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乳牛のための形状計測システムの開発

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池上 舞, 菅井 駿, 玉木 徹, Bisser Raytchev, 金田 和文, 川村 健介, 吉利 怜奈, 葛原 由加子, 黒川 勇三, 小櫃 剛人, 沖田 美紀, 「乳用牛専用形状計測システムの開発」, 平成25年度(第64回)電気・情報関連学会中国支部連合大会, 2013/10/19, 岡山大学, 岡山.

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乳牛のための形状計測システムの開発

  1. 1. 乳用牛専用形状計測システムの開発  池上舞, 菅井駿, 玉木徹, Bisser Raytchev, 金田和文, 川村健介, 吉利怜奈, 葛原由加子, 黒川勇三, 小櫃剛人, 沖田美紀 (広島大学)
  2. 2. + 背景 牛乳の消費量 1 1世帯当たり年間84.65L (2012年) 乳用牛の飼養頭数 ・全国:142万3000頭 ・1戸当たり飼養頭数:73.4頭 (平成25年2月1日現在) 6" 80"" 70"" 5" 60"" 4" 50"" 3" 40"" 30"" 2" 20"" 1" 1 0" 10"" 0"" 牛の健康状態の検査 ・乳質検査:出荷前 ・血液検査:器具がある農家は少ない       頻繁には行えない ・BCS検査:目視・触診で体格を判定 ポート Vでサ C 24 25 2 1 ,1 ,  http://www.e-stat.go.jp/SG1/estat/List.do?lid=000001111151 , http://www.maff.go.jp/j/tokei/sokuhou/tikusan_13/index.html
  3. 3. + BCSによる体格の判定 BCS(ボディコンディションスコア) ・乳用牛の太り具合を表す指標 ・1:痩せすぎ  2:痩せぎみ  3:標準  4:太りぎみ  5:太りすぎ ・目視では値を0.25刻みで判定 利点 ・目視の場合は非接触 ・簡便で頻繁に測定可能 問題点 ・頭数が多いと時間がかかる ・BCSの値は主観に依存する Zoo http://zookan.lin.gr.jp/kototen/rakuno/r123_1.htm 研究目標:BCS推定自動化のための形状計測システムの開発
  4. 4. + 現在の農場における形状計測の様子 バッテリー Kinect ノートPC ・牛が動く ・困難な環境 ・電源がない ・不衛生
  5. 5. + 既存の形状計測手法 アクティブステレオ パターン投影とカメラによる撮影  ・赤外線投影型は太陽光に影響される ・可視光投影型は明るい所で動作しにくい ・機器が大型のものもある ・ケーブルが邪魔 Microsoft Kinect http://www.xbox.com/ja-JP/xbox360/accessories/kinect レーザーレンジファインダ レーザーを照射して距離を測定 ・価格が高い(数百万) ・重すぎて持ち運びにくい(10kg以上) ・牛が驚く可能性がある コニカミノルタ VIVID http://www.konicaminolta.jp/instruments/products/3d/vivid9i/spec.html パッシブステレオ 提案するシステム ・商用機器の場合は高価 ・機器が大型のものもある ・接続が有線のものもある ・パッシブステレオ ・小型で持ち運びやすい ・無線 ・誰でも使える ・時間、労力の削減 2枚以上のカメラの画像から形状を推定 Point Grey Bumblebee http://www.viewplus.co.jp/product/camera/bumblebee.html
  6. 6. + 研究目標 農場における形状計測に適したシステムの開発 牛の形状に適した高精度な形状計測手法の開発
  7. 7. + 提案システムの概要 小型なデバイスで撮影 3Dカメラ 撮影した画像 Wi-Fiでデータ転送 タブレットに表示 形状復元 デプスマップ BCS推定 Happy! 推定結果 3Dサーフェス iPad2:http://store.apple.com/jp/buy/home/shop_ipad/family/ipad2?product=IPAD2 Eye-Fiカード:http://www.eye.fi/jp/ FUJIFILM FinePix REAL 3D W3:http://kakaku.com/item/K0000138949/images/
  8. 8. + 研究目標 農場における形状計測に適したシステムの開発 牛の形状に適した高精度な形状計測手法の開発
  9. 9. + 農場での形状計測における問題点 ベースライン 基線長が短い 近づくと危険 牛が動く SfM 2m カメラ カメラ 精度は高いが大型 精度は低いが安全 精度は高いが 牛が動く 精度は高いが危険 精度は低いが 動いても大丈夫 10cm レンズ レンズ カメラ 精度は低いが小型
  10. 10. + 提案手法 短いベースラインでも 距離が遠くても 1ショットでも アイデア 形状計測できるようにする ある程度の形状は既知と仮定し、その形状からのずれを推定 Kinect による 7頭分の臀部の スキャン結果 データを増やして統計的形状モデルをつくる
  11. 11. + ある程度の形状が既知の場合の計測手法 従来 拡張する提案手法 参照形状 実際の形状 参照平面 plane plus parallax: 参照平面からのずれを計測する 牛 統計的形状モデルを 参照形状に利用する予定
  12. 12. + 開発したシステムの流れ 小型なデバイスで撮影 画素数:1000万画素 基線長:約7.5cm + 3Dカメラ 撮影した画像 Wi-Fiでデータ転送 デプスマップ BCS推定 アドホック接続 Eye-Fiカードを 挿入した3Dカメラ 形状復元 推定結果 ノートPC 3Dサーフェス ワイヤレスPC転送 Wi-Fi モバイルルータ 携帯電話回線 (3G) 現在使用しているデバイス Wi-Fi アクセスポイント インターネット •  •  •  離れたPC Eye-Fiカード Pro X2:http://www.ginichi.com/products/detail.php?_product_id=7489 MacBook Pro:http://news.kakaku.com/prdnews/cd=pc/ctcd=0029/id=7666/imageno=0/ iMac:http://pxv.blog.fc2.com/blog-entry-180.html Eye-Fiカード Pro X2 MacBook Pro iMac ※Eye-Fiカード:  SDカードにWi-Fiがついたもの。写真を転送できる。
  13. 13. + 開発したシステムの流れ 小型なデバイスで撮影 フォルダを監視 新規ファイルが追加されたらアクション (Mac OS付随のAutomatorを使用) 3Dカメラ 撮影した画像 Wi-Fiでデータ転送 アクションでは以下の5つの処理を行う ①マルチピクチャフォーマット(MPO)の画像を  2枚のJPG画像に分離 分離 2枚のJPG画像 マルチピクチャフォーマットの画像 ②2枚のJPG画像から視差を求める ③デプスマップを計算 ④3次元形状を復元 デプスマップ 復元画像 ⑤BCS値の推定(※未実装) 形状復元 デプスマップ BCS推定 推定結果 3Dサーフェス
  14. 14. + 開発したシステムの流れ 小型なデバイスで撮影 3Dカメラ 撮影した画像 Wi-Fiでデータ転送 形状復元 デプスマップ BCS推定 推定結果 コンピュータ 3Dサーフェス Dropbox タブレット上のブラウザで表示 タブレット HTMLファイルの表示例 Dropbox:http://mattintosh.blog.so-net.ne.jp/2012-03-01_ubuntu_dropbox
  15. 15. + まとめ 農場における形状計測に適したシステムの開発 ✔ ✔ ✔ ✔ ・小型なデバイスで撮影 ・Wi-Fiを用いて転送 ・転送先で復元、推定 ・タブレット端末で結果を表示 牛の形状に適した高精度な形状計測手法の開発 ・plane plus parallaxを拡張 ・参照形状は統計的形状モデルを使用

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