WO2023181478A1 - 雌雄判定装置及び雌雄判定方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a sex determination device and a sex determination method.
- the sex of egg-laying hens is determined by feather identification after hatching (21 days after incubation). As a result of the determination, the male is usually culled. In recent years, it is estimated that 100 million male chicks are culled every year in Japan and 6 billion worldwide. Killing male chicks after hatching is a major problem from an animal welfare perspective. Therefore, as a method for determining the sex before hatching, a hole of 0.3 mm or less is formed in the egg shell using a laser beam on the egg about 9 days after incubation, and allantoic fluid is collected through the hole. A method of determining sex by colorimetrically detecting estrone sulfate in liquid is known.
- Patent Document 1 describes a method for determining the state of eggs using a wavelength in the range of 400 to 1500 nm, a width in the range of about 0.5 to about 500 picoseconds, and an intensity in the range of about 0.1 to about 100 mJ.
- a technique is disclosed that includes the steps of: applying a plurality of light pulses having a plurality of light pulses, detecting reflected light of at least a portion of the plurality of light pulses, and analyzing the detected reflected light to classify the detected reflected light into at least one gender. ing.
- Patent Document 2 describes a non-invasive method for detecting the current state of chicken eggs that uses a hyperspectral camera to measure the amount of light at at least one predetermined wavelength corresponding to reflected light or transmitted light of chicken eggs. obtaining a test measurement image by using a neural network algorithm; comparing the test measurement image with a control measurement image; using the hyperspectral camera to obtain at least one spectrum of a chicken egg in a predetermined wavelength range; A technique is disclosed that includes the steps of comparing the spectra using a hen egg, and using the compared results to evaluate the current condition of the egg.
- Patent Document 3 discloses a light irradiation unit that irradiates light onto the hatching egg, a light detection unit that detects the intensity of the light that has passed through the hatching egg, and a light detection unit that detects the intensity of the light that has passed through the hatching egg at a first point in time after a predetermined period has elapsed since the start of incubation.
- a non-destructive testing device for hatching eggs is shown, which includes a sex determination unit that performs pre-discrimination based on the strength of the eggs.
- an object of the present invention is to provide a technique that enables highly accurate sex determination to be performed non-destructively during early incubation.
- the sex determination device of the present invention that solves the above problems includes: an irradiation device that irradiates light of a predetermined wavelength to each chicken egg within a predetermined period from the start of incubation; and a photography device that takes a photo of each chicken egg that has been irradiated. , means for generating a sex determination model using the results of separately determining the sex of each of the eggs and the image data obtained in the photographing of the egg as learning data; and a means for determining the sex of the target chicken egg by inputting the image data obtained by the photographing means and the photographing means into the sex determination model.
- the sex determination method of the present invention includes an irradiation step of irradiating light of a predetermined wavelength to each chicken egg within a predetermined period from the start of incubation, a photographing step of photographing each of the irradiated eggs, and a photographing step of photographing each of the irradiated eggs.
- a step of determining the sex of the target chicken egg by inputting image data obtained in the photographing step into the sex determination model is performed.
- highly accurate sex determination can be performed non-destructively during early incubation.
- FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of determination method setting parameters according to the present embodiment. It is a figure showing an example of composition of judgment result DB of this embodiment. It is a figure showing an example of a flow of a sex determination method in this embodiment.
- FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a sex determination system 10 including a sex determination device 10 of this embodiment.
- the sex determination system 10 shown in FIG. 1 includes, in addition to a sex determination device 100, an incubation tray 2 on which chicken eggs 1 are placed and which performs incubation processing, a light source 11, a visible light camera 12, a light source 11, a terminal 150, and an image collection server. Consists of 200.
- highly accurate sex determination can be performed non-destructively at an early stage of incubation.
- chicken egg 1 is a chicken egg to be determined for sex.
- the chicken eggs 1 are placed on an incubation tray 2 of an incubator and managed under appropriate conditions.
- the chicken eggs 1 placed on the incubation tray 2 are irradiated with light of an appropriate wavelength from the light source 11.
- the light source 11 is, for example, a light emitting unit including an LED (Light Emitting Diode) element.
- the light emitted by this light source 11 is assumed to be visible light (light that can be captured by the image sensor of the visible light camera 12), and has a wavelength of, for example, around 520 nm.
- these wavelengths are just examples, and there is no limitation as long as the light can be photographed by the visible light camera 12.
- a light irradiation element selected from the group consisting of a halogen lamp and EverGlo ceramic can be assumed.
- the reflected light from the light source 11 generated in the egg 1 is captured by the image sensor of the visible light camera 12.
- the visible light camera 12 photographs the chicken egg 1.
- the image sensor for example, a CCD (Carge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) may be used, but the present invention is not limited to these.
- the chicken eggs 1 to be subjected to the above-mentioned sex determination are those within 6 days from the start of incubation. Before the 7th day from the start of incubation, when the embryo in chicken egg 1 is thought to acquire the sensation of pain, that is, before the chicken egg 1 (a concept that includes the embryo grown in chicken egg 1 and the subsequent chicks) feels pain, Performing sex determination is very meaningful from the viewpoint of animal welfare.
- the sex determination device 100 of this embodiment is communicably connected to the terminal 150 and the image collection server 200 via the network 5, as shown in FIG. Therefore, these may be collectively referred to as the sex determination system 10.
- the sex determination device 100 of the present embodiment can be said to be a service providing device that appropriately acquires information from the constituent devices of the sex determination system 10 as described above and determines the sex of the chicken egg 1 placed on the incubation tray 2. .
- the terminal 200 is a device or a terminal of a person in charge that performs highly accurate sex determination using a different algorithm from the sex determination device 100 of this embodiment. Specifically, a personal computer, a smartphone, a tablet terminal, etc. can be assumed. The algorithm for performing this highly accurate sex determination will be described later.
- the image collection server 200 acquires image data obtained by photographing the chicken egg 1 by the visible light camera 12 from the visible light camera 12 (or its control system, etc.), and acquires image data obtained from the visible light camera 12 (or its control system, etc.), and This is a server that stores and manages attribute information in association with it.
- This image collection server 200 distributes the obtained image data to the sex determination device 100 via the network 5, either immediately every time image data is obtained from the visible light camera 12, or every time it is obtained and stored within a certain period of time. do.
- the hardware configuration of the sex determination device 100 that constitutes the sex determination system 10 of this embodiment is shown in FIG. 2 as follows.
- the sex determination device 100 includes a storage 101, a memory 103, a CPU 104, and a communication device 105. Furthermore, the sex determining device 100 may further include the above-described light source 11 and visible light camera 12.
- the storage 101 is composed of an appropriate non-volatile memory element such as an SSD (Solid State Drive) or a hard disk drive.
- an SSD Solid State Drive
- a hard disk drive any suitable non-volatile memory element
- the memory 103 is composed of a volatile storage element such as a RAM.
- the CPU 104 is a CPU that reads the program 102 held in the storage 101 to the memory 103 and executes it, performs overall control of the device itself, and performs various determinations, calculations, and control processing.
- the communication device 105 is assumed to be a network interface card or the like that connects to the network 5 and handles communication processing with the terminal 150 and the image collection server 200.
- the sex determination device 100 is a stand-alone machine, it is preferable to further include an input device that accepts key input and voice input from the user, and an output device such as a display that displays processed data.
- the storage 101 includes at least a learning data DB 1013, a determination result DB 1014, a threshold parameter 1015, and a determination method setting parameter 1016. remembered. However, details regarding these databases and parameters will be described later.
- the program 102 includes a model creation engine 1011 and a sex determination model 1012.
- the model creation engine 1011 uses a large amount of photographed data regarding eggs (image data, conditions, etc.) and the labels of the photographed eggs (results of determining whether they are male or female) as learning data. It becomes an engine that executes machine learning and generates a sex determination model 1012 that determines the sex of the chicken egg 1.
- the sex determination model 1012 is a model created by the model creation engine 1011 described above.
- the hardware configuration of the image collection server 200 of this embodiment is shown in FIG. 3 as follows. That is, the image collection server 200 includes a storage 201, a memory 203, a CPU 204, and a communication device 205.
- the storage 201 is composed of an appropriate nonvolatile memory element such as an SSD (Solid State Drive) or a hard disk drive.
- an SSD Solid State Drive
- a hard disk drive any suitable nonvolatile memory element
- the memory 203 is composed of a volatile storage element such as a RAM.
- the CPU 204 is a CPU that reads the program 202 held in the storage 201 to the memory 203 and executes it, performs overall control of the device itself, and performs various judgments, calculations, and control processing.
- the communication device 205 is assumed to be a network interface card or the like that connects to the network 5 and handles communication processing with the sex determination device 100.
- FIG. 4 shows an example of the learning data DB 1013 in this embodiment.
- the learning data DB 1013 of this embodiment links the image data distributed from the image collection server 200 with the sex determination results (obtained from the terminal 150) regarding the chicken eggs that are the subject of the image data, and This is a database that is stored and managed as learning data for learning, that is, learning data for the model creation engine 1011.
- This learning data DB 1013 is a collection of records that link data such as incubation start date, incubation days, egg type, file name, camera, light source, light intensity, temperature, and humidity using serial numbers as keys. It becomes.
- the number of days of incubation is the number of days that have passed since the start of incubation.
- the type of egg indicates whether the shell of the target chicken egg is white or red.
- the file name indicates the name of image data (and its storage location) obtained by photographing the chicken egg with a visible light camera.
- the camera is arranged around the incubation tray 2 of the incubator, and indicates the identification information of the camera that photographs the eggs on the incubation tray 2.
- the light source indicates identification information of the light source used to photograph the chicken eggs on the incubation tray 2.
- the light intensity indicates the intensity of light emitted by the above-mentioned light source.
- temperature indicates the temperature near the incubation tray 2 at the time of photographing, and humidity indicates the humidity in the same area.
- the sex determination is the result of highly accurate sex determination input by the operator of the terminal 150 or the like. Details of this sex determination will be described later.
- FIG. 5 shows an example of the threshold parameter 1015 in this embodiment.
- the threshold parameter 1015 of this embodiment is a value that specifies the photographing method and photographing date of a plurality of patterns for the chicken egg 1, and defines the determination threshold and weighting for each of the patterns.
- These threshold parameters 1015 are composed of the following values: imaging/data collection method, date, female determination threshold, and weighting.
- the photographing/data collection method indicates the type of visible light camera.
- the day is a value that specifies the day after the start of incubation to photograph.
- the female determination threshold is a threshold for determining a female when the confidence of the male and female determination model 1012 is equal to or higher than the female determination threshold.
- the weighting is a weighted judgment value (unit: %) in the comprehensive judgment described later.
- the above-mentioned female determination threshold can be changed, and by operating it in this way, it is possible for this system to coexist with its contribution to animal welfare and economic effects. For example, by setting the female determination threshold lower than a certain standard, even if there is a certain possibility that a male egg may be mixed in egg 1 that has been determined to be female, it is possible to quickly determine the sex of the egg. It is possible.
- the female determination threshold higher than a certain standard, even if it may take some days (within 6 days from the start of incubation), some male eggs may be found in egg 1 determined to be female. It can meet the need to keep the possibility of mixing to a very low level.
- the weighting value of the sex determination results for the period immediately after the start of incubation e.g., up to the 3rd day
- the weighting value of the sex determination results for the period after that e.g., from the 4th day onwards to the 6th day.
- FIG. 6 shows an example of the determination method setting parameters 1016 in this embodiment.
- the determination method setting parameter 1016 of this embodiment is a value that defines the sex determination algorithm executed in the sex determination device 100.
- This determination method setting parameter 1016 is composed of a serial number, a set value, and a default value.
- the set value indicates a user-specified algorithm used for determining sex.
- the value of "comprehensive judgment (weighted judgment)" is set. This algorithm performs sex determination based on, for example, the sex determination results of all designated shooting days and the "weighting" value of the threshold parameter 1015.
- the general judgment (majority vote) algorithm is to determine the sex of the egg by taking a majority vote on the sex judgment results of all designated shooting dates, for example.
- FIG. 7 shows a configuration example of the determination result DB 1014 in this embodiment.
- This determination result DB 1014 is a database that stores the results of determining the sex of the chicken egg 1 by the sex determination model 1012 of the sex determination device 100 of this embodiment.
- This judgment result DB 1014 is composed of records including serial number, lot number, target chicken egg, photographing/data collection method 1 . . . photographing/data collection method n, and final judgment values.
- the lot number is identification information of the lot to which the target egg belongs.
- the target egg is a value indicating the position on the incubation tray 2 of the incubator, for example, the number of stages of the incubation tray 2, the arrangement coordinates of the egg 1 on the incubation tray 2 of the relevant stage (coordinate value in coordinate space) similar concept).
- the values in the imaging/data collection method column indicate that the sex determination model 1012 is lower when it comes to image data obtained by imaging under conditions corresponding to the values in the imaging/data collection method columns in the threshold parameter 1015 in FIG. This value indicates the result of sex determination.
- the value in the final judgment column is a value indicating the result of the final judgment made by the algorithm for male and female judgment, such as immediate judgment or comprehensive judgment.
- FIG. 8A is a diagram illustrating a flow example of the male/female determination method in this embodiment. Here, first, the generation flow of the male/female determination model 1012 will be explained.
- the sex determination device 100 irradiates the chicken eggs on the incubation tray 2 with light of a predetermined wavelength, for example by controlling the light source 11 (s1).
- the wavelength of this light has already been described.
- the sex determination device 100 detects light emitted outside the chicken egg as a result of the irradiation with the light source 11, when the light passes through the chicken egg or is reflected within the chicken egg (s2). This detection is performed using, for example, a photodetector.
- the photodetection means is composed of a photodetection element selected from the group consisting of silicon, PbS (lead sulfide), InGaAs (indium gallium arsenide), and arsenide.
- the sex determining device 100 acquires visible and near-infrared spectra of the detected light using a spectroscopic device.
- the sex determination device 100 controls the visible light camera 12 to perform the photographing of the chicken egg described above (s3), and stores the image data in the image collection server 200.
- the visible light camera 12 stores the photographed image data of the chicken egg in the image collection server 200 (s4).
- the sex determination device 100 determines the sex of the egg based on the image data of the egg and the visible and near-infrared spectra obtained so far (s5).
- the determination result here will be stored in the "male and female determination" column in the learning data DB 1013.
- the sex determination device 100 determines the sex of the chicken egg based on spectrum data in the wavelength range of 1700 to 2500 nm in the visible and near-infrared spectra.
- the details of the sex determination method based on visible and near-infrared spectra are as follows, and consist of a light irradiation step, a light detection step, a spectrum acquisition step, and a sex determination step.
- the light irradiation step involves irradiating the egg 1 with light having a wavelength belonging to the visible light region to the near-infrared light region.
- visible light is light having a wavelength belonging to a wavelength range of 400 to 900 nm, including a wavelength range of 400 to 750 nm, which corresponds to visible light.
- near infrared light means light having a wavelength belonging to a wavelength range of 900 to 2500 nm.
- light having a wavelength belonging to the visible light region to the near-infrared light region means light having a wavelength belonging to the wavelength region of 400 to 2500 nm.
- the light irradiated in this step (hereinafter also referred to as "irradiation light”) preferably has a wavelength belonging to the wavelength range of 400 to 2500 nm, and the wavelength range of 400 to 900 nm and 170 to 2500 nm. It is more preferable to have a wavelength belonging to .
- the irradiation light may be light that continuously has all the wavelengths that belong to the wavelength range in the above range, or it may be light that has some wavelengths (for example, a specific wavelength) that belong to the wavelength range in the range. Good too.
- a specific wavelength for example, a wavelength belonging to a wavelength range of 400 to 900 nm and a wavelength range of 1700 to 2500 nm
- the wavelength sweep range can be narrowed and the time required to implement this process can be reduced. Can be shortened.
- the irradiation light can be irradiated onto the chicken egg from various directions.
- the irradiation light is applied to a chicken egg placed such that the long axis connecting the blunt end and the sharp end is perpendicular to the horizontal plane, and the irradiation light is transmitted from above the egg through the animal pole or the embryo.
- is irradiated in any direction for example, in a direction in the range of 0 to 50° with respect to the long axis, particularly in a direction parallel to the long axis on a plane parallel to a vertical plane containing the long axis
- It is light hereinafter also referred to as "first embodiment").
- the irradiation light passes through the animal pole or the embryo from the side of the egg, which is placed so that the long axis connecting the blunt end and the acute end is parallel to a horizontal plane.
- irradiated in any direction for example, in a direction in the range of 0 to 90° with respect to the long axis, particularly in a direction perpendicular to the long axis on a plane parallel to the horizontal plane including the long axis) (hereinafter also referred to as "second or fourth embodiment").
- the irradiation light passes through the animal pole or embryo from above the chicken egg, which is placed such that the long axis connecting the blunt end and the acute end is parallel to a horizontal plane. irradiated in any direction (for example, in a direction within a range of 40 to 90° with respect to the long axis, particularly in a direction perpendicular to the long axis on a plane parallel to the vertical plane containing the long axis). (hereinafter also referred to as "third or sixth embodiment").
- the irradiation light passes through the animal pole or embryo from below the chicken egg, which is arranged so that the long axis connecting the blunt end and the acute end is parallel to a horizontal plane. irradiated in any direction (for example, in a direction within a range of 40 to 90° with respect to the long axis, particularly in a direction perpendicular to the long axis on a plane parallel to the vertical plane containing the long axis). (hereinafter also referred to as the "fifth embodiment").
- the irradiation light passes through the animal pole or embryo from above the egg, which is arranged so that the long axis connecting the blunt end and the acute end is perpendicular to the horizontal plane. This is light that is irradiated in a direction parallel to the long axis on a plane parallel to the vertical plane that includes the long axis.
- the irradiation light is applied from the side of the egg to the animal pole, with the long axis connecting the blunt end and the acute end being parallel to the horizontal plane.
- it is light that is irradiated in a direction perpendicular to the long axis on a plane parallel to the horizontal plane including the long axis so as to pass through the embryo.
- the irradiation light is applied from above the egg to the animal pole or This is light that is irradiated in a direction perpendicular to the long axis on a plane parallel to the vertical plane including the long axis so as to pass through the embryo.
- the irradiation light passes through the animal pole or embryo from below the egg, which is arranged so that the long axis connecting the blunt end and the acute end is parallel to the horizontal plane.
- the light is emitted in a direction perpendicular to the long axis on a plane parallel to the vertical plane including the long axis.
- parallel means that straight lines and/or planes are completely or substantially parallel, perpendicular, or orthogonal.
- this step is carried out with the egg fixed in order to arrange the egg 1 and the irradiation light in the positional relationship described above.
- the incubation tray 2 it is preferable to use the incubation tray 2 in order to place the chicken eggs in the above-mentioned arrangement.
- eggs are placed on the top surface of the incubation tray 2, for example.
- "so as to pass through the animal pole or the embryo” and “so as to pass through the yolk” mean that the light passes through the animal pole or the embryo in the chicken egg, or at least a portion of the yolk. .
- a position that passes through the animal pole or embryo means for example, a range of 15 to 30 mm, typically a range of 17 to 25 mm, from the acute end of a chicken egg.
- the position passing through the egg yolk means for example, a range of 20 to 60 mm, typically a range of 27 to 52 mm from the acute end of the egg.
- This step is preferably carried out by irradiating light inside the housing member that houses the chicken eggs and the incubation tray.
- the housing member is preferably a member that can substantially block external light, such as a dark box.
- the light detection step the light emitted outside the chicken egg by the light irradiated in the light irradiation step described above passing through the egg 1 is referred to as “transmitted light”, and the light irradiated in the light irradiation step is referred to as “transmitted light”.
- the light emitted outside the chicken egg by reflection is sometimes referred to as "reflected light.”
- the transmitted light and reflected light can be selected based on the combination of the light irradiation position in the light irradiation process and the light detection position in this process, it is difficult to strictly separate the transmitted light and reflected light from each other. be. Therefore, in this embodiment, the transmitted light may include reflected light at a constant rate, and the reflected light may include transmitted light at a constant rate.
- transmission method an embodiment in which the sex is determined by detecting the transmitted light emitted outside the chicken egg
- reflected light emitted outside the chicken egg an embodiment in which the sex is determined by detecting the reflected light emitted outside the chicken egg.
- the transmitted light or reflected light detected in this step preferably has a wavelength in the wavelength range of 400 to 2500 nm, and has a wavelength in the wavelength range of 400 to 900 nm and 1700 to 2500 nm. It is more preferable.
- the transmitted light or reflected light may be light that continuously has all the wavelengths that belong to the wavelength range in the above range, or light that has some wavelengths (for example, a specific wavelength) that belong to the wavelength range in the above range. It may be.
- the wavelength sweep range can be narrowed and this process The time required for implementation can be shortened.
- the detected light is emitted to the side of the egg by passing through the egg, which is positioned such that the long axis connecting the blunt end and the sharp end is perpendicular to the horizontal plane.
- Light (transmitted light) in any direction for example, in a direction in the range of 40 to 90 degrees to the long axis, especially in a horizontal plane orthogonal to the long axis
- the detected light is emitted below the egg by passing through the egg, which is arranged such that the long axis connecting the blunt end and the sharp end is parallel to the horizontal plane.
- light (transmitted light) in any direction e.g., in a direction between 40 and 90 degrees to the long axis, especially in a vertical plane including the long axis
- second or third embodiment so as to pass through the yolk of the egg
- the detected light is emitted to the side of the egg by passing through the egg, which is positioned such that the long axis connecting the blunt end and the sharp end is parallel to the horizontal plane.
- light (transmitted light) that passes through the yolk of the chicken egg in any direction for example, in a direction in the range of 0 to 90 degrees with respect to the long axis, especially in a horizontal plane including the long axis) (hereinafter also referred to as the "fourth embodiment").
- the detected light is emitted downwardly by reflection within the egg, which is positioned such that the long axis connecting the blunt end and the sharp end is parallel to the horizontal plane.
- (reflected light) that passes through the yolk of the chicken egg in any direction (e.g., in a direction ranging from 40 to 90 degrees to the long axis, especially including the long axis) This is light (reflected light) emitted (on a plane parallel to the vertical plane in a direction of 45° with respect to the long axis) (hereinafter also referred to as "fifth embodiment").
- the detected light is emitted above the egg by reflection within the egg, which is positioned such that the long axis connecting the blunt end and the sharp end is parallel to the horizontal plane.
- (reflected light) that passes through the yolk of the chicken egg in any direction (e.g., in a direction ranging from 40 to 90 degrees to the long axis, especially including the long axis) This is light (reflected light) emitted (in a direction perpendicular to the long axis on a plane parallel to the vertical plane) (hereinafter also referred to as the "sixth embodiment").
- the detected light is emitted to the side of the egg by passing through the egg, which is arranged such that the long axis connecting the blunt end and the acute end is perpendicular to the horizontal plane.
- This is light (transmitted light) that is emitted in a direction perpendicular to the long axis on a horizontal plane perpendicular to the long axis so as to pass through the yolk of the chicken egg.
- the detected light is transmitted below the egg, which is arranged such that the long axis connecting the blunt end and the acute end is parallel to the horizontal plane. (transmitted light) that is emitted in a direction perpendicular to the long axis on a plane parallel to the vertical plane including the long axis so as to pass through the yolk of the chicken egg (transmitted light).
- the detected light is emitted to the side of the egg by passing through the egg, which is arranged such that the long axis connecting the blunt end and the acute end is parallel to the horizontal plane.
- This is light (transmitted light) that is emitted in a direction perpendicular to the long axis on a plane parallel to the horizontal plane including the long axis so as to pass through the yolk of the chicken egg.
- the detected light is reflected from inside the egg, which is arranged so that the long axis connecting the blunt end and the acute end is parallel to the horizontal plane, and is transmitted downwardly into the egg.
- Emitted light reflected light
- Emitted light that is emitted in a direction of 45° to the long axis on a plane parallel to the vertical plane including the long axis so as to pass through the yolk of the chicken egg. It is light (reflected light).
- the detected light is reflected inside the egg, which is arranged such that the long axis connecting the blunt end and the acute end is parallel to the horizontal plane, and is reflected above the egg.
- the above-mentioned process is carried out by detecting light inside the housing member described above. By carrying out this step inside the housing member, it is possible to substantially suppress the influence of external light and perform sex determination with higher accuracy.
- the spectrum acquisition step is a step of acquiring visible and near-infrared spectra of the light detected in the above-mentioned photodetection step.
- This step is performed by generating visible and near-infrared spectra based on the light detected in the photodetection step.
- Means for generating visible and near-infrared spectra can include visible and near-infrared spectroscopy equipment commonly used in the art.
- a data analysis device that stores a spectral data analysis program in addition to a control program for the visible and near-infrared spectrometer is usually connected to the visible and near-infrared spectrometer. Therefore, by using a visible and near-infrared spectrometer, visible and near-infrared spectra can be generated in a short time and the spectral data can be analyzed.
- the visible and near-infrared spectra obtained in this step may be spectra in their original state, or may be second-order differential spectra obtained by subjecting the spectra to second-order differential processing.
- a second-order differential spectrum is preferred because it can reduce the effects of baseline changes.
- the sex determination step is a step of determining the sex of the chicken egg 1 based on the spectrum data of the visible and near-infrared spectra acquired in the above-mentioned spectrum acquisition step.
- multivariate analysis as a means for determining the sex of the chicken egg 1 based on the spectral data, for example, multivariate analysis known in the technical field can be applied.
- multivariate analysis include principal component analysis and PLS discriminant analysis (Partial least square discriminant analysis). analysis, PLS-DA).
- this step When implementing this step using principal component analysis, it may be performed using the following steps. First, create a sex determination model. A light irradiation step, a light detection step, and a spectrum acquisition step are performed using a predetermined number of chicken eggs whose sexes are known to obtain standard visible and near-infrared spectra for each sex. The visible and near-infrared spectra to be acquired are preferably second-order differential spectra. Sexing of eggs used to obtain standard visible and near-infrared spectra may be performed by applying sexing means known in the art.
- Known methods for determining sex include, for example, a genetic analysis method in which a chicken egg embryo and a blood sample are collected, and DNA extracted from the collected sample is used to determine the sex by multiplex PCR using sex-specific primers. and a method of performing an instrumental analysis of a collected sample to determine sex based on the concentration of components (for example, hormone concentration) in the sample.
- the sex determination means exemplified above may be carried out by breaking the used chicken egg and collecting a sample after obtaining standard visible and near-infrared spectra. Next, principal component analysis is performed on the standard spectral data groups for each male and female. It is preferable to detect outliers using the Mahalanobis distance in the standard principal component space for each sex, and obtain a principal component score plot excluding the outliers. The obtained principal component score plot can be used as a sex determination model.
- a light irradiation step, a light detection step, and a spectrum acquisition step are performed on the eggs to be measured to obtain visible and near-infrared spectra.
- the visible and near-infrared spectra to be acquired are preferably second-order differential spectra.
- Principal component analysis is performed on the acquired visible and near-infrared spectrum data, and the obtained principal component scores are applied to the principal component space of the sex determination model to determine sex.
- methods for applying the principal component score of the egg to be measured to the principal component space of the sex determination model include, for example, the residual variance method in the principal component space, the maximum distance method by wavelength, and the Mahalanobis distance in the principal component space. can be mentioned.
- the creation of a sex determination model by multivariate analysis and the determination of the sex of the measurement target are performed using, for example, a data analysis device such as a computer installed with commercially available multivariate analysis software commonly used in the technical field.
- a data analysis device such as a computer connected to the visible and near-infrared spectrometer used in the spectrum acquisition step.
- a data analysis device connected to a visible and near-infrared spectrometer typically stores a program for performing multivariate analysis of spectral data. Therefore, by performing this step using a data analysis device connected to a visible and near-infrared spectroscopy device, male and female determination can be performed at low cost.
- creating a sex determination model by multivariate analysis may be performed every time this step is performed.
- the data of the sex determination model created in advance be stored in the storage 101 of the sex determination apparatus 100 and called up and used when performing this step on the egg to be measured.
- the time required for determining the sex can be shortened.
- the wavelength range of the spectral data used in this process is in the range of 1700 to 2500 nm, preferably in the range of 1700 to 2200 nm or 1800 to 2500 nm, and more preferably in the range of 1800 to 2200 nm. preferable.
- the spectral data used in this step may be spectral data of light that continuously has all the wavelengths belonging to the wavelength region of the above range, or may be the spectral data of light that continuously has all the wavelengths belonging to the wavelength region of the above range (for example, a specific wavelength ) may be spectral data of light.
- the wavelength region belongs to the near-infrared light region on the long wavelength side. From spectral data in the wavelength region on the long wavelength side, information on various components such as proteins and fats contained within the eggshell and chicken egg can be obtained. It is thought that the various components contained within chicken eggs, particularly the animal pole of the egg yolk or the embryo, have slight differences in composition depending on the sex. Therefore, by carrying out this process based on spectral data in the near-infrared light region on the longer wavelength side of the above range, it is possible to accurately identify male and female eggs based on slight differences in the composition of various components contained within the eggshell and egg. Judgment can be made.
- the sex determination device 100 labels the image data of the chicken egg 1 obtained in steps s3 and s4 in the flow of FIG. Link (s10).
- the sex determination device 100 performs appropriate processing on the image data with the labels linked in s10, such as deleting unnecessary data and emphasizing characteristic data, to create learning data (s11 ). Note that the sex determination device 100 stores the learning data created here in the learning data DB 1013.
- the sex determination device 100 creates a sex determination model 1012 by providing the learning data obtained in s11 to the model creation engine 1011 to proceed with machine learning (s12), and ends the process.
- the sex determination device 100 stores and retains the sex determination model 1012 created here in the storage 101.
- ⁇ Flow example: Male/female determination> The processing according to the flow shown in FIGS. 8A and 8B described above was performed on a large number of chicken eggs within 6 days after the start of incubation, and was for generating the sex determination model 1012. On the other hand, a flow for accurately determining the sex of chicken eggs 1 at the early stage of incubation using such a sex determination model 1012 will be explained based on FIGS. 9 to 11.
- the sex determination device 100 executes this flow for each of the chicken eggs 1 on the incubation tray 2 for all the days of photography (that is, for a total of 6 days from the start of incubation to the 6th day).
- the sex determination device 100 determines whether the chicken eggs on the incubation tray 2 have reached a specified number of incubation days, such as the second or third day from the start of incubation, or obtains information about the number of incubation days from an incubation management system. (s30).
- the sex determination device 100 transmits an instruction to collect photographic data of chicken egg images to the visible light camera 12 (photographing/data collection methods 1 to n) (s31).
- the visible light camera 12 that receives this photographs the chicken egg 1 using each method (s32) and obtains image data.
- the sex determination device 100 acquires image data of the chicken egg 1 from the above-mentioned visible light camera (s33).
- the management system of the visible light camera 12 delivers image data to the sex determination device 100 via the network 5.
- the sex determination device 100 refers to the setting value of the determination method setting parameter 1016 and specifies the algorithm for determining the sex (s34).
- the sex determination device 100 executes a series of immediate determination processes shown in the flowchart of FIG. 10 (s35).
- the sex determining device 100 determines the corresponding incubation days by the corresponding visible light camera 12 according to the prescribed values in each column of the photographing/data collection method and day of the threshold parameter 1015 shown in FIG.
- the image data of the chicken egg 1 is input to the sex determination model 1012, and sex determination is executed (s351, s354, . . . s357).
- the sex determination device 100 determines the sex determination result of the chicken egg 1 on the relevant day.
- the result is stored in the corresponding column in the result DB 1014, and the process ends.
- the sex determination device 100 determines whether the egg 1 is male or not on the next day or by the photographing/data collection method. Male and female determination using the male and female determination model 1012 is performed in the same manner with respect to the image data of. As a result of such a series of sex determinations, if a "male" determination result is obtained on any day, the chicken egg 1 is marked as not to be incubated, or is discharged from the incubation tray 2, and the process is completed.
- the sex determination device 100 acquires the sex determination results by inputting image data obtained by each photography/data collection method on each day to the sex determination model 1012, as shown in the flowchart in FIG. 10. (s361-s363).
- the sex determination device 100 executes comprehensive determination processing for each sex determination result obtained up to s363, according to the "female determination threshold” and "weighting" specified by the threshold parameter 1015 in FIG. 5 (s364).
- the image data on the third day is determined to be male or female based on whether the femaleness is 90% or more, and the determination result (e.g. "1" for female, "1” for male)
- the process of multiplying "0" by a weighting value is executed for each image data obtained up to the day, and the average value of the multiplication results obtained for each day is set to a predetermined value. If it is equal to or greater than the threshold value, the sex of the chicken egg 1 is determined to be female (s365: female), and the process ends.
- the sex of the chicken egg 1 is determined to be male (s365: male), and the chicken egg 1 is marked as not eligible for incubation, or It is discharged from tray 2 (s367), and the process ends.
- sex can be determined by the seventh day after incubation, when the embryo in a chicken egg is thought to acquire pain sensation. Therefore, eggs that are likely to become male can be removed early (without feeling any pain) before they hatch, and the killing of male chicks can be virtually avoided.
- the irradiation means irradiates light with a wavelength belonging to a visible light region to a near-infrared light region, and the photographing means is a visible light camera. good.
- the light detection means detects the light emitted outside the chicken egg when the light irradiated by the irradiation means passes through the chicken egg or is reflected within the chicken egg; spectrum acquisition means for acquiring visible and near-infrared spectra of light detected by the light detection means; and spectrum data in the wavelength range of 1700 to 2500 nm in the visible and near-infrared spectra acquired by the spectrum acquisition means.
- the method may further include a sex determination means for determining the sex of the chicken egg based on the above, and the determination result by the sex determination means may be used as the separately determined result.
- the irradiation step is to irradiate light with a wavelength belonging to a visible light region to a near-infrared light region
- the photographing step is to perform the photographing with a visible light camera. It may be said that it is something.
- the method may further include a sex determination step of determining the sex of the chicken egg based on the sex determination step, and the determination result from the sex determination step may be used as the separately determined result.
- Sex determination system 11
- Light source irradiation means
- Visible light camera photography means
- Sex determination device 101
- Storage 1011
- Model creation engine 1012
- Sex determination model 1013
- Learning data DB 1014
- Judgment result DB 1015
- Threshold parameter 1016
- Judgment method setting parameter 102
- Program 103 Memory 104
- Communication device 150
- Image collection server 201
- Program 203 Program 203
- Memory CPU 205 Communication device
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Abstract
雌雄判定装置１００において、孵卵開始から所定期間内の各鶏卵に対し、所定波長の光を照射する照射手段と、前記照射がなされた各鶏卵の撮影を行う撮影手段と、前記各鶏卵それぞれの雌雄に関して別途判定した結果と、当該鶏卵に関する前記撮影で得た画像データとを学習データとして、雌雄判定モデルを生成する手段と、新たな雌雄判定の対象鶏卵に関して、前記照射手段及び前記撮影手段により得た画像データを、前記雌雄判定モデルに入力することで、前記対象鶏卵の雌雄判定を行う手段を含む構成とする。
Description
本発明は、雌雄判定装置及び雌雄判定方法に関するものである。
採卵鶏は、孵化後（孵卵後２１日目）に羽毛鑑別により雌雄判定が行われている。判定の結果、雄は、通常は殺処分される。近年では、日本国内で毎年1億羽、全世界で６０億羽の雄雛が殺処分されると推定される。孵化後の雄雛を殺処分することは、アニマルウェルフェアの観点から大きな問題となっている。
そこで孵化前における雌雄判定方法として、孵卵後約９日目の卵に、レーザー光を用いて卵殻に０．３mm以下の穴を形成し、該穴を介して尿膜液を採取し、尿膜液中の硫酸エストロンを比色法により検出して雌雄を判定する方法が知られている。
そこで孵化前における雌雄判定方法として、孵卵後約９日目の卵に、レーザー光を用いて卵殻に０．３mm以下の穴を形成し、該穴を介して尿膜液を採取し、尿膜液中の硫酸エストロンを比色法により検出して雌雄を判定する方法が知られている。
例えば、特許文献1に、卵の状態を判定する方法として、４００～１５００ｎｍの範囲の波長、約０．５～約５００ピコ秒の範囲の幅、及び約０．１～約１００mJの範囲の強度を有する複数の光パルスを照射する工程、複数の光パルスの少なくとも一部の反射光を検出する工程、及び検出した反射光を分析して少なくとも1つの性別に分類する工程を含む技術が示されている。
また、特許文献２には、鶏卵の現在の状態を検出する非侵襲的方法として、ハイパースペクトルカメラを用いて鶏卵の反射光又は透過光に対応する少なくとも1つの所定の波長の光量を測定することにより試験測定画像を得る工程、試験測定画像を対照の測定画像と比較する工程、該ハイパースペクトルカメラを用いて、所定の波長領域の鶏卵のスペクトルの少なくとも1つを得る工程、及びニューラルネットワークアルゴリズムを用いてスペクトルを比較する工程、比較した結果を用いて鶏卵の現在の状態を評価する工程を含む技術が示されている。
さらに特許文献３には、光を種卵に照射する光照射部と前記種卵を透過した光の強度を検出する光検出部と、孵卵開始から所定期間経過した第１時点の前記種卵を透過した光の強度に基づいて、前判別する性別判別部とを備える、種卵の非破壊検査装置が示されている。
上述の通り、孵化前に鶏卵の雌雄判定を行う方法は知られている。しかしながら、従来の雌雄判定方法には、いくつかの課題が存在した。例えば、卵殻に穴を形成して尿膜液を採取し雌雄判定を行う方法の場合、穴の形成及び／又は尿膜液の採取により、当該鶏卵の孵化率が低下する可能性がある。
一方、特許文献１～３が示す技術は、非破壊的な分光学的手段によって雌雄判定を行うことが可能である。ところが、特許文献1に記載の方法の場合、可視光領域から近赤外光領域の広い波長領域に亘って光パルスの照射及び反射光の検出を行う必要があり、実施に長時間を要する恐れがある。また、特許文献２に記載の方法の場合、ハイパースペクトルカメラによる測定、及びニューラルネットワークアルゴリズムによる処理、といった特殊な手段が必要となるため、導入や実施に要するコストが過大となる可能性がある。
一方、特許文献１～３が示す技術は、非破壊的な分光学的手段によって雌雄判定を行うことが可能である。ところが、特許文献1に記載の方法の場合、可視光領域から近赤外光領域の広い波長領域に亘って光パルスの照射及び反射光の検出を行う必要があり、実施に長時間を要する恐れがある。また、特許文献２に記載の方法の場合、ハイパースペクトルカメラによる測定、及びニューラルネットワークアルゴリズムによる処理、といった特殊な手段が必要となるため、導入や実施に要するコストが過大となる可能性がある。
また、いずれの非破壊的な方法であっても、孵卵後７日目より前に、高精度の雌雄判定を行うことは困難であった。鶏の場合、孵卵後７日目以降には、胚が痛覚を獲得するとされるため、非破壊的な従来技術を採用しても、結局のところ、アニマルウェルフェアの観点での問題は解消されない。つまり、孵卵の初期段階での雌雄判定方法が確立されていない。
そこで本発明の目的は、孵卵早期に高精度な雌雄判定を非破壊的に実施可能とする技術を提供することにある。
上記課題を解決する本発明の雌雄判定装置は、孵卵開始から所定期間内の各鶏卵に対し、所定波長の光を照射する照射手段と、前記照射がなされた各鶏卵の撮影を行う撮影手段と、前記各鶏卵それぞれの雌雄に関して別途判定した結果と、当該鶏卵に関する前記撮影で得た画像データとを学習データとして、雌雄判定モデルを生成する手段と、新たな雌雄判定の対象鶏卵に関して、前記照射手段及び前記撮影手段により得た画像データを、前記雌雄判定モデルに入力することで、前記対象鶏卵の雌雄判定を行う手段と、を備えることを特徴とする。
また、本発明の雌雄判定方法は、孵卵開始から所定期間内の各鶏卵に対し、所定波長の光を照射する照射工程と、前記照射がなされた各鶏卵の撮影を行う撮影工程と、前記各鶏卵それぞれの雌雄に関して別途判定した結果と、当該鶏卵に関する前記撮影で得た画像データとを学習データとして、雌雄判定モデルを生成する工程と、新たな雌雄判定の対象鶏卵に関して、前記照射工程及び前記撮影工程により得た画像データを、前記雌雄判定モデルに入力することで、前記対象鶏卵の雌雄判定を行う工程と、を実行することを特徴とする。
また、本発明の雌雄判定方法は、孵卵開始から所定期間内の各鶏卵に対し、所定波長の光を照射する照射工程と、前記照射がなされた各鶏卵の撮影を行う撮影工程と、前記各鶏卵それぞれの雌雄に関して別途判定した結果と、当該鶏卵に関する前記撮影で得た画像データとを学習データとして、雌雄判定モデルを生成する工程と、新たな雌雄判定の対象鶏卵に関して、前記照射工程及び前記撮影工程により得た画像データを、前記雌雄判定モデルに入力することで、前記対象鶏卵の雌雄判定を行う工程と、を実行することを特徴とする。
本発明によれば、孵卵早期に高精度な雌雄判定を非破壊的に実施可能となる。
＜雌雄判定システムの構成例＞
以下に本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態の雌雄判定装置１０を含む雌雄判定システム１０の構成例を示す図である。図１に示す雌雄判定システム１０は、雌雄判定装置１００の他、鶏卵１を載置して孵卵処理を担う孵卵トレー２、光源１１、可視光カメラ１２、光源１１、端末１５０、及び画像収集サーバ２００から構成される。
以下に本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態の雌雄判定装置１０を含む雌雄判定システム１０の構成例を示す図である。図１に示す雌雄判定システム１０は、雌雄判定装置１００の他、鶏卵１を載置して孵卵処理を担う孵卵トレー２、光源１１、可視光カメラ１２、光源１１、端末１５０、及び画像収集サーバ２００から構成される。
こうした構成の雌雄判定システム１０によれば、又は雌雄判定装置１００によれば、孵卵早期に高精度な雌雄判定を非破壊的に実施可能である。
図１のごときシステム構成において、鶏卵１は、雌雄判定の対象となる鶏卵である。この鶏卵１は、孵卵器の孵卵トレー２に載置され、適宜な条件下で管理されることとなる。孵卵トレー２に載置された鶏卵１は、光源１１による適宜な波長の光の照射を受ける。
光源１１は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子を含む発光ユニットである。この光源１１が発する光としては可視光（可視光カメラ１２の撮像素子が捕捉可能な光）であって、例えば、５２０ｎｍ前後の波長の光を想定する。ただし、こうした波長は一例であって、可視光カメラ１２で撮影できる光であれば限定はしない。
なお、光源１１の他例としては、ハロゲンランプやEverGloセラミックからなる群から選択される光照射素子を想定できる。
一方、鶏卵１において発生した、光源１１による光の反射光は、可視光カメラ１２の撮像素子で捉えられる。つまり可視光カメラ１２は、鶏卵１の撮影を行うことになる。撮像素子としては、例えば、ＣＣＤ（Carge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）を採用すればよいが、これらに限定しない。
なお、本実施形態の雌雄判定システム１０における、上述の雌雄判定対象となる鶏卵１は、孵卵開始から６日以内ものとする。鶏卵１における胚が痛覚を獲得すると考えられている、孵卵開始から７日目よりも前に、すなわち鶏卵１（において成長した胚やその後の雛鳥を含む概念）が痛みを感じるよりも前に、雌雄判定を実施することは、アニマルウェルフェアの観点から非常に有意義である。
他方、本実施形態の雌雄判定装置１００は、図１で示すように、ネットワーク５を介して、端末１５０及び画像収集サーバ２００と通信可能に接続されている。よって、これらを総称して雌雄判定システム１０としてもよい。
本実施形態の雌雄判定装置１００は、上述のごとき雌雄判定システム１０の構成装置らから適宜に情報を取得し、孵卵トレー２に載置された鶏卵１の雌雄判定を行うサービスの提供装置と言える。
一方、端末２００は、本実施形態の雌雄判定装置１００とは異なるアルゴリズムによって、高精度な雌雄判定を行う装置ないし担当者の端末である。具体的には、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット端末などを想定できる。この高精度な雌雄判定を行うアルゴリズムについては後述する。
また、画像収集サーバ２００は、可視光カメラ１２による、鶏卵１の撮影で得た画像データを当該可視光カメラ１２（またはその制御システムなど）から取得し、当該可視光カメラ１２や撮影条件等の属性情報と紐付けて格納、管理するサーバである。
この画像収集サーバ２００は、可視光カメラ１２から画像データを得るたび即時に、又は一定期間中に取得、格納がなされるごとに、得られた画像データをネットワーク５経由で雌雄判定装置１００に配信する。
＜ハードウェア構成：雌雄判定装置＞
また、本実施形態の雌雄判定システム１０を構成する、雌雄判定装置１００のハードウェア構成は、図２に以下の如くとなる。
＜ハードウェア構成：雌雄判定装置＞
また、本実施形態の雌雄判定システム１０を構成する、雌雄判定装置１００のハードウェア構成は、図２に以下の如くとなる。
すなわち雌雄判定装置１００は、ストレージ１０１、メモリ１０３、ＣＰＵ１０４、および通信装置１０５、を備える。また雌雄判定装置１００は、上述の光源１１及び可視光カメラ１２をさらに含むとしてもよい。
このうちストレージ１０１は、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）やハードディスクドライブなど適宜な不揮発性記憶素子で構成される。
また、メモリ１０３は、ＲＡＭなど揮発性記憶素子で構成される。
また、ＣＰＵ１０４は、ストレージ１０１に保持されるプログラム１０２をメモリ１０３に読み出すなどして実行し装置自体の統括制御を行なうとともに各種判定、演算及び制御処理を行なうＣＰＵである。
また、通信装置１０５は、ネットワーク５と接続して端末１５０や画像収集サーバ２００との通信処理を担うネットワークインターフェイスカード等を想定する。
なお、雌雄判定装置１００がスタンドアロンマシンである場合、ユーザからのキー入力や音声入力を受け付ける入力装置、処理データの表示を行うディスプレイ等の出力装置、を更に備えるとすれば好適である。
また、ストレージ１０１内には、本実施形態の雌雄判定装置１００として必要な機能を実装する為のプログラム１０２に加えて、学習データＤＢ１０１３、判定結果ＤＢ１０１４、閾値パラメータ１０１５、判定手法設定パラメータ１０１６が少なくとも記憶されている。ただし、これらデータベースやパラメータについての詳細は後述する。
また、プログラム１０２は、モデル作成エンジン１０１１及び雌雄判定モデル１０１２を含むものとする。詳細については後述するが、モデル作成エンジン１０１１は、大量の鶏卵に関する撮影データ（画像データやその条件など）と当該撮影の対象となった鶏卵のラベル（雌雄いずれかの判定結果）を学習データとして機械学習を実行し、鶏卵１の雌雄判定を行う雌雄判定モデル１０１２を生成するエンジンとなる。また、雌雄判定モデル１０１２は、上述のモデル作成エンジン１０１１により作成されたモデルである。
＜ハードウェア構成：画像収集サーバ＞
また、本実施形態の画像収集サーバ２００のハードウェア構成は、図３に以下の如くとなる。すなわち画像収集サーバ２００は、ストレージ２０１、メモリ２０３、ＣＰＵ２０４、および通信装置２０５、を備える。
＜ハードウェア構成：画像収集サーバ＞
また、本実施形態の画像収集サーバ２００のハードウェア構成は、図３に以下の如くとなる。すなわち画像収集サーバ２００は、ストレージ２０１、メモリ２０３、ＣＰＵ２０４、および通信装置２０５、を備える。
このうちストレージ２０１は、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）やハードディスクドライブなど適宜な不揮発性記憶素子で構成される。
また、メモリ２０３は、ＲＡＭなど揮発性記憶素子で構成される。
また、ＣＰＵ２０４は、ストレージ２０１に保持されるプログラム２０２をメモリ２０３に読み出すなどして実行し装置自体の統括制御を行なうとともに各種判定、演算及び制御処理を行なうＣＰＵである。
また、通信装置２０５は、ネットワーク５と接続して雌雄判定装置１００との通信処理を担うネットワークインターフェイスカード等を想定する。
また、ストレージ２０１内には、本実施形態の画像収集サーバ２００として必要な機能を実装する為のプログラム２０２に加えて、撮影画像ＤＢ２０１１が少なくとも記憶されている。ただし、この撮影画像ＤＢ２０１１ついての詳細は後述する。
＜データ構造例＞
続いて、本実施形態の雌雄判定装置１００が用いる各種情報について説明する。図４に、本実施形態における学習データＤＢ１０１３の一例を示す。
＜データ構造例＞
続いて、本実施形態の雌雄判定装置１００が用いる各種情報について説明する。図４に、本実施形態における学習データＤＢ１０１３の一例を示す。
本実施形態の学習データＤＢ１０１３は、画像収集サーバ２００から配信された画像データに、当該画像データの被写体たる鶏卵に関して得られている雌雄判定結果（端末１５０から得たもの）を紐付けて、機械学習における学習用データすなわちモデル作成エンジン１０１１の学習データとして格納、管理するデータベースである。
この学習データＤＢ１０１３は、例えば、通番をキーとして、孵卵開始日、孵卵日数、卵の種類、ファイル名、カメラ、光源、光の強さ、温度、及び湿度、といったデータを紐付けレコードの集合体となっている。
このうち孵卵日数は、孵卵開始日からの経過日数である。また、卵の種類は、対象鶏卵の殻が白色か赤色かを示す。また、ファイル名は、当該鶏卵に関して可視光カメラの撮影で得られた画像データの名称（やその格納先）を示す。
また、カメラは、孵卵器の孵卵トレー２の周囲に配置され、孵卵トレー２上の鶏卵の撮影を行うカメラの識別情報を示す。
また、光源は、孵卵トレー２上の鶏卵の撮影に使用する光源の識別情報を示す。また、光の強さは、上述の光源が照射する光の強さを示す。また、温度は、撮影時の孵卵トレー２付近での温度を、湿度は、同エリアでの湿度を示す。
また、雌雄判定は、端末１５０の操作者等が入力した、高精度な雌雄判定の結果である。この雌雄判定の詳細は後述する。
図５に、本実施形態における閾値パラメータ１０１５の一例を示す。本実施形態の閾値パラメータ１０１５は、鶏卵１に対する、複数のパターンの撮影方法と撮影日を指定し、そのパターン各々に関する判定閾値、及び重み付けを規定する値である。
こうした閾値パラメータ１０１５は、撮影・データ採取方法、日目、メス判定閾値、及び重み付け、の各値から構成されている。このうち撮影・データ採取方法は、可視光カメラの種類を示す。また、日目は、孵卵開始後、何日目で撮影するかを指定する値である。
また、メス判定閾値は、雌雄判定モデル１０１２の確信度が、メス判定閾値以上の結果であった場合、メスと判定する閾値である。また、重み付けは、後述する総合判定における加重判定の値（単位は％）である。
上述のメス判定閾値は変更可能であって、そのように運用することで、本システムによるアニマルウェルフェアへの貢献と経済的な効果の共存を可能とする。例えば、メス判定閾値を一定基準より低く設定することで、メスと判定した鶏卵１の中に及びオスの鶏卵が混じる可能性が一定程度以上あるとしても、とにかく早く雌雄を確定したい、といったニーズに対応可能である。
或いは、メス判定閾値を一定基準より高く設定することで、多少の日数（ただし孵卵開始から６日以内）を要する可能性があっても、メスと判定した鶏卵１の中に及びオスの鶏卵が混じる可能性を非常に低く抑えたい、といったニーズに対応可能である。
また重み付けの値を、例えば、孵卵開始から間もない期間（例えば、３日目まで）の雌雄判定結果の重み付け値を、それ以降の期間（例えば、４日目以降から６日目まで）の雌雄判定結果の重み付け値よりも小さくするといった運用を行うことで、より精度の高さを重視した雌雄判定を行うことができる。
図６に、本実施形態における判定手法設定パラメータ１０１６の一例を示す。本実施形態の判定手法設定パラメータ１０１６は、雌雄判定装置１００において実行する雌雄判定アルゴリズムを規定した値である。
この判定手法設定パラメータ１０１６は、通番、設定値、及びデフォルト値から構成されている。このうち設定値は、雌雄判定に用いるユーザ指定のアルゴリズムを示す。図の例では、「総合判定（加重判定）」の値が設定されている。このアルゴリズムは、例えば指定された全撮影日の雌雄判定結果と閾値パラメータ１０１５の「重み付け」の値とに基づいて雌雄判定を行うものである。
この他にも、即時判定（どの撮影日でもオス判定が出たら、当該鶏卵をオスの鶏卵と決定する）、総合判定（多数決）、といったアルゴリズムも想定しうる。総合判定（多数決）なるアルゴリズムは、例えば指定された全撮影日の雌雄判定結果について多数決をとり、当該鶏卵の雌雄を確定させるものである。
また図７に、本実施形態における判定結果ＤＢ１０１４の構成例を示す。この判定結果ＤＢ１０１４は、本実施形態の雌雄判定装置１００の雌雄判定モデル１０１２による鶏卵１の雌雄判定結果を格納したデータベースである。
この判定結果ＤＢ１０１４は、通番、ロット番号、対象鶏卵、撮影・データ採取方法１・・・撮影・データ採取方法ｎ、及び最終判定の各値を含むレコードから構成されている。
このうちロット番号は、対象鶏卵の属するロットの識別情報である。また、対象鶏卵は、孵卵器の孵卵トレー２上での位置を示す値であり、例えば、孵卵トレー２の段数、当該段の孵卵トレー２上における鶏卵１の配置座標（座標空間における座標値と同様の概念）を示すものとなる。
また、撮影・データ採取方法欄の値は、図５の閾値パラメータ１０１５における撮影・データ採取方法の各欄の値に対応する条件での撮影で得られた画像データに関して、雌雄判定モデル１０１２が下した雌雄判定の結果を示す値である。
また、最終判定欄の値は、即時判定または総合判定といった雌雄判定のアルゴリズムで行った最終判断の結果を示す値である。
＜フロー例：モデル作成＞
以下、本実施形態における雌雄判定方法の実際手順について図に基づき説明する。以下で説明する雌雄判定方法に対応する各種動作は、雌雄判定装置１００がメモリ等に読み出して実行するプログラムによって実現される。そして、このプログラムは、以下に説明される各種の動作を行うためのコードから構成されている。
＜フロー例：モデル作成＞
以下、本実施形態における雌雄判定方法の実際手順について図に基づき説明する。以下で説明する雌雄判定方法に対応する各種動作は、雌雄判定装置１００がメモリ等に読み出して実行するプログラムによって実現される。そして、このプログラムは、以下に説明される各種の動作を行うためのコードから構成されている。
図８Ａは、本実施形態における雌雄判定方法のフロー例を示す図である。ここでは、まず雌雄判定モデル１０１２の生成フローについて説明する。
この場合、雌雄判定装置１００は、例えば光源１１を制御することで、孵卵トレー２上の鶏卵に対して所定波長の光を照射する（ｓ１）。この光の波長については既に述べたとおりである。
続いて、雌雄判定装置１００は、光源１１での照射の結果、光が鶏卵を透過するか又は鶏卵内で反射することにより、鶏卵外に放出される光を検出する（ｓ２）。この検出は、例えば光検出素子で実行するものとする。この光検出手段は、シリコン、PbS（硫化鉛）、InGaAs（インジウム・ガリウム・ヒ素）及びアーセナイドからなる群から選択される光検出素子で構成されるものとする。
また、この検出に際して、雌雄判定装置１００は、検出された光の可視及び近赤外スペクトルを分光機器により取得するものとする。
また、雌雄判定装置１００は、可視光カメラ１２を制御して、上述の鶏卵に対する撮影を実行し（ｓ３）、画像データを画像収集サーバ２００に格納する。或いは、可視光カメラ１２は、撮影した鶏卵の画像データを画像収集サーバ２００に格納する（ｓ４）。
続いて、雌雄判定装置１００は、ここまでで得られている、鶏卵の画像データや、可視及び近赤外線スペクトルに基づき、当該鶏卵の雌雄を判定する（ｓ５）。ここでの判定結果が、学習データＤＢ１０１３における「雌雄判定」欄に格納されることとなる。
この場合、雌雄判定装置１００は、可視及び近赤外スペクトルにおける１７００～２５００ｎｍの範囲の波長領域のスペクトルデータに基づき、当該鶏卵の雌雄を判定する。
こうした可視及び近赤外スペクトルに基づく雌雄判定の手法の詳細は、以下のとおり、光照射工程、光検出工程、スペクトル取得工程、及び雌雄判定工程からなる。
このうち光照射工程は、鶏卵１に可視光領域から近赤外光領域に属する波長を有する光を照射する程である。ここで「可視光」は、可視光に相当する４００～７５０ｎｍの波長領域を含む、４００～９００ｎｍの波長領域に属する波長を有する光である。また、「近赤外光」は、９００～２５００ｎｍの波長領域に属する波長を有する光を意味する。
例えば、「可視光領域から近赤外光領域に属する波長を有する光」は、４００～２５００ｎｍの波長領域に属する波長を有する光を意味する。
本工程において照射される光（以下、「照射光」とも記載する）は、４００～２５００ ｎｍの波長領域に属する波長を有することが好ましく、４００～９００ｎｍの範囲及び１７０～２５００ｎｍの範囲の波長領域に属する波長を有することがより好ましい。
照射光は、上述の範囲の波長領域に属する全ての波長を連続的に有する光であってもよく、当該範囲の波長領域に属する一部の波長（例えば特定の波長）を有する光であってもよい。上述の範囲の波長領域に属する波長を有する光を照射することにより、以下において説明する雌雄判定工程において、高精度での雌雄判定を行うことができる。また、特定の波長、例えば４００～９００ｎｍの範囲及び１７００～２５００ｎｍの範囲の波長領域に属する波長を有する光を選択的に照射することにより、波長掃引範囲を狭くし本工程の実施に要する時間を短縮することができる。
本工程において、照射光は、鶏卵に対して様々な方向から照射することができる。例えば、一実施形態において、照射光は、鈍端部と鋭端部とを結ぶ長軸線が水平面と直交するように配置された鶏卵に対し、該鶏卵の上方から動物極又は胚を通過するように任意の方向に（例えば、該長軸線に対して0～50°の範囲の方向に、特に該長軸線を含む垂直面と平行な面上において該長軸線と平行な方向に）照射される光である（以下、「第一の実施形態」とも記載する）。
別の一実施形態において、照射光は、鈍端部と鋭端部とを結ぶ長軸線が水平面と平行となるように配置された鶏卵に対し、該鶏卵の側方から動物極又は胚を通過するように任意の方向に（例えば、該長軸線に対して0～90°の範囲の方向に、特に該長軸線を含む水平面と平行な面上において該長軸線と直交する方向に）照射される光である（以下、「第二又は第四の実施形態」とも記載する）。
別の一実施形態において、照射光は、鈍端部と鋭端部とを結ぶ長軸線が水平面と平行となるように配置された鶏卵に対し、該鶏卵の上方から動物極又は胚を通過するように任意の方向に（例えば、該長軸線に対して40～90°の範囲の方向に、特に該長軸線を含む垂直面と平行な面上において該長軸線と直交する方向に）照射される光である（以下、「第三又は第六の実施形態」とも記載する）。
別の一実施形態において、照射光は、鈍端部と鋭端部とを結ぶ長軸線が水平面と平行となるように配置された鶏卵に対し、該鶏卵の下方から動物極又は胚を通過するように任意の方向に（例えば、該長軸線に対して40～90°の範囲の方向に、特に該長軸線を含む垂直面と平行な面上において該長軸線と直交する方向に）照射される光である（以下、「第五の実施形態」とも記載する）。
好ましい第一の実施形態において、照射光は、鈍端部と鋭端部とを結ぶ長軸線が水平面と直交するように配置された鶏卵に対し、該鶏卵の上方から動物極又は胚を通過するように、該長軸線を含む垂直面と平行な面上において該長軸線と平行な方向に照射される光である。
好ましい第二又は第四の実施形態において、照射光は、鈍端部と鋭端部とを結ぶ長軸線が水平面と平行となるように配置された鶏卵に対し、該鶏卵の側方から動物極又は胚を通過するように、該長軸線を含む水平面と平行な面上において該長軸線と直交する方向に照射される光である。
好ましい第三又は第六の実施形態において、照射光は、鈍端部と鋭端部とを結ぶ長軸線が水平面と平行となるように配置された鶏卵に対し、該鶏卵の上方から動物極又は胚を通過するように、該長軸線を含む垂直面と平行な面上において該長軸線と直交する方向に照射される光である。
好ましい第五の実施形態において、照射光は、鈍端部と鋭端部とを結ぶ長軸線が水平面と平行となるように配置された鶏卵に対し、該鶏卵の下方から動物極又は胚を通過するように、該長軸線を含む垂直面と平行な面上において該長軸線と直交する方向に照射される光である。
上述にて例示した各実施形態において、鶏卵の動物極又は胚の位置を検卵器で事前に確認し、動物極又は胚が照射光の入射方向になるように鶏卵を配置することが好ましい。照射光が動物極又は胚を通過するように本工程を実施することにより、以下において説明する各工程において動物極又は胚に含まれる血液及び／又は各種成分の情報を得て、高精度で雌雄判定を行うことができる。
本実施形態において、「平行」、「垂直」及び「直交」とは、直線及び／又は面が完全に又は略平行、垂直若しくは直交の位置関係にあることを意味する。
通常、本工程は、鶏卵１と照射光との配置を、上述にて説明した位置関係にするために、鶏卵を固定した状態で実施される。このため、本工程において、鶏卵を上述の配置にするために、孵卵トレー２が使用されることが好ましい。孵卵トレー２を使用する場合、鶏卵は、例えば孵卵トレー２の上面に載置される。
本実施形態において、「動物極又は胚を通過するように」及び「卵黄を通過するように」とは、鶏卵内の動物極又は胚、或いは卵黄の少なくとも一部分を光が通過することを意味する。
動物極又は胚を通過するような位置とは、例えば、鶏卵の鋭端部から15～30mmの範囲、典型的には17～25 mmの範囲を意味する。また、卵黄を通過するような位置とは、例えば、鶏卵の鋭端部から20～60 mmの範囲、典型的には27～52 mmの範囲を意味する。
本工程は、鶏卵及び孵卵トレーを収容する収容部材の内部で光を照射することにより実施することが好ましい。収容部材は、暗箱のように外部の光を実質的に遮断できる部材であることが好ましい。収容部材の内部で本工程を実施することにより、外部の光の影響を実質的に抑制して、より高精度で雌雄判定を行うことができる。
また、光検出工程において、上述の光照射工程で照射された光が鶏卵１を透過することにより鶏卵外に放出される光を「透過光」と、光照射工程で照射された光が鶏卵内で反射することにより鶏卵外に放出される光を「反射光」と、それぞれ記載する場合がある。
透過光及び反射光は、光照射工程における光の照射位置及び本工程における光の検出位置の組合せに基づき選択することができるものの、透過光及び反射光を、互いに厳密に分離することは困難である。それ故、本実施形態において、透過光は、一定の割合で反射光を含んでもよく、反射光は、一定の割合で透過光を含んでもよい。
また、本実施形態において、鶏卵外に放出される透過光を検出して雌雄判定を行う実施形態を「透過法」と、鶏卵外に放出される反射光を検出して雌雄判定を行う実施形態を「反射法」と、それぞれ記載する場合がある。
本工程において検出される透過光又は反射光は、400～2500 nmの波長領域に属する波長を有することが好ましく、400～900 nmの範囲及び1700～2500 nmの範囲の波長領域に属する波長を有することがより好ましい。
透過光又は反射光は、上述の範囲の波長領域に属する全ての波長を連続的に有する光であってもよく上述の範囲の波長領域に属する一部の波長（例えば特定の波長）を有する光であってもよい。
上述の範囲の波長領域に属する波長を有する透過光又は反射光を検出することにより、以下において説明する雌雄判定工程において、高精度で雌雄判定を行うことができる。また、特定の波長、例えば400～900 nmの範囲及び1700～2500 nmの範囲の波長領域に属する波長を有する透過光又は反射光を選択的に検出することにより、波長掃引範囲を狭くし本工程の実施に要する時間を短縮することができる。
本工程においては、鶏卵に対して様々な方向に放出される光を検出することができる。例えば、一実施形態において、検出される光は、鈍端部と鋭端部とを結ぶ長軸線が水平面と直交するように配置された鶏卵を透過することにより該鶏卵の側方に放出される光（透過光）であって、且つ該鶏卵の卵黄を通過するように任意の方向に（例えば、該長軸線に対して40～90°の範囲の方向に、特に該長軸線と直交する水平面上において該長軸線と直交する方向に）放出される光（透過光）である（以下、「第一の実施形態」とも記載する）。
別の一実施形態において、検出される光は、鈍端部と鋭端部とを結ぶ長軸線が水平面と平行となるように配置された鶏卵を透過することにより該鶏卵の下方に放出される光（透過光）であって、且つ該鶏卵の卵黄を通過するように任意の方向に（例えば、該長軸線に対して40～90°の範囲の方向に、特に該長軸線を含む垂直面と平行な面上において該長軸線と直交する方向に）放出される光（透過光）である（以下、「第二又は第三の実施形態」とも記載する）。
別の一実施形態において、検出される光は、鈍端部と鋭端部とを結ぶ長軸線が水平面と平行となるように配置された鶏卵を透過することにより該鶏卵の側方に放出される光（透過光）であって、且つ該鶏卵の卵黄を通過するように任意の方向に（例えば、該長軸線に対して0～90°の範囲の方向に、特に該長軸線を含む水平面と平行な面上において該長軸線と直交する方向に）放出される光である（以下、「第四の実施形態」とも記載する）。
別の一実施形態において、検出される光は、鈍端部と鋭端部とを結ぶ長軸線が水平面と平行となるように配置された鶏卵の内部で反射することにより該鶏卵の下方に放出される光（反射光）であって、且つ該鶏卵の卵黄を通過するように任意の方向に（例えば、該長軸線に対して40～90°の範囲の方向に、特に該長軸線を含む垂直面と平行な面上において該長軸線に対して45°の方向に）放出される光（反射光）である（以下、「第五の実施形態」とも記載する）。
別の一実施形態において、検出される光は、鈍端部と鋭端部とを結ぶ長軸線が水平面と平行となるように配置された鶏卵の内部で反射することにより該鶏卵の上方に放出される光（反射光）であって、且つ該鶏卵の卵黄を通過するように任意の方向に（例えば、該長軸線に対して40～90°の範囲の方向に、特に該長軸線を含む垂直面と平行な面上において該長軸線と直交する方向に）放出される光（反射光）である（以下、「第六の実施形態」とも記載する）。
好ましい第一の実施形態において、検出される光は、鈍端部と鋭端部とを結ぶ長軸線が水平面と直交するように配置された鶏卵を透過することにより該鶏卵の側方に放出される光（透過光）であって、且つ該鶏卵の卵黄を通過するように、該長軸線と直交する水平面上において該長軸線と直交する方向に放出される光（透過光）である。
好ましい第二又は第三の実施形態において、検出される光は、鈍端部と鋭端部とを結ぶ長軸線が水平面と平行となるように配置された鶏卵を透過することにより該鶏卵の下方に放出される光（透過光）であって、且つ該鶏卵の卵黄を通過するように、該長軸線を含む垂直面と平行な面上において該長軸線と直交する方向に）放出される光（透過光）である。
好ましい第四の実施形態において、検出される光は、鈍端部と鋭端部とを結ぶ長軸線が水平面と平行となるように配置された鶏卵を透過することにより該鶏卵の側方に放出される光（透過光）であって、且つ該鶏卵の卵黄を通過するように、該長軸線を含む水平面と平行な面上において該長軸線と直交する方向に放出される光である。
好ましい第五の実施形態において、検出される光は、鈍端部と鋭端部とを結ぶ長軸線が水平面と平行となるように配置された鶏卵の内部で反射することにより該鶏卵の下方に放出される光（反射光）であって、且つ該鶏卵の卵黄を通過するように、該長軸線を含む垂直面と平行な面上において該長軸線に対して45°の方向に放出される光（反射光）である。
好ましい第六の実施形態において、検出される光は、鈍端部と鋭端部とを結ぶ長軸線が水平面と平行となるように配置された鶏卵の内部で反射することにより該鶏卵の上方に放出される光（反射光）であって、且つ該鶏卵の卵黄を通過するように、該長軸線を含む垂直面と平行な面上において該長軸線と直交する方向に放出される光（反射光）である。
前記で例示した各実施形態において、鶏卵の卵黄の位置を検卵器で事前に確認し、透過光又は反射光が卵黄を通過するように鶏卵を配置することが好ましい。透過光又は反射光が卵黄を通過するように本工程を実施することにより、以下において説明する各工程において動物極又は胚に含まれる血液及び／又は各種成分の情報を得て、高精度で雌雄判定を行うことができる
また、上述の工程は、前記で説明した収容部材の内部で光を検出することにより実施することが好ましい。収容部材の内部で本工程を実施することにより、外部の光の影響を実質的に抑制して、より高精度で雌雄判定を行うことができる。
また、上述の工程は、前記で説明した収容部材の内部で光を検出することにより実施することが好ましい。収容部材の内部で本工程を実施することにより、外部の光の影響を実質的に抑制して、より高精度で雌雄判定を行うことができる。
続いて、スペクトル取得工程は、上述の光検出工程で検出された光の可視及び近赤外スペクトルを取得する工程である。
本工程は、光検出工程で検出された光に基づき、可視及び近赤外スペクトルを生成することによって実施される。可視及び近赤外スペクトルを生成するための手段としては、当該技術分野で通常使用される可視及び近赤外分光装置を挙げることができる。
可視及び近赤外分光装置には、通常は、可視及び近赤外分光装置の制御プログラムに加えて、スペクトルデータの解析プログラムを格納するデータ解析装置が接続されている。それ故、可視及び近赤外分光装置を用いることにより、短時間で可視及び近赤外スペクトルを生成し、スペクトルデータを解析することができる。
本工程において取得する可視及び近赤外スペクトルは、そのままの状態のスペクトルであってもよく、該スペクトルを二次微分処理した二次微分スペクトルであってもよい。ベースライン変化の影響等を低減し得ることから、二次微分スペクトルであることが好ましい。本工程において二次微分スペクトルを取得することにより、高精度で雌雄判定を行うことができる。
続いて、雌雄判定工程は、上述のスペクトル取得工程で取得された可視及び近赤外スペクトルのスペクトルデータに基づき、鶏卵１の雌雄を判定する工程である。
本工程において、スペクトルデータに基づき、鶏卵１の雌雄を判定するための手段としては、例えば、当該技術分野で公知の多変量解析を適用することができる。多変量解析としては、例えば、主成分分析、及びPLS判別分析（Partial least square discriminant
analysis, PLS-DA）を挙げることができる。
analysis, PLS-DA）を挙げることができる。
主成分分析を用いて本工程を実施する場合、以下の手順で実施すればよい。まず、雌雄判定モデルを作成する。雌雄が既知の所定数の鶏卵を用いて光照射工程、光検出工程及びスペクトル取得工程を実施して、雌雄それぞれの標準の可視及び近赤外スペクトルを取得する。取得する可視及び近赤外スペクトルは、二次微分スペクトルであることが好ましい。標準の可視及び近赤外スペクトルを取得するために使用する鶏卵の雌雄判定は、当該技術分野で公知の雌雄判定手段を適用して実施すればよい。公知の雌雄判定手段としては、例えば、鶏卵の胚及び血液の試料を採取し、採取した試料から抽出したDNAを用いて、雌雄特異的プライマーによるマルチプレックスPCR法にて雌雄判定を行う遺伝子解析法、及び採取した試料を機器分析して、試料中の成分濃度（例えば、ホルモン濃度）により雌雄判定を行う方法を挙げることができる。
前記で例示した雌雄判定手段は、標準の可視及び近赤外スペクトルを取得した後で使用した鶏卵を割卵し、試料を採取して実施すればよい。次いで、雌雄それぞれの標準のスペクトルデータ群に対して主成分分析を実施する。雌雄それぞれの標準の主成分空間において、マハラノビス距離を用いて外れ値を検出して、外れ値を除いた主成分スコアプロットを得ることが好ましい。得られた主成分スコアプロットを、雌雄判定モデルとして使用することができる。
次いで、測定対象となる鶏卵について、光照射工程、光検出工程及びスペクトル取得工程を実施して、可視及び近赤外スペクトルを取得する。取得する可視及び近赤外スペクトルは、二次微分スペクトルであることが好ましい。取得した可視及び近赤外スペクトルのスペクトルデータに対して主成分分析を実施して、得られた主成分スコアを雌雄判定モデルの主成分空間に適用して、雌雄を判定する。
この場合、測定対象の鶏卵の主成分スコアを雌雄判定モデルの主成分空間に適用する手段としては、例えば、主成分空間における残差分散法、波長による最大距離法、及び主成分空間におけるマハラノビス距離を挙げることができる。
本工程において、多変量解析による雌雄判定モデルの作成及び測定対象の雌雄判定は、例えば、当該技術分野で通常使用される市販の多変量解析用ソフトウェアをインストールしたコンピューター等のデータ解析装置を使用して行ってもよく、前記スペクトル取得工程で使用した可視及び近赤外分光装置に接続されているコンピューター等のデータ解析装置を使用して行ってもよい。可視及び近赤外分光装置に接続されているデータ解析装置には、通常は、スペクトルデータの多変量解析を実行するためのプログラムが格納されている。それ故、可視及び近赤外分光装置に接続されているデータ解析装置を用いて本工程を
実施することにより、低コストで雌雄判定を行うことができる。
実施することにより、低コストで雌雄判定を行うことができる。
本工程において、多変量解析による雌雄判定モデルの作成は、本工程を実施する度に行ってもよい。しかしながら、雌雄判定モデルは、予め作成した該モデルのデータを雌雄判定装置１００のストレージ１０１に格納しておき、測定対象の鶏卵に対して本工程を実施する際に呼び出して使用することが好ましい。本実施形態の場合、雌雄判定の時間を短縮することができる。
本工程において、1700～2500 nmの範囲の波長領域のスペクトルデータに基づき雌雄判定を行うことにより、高精度で雌雄判定を行うことができることが判明した。本工程において使用するスペクトルデータの波長領域は、1700～2500 nmの範囲であり、1700～2200nmの範囲又は1800～2500 nmの範囲であることが好ましく、1800～2200 nmの範囲であることがより好ましい。
本工程において使用するスペクトルデータは、前記範囲の波長領域に属する全ての波長を連続的に有する光のスペクトルデータであってもよく、前記範囲の波長領域に属する一部の波長（例えば特定の波長）を有する光のスペクトルデータであってもよい。
前記波長領域は、長波長側の近赤外光領域に属する。長波長側の波長領域のスペクトルデータからは、卵殻及び鶏卵内部に含まれるタンパク質及び脂肪等の各種成分の情報を得ることができる。鶏卵内部、特に卵黄の動物極又は胚に含まれる各種成分は、雌雄によってその組成に僅かな相違があると考えられる。それ故、前記範囲の長波長側の近赤外光領域のスペクトルデータに基づき本工程を実施することにより、卵殻及び鶏卵内部に含まれる各種成分の組成の僅かな相違に基づき、高精度で雌雄判定を行うことができる。
続いて雌雄判定装置１００におけるモデル作成エンジン１０１１による処理について、図８Ｂのフローに基づき説明する。この場合、雌雄判定装置１００は、上述の図８Ａのフローにおけるｓ３、ｓ４で得られた鶏卵１の画像データに、ｓ５で得ている（別のアルゴリズムによる高精度な）雌雄判定結果をラベルとして紐付ける（ｓ１０）。
続いて、雌雄判定装置１００は、ｓ１０でラベルを紐付けた画像データについて、例えば、不要なデータを削除して特徴データを強調するといった適宜な加工処理を実行し、学習データを作成する（ｓ１１）。なお、雌雄判定装置１００は、ここで作成した学習データを、学習データＤＢ１０１３に格納するものとする。
また、雌雄判定装置１００は、ｓ１１で得た学習データを、モデル作成エンジン１０１１に与えて機械学習を進めることで、雌雄判定モデル１０１２を作成し（ｓ１２）、処理を終了する。なお、雌雄判定装置１００は、ここで作成した雌雄判定モデル１０１２をストレージ１０１に格納し、保持するものとする。
＜フロー例：雌雄判定＞
上述の図８Ａ、図８Ｂで示すフローによる処理は、孵卵開始後６日以内の大量の鶏卵に関して実施し、雌雄判定モデル１０１２を生成するためのものであった。一方、そうした雌雄判定モデル１０１２を利用して、孵卵開始初期の鶏卵１に関して精度良く雌雄判定を行うフローについて、図９～図１１に基づき説明する。
＜フロー例：雌雄判定＞
上述の図８Ａ、図８Ｂで示すフローによる処理は、孵卵開始後６日以内の大量の鶏卵に関して実施し、雌雄判定モデル１０１２を生成するためのものであった。一方、そうした雌雄判定モデル１０１２を利用して、孵卵開始初期の鶏卵１に関して精度良く雌雄判定を行うフローについて、図９～図１１に基づき説明する。
ここで、雌雄判定装置１００は、孵卵トレー２上の鶏卵１それぞれについて、全ての撮影日数分（すなわち孵卵開始から６日目までの計６日分）、本フローを実行するものとする。
雌雄判定装置１００は、例えば、孵卵トレー２上の鶏卵に関して、孵卵開始から２日目ないし３日目といった規定の孵卵日数に至ったか、孵卵管理用のシステム等から孵卵日数の情報を得るなどして検知する（ｓ３０）。
続いて、雌雄判定装置１００は、可視光カメラ１２に対して、鶏卵画像の撮影データ採取指示を送信（撮影・データ採取方法１～ｎ）する（ｓ３１）。これを受けた可視光カメラ１２は、各方法での鶏卵１の撮影を実行し（ｓ３２）、画像データを得ることとなる。
また、雌雄判定装置１００は、上述の可視光カメラから、鶏卵１の画像データを取得する（ｓ３３）。この場合、可視光カメラ１２の管理システムが、ネットワーク５を介して、雌雄判定装置１００への画像データ配信を行うといった運用を想定できる。
続いて、雌雄判定装置１００は、判定手法設定パラメータ１０１６の設定値を参照し、雌雄判定のアルゴリズムを特定する（ｓ３４）。
上述の判定の結果、採用すべきアルゴリズムが「即時判定」であった場合（ｓ３４：ＹＥＳ）、雌雄判定装置１００は、図１０のフローで示す、一連の即時判定処理を実行する（ｓ３５）。
この場合、雌雄判定装置１００は、図５で示す閾値パラメータ１０１５の、撮影・データ採取方法および日目、の各欄で規定の値に合わせて、対応する可視光カメラ１２による、対応する孵卵日数での鶏卵１の画像データを、雌雄判定モデル１０１２に入力して、雌雄判定を実行する（ｓ３５１、ｓ３５４、・・・ｓ３５７）。
その判定の結果、当該鶏卵１の性別がメスであった場合（ｓ３５２、ｓ３５５、ｓ３５８にて「雌」判定）、雌雄判定装置１００は、当該日目の当該鶏卵１の雌雄判定結果を、判定結果ＤＢ１０１４における該当欄に格納し、処理を終了する。
他方、上述の判定の結果、当該鶏卵１の性別がオスであった場合（ｓ３５２、ｓ３５５、ｓ３５８にて「雄」判定）、雌雄判定装置１００は、次の日目や撮影・データ採取方法での画像データに関して雌雄判定モデル１０１２での雌雄判定を同様に実施する。そうした一連の雌雄判定の結果、いずれの日目でも「雄」との判定結果が出た場合、当該鶏卵１は孵卵対象外としてマーキングするか、または孵卵トレー２から排出し、処理を終了する。
ここで図９のフローにおける説明に戻る。一方、上述のｓ３４での判定の結果、採用すべきアルゴリズムが「総合判定」であった場合（ｓ３４：ＮＯ）、雌雄判定装置１００は、図１１のフローで示す、一連の総合判定処理を実行する（ｓ３６）。
この場合、雌雄判定装置１００は、図１０でのフローで示したような、各日目、各撮影・データ採取方法による画像データについて、それぞれ雌雄判定モデル１０１２に入力して雌雄判定結果を取得する（ｓ３６１～ｓ３６３）。
また、雌雄判定装置１００は、ｓ３６３までで得た各雌雄判定結果について、図５の閾値パラメータ１０１５で規定の「メス判定閾値」及び「重み付け」に従い、総合判定処理を実行する（ｓ３６４）。この処理は、例えば、３日目の画像データが、雌らしさに関して９０％以上であるか否かにより雌雄判定を行い、またその判定結果（例：雌の場合は“１”、雄の場合は“０”）に重み付け値を乗算する処理を、例えば、これまで得られている日目までの各画像データについて実行し、各日目に関して得た乗算結果の値の例えば平均値が、所定の閾値以上であれば当該鶏卵１の性別はメス、と判定し（ｓ３６５：メス）、処理を終了する。
一方、上述の判定の結果、平均値が、所定の閾値以下であれば当該鶏卵１の性別はオス、と判定し（ｓ３６５：オス）、当該鶏卵１は孵卵対象外としてマーキングするか、または孵卵トレー２から排出し（ｓ３６７）、処理を終了する。
以上、本発明を実施するための最良の形態などについて具体的に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
こうした本実施形態によれば、鶏卵における胚が痛覚を獲得すると考えられている孵卵後７日目までに雌雄判定が可能となる。そのため、雄となる可能性が高い卵を（痛覚を感じないまま）孵化前に早期に取り除き、雄雛の殺処分を実質的に回避できる。
また、雌となる可能性が高い卵を的確に選別して孵卵することが可能であり、孵卵に要するコストの低減及び採卵鶏の生産効率化を図ることができる。
ひいては、卵生産業の課題となっている、雌雄判定作業者不足や雄の雛の殺処分に対するアニマルウェルフェア対応、卵の孵化費用・殺処分費用低減、などの課題解決が可能となる。
本明細書の記載により、少なくとも次のことが明らかにされる。すなわち、本実施形態の雌雄判定装置において、前記照射手段は、可視光領域から近赤外光領域に属する波長の光を照射するものであり、前記撮影手段は、可視光カメラである、としてもよい。
これによれば、一般的な撮影手段である可視光カメラでの簡便で低コストでの運用が可能となる。ひいては、孵卵早期に高精度で低コストな雌雄判定を非破壊的に実施可能となる。
また、本実施形態の雌雄判定装置において、前記照射手段により照射された光が鶏卵を透過するか又は鶏卵内で反射することにより、鶏卵外に放出される光を検出する光検出手段と、前記光検出手段で検出された光の可視及び近赤外スペクトルを取得するスペクトル取得手段と、前記スペクトル取得手段で取得された可視及び近赤外スペクトルにおける１７００～２５００ｎｍの範囲の波長領域のスペクトルデータに基づき、前記鶏卵の雌雄を判定する雌雄判定手段と、を更に備え、前記雌雄判定手段による判定結果を、前記別途判定した結果として用いるとしてもよい。
これによれば、雌雄判定モデルを高精度なものとすることにつながり、ひいては、孵卵早期により高精度な雌雄判定を非破壊的に実施可能となる。
また、本実施形態の雌雄判定方法において、前記照射工程は、可視光領域から近赤外光領域に属する波長の光を照射するものであり、前記撮影工程は、可視光カメラにより前記撮影を行うものである、としてもよい。
また、本実施形態の雌雄判定方法において、前記照射工程により照射された光が鶏卵を透過するか又は鶏卵内で反射することにより、鶏卵外に放出される光を検出する光検出工程と、前記光検出工程で検出された光の可視及び近赤外スペクトルを取得するスペクトル取得工程と、前記スペクトル取得工程で取得された可視及び近赤外スペクトルにおける１７００～２５００ｎｍの範囲の波長領域のスペクトルデータに基づき、前記鶏卵の雌雄を判定する雌雄判定工程と、を更に備え、前記雌雄判定工程による判定結果を、前記別途判定した結果として用いるとしてもよい。
１ 鶏卵
２ 孵卵トレー
５ ネットワーク
１０ 雌雄判定システム
１１ 光源（照射手段）
１２ 可視光カメラ（撮影手段）
１００ 雌雄判定装置
１０１ ストレージ
１０１１ モデル作成エンジン
１０１２ 雌雄判定モデル
１０１３ 学習データＤＢ
１０１４ 判定結果ＤＢ
１０１５ 閾値パラメータ
１０１６ 判定手法設定パラメータ
１０２ プログラム
１０３ メモリ
１０４ ＣＰＵ
１０５ 通信装置
１５０ 端末
２００ 画像収集サーバ
２０１ ストレージ
２０１１ 撮影画像ＤＢ
２０２ プログラム
２０３ メモリ
２０４ ＣＰＵ
２０５ 通信装置
２ 孵卵トレー
５ ネットワーク
１０ 雌雄判定システム
１１ 光源（照射手段）
１２ 可視光カメラ（撮影手段）
１００ 雌雄判定装置
１０１ ストレージ
１０１１ モデル作成エンジン
１０１２ 雌雄判定モデル
１０１３ 学習データＤＢ
１０１４ 判定結果ＤＢ
１０１５ 閾値パラメータ
１０１６ 判定手法設定パラメータ
１０２ プログラム
１０３ メモリ
１０４ ＣＰＵ
１０５ 通信装置
１５０ 端末
２００ 画像収集サーバ
２０１ ストレージ
２０１１ 撮影画像ＤＢ
２０２ プログラム
２０３ メモリ
２０４ ＣＰＵ
２０５ 通信装置
Claims (6)
- 孵卵開始から所定期間内の各鶏卵に対し、所定波長の光を照射する照射手段と、
前記照射がなされた各鶏卵の撮影を行う撮影手段と、
前記各鶏卵それぞれの雌雄に関して別途判定した結果と、当該鶏卵に関する前記撮影で得た画像データとを学習データとして、雌雄判定モデルを生成する手段と、
新たな雌雄判定の対象鶏卵に関して、前記照射手段及び前記撮影手段により得た画像データを、前記雌雄判定モデルに入力することで、前記対象鶏卵の雌雄判定を行う手段と、
を備えることを特徴とする雌雄判定装置。 - 前記照射手段は、可視光領域から近赤外光領域に属する波長の光を照射するものであり、
前記撮影手段は、可視光カメラである、
ことを特徴とする請求項１に記載の雌雄判定装置。 - 前記照射手段により照射された光が鶏卵を透過するか又は鶏卵内で反射することにより、鶏卵外に放出される光を検出する光検出手段と、
前記光検出手段で検出された光の可視及び近赤外スペクトルを取得するスペクトル取得手段と、
前記スペクトル取得手段で取得された可視及び近赤外スペクトルにおける１７００～２５００ｎｍの範囲の波長領域のスペクトルデータに基づき、前記鶏卵の雌雄を判定する雌雄判定手段と、
を更に備え、前記雌雄判定手段による判定結果を、前記別途判定した結果として用いるものである、
ことを特徴とする請求項２に記載の雌雄判定装置。 - 孵卵開始から所定期間内の各鶏卵に対し、所定波長の光を照射する照射工程と、
前記照射がなされた各鶏卵の撮影を行う撮影工程と、
前記各鶏卵それぞれの雌雄に関して別途判定した結果と、当該鶏卵に関する前記撮影で得た画像データとを学習データとして、雌雄判定モデルを生成する工程と、
新たな雌雄判定の対象鶏卵に関して、前記照射工程及び前記撮影工程により得た画像データを、前記雌雄判定モデルに入力することで、前記対象鶏卵の雌雄判定を行う工程と、
を実行することを特徴とする雌雄判定方法。 - 前記照射工程は、可視光領域から近赤外光領域に属する波長の光を照射するものであり、
前記撮影工程は、可視光カメラにより前記撮影を行うものである、
ことを特徴とする請求項４に記載の雌雄判定方法。 - 前記照射工程により照射された光が鶏卵を透過するか又は鶏卵内で反射することにより、鶏卵外に放出される光を検出する光検出工程と、
前記光検出工程で検出された光の可視及び近赤外スペクトルを取得するスペクトル取得工程と、
前記スペクトル取得工程で取得された可視及び近赤外スペクトルにおける１７００～２５００ｎｍの範囲の波長領域のスペクトルデータに基づき、前記鶏卵の雌雄を判定する雌雄判定工程と、
を更に備え、前記雌雄判定工程による判定結果を、前記別途判定した結果として用いるものである、
ことを特徴とする請求項５に記載の雌雄判定方法。
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|---|---|---|---|
| CN202280059084.9A CN117881956A (zh) | 2022-03-24 | 2022-10-27 | 雌雄判定装置以及雌雄判定方法 |
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|---|---|---|---|
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| JP2022-048231 | 2022-03-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family Applications (1)
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- 2022-03-24 JP JP2022048231A patent/JP2023141751A/ja active Pending
- 2022-10-27 WO PCT/JP2022/040223 patent/WO2023181478A1/ja active Application Filing
- 2022-10-27 CN CN202280059084.9A patent/CN117881956A/zh active Pending
- 2022-10-27 CA CA3230545A patent/CA3230545A1/en active Pending
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| CN117881956A (zh) | 2024-04-12 |
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