JP2021096180A - Device and method for inspecting semen of animals - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、人工授精のために採取された家畜その他の動物の***を検査する***検査装置及び***検査方法に関する。 The present invention relates to a semen inspection device and a semen inspection method for inspecting semen of livestock and other animals collected for artificial insemination.
牛や豚などの家畜を飼育する現場では、人工授精による繁殖が行われている。例えば多くの養豚場では、人工授精のための***を専門の業者から購入し、適切なタイミングでその***を雌豚に注入して人工授精させている。このため、***を採取してから実際に人工授精に使用するまでの間は、配送，保管を行うことになる。しかしながら、***の品質は、温度その他の環境の影響を受けながら時間の経過とともに低下することが知られている。しかし、小規模な養豚農家や畜産農家では、雌豚の発情が確認されると、保管された***の品質を検査することなく人工授精が行われることが多いため、受胎の成功率が低かったり、あるいは仮に受胎に成功しても受胎頭数が少なかったりということがあった。人工授精の成功率が低いと、次回の発情まで繁殖を行えなくなり、出荷頭数の低下につながる。これは収益に直接影響することになる。 At sites where livestock such as cattle and pigs are bred, breeding is carried out by artificial insemination. For example, in many pig farms, semen for artificial insemination is purchased from a specialist and the semen is injected into sows at an appropriate time for artificial insemination. For this reason, delivery and storage will be performed from the time the semen is collected until it is actually used for artificial insemination. However, it is known that the quality of semen deteriorates with the passage of time under the influence of temperature and other environments. However, in small pig farms and livestock farmers, when estrus of sows is confirmed, artificial insemination is often performed without checking the quality of stored semen, so the success rate of conception is low. Or, even if the conception was successful, the number of conceptions was small. If the success rate of artificial insemination is low, breeding will not be possible until the next estrus, leading to a decrease in the number of animals shipped. This will have a direct impact on profits.
一方、家畜その他の動物の***の品質の検査、評価、解析のために、「***運動解析システム」（以下、ＣＡＳＡという）と呼ばれるシステムが知られており、研究機関等、競走馬やブランド牛の繁殖の現場などでは、これを使用して***の品質の検査、評価、解析が行われている。ＣＡＳＡがこれらの現場で使用される理由の一つには、***そのものが高価であることら、あらかじめ検査等を行った上で十分な品質の***だけを購入する必要があるという背景がある。十分な品質を有する***のみを使って人工授精が行われることから、それだけ成功率は高くなる。 On the other hand, a system called "sperm motility analysis system" (hereinafter referred to as CASA) is known for inspecting, evaluating, and analyzing the quality of semen of domestic animals and other animals. This is used to inspect, evaluate, and analyze the quality of semen at breeding sites. One of the reasons why CASA is used in these fields is that the semen itself is expensive and it is necessary to purchase only semen of sufficient quality after conducting a preliminary inspection. Since artificial insemination is performed using only semen of sufficient quality, the success rate is higher.
しかしながら、ＣＡＳＡは、***の検査等を精密に実行できる反面、１システムの価格が数百万円以上することから、研究機関等、競走馬やブランド牛の繁殖の現場などには普及しているものの、小規模の養豚農家や畜産農家ではその価格の高さから普及が難しいと考えられており、小規模の養豚農家や畜産農家では前述のように***の品質の検査をすることなく人工授精が試みられているというのがこれまでの現状である。 However, while CASA can precisely perform semen inspection, etc., the price of one system is several million yen or more, so it is widely used in research institutes and other places where pigs and brand cattle are bred. However, it is considered difficult for small-scale pig farmers and livestock farmers to spread the product due to its high price, and for small-scale pig farmers and livestock farmers, artificial insemination is performed without inspecting the quality of semen as described above. Is being tried so far.
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、安価でありながら十分な精度で家畜等の動物の***を検査することができ、その結果、人工授精の成功率を高めることができる***検査装置及び***検査方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and it is possible to inspect the semen of animals such as livestock with sufficient accuracy while being inexpensive, and as a result, the success rate of artificial insemination can be increased. It is an object of the present invention to provide a semen test apparatus and a semen test method.
上記の課題を解決するために、本発明に係る動物の***を検査する***検査装置は、検査対象である前記***の拡大画像を撮像しデジタル画像として出力する撮像部と、前記撮像部から出力された前記デジタル画像において検知エリアを設定する検知エリア設定部と、前記検知エリア内の前記画像に対して画像処理を施す画像処理部と、前記画像処理部によって画像処理されたあとの画像に基づいて前記***の品質の評価に関わる部分の面積の値を算出する面積算出部と、前記面積算出部によって算出された面積の値に基づいて前記***の品質を評価する評価部と、を備えることができる。 In order to solve the above problems, the semen inspection apparatus for inspecting animal semen according to the present invention has an imaging unit that captures an enlarged image of the semen to be inspected and outputs it as a digital image, and an imaging unit that outputs the image. Based on the detection area setting unit that sets the detection area in the digital image, the image processing unit that performs image processing on the image in the detection area, and the image after image processing by the image processing unit. It is provided with an area calculation unit for calculating the value of the area of the portion related to the evaluation of the quality of the semen, and an evaluation unit for evaluating the quality of the semen based on the value of the area calculated by the area calculation unit. Can be done.
前記撮像装置の拡大画像の拡大率は１００〜５００倍の範囲とすることができる。 The magnification of the magnified image of the image pickup apparatus can be in the range of 100 to 500 times.
前記画像処理部は、膨張・収縮処理及び輪郭抽出処理を実行することができる。 The image processing unit can execute expansion / contraction processing and contour extraction processing.
前記画像処理部は、エッジ検出処理を実行することができる。 The image processing unit can execute edge detection processing.
前記面積算出部が算出する面積は、***の活動量に関する領域の面積とするこができる。 The area calculated by the area calculation unit can be the area of the area related to the amount of sperm activity.
前記面積算出部が算出する面積は、動かない***に関する領域の面積とすることができる。 The area calculated by the area calculation unit can be the area of the area related to the immobile sperm.
上記の課題を解決するために、本発明に係る動物の***を検査する***検査方法は、検査対象である前記***の拡大画像を撮像しデジタル画像として出力するステップと、前記デジタル画像に対して検知エリアを設定するステップと、前記検知エリア内の前記画像に対して画像処理を施すステップと、画像処理されたあとの画像に基づいて前記***の品質の評価に関わる部分の面積の値を算出するステップと、算出された前記面積の値に基づいて前記***の品質を評価するステップと、を備えることができる。 In order to solve the above problems, the semen inspection method for inspecting animal semen according to the present invention includes a step of capturing an enlarged image of the semen to be inspected and outputting it as a digital image, and the digital image. Based on the step of setting the detection area, the step of performing image processing on the image in the detection area, and the image after the image processing, the value of the area of the portion related to the evaluation of the quality of the semen is calculated. A step of evaluating the quality of the semen based on the calculated value of the area can be provided.
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。以下の実施の形態は、本発明の例示的な説明であって、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の範囲はあくまでも特許請求の範囲の記載によって解釈されるべきである。また、以下では、養豚場で飼育されている豚の***の検査を実施する場合を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものでないことは言うまでもなく、本発明は豚以外の家畜その他の動物の***の検査にも適用可能である。なお、図中、同一の構成要素には同一の符号を付して重複説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are exemplary description of the invention and do not limit the scope of the invention, and the scope of the invention should be construed solely by the description of the claims. Further, in the following description, a case where the semen of a pig raised in a pig farm is inspected will be described as an example, but it goes without saying that the present invention is not limited to this, and the present invention is other than pigs. It is also applicable to the inspection of semen of domestic animals and other animals. In the drawings, the same components are designated by the same reference numerals and duplicate description will be omitted.
図１は、比較的小規模の養豚場において、人工授精のための***購入から、最終的に母豚へ***を注入して人工授精を実行する間にどのようなタイミングで***の品質検査を実行するかの一例を示している。人工授精を実行するためには、母豚が発情していることが必要であるが、母豚が発情していることを検知してから業者に***を発注し納品してもらうのでは、人工授精の最適なタイミングを逃す場合がある。その一方、***が納品されてから母豚が発情するまでに長い時間が経過すると、温度その他の環境の影響を受けて***の品質が低下するため、たとえ最適なタイミングで母豚に注入したとしても人工授精が成功する確率は低下し、あるいは受胎頭数が減少する。 Figure 1 shows the timing of semen quality inspection from the purchase of semen for artificial insemination to the final injection of semen into the mother pig and the execution of artificial insemination in a relatively small pig farm. An example of whether to execute is shown. In order to perform artificial insemination, it is necessary for the sow to be in heat, but if it is detected that the sow is in heat and then the semen is ordered and delivered to the contractor, it is artificial. You may miss the optimal timing of insemination. On the other hand, if a long time elapses from the delivery of semen to the estrus of the sow, the quality of the semen deteriorates due to the influence of temperature and other environments, so even if it is injected into the sow at the optimum timing. However, the probability of successful artificial insemination is reduced, or the number of conceptions is reduced.
そこで、母豚が発情する時期を見計らって適切な時点で***を発注し、納品を受ける（ステップ１）。***は通常、発砲スチロールなどの保温ケースに密封されて納品される。納品された***は、母豚の発情が検知されるまでの間養豚場の保管庫で保管する（ステップ２）。保管庫内の温度は、約１５°Ｃに維持される。 Therefore, the semen is ordered and delivered at an appropriate time in anticipation of the time when the sow is in heat (step 1). Semen is usually delivered sealed in a heat-retaining case such as Styrofoam. The delivered semen is stored in the pig farm storage until the estrus of the sow is detected (step 2). The temperature inside the storage is maintained at about 15 ° C.
母豚の発情が検知されると（ステップ３）、検知された当日にまず***の検査を実行する（ステップ４）。この検査の具体的な内容については後に詳述する。そして、このステップ４の検査によって品質に問題ないとの結果が得られたら、その***を母豚に注入して１回目の人工授精を試みる（ステップ５）。続いて翌朝、再び***の検査を実行し（ステップ６）、品質に問題ないとの結果が得られた場合には、その***を再び母豚に注入して２回目の人工授精を試みる（ステップ７）。そして、同日の夕刻に、再度***の検査を実行し（ステップ８）、品質に問題ないとの結果が得られた場合には、その***を母豚に注入して３回目の人工授精を試みる（ステップ９）。以上の例は、過去の経験や作業効率及び確実性を考慮して二日間に３回の人工授精を試みる場合である。 When estrus of the sow is detected (step 3), a semen test is first performed on the day of detection (step 4). The specific contents of this inspection will be described in detail later. Then, when the result of the test in step 4 shows that there is no problem in quality, the semen is injected into the mother pig and the first artificial insemination is attempted (step 5). Then, the next morning, the semen test is performed again (step 6), and if the result is that there is no problem with the quality, the semen is injected again into the sow and the second artificial insemination is attempted (step 6). 7). Then, in the evening of the same day, the semen test is performed again (step 8), and if the result that there is no problem in quality is obtained, the semen is injected into the mother pig and the third artificial insemination is attempted. (Step 9). The above example is a case where artificial insemination is attempted three times in two days in consideration of past experience, work efficiency and certainty.
続いて、図１のステップ４、６、８に示した***品質検査の具体的な装置及び手順について説明する。図２は、本実施形態に係る***検査装置の概要を示した図であり、主としてマイクロスコープ１０と、ノートＰＣ、スマートフォン、タブレット等の端末装置２０と、非接触型の温度計３０とから構成される。マイクロスコープ１０には、特許請求の範囲に記載された「撮像部」に対応する、動画撮影が可能なカメラが装備されている。
Subsequently, a specific device and procedure for the semen quality inspection shown in
ＣＡＳＡに装備されているマイクロスコープは、一つひとつの***を観察する高倍率のものであるが、本実施形態のマイクロスコープ１０は、後述の理由によって、多数の***が含まれるより広い領域を撮像できるように２００倍程度の拡大率とすることが好ましいが、実用的には後述のように１００〜５００倍のものであれば十分使用可能である。このためＣＡＳＡに比べて低価格のものを使用することができる。マイクロスコープ１０と端末装置２０は、例えばＵＳＢによって接続されるが、接続の方法はこれには限定されず、例えば無線による接続も可能である。
The microscope equipped in CASA is a high-magnification microscope for observing each sperm, but the
検査対象となる***は、一例として血球計算盤４０に滴下される。血球計算盤４０は、範囲内の血球を計測するためのプレパラートであり、格子状にマイクロメートル単位の目盛りが刻まれたものである。検査の際には血球計算盤４０の凹部に***を滴下し、マイクロスコープ１０の対物レンズの下部に載置される。***の活動は温度に強く影響されるため、検査開始前に、***が滴下された血球計算盤４０を、ヒータ等で雌豚の体温と同程度の約３７℃まで温めておくことが望ましい。また、血球計算盤４０を載置する部分全体をヒータ等で温めるようにしてもよい。なお、ここで使用した血球計算盤４０の代わりに、通常の***検査用のプレパラートを用いることもできる。
The semen to be inspected is dropped onto the
マイクロスコープ１０の下部に、検査対象となる***が滴下された状態の血球計算盤４０を載置した状態で、端末装置２０に搭載された***品質評価プログラムの実行を開始する。***品質評価プログラムの主な処理は、検知エリアの設定、マイクロスコープにより得られた画像の解析に基づく***の活動量の測定、動かない***の量の測定、***品質判定、温度測定などである。
The execution of the semen quality evaluation program mounted on the
（１）検知エリアの設定
検知エリアの設定は、特許請求の範囲の「検知エリア設定部」によって行われるが、これは一例としてマイクロスコープ１０と、端末装置２０に搭載されたコンピュータプログラムとによって実現される。検知エリアをマイクロスコープ１０の拡大画像を見ながら行う場合には、血球計算盤４０に刻まれた格子を使用する。設定すべき検知エリアの大きさ（面積）は、検知エリア内の***について後述の検査を実行したときに、その検知エリアについての評価が、その***全体の品質を示すものとなるのに十分な数の***が含まれる面積とすることが必要である。これは、ＣＡＳＡのように***一つひとつについて検査を行うのではなく、人工授精に使用する***全体について検査することを主眼としているからである。このような検知エリアの大きさ（面積）を考慮すると、マイクロスコープ１０の拡大率は、前述のように２００倍程度とすることができるが、この目的を達成することができる範囲であれば、例えば１００〜５００倍程度とすることも可能である。
(1) Setting the detection area The detection area is set by the "detection area setting unit" in the claims, which is realized by the
図３は、検知エリアの設定の具体的な手順を示したフローチャートである。まず、***を滴下していない状態の血球計算盤４０をマイクロスコープ台に載置する（ステップ１０１）。次に、端末装置２０に搭載されている***品質評価プログラムを起動して、マイクロスコープ１０のカメラで血球計算盤４０を撮像し、その映像から血球計算盤４０に刻まれている目盛りの格子の直線を画像処理により検出する（ステップ１０２）。そして、検出された直線の並び（角度、間隔）から、格子領域を想定し、検知エリアとなる矩形（例えば正方形）を自動的に検出する（ステップ１０３）。自動検出された矩形が検知エリアとして適切でない場合は、ユーザが端末装置２０上でユーザインターフェースを操作して矩形のサイズの微調整や位置合わせを行うことができる（ステップ１０４）。最終的に検知エリアとなる矩形が決定されたら、その開始点（左上点）のＸ座標（横座標）、Ｙ座標（縦座標）、矩形の幅、矩形の高さを設定値として保存する（ステップ１０５）。ここで、矩形の幅、矩形の高さは、例えばピクセル数で表すことができる。
FIG. 3 is a flowchart showing a specific procedure for setting the detection area. First, the
検知エリアの設定を血球計算盤を基に行うことにより、マイクロスコープ１０の倍率に依存せずに測定を行うことができる。また、これにより簡易的にマイクロスコープ１０の性能に依存しない測定が可能となる。ＣＡＳＡのように高性能で高倍率のマイクロスコープを用いて検査した場合には、精度は高いものの検査が局所的な部分に限られることになるため、検査結果にばらつきが発生しがちである。しかし、本実施形態のように相対的に低倍率のマイクロスコープで検査することにより、広い範囲を一度に検査することができ、その結果、えられる評価がその***全体の品質を示すものとすることができる。
By setting the detection area based on the hemocytometer, the measurement can be performed independently of the magnification of the
（２）***の活動量の測定
図４は、動態検知による***の活動量を測定する手順を示したフローチャートである。検査対象となる***を滴下した血球計算盤４０上の***を顕微鏡で撮像し、上述のように設定された検知エリアを撮像した画像に適用し、その検知エリア内を検査対象とする（ステップ２０１）。次に、撮像されたあるフレームの画像と時間的に後続するフレームの画像との比較を実行し、フレーム間の差分を抽出し、白と黒で二値化した差分データを作成する（ステップ２０２）。図５は、このステップ２０２の処理を例示したものである。ただし、図５は、ステップ２０２の処理を分かり易くするために模式的に示しており、実際の画像とは必ずしも一致しない（図６及び図７も同様である）。
(2) Measurement of sperm activity FIG. 4 is a flowchart showing a procedure for measuring sperm activity by dynamic detection. The sperm on the
図５（ａ）はあるフレームにおける一つの***の一部を拡大した画像、図５（ｂ）は図５（ａ）と同じ位置における次に撮像されたフレームの画像、図５（ｃ）は、図５（ａ）の画像と図５（ｂ）の画像を比較して得られる差分データの画像である。図５（ｃ）に示すように、差分データの画像では、図５（ａ）の画像から図５（ｂ）の画像へ遷移する間に変化した部分が黒く表示される。図５（ｃ）の差分データが得られたら、この差分データに対して膨張・収縮の画像処理を行って、なめらかな画像に加工する（ステップ２０３）。図６は、図５（ｃ）の差分データの画像に膨張・収縮処理を施したときに、処理を施す前からどのように変化するかを示しており、図６（ａ）は図５（ｃ）と同じ画像で、図６（ｂ）はこれに対して膨張・収縮処理を施した得られる画像である。このような処理を行うと、図６（ｃ）のうちで太さがある一定以下の部分、すなわちほとんど動きがない部分は消去され、太さの大きい部分、すなわち動きの大きい部分が強調される。 FIG. 5 (a) is an enlarged image of a part of one sperm in a certain frame, FIG. 5 (b) is an image of the next captured frame at the same position as FIG. 5 (a), and FIG. 5 (c) is. , It is an image of the difference data obtained by comparing the image of FIG. 5 (a) and the image of FIG. 5 (b). As shown in FIG. 5 (c), in the image of the difference data, the portion changed during the transition from the image of FIG. 5 (a) to the image of FIG. 5 (b) is displayed in black. When the difference data of FIG. 5C is obtained, the difference data is subjected to expansion / contraction image processing to process the difference data into a smooth image (step 203). FIG. 6 shows how the image of the difference data of FIG. 5 (c) changes when the expansion / contraction process is applied, and FIG. 6 (a) shows FIG. 5 (a). The same image as c), FIG. 6 (b) is an image obtained by subjecting it to expansion / contraction processing. When such processing is performed, the portion of FIG. 6C having a thickness of a certain value or less, that is, the portion having almost no movement is erased, and the portion having a large thickness, that is, the portion having a large movement is emphasized. ..
次に、図６（ｂ）（図７（ａ）に再掲）に示す膨張・収縮処理を施した画像に対して、輪郭を抽出する画像処理を実行する。以上のステップ２０２〜２０３及び輪郭を抽出する処理は、特許請求の範囲の「画像処理部」によって実行されるが、この「画像処理部」は、端末装置２０に搭載されたコンピュータプログラムとして実現することができる。続いて、図７（ｂ）に示す黒のかたまりに変換する。そして、その面積を算出する（ステップ２０４）。この面積は、例えばピクセル数で算出する。図８は、実際の***の画像に対してステップ２０１からステップ２０４の前半までを行って、黒のかたまりに変換した状態の一例を示している。ここで、図８における検知エリア５０内に実線で囲まれた多数の領域が、図７（ｂ）の黒のかたまりの部分に対応する。実際の検査の際には、図８の画像は必ずしもユーザにとって必要とは言えないので、表示させないようにすることもできる。
Next, an image process for extracting contours is executed on the image that has undergone the expansion / contraction process shown in FIG. 6 (b) (reprinted in FIG. 7 (a)). The above steps 202 to 203 and the process of extracting the contour are executed by the "image processing unit" in the claims, and this "image processing unit" is realized as a computer program mounted on the
図７（ｂ）（又は図８）のような画像が得られたら（表示させるかどうかは別として）、上記かたまりのデータの面積を、事前に設定しておいた最大面積と最小面積と比較し、最大面積以上の面積を持つかたまり、および、最小面積以下の面積を持つかたまりを画像から削除する（ステップ２０５）。かかる処理により、マイクロスコープ１０の一時的な揺れなどで画像全体が動いた場合の影響を除外することができる。以上の処理は、本発明の「面積算出部」によって実行されるが、この「面積算出部」は、端末装置２０に搭載されたコンピュータプログラムとして実現することができる。
When an image like that shown in FIG. 7 (b) (or FIG. 8) is obtained (whether or not it is displayed), the area of the data in the above block is compared with the preset maximum area and minimum area. Then, the mass having an area equal to or larger than the maximum area and the mass having an area equal to or smaller than the minimum area are deleted from the image (step 205). By such processing, it is possible to exclude the influence when the entire image moves due to the temporary shaking of the
こうして得られた画像から、検知エリア内のすべてのかたまりの面積を合計し（ステップ２０６）、これをフレーム単位の面積データとすることができる。この面積の大きさは、動いている***の数および***の活動の豊富さと密接に相関する。すなわち、この面積が大きいほど動いている***の数が多く、また、***の動きが速い（活動が活発である）ことを示す。また、この面積が小さければ、動いている***の数が少なく、また、***の動きが遅い（活動が乏しい）ことを示す。 From the image thus obtained, the areas of all the agglomerates in the detection area can be summed (step 206), and this can be used as the area data for each frame. The size of this area closely correlates with the number of moving sperms and the abundance of sperm activity. That is, the larger this area is, the larger the number of moving sperms is, and the faster the sperms are moving (the activity is active). In addition, if this area is small, it means that the number of moving sperms is small and the sperms are moving slowly (poor activity).
次に、検知エリアに対する面積のデータの割合を算出し、面積率のデータを得る（ステップ２０７）。面積率とは、その測定に使用した検知エリア５０の面積に対するかたまりの合計の面積の割合を指す。事前の設定で、データをファイルに保存する間隔を指定することにより、データ量をコンパクトにすることができる。例えば、データをファイルに保存する間隔を１秒間間隔に設定した場合、フレーム単位の面積データを秒フレーム数分で平均し、「活動量データ」とする。活動量のデータ項目は、「時刻」、「面積」、「面積率」とする。
Next, the ratio of the area data to the detection area is calculated, and the area ratio data is obtained (step 207). The area ratio refers to the ratio of the total area of the mass to the area of the
（３）動かない***の量の測定
全く動かない***は死滅した***と考えられるが、その数（割合）は***の品質に大きく影響する。マイクロスコープ１０で撮像された映像には、動かない***はかたまりとして存在する。そこで、これを画像解析により検出し、その合計の大きさ（面積）を測定して数値化する。また、品質の低い***の場合は最初からこのようなかたまりは存在するが、最初はこのようなかたまりが存在しなくても、検査の経過と共に増加する場合もある。そのため精鋭の品質判定には、ある程度の時間（例えば１０分程度）で検査を行うことが望ましい。
(3) Measurement of the amount of non-moving sperm A sperm that does not move at all is considered to be dead sperm, but the number (ratio) of the sperm has a great influence on the quality of semen. In the image captured by the
図９は、動かない***の量を測定する手順を示したフローチャートである。まず、マイクロスコープ１０で撮像した映像データに対し、前述のように、検査対象となる***を滴下した血球計算盤４０上の***を顕微鏡で撮像し、上述のように設定された検知エリアを撮像した画像に適用し、その検知エリア内を検査対象とする（ステップ３０１）。次に、撮像されたあるフレームの画像に対して、エッジ検出の画像処理を施して各かたまりの境界を検出する（ステップ３０２）。この処理は、本発明の「画像処理部」によって実行されるが、この「画像処理部」は、端末装置２０に搭載されたコンピュータプログラムとして実現することができる。
FIG. 9 is a flowchart showing a procedure for measuring the amount of immobile sperm. First, with respect to the video data captured by the
図１０は、図９のステップ３０１〜３０２の処理を実際の***の画像に対して実行して、黒のかたまりに変換した状態を示している。中央の検知エリア５０の内部に実線で示した複数の領域が、各かたまりの境界である。そして、検出した各かたまりの面積を求め（ステップ３０３）、その面積と、事前に設定しておいた最大面積と最小面積と比較し、最大面積以上の面積を持つかたまり、および、最小面積以下の面積を持つかたまりを画像から削除する（ステップ３０４）。
FIG. 10 shows a state in which the processes of
こうして得られた画像から、検知エリア内のすべてのかたまりの面積を合計し、かたまりの面積データとする（ステップ３０５）。検知エリアに対する面積のデータの割合を算出し、面積率のデータを得る（ステップ３０６）。以上の処理は、本発明の「面積算出部」によって実行されるが、この「面積算出部」は、端末装置２０に搭載されたコンピュータプログラムとして実現することができる。面積率とは、（２）の場合と同様に、その測定に使用した検知エリア５０の面積に対するかたまりの合計の面積の割合を指す。事前に設定した時間単位（例えば１秒）毎にこの処理を行い、タイムスタンプと共に保存する。動かない***のデータ項目は、「時刻」、「面積」、「面積率」とする。
From the image thus obtained, the areas of all the agglomerates in the detection area are summed up to obtain the agglomerate area data (step 305). The ratio of the area data to the detection area is calculated, and the area ratio data is obtained (step 306). The above processing is executed by the "area calculation unit" of the present invention, and this "area calculation unit" can be realized as a computer program mounted on the
（４）***品質判定
上記（２）で求めた活動量の面積率、上記（３）で求めた動かない***の面積率、そして温度計３０で測定した***の温度のデータに基づいて、***の品質を判定する。この品質の判定は、本発明の「評価部」によって実行されるが、「評価部」は、端末装置２０に搭載されたコンピュータプログラムとして実現することができる。面積率を評価のためのデータとすることにより、利用者ごとに異なりうる検知エリアの誤差に依存せずに評価を行うことができる。なお、本実施形態では、血球計算盤を利用しているが、これを使用せず、例えばスライドガラス上で任意の矩形を設定して測定することも可能ではあるが、血球計算盤を利用することによって、検査のエリアの広さを確保することができるため、***全体的な検査により判定精度を向上することができる。
(4) Semen quality judgment Semen based on the area ratio of the amount of activity obtained in (2) above, the area ratio of immobile sperm obtained in (3) above, and the temperature data of semen measured by the
評価の方法としては、統計分析、機械学習、深層学習を利用することができる。評価基準は、活動量の面積率、動かない***の面積率、温度のデータと、既存の専門家による顕微鏡検査や、ＣＡＳＡによる評価のマッピングを行い、例えば５段階に設定した評価値に割り当てる。図１１は、検査した***の品質評価を行う一例の手順を示したフローチャートである。まず、それぞれの時系列データから、平均や勾配などの統計量を求める（ステップ４０１）。次に、求めた統計量に対し重回帰分析を行う（ステップ４０２）。そして、重回帰分析の結果から、例えば５段階のどれに該当するかをランク付けする（ステップ４０３）ことによって、検査した***の品質が評価される。 Statistical analysis, machine learning, and deep learning can be used as the evaluation method. The evaluation criteria are mapping of the area ratio of the amount of activity, the area ratio of the immobile sperm, and the temperature with the microscopic examination by an existing expert and the evaluation by CASA, and are assigned to the evaluation values set in, for example, 5 stages. FIG. 11 is a flowchart showing an example procedure for evaluating the quality of the inspected semen. First, statistics such as averages and gradients are obtained from each time series data (step 401). Next, multiple regression analysis is performed on the obtained statistic (step 402). Then, the quality of the inspected semen is evaluated by ranking which of the five stages corresponds to, for example, from the result of the multiple regression analysis (step 403).
図１２は、採取後１日経過した***（ａ）と、採取後８日経過した***（ｂ）について、動いている***について画像処理を施したものの面積率（「動態面積率」）と、動かない***のかたまりについての面積率（「Clot面積率」）を１０分間測定した結果を示すグラフである。（ａ）に示す採取から１日経過した***は、動態面積率ではほとんど変化がないため、***の活動が低下していないことが見て取れる。また、Clot面積率から動かない***が多少存在するが、その量は１０分程度ではほとんど変化しない。一方、（ｂ）に示す採取から８日経過した***では、動態面積率が顕著に低下していることから、***の活動が急速に低下していることが分かる。また、これを裏付けるようにClot面積率も急速に増加していることから、動かなくなった***が急速に増加していることが分かる。
FIG. 12 shows the area ratio (“dynamic area ratio”) of the semen (a) 1 day after collection and the semen (b) 8 days after collection after image processing of moving sperm. It is a graph which shows the result of having measured the area ratio (“Clot area ratio”) about the mass of immobile sperm for 10 minutes. Since there is almost no change in the dynamic area ratio of the semen one day after the collection shown in (a), it can be seen that the sperm activity is not reduced. In addition, there are some sperms that do not move from the Clot area ratio, but the amount does not change much in about 10 minutes. On the other hand, in the
図１３は、これまで説明してきた内容の検査を実際の養豚場で実行する場合を想定した、検査手順のフローチャートである。まず、業者から購入し保管しておいた***を血球計算盤４０に滴下し、ヒータなどで温度を調節する（ステップ５０１）。そして、準備が整ったら***を滴下した血球計算盤をマイクロスコープ１０に設置する（ステップ５０２）。そして、タブレットなどの端末装置２０にインストールされている***品質評価プログラムを起動し、検査を開始する（ステップ５０３）。評価の結果、人工授精に使うことができないと評価された場合にはその***を廃棄し、ステップ４０１に戻って別の***について同様に検査する。一方、人工授精に使うことができると評価された場合には、その***を雌豚に注入して人工授精を実施する（ステップ５０４）。
FIG. 13 is a flowchart of the inspection procedure assuming that the inspection of the contents described so far is performed in an actual pig farm. First, semen purchased from a trader and stored is dropped onto the
以上のように、本発明の***検査装置及び***検査方法によれば、ノートＰＣ、スマートフォン、タブレット等の安価な装置を使用しながら十分な精度で家畜等の動物の***を検査することができ、その結果、人工授精の成功率を高めることができる。 As described above, according to the semen inspection device and the semen inspection method of the present invention, it is possible to inspect the semen of animals such as livestock with sufficient accuracy while using an inexpensive device such as a notebook PC, a smartphone, or a tablet. As a result, the success rate of artificial insemination can be increased.
これまで、豚の***を検査する場合を例に挙げて説明してきたが、本発明は豚の***の検査に限らず、家畜その他の動物の***を検査する場合にも適用できることは容易に理解されるだろう。 So far, the case of inspecting the semen of a pig has been described as an example, but it is easily understood that the present invention can be applied not only to the inspection of the semen of a pig but also to the case of inspecting the semen of livestock and other animals. Will be done.
１０ ：マイクロスコープ
２０ ：端末装置
３０ ：温度計
４０ ：血球計算盤
５０ ：検知エリア
10: Microscope 20: Terminal device 30: Thermometer 40: Hemocytometer 50: Detection area
Claims (12)
検査対象である前記***の拡大画像を撮像しデジタル画像として出力する撮像部と、
前記撮像部から出力された前記デジタル画像において検知エリアを設定する検知エリア設定部と、
前記検知エリア内の前記画像に対して画像処理を施す画像処理部と、
前記画像処理部によって画像処理されたあとの画像に基づいて前記***の品質の評価に関わる部分の面積の値を算出する面積算出部と、
前記面積算出部によって算出された面積の値に基づいて前記***の品質を評価する評価部と、
を備える***検査装置。 A semen tester that tests animal semen
An imaging unit that captures an enlarged image of the semen to be inspected and outputs it as a digital image.
A detection area setting unit that sets a detection area in the digital image output from the imaging unit, and a detection area setting unit.
An image processing unit that performs image processing on the image in the detection area,
An area calculation unit that calculates the value of the area of the portion related to the evaluation of the quality of the semen based on the image after the image processing by the image processing unit.
An evaluation unit that evaluates the quality of the semen based on the area value calculated by the area calculation unit, and an evaluation unit.
A semen testing device equipped with.
検査対象である前記***の拡大画像を撮像しデジタル画像として出力するステップと、
前記デジタル画像に対して検知エリアを設定するステップと、
前記検知エリア内の前記画像に対して画像処理を施すステップと、
画像処理されたあとの画像に基づいて前記***の品質の評価に関わる部分の面積の値を算出するステップと、
算出された前記面積の値に基づいて前記***の品質を評価するステップと、
を備える***検査方法。 It is a semen test method that tests the semen of animals.
A step of capturing an enlarged image of the semen to be inspected and outputting it as a digital image,
The step of setting the detection area for the digital image and
A step of performing image processing on the image in the detection area and
A step of calculating the value of the area of the part related to the evaluation of the quality of the semen based on the image after the image processing, and
A step of evaluating the quality of the semen based on the calculated value of the area, and
A semen test method comprising.
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