成长评估装置、成长评估方法和成长评估程序与流程

本发明涉及一种成长评估装置、成长评估方法和成长评估程序。

背景技术

在对家畜的体重进行测量时，需要将家畜一头头地引导进笼子中，并将其载置在设置于笼子中的体重计上。已知也有代替载置在体重计上而使用测距仪将距家畜的距离转换为体重的技术等(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-175050号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

在饲养猪时，多采用使用隔栏或分割区域进行群体饲养的方法，通常称为猪圈。由于收容在猪圈中的多头猪可以相对自由地四处移动，从猪的健康管理的角度来看这是优选的。然而，为了进行出货判断和成长程度的确认，在要对猪圈内的猪的体重进行测量时，将猪一头头地引导进笼子的工作成为了负担。

为了解决以上问题，本发明提供一种无需将猪一头头地引导进笼子中便能简便地评估被群体饲养的猪的成长程度的技术。

用于解决问题的技术手段

本发明第一方面的成长评估装置包括：提取部，用于从由相机拍摄的图像中提取与猪的臀部正对的臀部图像，该相机朝向群体饲养有多头猪的猪圈设置；计算部，用于根据臀部图像计算臀部宽度；以及评估部，用于基于由计算部计算的规定数量以上的臀部宽度来评估多头猪的整体成长程度。

本发明第二方面的成长评估方法包括：提取步骤，从由相机拍摄的图像中提取与猪的臀部正对的臀部图像，该相机朝向饲养有多头猪的猪圈设置；计算步骤，根据臀部图像计算臀部宽度；以及评估步骤，基于由计算部计算的基准数量以上的臀部宽度来评估多头猪的整体成长程度。

本发明第三方面的成长评估程序用于使计算机执行以下步骤：提取步骤，从由相机拍摄的图像中提取与猪的臀部正对的臀部图像，该相机朝向饲养有多头猪的猪圈设置；计算步骤，根据臀部图像计算臀部宽度；以及评估步骤，基于由计算部计算的基准数量以上的臀部宽度来评估多头猪的整体成长程度。

发明效果

通过本发明可以提供一种无需将猪一头头地引导进笼子中便能简便地评估被群体饲养的猪的成长程度的技术。

附图说明

图1是示出采用了根据本实施方式的评估装置的养猪环境的整体图像的图。

图2是示出评估装置的硬件配置的图。

图3是示出猪的日龄与臀部宽度的关系的图表。

图4是示出猪的日龄与体重的关系的图表。

图5是示出猪的臀部宽度与体重的关系的图表。

图6是说明臀部图像的图。

图7是说明臀部宽度的计算方法的图。

图8是说明评估装置每天所执行的处理的流程图。

图9是说明其他成长评估方法的图。

图10是进一步说明其他成长评估方法的图。

图11是示出在使用立体相机时的养猪环境的整体图像的图。

图12是示出在使用立体相机时的臀部图像的生成方法的图。

具体实施方式

下面，将通过本发明的实施方式对本发明进行说明，但权利要求书所涉及的发明并不限于以下的实施方式。此外，在实施方式中所说明的构成并非全部都是解决问题所必须的手段。

图1是示出采用了本实施方式的评估装置200的养猪环境的整体图像的图。评估装置200是成长评估装置的一个实施方式。在养猪场中，作为观察对象的猪101被群体收容在猪圈102中。在猪圈102中的饲养开始时点时，这些猪101具有相同程度的体格，并被群体饲养直至成长到可以出货的大小。也就是说，收容进猪圈101以及从猪圈102退出原则上是对于猪101的群体一同实施的。因此，收容在猪圈102中的猪101作为群体被管理，并且下面说明的成长评估也以群体为单位进行。此外，饲养在猪圈102中的猪101的头数例如约为20头，并且可以根据猪101的种类和饲养环境进行调整。

相机单元110包括可以俯瞰猪圈102内的预设位置并进行拍摄的拍摄传感器，将由拍摄传感器所拍摄的2D图像转换为图像数据，并经由互联网900将图像数据发送至服务器210。相机单元110被设置为拍摄视角Fr的范围，该视角Fr为从背后俯瞰将头部没入喂食容器103中进食的猪101。通过以这种方式设置的相机单元110，可以获取正对进食中的猪101的臀部的图像。

相机单元110不限于设置在喂食容器103附近的预设位置处，只要可以期望在正对着在猪圈102中四处移动的猪101的臀部的状态下进行拍摄，就可以将这样的地方作为预设位置进行设置。例如，也可以将供水容器104附近作为预设位置。由于喂食站和供水站是所收容的猪101会接连不断地来到的地方，因此可以方便地随机获取许多头猪101的臀部图像。

管理设施中设置有用于评估作为观察对象的猪101的成长的评估装置200。评估装置200包括服务器210、连接至服务器210的显示监视器220等，服务器210连接至互联网900。服务器210经由互联网900接收从相机单元110发送来的图像数据，并基于该图像数据对收容于猪圈102中的猪101整体的成长程度进行评估。服务器210在显示监视器220上显示评估结果。当在养猪场工作的工作人员经由工作人员终端120请求评估结果时，服务器210经由互联网900在工作人员终端120的显示部上显示评估结果。工作人员终端120例如是平板终端或智能手机。

再者，连接相机单元110和评估装置200的线路不限于互联网900，也可以是内联网等。在养猪场内设置有管理设施的情况下，也可以采用短距离无线通信。

图2是示出评估装置200的硬件配置的图。如上所述，评估装置200主要由服务器210和显示监视器220构成。显示监视器220例如具有液晶面板，其将计算部230所生成的影像信号转换为可视影像并进行显示。服务器210主要包括计算部230、图像处理部240、数据存储部250、存储器260以及通信单元270。

计算部230例如是CPU，其通过执行从存储器260中读取的各种程序，从而对评估装置200整体进行控制和执行各种计算处理等。例如，当执行作为提取部231的处理时，其与图像处理部240协作，从相机单元110发送来的图像中提取正对猪101的臀部的臀部图像。当执行作为宽度计算部232的处理时，其根据提取部231所提取的臀部图像计算所拍摄臀部图像中的猪101的臀部宽度。当执行作为评估部233的处理时，其基于由宽度计算部232所计算的规定数量以上的臀部宽度来评估收容在猪圈102中的猪101整体的成长程度，并输出至显示监视器220、工作人员终端120。具体的处理将在后面详述。

图像处理部240例如是用于图像处理的ASIC，其执行用于生成臀部图像的图像处理，该臀部图像是从相机单元110接收的图像数据中裁切出的对象猪的臀部区域。数据存储部250例如是HDD(Hard Disc Drive，硬盘驱动器)，其存储根据臀部图像计算出的臀部宽度等。

存储器260例如是SSD(Solid State Drive，固态驱动器)，其除了存储用于控制评估装置200的控制程序和评估猪101的成长程度的成长评估程序之外，还存储有各种参数值、函数、查找表等。特别地，其存储用于将臀部宽度转换为推定体重的转换表261。

通信单元270例如是有线LAN单元。计算部230经由通信单元270向连接于互联网900的相机单元110请求图像数据，并接收响应于该请求从相机单元110发送来的图像数据。此外，根据经由通信单元270接收到的来自工作人员终端120的请求，评估部233将评估结果发送到该工作人员终端120。

当用猪圈饲养猪时，由于收容在猪圈中的猪可以相对自由地四处移动，从猪的健康管理的角度来看这是优选的。然而，为了进行出货判断或成长程度的确认，在对猪圈内的猪的体重进行测量时，以往必须将猪一头头地引导进设置有体重计的笼子，这样的工作对工作人员来说成为了负担。本申请发明人对更容易地评估收容在猪圈中的猪的成长程度的方法进行了反复研究，结果发现，猪的臀部的宽度(即，猪的臀部宽度)与该猪的体重之间存在强相关性。并且发现，虽然猪的任何一个身体部位的大小和体重之间一般都有一定程度的相关性，但是臀部宽度和体重之间的相关性在个体之间的偏差很小，比其他部位和体重之间的相关性要强得多。此外还发现，当将猪的臀部作为观察对象时，可以根据其位置或皮肤形状等通过图像准确且容易地进行分析。

下面对臀部宽度与体重的相关性进行说明。图3是示出猪的日龄与臀部宽度的关系的图表。横轴为日龄，纵轴为臀部宽度。该图表是从将作为观察对象的猪收容进猪圈的时点开始，对在每天规定的时间所测量的臀部宽度(mm)进行绘制的结果。作为观察对象的猪在观察期间健康状况良好。如图所示，该图表描绘了一条曲线，其尽管略有波动，但大致是随着日龄的增加而逐渐增加的。

图4是示出猪的日龄与体重的关系的图表。横轴为日龄，纵轴为体重。该图表是在对臀部宽度进行测量之后，将与图3中的观察对象相同的猪放在体重计上测量得到的体重(kg)进行绘制的结果。如图所示，该图表遵循与图3中的图表相似的变化，其描绘了一条大致是随着日龄的增加而逐渐增加的曲线。

图5是示出臀部宽度与体重的关系的图表。横轴为臀部宽度，纵轴为体重。实线的图表是对图3和图4中所观察到的猪的实测值进行绘制的结果。虚线的图表是以进行了同样观察的其他猪的实测值为对象进行了统计处理的回归直线。如图所示，猪的体重与臀部宽度之间具有强相关性，并可知能够从臀部宽度准确地推定体重。也就是说，可知当饲养相同种类的猪时，只要预先通过实验制作好用于将这样的臀部宽度转换为推定体重的转换公式或转换表，就可以通过在之后的饲养中测量作为观察对象的猪的臀部宽度来推定体重。

在本实施方式中，利用这种特性，通过平均推定体重来评估收容在猪圈中的猪101整体的成长程度。下面对其具体步骤进行说明。首先，如上所述，从相机单元110依次地获取接连不断地来到喂食容器103的猪101的拍摄图像，并从中提取正对臀部的臀部图像。图6是说明臀部图像的图。

提取部231使图像处理部240生成图像，该图像是从相机单元110发送来的拍摄数据的拍摄图像中裁切出的尾部附近区域的图像。具体地，图像处理部240例如通过与作为尾部图像预先大量准备的模板图像进行匹配处理，从对象图像中找到尾部区域。然后，提取部231对所找到的尾部区域及其周边以预设的图像尺寸进行裁切，并生成裁切图像。再者，裁切图像的图像尺寸被设定为使得即使是成长的猪也可以在宽度方向上囊括其躯干的尺寸。此外，尾部的裁切可以使用将拍摄图像作为输入的例如CNN等学习完成模型来生成裁切图像。

提取部231通过对裁切图像实施边缘处理来计算从尾部中心起始至左侧躯干边界为止的像素数DL和至右侧躯干边界为止的像素数DR。在图6(A)的情况时，由于猪101朝向斜向，因而DL≠DR，判断臀部不是正对的，不采用裁切图像作为臀部图像。另一方面，在图6(B)的情况时，由于猪101朝向正面，因而DL＝DR，判断臀部是正对的，采用该裁切图像作为臀部图像。换言之，将尾部位于臀部的宽度方向上的中心的图像进行提取并作为臀部图像。再者，提取部231考虑与裁切图像的横向宽度的像素数相应地设定的允许误差来判断DL和DR是否相等。

当提取部231以这种方式提取臀部图像时，宽度计算部232根据臀部图像计算猪101的臀部宽度。图7是说明臀部宽度的计算方法的图。

由于如上所述尾部中心位置被提取部231识别，因此宽度计算部232将从该中心位置到背部侧的p0像素的范围和到脚部侧的p0像素的范围之间的带状范围确定为用于检测臀部宽度的范围。然后，在该带状范围内，在水平方向上对从左侧躯干边界起始至右侧躯干边界为止的像素数依次进行计数，并将该计数为最大时的水平位置处的宽度确定为臀部宽度。也就是说，宽度计算部232将以尾部中心作为高度方向上的中心的预定范围内的最大宽度定义为臀部宽度(像素)。

在本实施方式中，将相机单元110朝向猪圈102中的预设位置设置，此外，在该预设位置处观察到的猪101的臀部在任意的拍摄中均位于距相机单元110几乎恒定的距离处。因此，实际的猪的臀部宽度(mm)与根据臀部图像确定的臀部宽度(像素)一一对应。具体地，根据相机单元110的视角、到假定的猪的臀部的距离来确定换算公式。也就是说，根据臀部图像确定的臀部宽度(像素)是通过该确定的换算公式来换算为实际的臀部宽度(mm)。然后，通过图5中说明的转换公式或转换表将其转换得到推定体重(kg)。

在本实施方式中，不是要推定特定的一头猪的体重，而是要推定猪圈102中的猪整体的平均体重。如果要计算出准确的平均体重，就需要一头头地对猪的臀部进行拍摄来计算臀部宽度。然而，在本实施方式中，假设在猪圈102中的饲养开始时点时，任意的猪都具有相同程度的体格，因此，如果可以随机计算规定数量以上的猪的臀部宽度，则可以简便地推定作为群体的平均体重。基于这种想法，评估装置200每天计算并累积规定数量以上的臀部宽度，并输出平均推定体重。下面具体说明该处理的流程。

图8是说明评估装置200每天所执行的处理的流程图。流程将在每天预设的时间开始。

在步骤S101，计算部230向相机单元110发送拍摄指令信号，并经由通信单元270获取由相机单元110响应于该信号所拍摄的拍摄图像的图像数据。如利用图6所说明的那样，提取部231尝试能否从所获取的图像数据中提取臀部图像。若不能提取臀部图像，则返回到步骤S101。若能够提取臀部图像，则进行到步骤S103。

宽度计算部232根据从提取部231接收的臀部图像，如图7所说明的那样来计算臀部宽度。然后，将该结果记录到数据存储部250。在步骤S105中，评估部233对记录在数据存储部250中的臀部宽度的数量是否达到规定数量进行确认。若没有达到，则返回到步骤S101。若达到，则进行到步骤S106。再者，即使达到规定数量，也可以配置为在预定时间内返回到步骤S101来继续收集臀部宽度。

在步骤S106中，评估部233计算出记录在数据存储部250中的臀部宽度的平均值，并使用从存储器260读取的转换表261将臀部宽度的平均值转换为推定体重。然后，将该推定体重作为收容在猪圈102中的猪101整体的平均推定体重输出至显示监视器220或工作人员终端120上。例如，在显示监视器220上显示“○月○日/猪圈No.○○/平均推定体重○○kg”。当完成平均推定体重的输出之后，结束一系列处理。

再者，优选地，在每天执行上述处理的时间带被设定为对猪101进行喂食的喂食时间带或工作人员在猪圈102中工作的工作时间带。在喂食时间期间，由于收容在猪圈102中的猪101会接连不断地来到喂食容器103，因此可以随机地获得大量的臀部图像。在工作时间期间，由于收容在猪圈102中的猪101会四处移动，因此便于随机获得大量的臀部图像。

在以上所说明的上述实施方式中，评估部233将收容在猪圈102中的猪101整体的成长程度评估为在评估日的平均推定体重。然而，也可以考虑即使不是平均推定体重也用于评估收容在猪圈102中的猪101整体的成长程度的方法。下面对几种评估方法进行说明。

图9是说明另一评估成长方法的图，其为示出猪的日龄与收容在猪圈102中的猪101的平均臀部宽度之间的关系的图表。横轴为日龄，纵轴为平均臀部宽度。该图表是从将作为观察对象的猪101收容进猪圈的观察开始日起始至评估日为止，对在每天规定的时间所测量的平均臀部宽度进行绘制的结果。

为了如上述的实施方式那样输出平均推定体重，需要花费工夫预先通过实验制作对于每一同种类的猪将其臀部宽度转换为的推定体重的转换公式或转换表。因此，在本评估方法中省却了这样的工夫，通过平均臀部宽度的增加率来评估猪101整体的成长程度。

具体地，每天计算并累积规定数量以上的臀部宽度，并且将该平均值记录为当天的平均臀部宽度。然后，评估部233计算当天观察到的平均臀部宽度相对于观察开始日的平均臀部宽度以多少比例增加，并输出该增加率α作为成长程度。由于系统操作员和工作人员经验性地把握了增加率α达到多少值后为出货期，因此即使仅这样由评估装置200输出增加率α，也可以评估猪101整体的成长程度。特别地，在猪圈102中的饲养开始时点预先测量好猪101各自的体重，只要评估装置200获取该体重，就可以根据饲养开始时点的总体重和增加率α来评估成长程度。例如作为当前时点的推定体重，评估装置200可以输出将饲养开始时点的总体重乘以增加率α得到的值。再者，在开始饲养时点的体重可以由工作人员经由评估装置200的输入装置进行输入，或者可以配置为与体重计联动来自动获取。在这种情况时，输入装置或自动获取接口在评估装置200中承担作为获取部的功能，其用于获取多头猪的体重。

图10是说明又一评估成长方法的图，其为示出猪的日龄与收容在猪圈102中的猪101的平均臀部宽度之间的关系的图表。横轴为日龄，纵轴为平均臀部宽度。实线的图表是从将作为观察对象的猪101收容进猪圈的观察开始日起始至评估日为止，对在每天规定的时间所测量的平均臀部宽度进行绘制的结果。虚线的图表是示出标准平均臀部宽度变化的成长曲线。成长曲线例如是通过对过去饲养在相同猪圈102中的猪的观察结果所计算出的平均值进行绘制得到的。

评估部233计算在评估日观察到的平均臀部宽度相对于标准成长曲线以多少比例偏离，并输出该偏离率β作为成长程度。由于系统操作员和工作人员把握了当偏离率β包含在多少值内时可以判断猪101的正常成长，因此即使仅这样由评估装置200输出偏离率β，也可以评估猪101整体的成长程度。当偏离率β变大时，系统操作员和工作人员可以采取查明原因等适当的措施。再者，与图9的示例类似的，只要在饲养开始时点获取猪101的总体重，就可以通过该饲养开始时点的总体重和偏离率β来评估成长程度。例如，评估装置200可以通过基于饲养开始时点的总体重和日龄来评估偏离率β，从而输出提醒注意信息。

在以上说明的本实施方式中，采用被设置为以俯瞰喂食容器103等相对狭窄的视角Fr进行拍摄的相机单元110。此外，由于相机单元110输出2D图像，因此将从相机单元110起始至猪的臀部为止的距离为固定距离设定为前提，将从臀部图像确定的臀部宽度(像素)换算为猪的实际的臀部宽度(mm)。然而，如果相机单元110是能够输出距离图像的相机单元，则可以提取更多的臀部图像，而不受这些前提的限制。作为输出距离图像的相机单元，可以采用立体相机或TOF相机等，在此将对采用立体相机时的情形进行说明。

图11是示出在使用内置有立体相机的相机单元110’时的养猪环境的整体图像的图。图11中所示的构成相对于图1中所示的构成，在相机单元110’采用立体相机这点以及作为拍摄范围的视角Fr变宽这点上存在不同。由于视角Fr变宽，相机单元110’可以一次性拍摄多头猪101。

图12是说明在采用相机单元110’时的臀部图像的生成方法的图。由相机单元110’所拍摄的拍摄图像在多数情况下会拍到多头猪101。因此，提取部231从立体图像的一侧裁切出正对臀部的猪101的所有臀部区域。具体地，以与利用图6说明的方法相同的方式，裁切出尾部位于臀部的宽度方向上的中心处的图像区域作为臀部图像。此时，裁切图像的图像尺寸不是固定尺寸，而是单独地调整以便包括各头猪的左右躯干边界。

例如，如图所示，当提取从Pic1至Pic3的三个臀部图像时，提取部231从另一侧的立体图像中切出分别对应的区域。然后，通过利用对应的两个臀部图像之间的偏差量来计算从相机单元110’至各自的臀部的距离d1、d2、d3。

宽度计算部232如图7所说明的那样从一侧的立体图像中计算臀部宽度，并利用各自的距离相对于标准距离d0(例如，1m)对臀部宽度进行校正。通过实施这样的校正，可以将臀部宽度一齐进行比较验证。因此，评估部233可以利用以标准距离d0为前提制作的转换公式或转换表来将臀部宽度转换为推定体重。或者，可以计算增加率α或偏离率β。此外，由于可以从一个拍摄图像中提取得到大量的臀部图像，因此可以在更短的时间内或以更好的精度对成长程度进行评估。

附图标记

101-猪；102-猪圈；103-喂食容器；104-供水容器；110，110’-相机单元；120-工作人员终端；200-评估装置；210-服务器；220-显示监视器；230-计算部；231-提取部；232-宽度计算部；233-评估部；240-图像处理部；250-数据存储部；260-存储器；261-转换表；270-通信单元；900-互联网