaken van een dier aan het einde van de verwachte drachttijd, omvattende - een camerainrichting voor het herhaaldelijk gedurende een vooraf bepaalde tijdsduur opnemen van uit beeldpunten opgebouwde beelden van het dier, - een met de camerainrichting verbonden besturing voor het afkalfbewakingssysteem die is ingericht voor uit de opgenomen beelden genereren van afkalfinformatie, en - een alarmeringsinrichting voor versturen van een alarmbericht in afhankelijkheid van de gegenereerde afkalfinformatie, waarbij de besturing is ingericht om in elk opgenomen beeld - een dierbeeld te herkennen, - genoemd dierbeeld te segmenteren in meerdere dierdelen waaronder een torso, - een parameterwaarde betreffende eerste beeldpunten van genoemde torso in genoemde opgenomen beelden te bepalen als een parameterfunctie van de tijd, waarbij genoemde parameterwaarde een breedtewaarde van de torso omvat, en - contracties te detecteren wanneer genoemde parameterwaarde voldoet aan een vooraf bepaald contractiecriterium, omvattende dat de parameterwaarde in genoemde vooraf bepaalde tijdsduur ten minste twee pieken vertoont die tenminste een vooraf bepaalde minimale breedte en/of vooraf bepaalde minimale hoogte hebben waarbij de besturing afkalfinformatie genereert die een aanduiding van de gedetecteerde contracties bevat.

2. Afkalfbewakingssysteem volgens conclusie 1, waarbij genoemde eerste beeldpunten alle liggen in een aan een achterste uiteinde van het dierbeeld gelegen deel, inzonderheid helft, van de torso.

3. Afkalfbewakingssysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de besturing is ingericht voor bepalen van een langsrichting van de torso, en voor bepalen van de breedtewaarde als gelijk aan, of evenredig met, de dwars op de langsrichting gemeten breedte.

4. Afkalfbewakingssysteem volgens conclusie 3, waarbij de breedtewaarde een genormaliseerde breedtewaarde is, in het bijzonder gelijk aan genoemde breedte van de torso gedeeld door een lengte van de torso gemeten langs de langsrichting.

5. Afkalfbewakingssysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de besturing voorts is ingericht voor - uitvoeren van een analyse van genoemde parameterfunctie, omvattende aan genoemde parameterfunctie fitten van een periodieke functie met een periode p, en - bepalen van ten minste één fitparameterwaarde van een fitparameter, die in het bijzonder ten minste één van het verschil van de gefitte functie en de parameterfunctie, en de correlatie van de gefitte functie en de parameterfunctie omvat, alsmede voor - corrigeren van de gedetecteerde contracties, in het bijzonder van het aantal contracties, in afhankelijkheid van genoemde ten minste ene fitparameterwaarde.

6. Afkalfbewakingssysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de alarmeringsinrichting is ingericht voor versturen van een afkalffasewaarschuwing indien een frequentie van de gedetecteerde contracties en/of een totale opgetelde tijdsduur van de gedetecteerde contracties, telkens gedurende tenminste een direct voorafgaande, vooraf bepaalde waameemperiode, een vooraf bepaalde frequentiedrempel respectievelijk eerste tijdsdrempel bereikt of overschrijdt.

7. Afkalfbewakingssysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de alarmeringsinrichting is ingericht voor versturen van een afkalfmoeilijkhedenwaarschuwing indien de tijdsduur gedurende welke de besturing contracties detecteert een vooraf bepaalde drempelafkalfduur bereikt.