JP2001523095A - 動物の一部位の位置を認識して決定するための装置と方法 - Google Patents
動物の一部位の位置を認識して決定するための装置と方法Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、動物の一部位の位置を認識して決定するための装置と方法に関する。本装置は、少なくとも1つの前記部位を含むことが予測される区域を、構造化された光(12)によって照射される対象が少なくとも1つの方向に極めて明瞭な輪郭を有する少なくとも1つの照射される領域を有するような方法で照射するための構造化された光(12)のソース(31)と、前記光(12)によって形成される少なくとも1つの画像を捕捉して処理するように配置された画像捕捉及びプロセッサ手段と、照射された対象の画像を異なる対象を定義した参照基準と比較して照射された対象が前記部位であるかどうかを決定し、前記照射された対象が動物の前記部位であることが確定されればその位置を確定する制御手段(39)と、動物関連装置を前記部位の位置へと案内する動物関連装置及び手段とを備えている。
Description
【発明の詳細な説明】
動物の一部位の位置を認識して決定するための装置と方法
発明の属する技術分野
本発明は、動物の一部位の位置を認識して決定するための装置に関する。本発
明はまた、動物の一部位の位置を認識して決定するための方法に関する。
関連技術の説明
約20〜30年間に渡り、搾乳器に接続された乳頭カップと、乳頭クリーニン
グ装置と、乳頭検査装置とを含む搾乳装置を、牛等の乳汁を分泌する動物の乳頭
に自動的に装着することが可能であって、動物の搾乳手順を通じて作業者による
介在の必要性をなくするような技術に関して多くの提案がなされてきた。
その他の搾乳手順に関してはかなり長い間自動技術が利用可能となっているこ
とから、人による常時介在が不要であっていわゆる「オンデマンド式搾乳」体制
を可能にする乳頭カップの装着段階の自動化が搾乳手順の完全自動化の開発にお
ける主たる障害となっている。
動物側の安全性及び快適さ、乳汁の衛生状態及び経済効果といった多くの理由
から、装着段階は極めて高信頼性でなければならない。即ち、動物が搾乳のため
に存在するあらゆる状況において、乳頭カップは乳頭に迅速かつ正確に装着され
なければならない。また、装着段階を実行する器具は、困難な状況においても作
動しなければならず、頑丈であることが要求され、同時にあまり高価でないもの
でなければならない。
欧州特許公開第306579号は、全体センサと局部センサとの組み合わせに
よって乳頭カップを乳頭に案内することを開示している。全体センサは畜舎に沿
って取り付けられ、レーザからの光のシートを畜舎内の搾乳用の動物の***及び
乳頭が存在していると思われる区域に向けて投射する。光のシートは***及び乳
頭が存在すればその上に投じ、***及び乳頭上に光の線を生成する。光のシート
は、その区域を通って任意の位置にまで至ることが可能である。センサにはその
一部としてカメラが取り付けられており、光線による画像を形成する。画像は、
光シートに照射された乳頭の不連続線を含んでいる。こうした線は制御装置にお
いて解析され、(1つまたは複数の)乳頭の位置が発見されて、三角法により縦
軸及び横軸の座標が算出される。制御装置に記憶されている座標の基準値は、探
索及び計算時間を制限して解析を支援する。算出された座標は、局部センサを乳
頭の区域へ持っていくために使用される。基準座標の認識を使用すれば、画像解
析を画像において乳頭の発見が予測される部分に限定することが可能であるため
、計算時間が短縮される。
欧州特許公開第647393号は、牛等の動物を搾乳するための器具を開示し
ている。本器具は、乳頭カップを運搬可能なロボットアームと、レーザ送信機要
素と受信機要素とを含んでいる。受信機要素はダイオード検出器を含み、ダイオ
ード検出器は、3つのパラメータ、即ちセンサ手段から対象物までの距離d、各
々対象物に沿って移動するレーザビームの初期角度と最終角度を示す角度α1及
びα2によって決定される信号を供給する。この器具は、従来型の動物認識デー
タソースを使用して搾乳場に到達した動物を識別する。動物が認識されれば、各
動物に関してその動物の固定点に対する***の乳頭の位置が分かるため、本器具
にとって動物の認識は重要である。
第1の開示(欧州特許公開第306579号)は、2つのセンサが必要である
、またそのうちの1つは畜舎に沿った露呈された位置に取り付けられなければな
らない、という欠点を有している。
上述の開示は全て、動物に関するいわゆる経歴データ、即ち前回の搾乳時には
乳頭が***のどこに位置していたかに関するデータを使用しなければならない。
これらはまた、動物が入る畜舎を使用しなければならない。
発明の要約
本発明の目的は、自動搾乳手順のための改善された乳頭配置技術を提供するこ
とにある。
本発明によれば、動物の少なくとも1つの部位の位置を認識して決定するため
の装置が提供されている。本装置は、前記少なくとも1つの部位を含むことが予
測される区域を、構造化された光によって照射される対象が少なくとも1つの方
向に極めて明瞭な輪郭を有する少なくとも1つの照射される領域を有するような
方法で照射するための構造化された光のソースを備えている。本装置はまた、前
記光によって形成される少なくとも1つの画像を捕捉して処理するように配置さ
れた画像捕捉及びプロセッサ手段と、照射された対象の画像を異なる対象を定義
した参照基準と比較して照射された対象が前記部位であるかどうかを決定し、前
記照射された対象が動物の前記部位であることが確定されればその位置を確定す
る制御手段とを備えている。本装置はさらに、動物関連装置を前記部位の決定さ
れた位置へと案内する動物関連装置及び手段を備えている。本発明による装置の
主たる優位点は、それが動物に関するいわゆる経歴データの使用を必要としない
ことにある。動物は特別の畜舎に入る必要がなく、勝手に歩き回ることができる
。他の優位点としては、動物の異なる部位の識別が容易であることがある。
効果的には、画像捕捉及びプロセッサ手段は行列形式に配置された光学センサ
要素とプロセッサ手段とを備えたデジタルカメラであり、前記光学センサ要素及
び前記プロセッサ手段は基板上に一体形成されている。これにより、装置が迅速
に作動し、動物が動いているような状況でもより良く対処することができる。
好適には、光学センサ要素はフォトダイオードであり、前記デジタルカメラは
また限界値を調整するための限界値手段を備えていて、これにより、前記フォト
ダイオードからの信号は、そのレベルが前記限界値未満であれば無視される。こ
れにより、照射される対象の背景からのより容易な分離が達成される。
効果的には、本装置はまたロボットアームを備えており、構造化された前記ソ
ースはロボットアーム上に配置されている。
本発明の装置の第1の実施形態によれば、構造化された光のソースはレーザ発
射装置であり、各領域は線または点の形式であり、線または点の数は制御手段が
照射された対象を識別できるようなものである。これにより、照射された対象の
容易な識別が達成される。
本発明の装置の第2の実施形態によれば、構造化された光のソースは、1方向
に電球からの光の限界を明確に定めるスクリーンを有する電球である。これによ
り、照射された対象の別の方法による容易な識別が達成される。
好適には、本装置はまた、前記スクリーンに付属する少なくとも1つのレンズ
を備えている。
本発明の他の目的は、動物の少なくとも1つの部位の位置を認識して決定する
ための方法を提供することにある。本方法は、以下のような段階を含んでいる。
即ち、
− 構造化された光によって前記少なくとも1つの部位を含むことが予測される
区域を、前記光によって照射される対象が少なくとも1つの方向に極めて明瞭な
輪郭を有する少なくとも1つの照射される領域を有するような方法で照射する段
階と、
− 前記光によって形成される少なくとも1つの画像を捕捉して処理する段階と
、
− 照射された対象の画像を異なる対象を定義した参照基準と比較することによ
って照射された対象が前記部位であるかどうかを決定し、前記照射された対象が
動物の前記部位であることが確定されればその位置を確定する段階と、
− 動物関連装置を前記部位の決定された位置へと案内するための情報を提供す
る段階とを含んでいる。本発明による方法の主たる優位点は、それが動物に関す
るいわゆる経歴データの使用を必要としないことにある。動物は特別の畜舎に入
る必要がなく、勝手に歩き回ることができる。他の優位点としては、動物の異な
る部位の識別が容易であることがある。
効果的には、本方法は、
− 行列形式に配置された光学センサ要素とプロセッサ手段とを備えたデジタル
カメラを使用して区域を見ることにより画像を捕捉して処理する段階を含み、前
記光学センサ要素及びプロセッサ手段は、基板上に一体形成されている。これに
より、装置が迅速に作動し、動物が動いているような状況でもより良く対処する
ことができる。
好適には、本方法はまた、
− デジタルカメラを視界の軸に沿って下から構造化された光へと方向付ける段
階を含んでいる。
効果的には、本方法はまた、
− デジタルカメラに備えられた限界値手段を使用して限界値を調整する段階を
含み、これにより、前記光学センサ要素からの信号は、そのレベルが前記限界値
未満であれば無視される。これにより、照射される対象の背景からのより容易な
分離が達成される。
本発明の方法の第1の実施形態によれば、本方法は、
− 前記対象を少なくとも1つのレーザ発射ビームで照射する段階を含み、各照
射領域は線または点の形式であり、また、
− 線または点の数は照射された対象の識別が可能であるようなものである。こ
れにより、照射された対象の容易な識別が達成される。
本発明の方法の第2の実施形態によれば、本方法は、
− 前記対象を電球で照射する段階と、
− 電球からの前記光の限界を1方向においてスクリーンによって定める段階を
含んでいる。
これにより、照射された対象の別の方法による容易な識別が達成される。
好適には、本方法はまた、
− 前記電球からの光を少なくとも1つのレンズを使用して集束させる段階を含
んでいる。
本発明の基本は、構造化された光を使用して異なる対象を「仮想的にペイント
」することにより対象を一瞬またはしばらくの間照射し、対象上に幾つかの水平
な線等を作り出すというものである。この技術を使用すれば、異なる対象の輪郭
を容易に識別することができる。対象のこれらの識別された輪郭と乳頭等を定義
した参照基準とは、照射された対象が乳頭であるかどうかの決定に使用される。
次いで、確定された乳頭の位置が決定される。
次に、添付の図面を参照しながら本発明について説明する。
図面の簡単な説明
図1は、乳頭識別画像を形成する装置の略図である。
図2は、走査動作を実行する第1の方法の略図である。
図3は、走査動作を実行する第2の方法の略図である。
図4は、画像処理ハードウェアのブロック図である。
図5a、b、cは、本発明の装置に接続して使用される異なる動物関連装置を
示している。
図6aは、カメラによって捉えられた画像の第1の例である。
図6bは、カメラによって捉えられた画像の一例であり、線の数は2つである
。
図7は、カメラによって捉えられた画像の第2の例である。
図8aは、カメラによって捉えられた画像の第3の例である。
図8bは、カメラによって捉えられた画像の一例であり、線の数は2つである
。
図9は、本発明の方法のフローチャートである。
図10は、キャリアを有するロボットアームの動作の線図である。
図11は、照射される対象とカメラによって捉えられる画像との関係を示す線
図である。
図12は、牛の識別された乳頭の位置を示す図である。
図13は、構造化された光のソースの他の実施形態の略図である。
図14a、bは、カメラによって捕捉された画像の他の例であり、構造化され
た光のソースは図13に示された実施形態に一致している。
図15は、画像捕捉手段の他の実施形態の主要部分のブロック図である。
実施形態の詳細な説明
図1は、乳頭識別画像を形成する装置の略図である。本装置は、開光角度が約
60°乃至80°で照度が均一な光のシート12を供給する、本例ではレンズ1
1の付いたイギリスのベクトルテクノロジー社製の5ミリワット装置等の小型レ
ーザ10である構造化された光12のソース10を備えている。この種のレーザ
は極めて薄い接続ケーブルを有する直径約12ミリメートル、長さ75ミリメー
トルの管であるため、ロボットアーム13の外端に取り付けられたとしても乳頭
カップキャリアのロボットアーム13にとってさほど苛酷な追加負荷とはならな
い。レーザ10は、ロボットアーム13のキャリア16内にある場合の乳頭カッ
プ15の口部14より少し上に光のシート12を当てるように配置されている。
ロボットアーム13のキャリア16はまた、図5a、b及びcのような他の異な
る動物関連装置を載せることができる。
動物関連装置キャリア16上には、小型のソリッドステートカメラ17等の画
像捕捉手段17もまた取り付けられている。このカメラ17は、レンズ18の付
いた1/2インチ(12mm)の電荷結合素子カメラ(CCDカメラ)であり、
垂直面において100°の画角を供給する。カメラ17は、画角の一方の最端が
例えば乳頭カップ15の口部14の上またはその下、従って光のシート12より
も下となり、もう一方の最端が光のシート12の面の垂線よりも後側にくるよう
に、光のシート12に対して一定角度を成して配置されている。カメラの画角の
こうした配置は、カメラ17から異なる距離にある対象間の識別を促進する。
本装置はまた支持手段を備えており、(レーザ発射ビームの形式である)光の
シート12はこの支持手段によって実質的な水平面において走査動作を実行する
。本発明の装置の他の実施形態によれば、本装置はまた支持手段を備えており、
(レーザ発射ビームの形式である)光のシート12はこの支持手段によって実質
的な垂直面において走査動作を実行する。図2及び3は、走査動作の異なる実行
方法を示している。図2には、構造化された光12は1つまたは複数の線の形式
であり、走査動作はロボットアーム13の昇降によって、つまり結果的にはレー
ザ発射装置等である構造化された光12のソース10の昇降によって実行される
ような状況が開示されている。図3には、構造化された光12が点形状のビーム
の形式であるような状況が開示されている。走査動作は、2つの段階によって実
行される。まず第1に、レーザ発射装置10が軸Aの回りを回転され、レーザ発
射装置10の回転が十分に高速で実行されれば直線が発生する。第2に、ロボッ
トアーム13、延てはレーザ発射装置10を昇降させてこの直線に走査動作を実
行させる。
図1にはまた、レーザ発射装置10の前に配置されたスクリーン6またはラス
ター6が点線によって示されている。スクリーン6には、スリットまたは複数の
貫通穴を供給することができる(図6及び7参照)。
レーザ10を生かすための接続は20で示され、カメラ17の信号接続及び加
圧接続は21で、また乳頭カップ15用の真空ラインは22で示されている。ロ
ボットアーム13は、英国特許第2,226,941号または英国特許第2,2
58,382号に示されているタイプまたは他の適正タイプのものとすることが
できる。ロボットアームの制御指示は、ビデオカメラ情報からもたらされる。
図4は、画像捕捉ユニット及び処理装置ユニットのブロック図である。図4で
は、レーザストライプ発生器が31で指示され、レーザストライプによって生成
される画像を見るカメラが32で指示されている。これらは共に、一部が36で
示されているロボットアーム上に存在している。電源ユニット33は、電子回路
ユニット34及び35、及び必要であればカメラ32を加圧する。ユニット35
は、カメラ32からの画像情報を処理して画像位置情報をユニット34に供給し
、ユニット34は、制御情報をロボット(全体は示されていない)への出力37
に供給する。電力ケーブルと信号ケーブルは、ロボットアーム上の38に纏めて
保持されている。
図4にはまた、乳頭等を定義した参照基準を使用して照射された対象が例えば
乳頭であるかどうかを決定するように配置された制御手段39が開示されており
、ここでは、照射された対象の画像が前記動物の異なる部位を定義した参照基準
と比較される。
図5a、b、Cは、本発明の装置に接続して使用される異なる動物関連装置を
示している。図5aは、***及び/または乳頭上の傷の検査に使用可能なビデオ
カメラ40を示している。図5bは、クリーニング等のために***及び乳頭にス
プレーするスプレー装置42を示している。図5cが示すカップ44にはある程
度までヨウ素が充填されており、搾乳が終了するとこの中に乳頭が浸される。
本発明に従い、動物の一部位の位置を認識して決定するための装置はまた、異
なる画像信号を記憶するためのメモリ装置(図示されていない)を備えることが
できる。メモリ装置は例えば画像信号処理ユニット35内に包含されることが可
能であり、画像信号処理ユニット35は、異なる画像信号を処理して関係のある
線または点と関係のない線または点とを区別し、これにより関係のある線は2c
m乃至7cmの長さを有する線として限定され、関係のある点は2cm乃至7c
mの長さを有する虚線上に配置された点として限定されて照射された対象の完成
画像が供給される。本装置はさらに、画像信号を濾波して関係のない線または点
を除去するフィルタ手段(図示されていない)を備えている。フィルタ手段もま
た、例えば画像信号処理ユニット35内にメモリ装置より前に接続配置して包含
されることが可能である。本装置にはまたピボット手段が供給されることが可能
であり、レーザ発射ビームはこのピボット手段によって実質的な水平面または実
質的な垂直面において走査動作を実行する。ピボット手段は、例えば双方向制御
式のステッパモータによって構成することができる。本装置はまた、走査中に走
査面を乳頭より下の位置から乳頭の位置を決定可能な位置まで上向きに移動させ
る手段を備えることができる。走査面は、連続する2つの走査面間の距離がレー
ザ発射ビームの幅よりも大きくなるように順次移動される。
図6aは、カメラ17、32によって捉えられた画像の第1の例である。図6
aは、照射された対象が乳頭50である場合の一例を示している。図6aは、画
像信号処理手段35における処理の後の完成画像を示している。この場合、本発
明による装置はピボット手段と走査面を移動させる手段とを備えており、レーザ
発射ビームは実質的な水平面において走査動作を実行する。第1の走査面では、
レーザ発射装置10、31は第1の線521で乳頭50を照射する。この線521
の画像信号はカメラ17、32によって捕捉され、メモリ装置に記憶される。次
いで走査面は上へと移動され、レーザ発射装置10、31が第2の線522で乳
頭50を照射する。この第2の線522の画像信号もカメラ17、32によって
捕捉され、メモリ装置に記憶される。この工程は、対象が例えば乳頭として識別
可能になるまで継続される。この場合、乳頭50はn本の線によって照射される
。但し、n≧2である。異なる線521,...,52n、の画像信号はメモリ装
置に記憶され、画像信号処理手段35において完成画像へと「バッファ」される
。異なる画像信号はまた、外乱による関係のない線541,...,54nも含ん
でいる。こうした関係のない線541,...,54nはフィルタ手段によって除
去されるため、実際には完成画像から除去されている。これらは、図4において
単に工程の説明上示されているだけである。完成画像においては、異なる線521
,...,52nは照射されていない領域561,...,56n-1によって隔絶
されている。完成画像は明白なコントラストを有しており、異なる対象は制御手
段39によって容易に識別が可能である。制御手段39は、例えば乳頭を定義す
る参照基準を使用して対象が乳頭であるかどうかを決定する。次いで、画像信号
処理手段35が確定された乳頭の位置を決定する。
図6aでは、乳頭50が、この場合は少なくとも6本であるn本の線によって
照射されている。しかしながら、僅か2本であっても、十分な結果を達成可能で
あること、即ち対象の乳頭等としての識別が可能であることが経験によって証明
されている。図6bには、こうした状況及び好適な実施形態が開示されている。
図6aまたは6bの完成画像はまた、ピボット手段の代わりにレーザ発射装置
の前に配置されたスリット付きのスクリーン6またはラスター6を備えた装置を
使用して達成することができる。こうした場合、レーザ発射ビームは走査動作を
実行しない。
図6aまたは6bに開示されている線521,...,52nは、発散する線(
図示されていない)ともすることができる。これは、スリット付きのスクリーン
またはラスター、もしくはピボット手段の双方によって達成することができる。
図7は、カメラ17、32によって捉えられた画像の第2の例である。図7は
、照射された対象が乳頭60である場合の一例を示している。図7は、画像信号
処理手段35における処理の後の完成画像を示している。この場合、本発明によ
る装置は、予め決められたパターンで配置された複数の貫通穴を有する、レーザ
発射装置10、31の前に配置されたスクリーンを備えている。レーザ発射ビー
ム12によって乳頭60が照射されると、複数の点621,...,62nが画像
内に配置されて発生する。
以後の工程は、図6a及び6bに関連して記述したものと同様である。
図8aは、カメラ17、32によって捉えられた画像の第3の例である。図8
aは、照射された対象が牛の臀部51である場合の一例を示している。図8aは
、画像処理手段35における処理の後の完成画像を示している。この場合、牛の
臀部51はn本の線によって照射される。但し、n≧2である。異なる線521
,...,52nの画像信号はメモリ装置に記憶され、画像信号処理手段35に
おいて完成画像へと「バッファ」される。この場合の参照基準は、図6a及び6
bによる場合よりも線が長い。以後の工程は、図6a及び6bに関連して記述し
たものと同様である。
図8bには、線が2本である場合の好適な実施形態が開示されている。経験上
、僅か2本であっても十分な結果を達成可能であること、即ち対象を臀部51と
して識別可能であることが証明されている。
図9は、本発明の方法のフローチャートである。本方法は、ブロック70で開
始される。続くブロック72で、本方法は、構造化された光によって少なくとも
1つの乳頭を含むことが予測される区域を、前記光によって同時に或いは別々に
照射される対象が少なくとも2つの照射領域に分割され、2つの照射領域の各々
が非照射領域によって隔絶されるような方法で照射する。レーザを使用する文脈
における「領域」という表現は、ここでは極めて明確な輪郭を有する十分に限定
された区域を意味するものとして使用されている。レーザによって供給される点
及び線は極めて明確であり、十分に限定されている。続いて本方法は、ブロック
74で、前記光によって形成された少なくとも1つの画像を捕捉し、画像信号を
供給する。次の段階であるブロック76は、前記画像信号を処理し、乳頭等を定
義した参照基準を使用することにより照射された対象が前記部位であるかどうか
を決定することで構成される。照射された対象の画像は制御手段39によって異
なる対象を定義した参照基準と比較され、前記照射された対象が動物の一部位で
あればその位置が確定される。参照基準は、画像信号処理装置35に記憶される
ことが可能である。続くブロック78で、本方法は確定された部位の位置を決定
する。次のブロック80は、動物関連装置を前記部位の決定された位置へと案内
するための情報を提供することで構成される。本方法は、ブロック82で完了す
る。
図10は、キャリアを有するロボットアームの動作の線図である。図10には
、一頭の牛の4つの乳頭90、92、94、96が示されている。キャリア16
を有するロボットアーム13(図1参照)及び延てはレーザ発射装置10及びカ
メラ17は、矢印Cが示すように図の向かって右から左へと、実質的にジグザク
であるパターン98を描いて移動している。ロボットアーム13によるこのジグ
ザグ動作と同時に、レーザ発射装置10は走査動作等を実行する。
図11は、照射される対象とカメラによって捉えられる画像との関係を示す線
図である。100は、カメラ及びレーザ発射装置を示している。この場合、レー
ザ発射装置100は2つの乳頭A、Bを照射している。光は乳頭A、Bからカメ
ラ100へと反射されて戻り、これによって線A’、B’(図11の右側)の位
置及び線A’、B’の幅を測定することができる。図11から明らかなように、
カメラ100によって捉えられた画像102では線A’が線B’より上に位置し
ている。これは、乳頭Aの方が乳頭Bよりカメラ100に近いことを意味してい
る。カメラ100が画像を捉える場合、画像は多くの線を包含する。その各線が
x、y位置及び長さdを有している。これらの線は全て、制御手段により、面に
おける各線の位置及び前記面における各線の長さに依存して異なるグループに纏
められる。既存のグループに近い線はそのグループに加えられ、当該グループの
新規位置は、加えられた線の位置と当該グループの旧位置との平均値位置に移動
される。制御手段は、各グループのこの平均値位置の計算を実行する。但し、各
グループは1つの対象を表す。各グループのこの平均値位置の計算は、牛等が動
けば各グループの位置が移動することを意味している。各グループは、探索され
る部位に依存して許容範囲を有している。この許容範囲の中にある線は全てその
グループに加えられ、この許容範囲の外にある線は新規グループを限定する。線
が複数のグループに帰属可能である場合、その線は最近のグループに加えられる
。
図12は、識別された牛の乳頭の位置を示す図である。この図には、異なる数
の線を含む4つの異なるグループ104、106、108、110が示されてい
る。この場合、各グループが1つの乳頭を表している。
図13は、構造化された光のソースの他の実施形態を示した図である。この実
施形態においては、光は電球112等の光源112から放射される。電球の前に
は、電球112からの光の限界を1つの方向に明確に限定するためにスクリーン
114が配置されている。無論このスクリーンは、図13の「スクリーン」11
4’が示すように逆に配置することもできる。このように配置された電球112
とスクリーン114との組合せは、電球112とスクリーン114との間の距離
が短すぎない場合には、図14a及びbが示すように1方向に明確で鮮明な輪郭
を生じさせる。
代替として、スクリーン114の前、後、もしくは前後共に1つまたは複数の
レンズを追加することもできる。
図14aは、カメラ17、32によって捕捉された画像の他の例である。本例
における光は、図13が示す実施形態から放射されている。図14aは、照射さ
れる対象が乳頭120である例を示したものである。図14aは、処理後の完成
画像を示している。乳頭120は電球112によって照射されており、斜線が示
す照射された領域122は1方向に明確な輪郭124を有している。この明確な
輪郭124は、スクリーン114またはスクリーンとレンズとの組合せによって
達成される。完成画像は明確なコントラストを有し、異なる対象は制御手段39
によって容易に識別されることが可能である。制御手段39は、乳頭等を定義し
た参照基準を使用して、対象が乳頭であるかどうかを決定する。次いで、確定さ
れた乳頭の位置が決定される。
図14bは、カメラ17、32によって捕捉された画像の他の例である。本例
における光は、図13が示す実施形態から放射されている。図14bは、照射さ
れる対象が乳頭120である例を示したものである。乳頭120は電球112に
よって照射されているが、本例の場合、スクリーン114は点線で示されたよう
に配置されている。
これは、1方向に明確な輪郭124’を有する照射された領域122’を生じ
させる。以後の工程は、図14aに関連して記述されたものと同様である。
図15は、画像捕捉手段の他の実施形態の主要部分のブロック図である。図1
及び4に示されたカメラ17、32は、CCD(電荷結合素子)カメラである。
このカメラ17、32は、行列形式に配置された光学センサ要素130とプロセ
ッサ手段132とを備えた、光学センサ要素130とプロセッサ手段132とが
1つの基板上に一体形成されているタイプのデジタルカメラとすることもできる
。好適な実施形態では、光学センサ要素130のマトリクスは、例えばスウェー
デンのIVP、インテグレーティッドビジョンプロダクツAB社製のMAPP2
200(マトリクスアレイピクチャプロセッサ)等の256×256アレイのフ
ォトダイオード130を備えており、これにより本装置はフル画像を捕捉するこ
とができる。各フォトダイオード130は、1つの画素に対応する。内蔵式のプ
ロセッサ手段132は、画素の1行を並行して処理する。開示された本装置はま
た、複数のデジタルレジスタ134と、1つのアナログレジスタ136とを備え
ている。演算の結果は、アキュムレータ138に記憶されるが、指令が算術指令
である場合は、キャリーレジスタ140にも記憶される。こうして本装置は、画
像処理システムに見出される全ての重要タスク、即ち画像検出、デジタル化及び
データ整理を処理する。図15に示されている異なる要素は、同一の半導体チッ
プ上
に一体形成されている。マトリクスセンサは、各行が256個のフォトダイオー
ド130を包含する256行で構成されている。画像情報は、並列の読取り増幅
器(図示されていない)に1行ずつ読み出される。フォトダイオードの電荷は、
直ちに限界値手段(図示されていない)に結合されているアナログレジスタ13
6に記憶される。この装置のユーザは、センサ内のどの行をどんな順番で読み出
すべきかを完全に制御することができる。これにより、センサは画像の異なる領
域に対して異なる露出時間で作動することが可能である。1行の画像データがア
ナログレジスタ136に移動すると、ユーザは画像情報の限界値を予め選択され
たレベルに選択することができる。これは、限界値手段を使用して行われる。限
界値が適正に選択されれば、実際の対象を背景から容易に分離させることができ
る。限界値及び露出時間は共に適応性のあるものに設定することが可能であるた
め、輝度及び対象反射率の状況変化を説明することができる。本発明の装置にお
いてCCDカメラの代わりにこのタイプのカメラを使用すれば、装置はより高速
で作動する。これはまた、動物が動いている場合でも本装置がより容易に状況に
対処することを意味している。
説明において言及された構造化された光は、図面に示された実施形態に限定さ
れない。構造化された光は、線または点等の任意の形状を有する赤外線または操
作された光の形式でもあり得る。操作には、光が例えばレンズとスクリーンとの
組合せを通過することを包含することができる。
本発明は、これまでに記述した実施形態に限定されるものではなく、添付の請
求項の範囲内で多くの異なる修正が可能であることは明白である。さらに、説明
された装置及び方法が動物の経歴データの使用を必要としない場合でも、前記装
置及び方法の性能を強化する可能性があるため、こうした使用は除外されていな
いことに留意しなければならない。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY,
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,CF,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,
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SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US,U
Z,VN,YU,ZW
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1. 動物の少なくとも1つの部位の位置を認識して決定するための装置であっ て、前記装置は、前記少なくとも1つの部位を含むことが予測される区域を照射 するための構造化された光(12)のソース(10;31)であって、対象は前 記光(12)によって照射されることを特徴とする構造化された光(12)のソ ース(10;31)と、少なくとも1つの画像を捕捉して処理するために配置さ れた画像捕捉及びプロセッサ手段(130,132)と、照射された対象の画像 を異なる対象を定義した参照基準と比較して照射された対象が前記部位であるか どうかを決定し、前記照射された対象が動物の前記部位であることが確定されれ ばその位置を確定する制御手段(39)と、動物関連装置(15;40;42, 44)と、前記動物関連装置(15;40;42,44)を前記部位の決定され た位置に向かって案内する手段とを備える装置。 2. 前記光(12)によって照射される前記対象は、少なくとも1つの方向に おいて極めて明確な輪郭を有する少なくとも1つの照射された領域を有すること と、前記画像捕捉及びプロセッサ手段(130,132)によって捕捉された前 記少なくとも1つの画像は、前記光(12)によって形成されることを特徴とす る請求項1記載の装置。 3. 前記画像捕捉及びプロセッサ手段(130,132)は、行列形式で配置 された光学センサ要素(130)とプロセッサ手段とを備えるデジタルカメラで あり、前記光学センサ要素(130)及び前記プロセッサ手段(132)は1つ の基板上に一体形成されていることを特徴とする請求項2記載の装置。 4. 光学センサ要素はフォトダイオード(130)であることと、前記デジタ ルカメラはまた、限界値を調整するための限界値手段を備えており、これによっ て前記フォトダイオードからの信号(130)は、そのレベルが前記限界値より 下であれば無視されることを特徴とする請求項3記載の装置。 5. 前記装置はまたロボットアーム(13)を備え、構造化された光(12) の前記ソース(10;31)はロボットアーム(13)の上に配置されているこ とを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載された装置。 6. 構造化された光(12)のソース(10;31)はレーザ発射装置(10 ; 31)であることと、各領域は線または点の形式であり、線または点の数は制御 手段による照射された対象の識別を可能にするようなものであることを特徴とす る請求項1乃至5の何れかに記載された装置。 7. 構造化された光のソースは、1方向で電球(112)からの光の限界を明 確に定めるためのスクリーン(114)を有する電球(112)であることを特 徴とする請求項1乃至5の何れかに記載された装置。 8. 前記装置はまた、前記スクリーン(114)に結合された少なくとも1つ のレンズを備えることを特徴とする請求項7記載の装置。 9. 動物の少なくとも1つの部位の位置を認識して決定するための方法であっ て、 − 前記少なくとも1つの部位を含むことが予測される区域を構造化された光に よって照射する段階と、 − 少なくとも1つの画像を捕捉する段階と、 − 照射された対象の画像を異なる対象を定義した参照基準と比較することによ って照射された対象が前記部位であるかどうかを決定し、前記照射された対象が 動物の前記部位であることが確定されればその位置を確定する段階と、 − 動物関連装置を前記部位の決定された位置へと案内するための情報を提供す る段階とを特徴とする方法。 10. − 前記光によって照射される対象が少なくとも1つの方向において極 めて明確な輪郭を有する少なくとも1つの照射された領域を有するように、構造 化された光で照射することと、 − 前記光によって形成される少なくとも1つの画像を捕捉することを特徴とす る請求項9記載の方法。 11. − 行列形式で配置された光学センサ要素とプロセッサ手段とを備える デジタルカメラによって区域を見ることにより画像を捕捉して処理し、前記光学 センサ要素及び前記プロセッサ手段は1つの基板上に一体形成されていることを 特徴とする請求項9記載の方法。 12. − デジタルカメラを視界の軸に沿って下から構造化された光へと方向 付けることを特徴とする請求項11記載の方法。 13. − デジタルカメラに装備された限界値手段を使用して限界値を調整し 、これにより前記光学センサ要素からの信号は、そのレベルが前記限界値より下 であれば無視されることを特徴とする請求項12記載の方法。 14. − 前記対象を少なくとも1つのレーザ発射ビームで照射し、照射され た各領域は線または点の形式であることと、 − 線または点の数は照射された対象の識別を可能にするようなものであること を特徴とする請求項9乃至13の何れかに記載された方法。 15. − 前記対象を電球で照射することと、 − 電球からの前記光の限界を1方向でスクリーンによって定めることを特徴と する請求項9乃至13の何れかに記載された方法。 16. − 前記電球からの光を少なくとも1つのレンズによって集束させるこ とを特徴とする請求項15記載の方法。
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