特開 2022-150026 生育状況評価システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022150026

(43)【公開日】2022-10-07

(54)【発明の名称】生育状況評価システム

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/24 20060101AFI20220929BHJP

【ＦＩ】

G01B11/24 A

G01B11/24 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021052422

(22)【出願日】2021-03-25

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２８年度、「国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 生物系特定産業技術研究支援センターの、「次世代型ロボットによる視覚・体内から捉える飼養管理高度化システムの開発～搾乳ロボット及びセンシング技術の活用による個体情報高度活用システムの開発に向けて」の委託試験研究」に関する委託研究開発、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】000125370

【氏名又は名称】学校法人東京理科大学

(71)【出願人】

【識別番号】000220343

【氏名又は名称】株式会社トプコン

(74)【代理人】

【識別番号】240000327

【弁護士】

【氏名又は名称】弁護士法人クレオ国際法律特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】竹村 裕

(72)【発明者】

【氏名】矢羽田 彩乃

(72)【発明者】

【氏名】阿出川 俊和

(72)【発明者】

【氏名】横山 宗央

【テーマコード（参考）】

2F065

【Ｆターム（参考）】

2F065AA04

2F065AA06

2F065AA52

2F065AA53

2F065BB15

2F065CC16

2F065DD03

2F065FF04

2F065FF11

2F065GG04

2F065HH04

2F065JJ03

2F065LL62

2F065MM16

2F065PP22

2F065QQ03

2F065QQ17

2F065QQ21

2F065QQ24

2F065QQ28

2F065QQ31

2F065UU06

(57)【要約】

【課題】動物の育成状況の評価を適切に得ることのできる生育状況評価システムを提供する。
【解決手段】生育状況評価システム１０は、出射したレーザ光の動物（乳牛５１）からの反射光を受光することで動物（乳牛５１）の外形を三次元座標で示す点群データＤ１を取得するレーザ測定器１３と、点群データＤ１に基づいて動物（乳牛５１）の三次元面データＤ５を生成する面データ生成部６５と、三次元面データＤ５に適合する近似曲線Ａｃを算出する近似曲線算出部６９と、近似曲線Ａｃに基づいて、動物（乳牛５１）の評価を示す評価データＥｖを生成する育成状況評価部７１と、を備える。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

出射したレーザ光の動物からの反射光を受光することで前記動物の外形を三次元座標で示す点群データを取得するレーザ測定器と、
前記点群データに基づいて前記動物の三次元面データを生成する面データ生成部と、
前記三次元面データに適合する近似曲線を算出する近似曲線算出部と、
前記近似曲線に基づいて、前記動物の評価を示す評価データを生成する育成状況評価部と、を備えることを特徴とする生育状況評価システム。

【請求項2】

前記近似曲線算出部は、前記三次元面データを切断平面に沿って切断した切断面の輪郭に適合させて前記近似曲線を算出することを特徴とする請求項１に記載の生育状況評価システム。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の生育状況評価システムであって、
さらに、前記動物の前記点群データを取得するデータ取得領域が設定され、
前記データ取得領域に前記動物がいることを検出する動物検出機構を備え、
前記レーザ測定器は、前記動物検出機構が前記動物を検出すると、前記データ取得領域の前記点群データを取得することを特徴とする生育状況評価システム。

【請求項4】

前記レーザ測定器は、前記データ取得領域を挟んで対を為して設けられていることを特徴とする請求項３に記載の生育状況評価システム。

【請求項5】

請求項４に記載の生育状況評価システムであって、
さらに、各前記レーザ測定器が取得した前記点群データを合成して合成点群データを生成するデータ合成部と、
前記合成点群データから前記動物を示す動物点群データを生成する動物抽出部と、を備え、
前記面データ生成部は、前記動物点群データから前記三次元面データを生成することを特徴とする生育状況評価システム。

【請求項6】

前記動物検出機構は、検出した前記動物を個体別に識別した個体識別データを生成し、
前記育成状況評価部は、生成した前記評価データに前記個体識別データを関連付けることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の生育状況評価システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、生育状況評価システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、牛や豚等の動物の生育状況の判断のために、ＢＣＳ（ボディーコンディションスコア）等を用いることが知られている。

【0003】

そのＢＣＳは、動物に触れることなく自動で求めることのできる健康状態推定装置が考えられている（例えば、特許文献１参照）。その健康状態推定装置は、距離画像センサを用いることで動物の三次元形状を示す三次元座標群を取得し、その三次元座標群に基づいて動物の体躯の幅を示す特徴値や、動物の背骨の位置を示す特徴値を求めて、それらに基づいてＢＣＳを算出する。このため、従来の健康状態推定装置は、動物への負担を軽減しつつ、バラツキの抑制されたＢＣＳによる評価を得ることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許６７７７９４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、従来の健康状態推定装置では、距離画像センサを用いて動物の三次元座標群を取得している。このため、従来の健康状態推定装置では、取得した三次元座標群では動物の三次元形状の再現に限界があるので、その三次元座標群に基づいてＢＣＳ等のような育成状況の評価を適切に得ることは困難である。

【0006】

本開示は、上記の事情に鑑みて為されたもので、動物の育成状況の評価を適切に得ることのできる生育状況評価システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記した課題を解決するために、本開示の生育状況評価システムは、出射したレーザ光の動物からの反射光を受光することで前記動物の外形を三次元座標で示す点群データを取得するレーザ測定器と、前記点群データに基づいて前記動物の三次元面データを生成する面データ生成部と、前記三次元面データに適合する近似曲線を算出する近似曲線算出部と、前記近似曲線に基づいて、前記動物の評価を示す評価データを生成する育成状況評価部と、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本開示の生育状況評価システムによれば、動物の育成状況の評価を適切に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示に係る生育状況評価システムの一例としての実施例１の生育状況評価システムの全体構成を示す説明図である。

【図2】生育状況評価システムにおける制御系の構成を示すブロック図である。

【図3】生育状況評価システムにおける撮像装置が取り付けられている様子を示す説明図である。

【図4】撮像装置により牛が撮像された画像を示す説明図である。

【図5】生育状況評価システムにおけるレーザ測定器を示す説明図である。

【図6】レーザ測定器における制御系の構成を示すブロック図である。

【図7】一方のレーザ測定器（第１）により取得された点群データを示す説明図である。

【図8】他方のレーザ測定器（第２）により取得された点群データを示す説明図である。

【図9】両点群データを合成した合成点群データを示す説明図である。

【図10】牛を示す牛点群データを示す説明図である。

【図11】牛点群データをメッシュ化した三次元面データを示す説明図である。

【図12】三次元面データから臀部近傍を切り出した臀部近傍面データを示す説明図である。

【図13】臀部近傍面データから臀部近傍断面データを切り出す各スライス位置を示す説明図である。

【図14】臀部近傍断面データを示す説明図であり、図１３の各スライス位置に対応するものを左から順に並べて示している。

【図15】臀部近傍断面データの輪郭の近似曲線を求める様子を示す説明図である。

【図16】一例としての臀部近傍断面データ（その輪郭）と近似曲線とを示す説明図である。

【図17】生育状況評価システムの制御機構で実行される育成状況評価処理（育成状況評価処理方法）を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、本開示に係る生育状況評価システムの一実施形態としての生育状況評価システム１０の実施例１について図１から図１７を参照しつつ説明する。なお、図１、図３では、牛舎５０における水飲み場５２（データ取得領域１４）の周辺を模式的に示しており、必ずしも実際の牛舎５０の様子と一致するものではない。

【実施例0011】

本開示に係る生育状況評価システム１０は、動物の育成状況を自動で評価するものである。実施例１の生育状況評価システム１０は、動物の一例としてホルスタイン種の牛（以下では乳牛５１とする）の育成状況を評価する。この生育状況評価システム１０は、図１から図３に示すように、牛舎５０に設けられており、制御機構１１とカメラ１２と２つのレーザ測定器１３とを備える。

【0012】

牛舎５０は、複数の乳牛５１が飼われており、各乳牛５１の移動が可能とされている。牛舎５０では、乳牛５１のための水飲み場５２が設けられている。水飲み場５２は、複数の乳牛５１が入ることのできる空間（スペース）に水桶５３が置かれて構成されている。水桶５３は、長尺とされており、水飲み場５２の片隅に配置されている。この水飲み場５２では、乳牛５１が自らの意思で定期的に訪れて、水桶５３の前で立ち止まることとなる。このため、生育状況評価システム１０では、水飲み場５２をデータ取得領域１４として設定している。

【0013】

制御機構１１は、図２に示すように、記憶部１８または内蔵する内部メモリ１１ａに記憶したプログラムを例えばＲＡＭ（Random Access Memory）上に展開することにより、生育状況評価システム１０の動作を統括的に制御する。実施例１では、内部メモリ１１ａは、ＲＡＭ等で構成され、記憶部１８は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）等で構成される。生育状況評価システム１０では、上記した構成の他に、測定完了信号や測定者からの指示に応じて測定結果を印字するプリンタや、測定結果を外部メモリやサーバーに出力する出力部や、動作の状況等を報知する音声出力部が適宜設けられる。

【0014】

制御機構１１は、カメラ１２と２つのレーザ測定器１３（図２では、一方を第１、他方を第２としている）とが接続されて適宜それらを制御するとともに、それらからの信号（データ）を受け取ることが可能とされている。この接続は、カメラ１２および各レーザ測定器１３との信号の遣り取りを可能とするものであれば、有線でもよく無線でもよい。この制御機構１１は、牛舎５０とは異なる位置に設けてもよく、牛舎５０内に設けてもよい。制御機構１１には、操作部１５と表示部１６と通信部１７と記憶部１８とが接続されている。

【0015】

その操作部１５は、生育状況の評価のための各種の設定や、カメラ１２や各レーザ測定器１３の動作や設定等を操作するものである。操作部１５は、例えばキーボード、マウス等の入力装置で構成されていてもよく、表示部１６の表示画面をタッチパネル式としてそこに表示されたソフトウェアキー等で構成されてもよい。

【0016】

表示部１６は、カメラ１２で取得した画像Ｉ（静止画でもよく動画でもよい（図４参照））、各レーザ測定器１３で取得した点群データＤ１（図７、図８参照）、それらに基づく各種のデータ（図９から図１４等参照）、動物（乳牛５１）の評価を示す評価データＥｖ等を表示する。表示部１６は、一例として液晶表示装置（ＬＣＤモニタ）で構成しており、操作部１５とともに制御機構１１に設けられている。なお、操作部１５と表示部１６とは、スマートフォンやタブレット等の携帯端末で構成してもよく、実施例１の構成に限定されない。

【0017】

通信部１７は、カメラ１２や各レーザ測定器１３（その通信部４５）や外部機器との通信を行うもので、カメラ１２や各レーザ測定器１３の駆動や、カメラ１２からの画像Ｉや各レーザ測定器１３からの点群データＤ１の受信を可能とする。なお、制御機構１１は、タブレット端末で構成することができ、その場合には操作部１５や表示部１６を制御機構１１と一体的な構成とすることができる。

【0018】

カメラ１２は、データ取得領域１４の全域を撮影可能とされており、実施例１では４Ｋカメラ（３８４０×２１６０画素の解像度を有する）を用いている。カメラ１２は、図１、図３に示すように、データ取得領域１４とされた水飲み場５２の上方の設置板５４に取り付けられており、乳牛５１を邪魔することなく水飲み場５２の撮影を可能としている。その設置板５４は、カメラ１２の設置のために牛舎５０の支柱５５に設けられている。カメラ１２は、生育状況評価システム１０が動作状態とされている間、水飲み場５２を常時撮影しており、その撮影した画像Ｉ（そのデータ（図４参照））を制御機構１１に出力する。

【0019】

２つのレーザ測定器１３は、既知点に設置されて測定点へ向けてパルスレーザ光線を投射し、その測定点からのパルスレーザ光線の反射光（パルス反射光）を受光して、パルス毎に測距を行い、測距結果を平均化して高精度の距離測定を行う。そして、各レーザ測定器１３は、設定された測定範囲内を走査（スキャン）して測定範囲全体に亘って満遍なく測定点を設定することにより、測定範囲の全域に存在する物体の表面形状を三次元座標で示す三次元位置データの集まり（以下では、点群データＤ１とする）を取得できる。これにより、各レーザ測定器１３は、設定された測定範囲内に存在するものの表面形状を示す点群データＤ１を取得できる。

【0020】

この２つのレーザ測定器１３は、図１に示すように、データ取得領域１４とされた水飲み場５２を挟んで対を為す位置であって、乳牛５１の移動の邪魔となることのない高さ位置に配置されている。両レーザ測定器１３は、水飲み場５２（データ取得領域１４）にいる乳牛５１の姿勢に拘らず、その乳牛５１の臀部近傍５１ａの少なくとも半身（左右のいずれか一方）の点群データＤ１を取得可能とするように、水飲み場５２に対する位置関係が設定されている。この２つのレーザ測定器１３は、設けられている位置が異なることを除くと、互いに等しい構成とされている。なお、レーザ測定器１３は、所定の周波数で変調された光ビームを用いる位相差測定方式を採用してもよく、他の方式を採用してもよく、実施例１に限定されない。このレーザ測定器１３は、図５、図６に示すように、台座３１と本体部３２と鉛直回転部３３とを備える。

【0021】

台座３１は、設置台３４に取り付けられる箇所である。その設置台３４は、レーザ測定器１３の設置のために牛舎５０の支柱５５に取り付けられる。本体部３２は、台座３１に対して鉛直軸心を中心に回転可能に当該台座３１に設けられる。本体部３２は、全体にＵ字形状とされており、その間の部分に鉛直回転部３３が設けられている。この本体部３２には、測定器表示部３５と測定器操作部３６とが設けられる。測定器表示部３５は、後述する測定器制御部４３の制御下で、測定のための各種の操作アイコンや設定等を表示する箇所である。この測定器操作部３６は、レーザ測定器１３における各種機能の利用や設定のための操作が為される箇所であり、入力操作された情報を測定器制御部４３へと出力する。実施例１の本体部３２では、測定器表示部３５に表示された各種の操作アイコンが測定器操作部３６として機能するものとされている。なお、測定器表示部３５と測定器操作部３６とは、その上記した機能を生育状況評価システム１０における操作部１５と表示部１６とに持たせることで、支柱５５の設置台３４上に設けられた状態のままでの遠隔の操作が可能となる。なお、レーザ測定器１３は、後述するようにデータ取得領域１４（そこにいる乳牛５１等の動物）の走査（スキャン）を可能とするものであれば、設ける場所や設置方法は適宜設定すればよく、実施例１の構成に限定されない。

【0022】

鉛直回転部３３は、水平方向に伸びる回転軸を中心に回転可能に本体部３２に設けられる。この鉛直回転部３３には、測距光学部３７が内蔵される。この測距光学部３７は、測距光としてのパルスレーザ光線を投射するとともに測定点からの反射光（パルス反射光）を受光して測定点までの光波距離測定を行う。

【0023】

その鉛直回転部３３を水平軸心回りに回転可能とする本体部３２には、水平回転駆動部３８と水平角検出部３９とが設けられる。その水平回転駆動部３８は、台座３１に対して本体部３２を鉛直軸心回りにすなわち水平方向に回転させる。水平角検出部３９は、その本体部３２の台座３１に対する水平回転角を検出することで、視準方向の水平角を検出（測角）する。これらは、例えば、水平回転駆動部３８をモータで構成することができ、水平角検出部３９をエンコーダで構成することができる。

【0024】

また、本体部３２には、鉛直回転駆動部４１と鉛直角検出部４２とが設けられる。その鉛直回転駆動部４１は、本体部３２に対して鉛直回転部３３を水平軸心回りにすなわち鉛直方向に回転させる。鉛直角検出部４２は、その鉛直回転部３３の本体部３２に対する鉛直角を検出することで、視準方向の鉛直角を検出（測角）する。これらは、例えば、鉛直回転駆動部４１をモータで構成することができ、鉛直角検出部４２をエンコーダで構成することができる。

【0025】

さらに、本体部３２には、測定器制御部４３が内蔵される。その測定器制御部４３は、接続された記憶部４４に格納されたプログラムにより、レーザ測定器１３の動作を統括的に制御する。その記憶部４４は、半導体メモリや各種の記憶媒体により構成され、測定に必要な計算プログラムや、送信する情報を生成して送信するデータ送信プログラム等のプログラムが格納されるとともに、設定データや点群データＤ1が適宜格納される。その情報やデータは、後述する通信部４５と上記した通信部１７（図２参照）とを介して制御機構１１に適宜送信される。その測定器制御部４３には、測定器表示部３５、測定器操作部３６、測距光学部３７、水平回転駆動部３８、水平角検出部３９、鉛直回転駆動部４１、鉛直角検出部４２、記憶部４４および通信部４５が接続される。

【0026】

通信部４５は、通信部１７を介してその制御機構１１（図２参照）と測定器制御部４３との通信を可能とし、測定器制御部４３の制御下において記憶部４４に格納された各情報を適宜送信する。この通信部４５は、制御機構１１（通信部１７）とデータ等の遣り取りを可能とする。通信部４５は、敷設したＬＡＮケーブルを介して通信部１７と有線通信するものとしてもよく、通信部１７と無線通信するものとしてもよい。

【0027】

その測定器制御部４３には、測距光学部３７、水平角検出部３９および鉛直角検出部４２からの測定のための出力値が入力される。測定器制御部４３は、それらの出力値に基づき、本体部３２内に設けられた基準光路を伝搬してきた基準光と測距光学部３７を介して取得した反射光との到達時間差または位相差から測定点（反射点）までの距離を算出する。また、測定器制御部４３は、その算出した距離測定時の高低角、水平角の測定（算出）を行う。そして、測定器制御部４３は、それらの測定結果を記憶部４４に格納するとともに、通信部４５を介して、制御機構１１（通信部１７）に適宜送信する。

【0028】

その測定器制御部４３は、水平回転駆動部３８および鉛直回転駆動部４１の駆動を制御して本体部３２および鉛直回転部３３（図１参照）を適宜回転させることにより、当該鉛直回転部３３を所定の方向に向けることができ、所定の範囲を走査することができる。実施例１の測定器制御部４３は、データ取得領域１４である水飲み場５２を走査するものとしており、そこにいる乳牛５１を含む水飲み場５２の各位置を測定点とする。両レーザ測定器１３は、水飲み場５２との位置関係が予め解っているとともに一定なので、走査する範囲を水飲み場５２の全域に適切に合わせることができる。実施例１の測定器制御部４３は、水飲み場５２を走査する際、その走査面上において１２．５ｍｍの間隔で測定点を設定する。その走査面は、水飲み場５２内で適宜設定することができ、実施例１では乳牛５１の臀部近傍５１ａが位置することが想定される位置に設定している。

【0029】

測定器制御部４３は、測距光学部３７を制御して水飲み場５２を走査しつつ設定した各測定点の測距（距離測定）を行う。このとき、測定器制御部４３は、視準方向の高低角および水平角を測定（算出）することで、水飲み場５２の各測定点の三次元座標位置を測定する。そして、測定器制御部４３は、測定した水飲み場５２の各測定点の三次元座標位置（座標データ）の集まりである点群データＤ１（一方の例を図７に示し、他方の例を図８に示す）を生成し、適宜通信部４５、通信部１７を介して制御機構１１へと送信する。その点群データＤ１は、水飲み場５２の表面形状を示すこととなり、水飲み場５２に乳牛５１が存在する場合にはその乳牛５１の表面形状も含まれることとなる。

【0030】

制御機構１１は、乳牛５１の生育状況の評価のために、図２に示すように、動物検出部６１とデータ取得部６２とデータ合成部６３と動物抽出部６４と面データ生成部６５と特定部位切出部６６と部位体積算出部６７と切断面抽出部６８と近似曲線算出部６９と育成状況評価部７１とを備える。

【0031】

動物検出部６１は、カメラ１２が取得した画像Ｉから、データ取得領域１４とされた水飲み場５２に動物（実施例１では乳牛５１）が存在することを検出する。動物検出部６１は、画像Ｉにおいて、コントラスト等に基づいて各種の形状を認識し、その認識した形状等に基づいて水飲み場５２における水桶５３等の設備と乳牛５１との判別を行う。ここで、動物検出部６１は、カメラ１２が所定の位置に配置されていることから、水飲み場５２における水桶５３等の設備の画像が予め解っているので、それを利用することで乳牛５１の判別が容易となるとともに、乳牛５１が映し出された領域を示すデータの取得も容易にできる。動物検出部６１は、画像Ｉに乳牛５１が映し出されている場合には、水飲み場５２に乳牛５１を検出した旨の信号をデータ取得部６２に出力する。このため、動物検出部６１は、カメラ１２と協働して、データ取得領域１４に動物がいることを検出する動物検出機構として機能する。

【0032】

加えて、実施例１の動物検出部６１は、検出した動物（乳牛５１）を個体別に識別し、その識別した情報を示す個体識別データＤ２を生成する。先ず、動物検出部６１は、乳牛５１が映し出された画像Ｉに基づいて、牛舎５０で飼われている乳牛のうちのどの乳牛５１が映し出されたものであるのかを特定する。例えば、動物検出部６１は、画像Ｉの乳牛５１が映し出された領域から、コントラスト等に基づいて乳牛５１における白黒模様の形状や位置を認識し、その認識した白黒模様を予め登録してある各乳牛の白黒模様と比較することで、乳牛５１を特定する。そして、動物検出部６１は、その特定に従って、乳牛５１を個体別に識別した個体識別データＤ２を生成し、その個体識別データＤ２をデータ取得部６２に出力する。なお、動物検出部６１は、画像Ｉに映し出された乳牛５１、すなわちその時点で水飲み場５２にいる乳牛５１が、牛舎５０で飼われている乳牛のうちのいずれであるのかを特定し、それに基づき乳牛５１を個体別に識別した個体識別データＤ２を生成するものであれば、例えばタグを利用する等のように他の方法を用いてもよく、実施例１の構成に限定されない。

【0033】

データ取得部６２は、動物検出部６１から乳牛５１を検出した信号を受け取ると、２つのレーザ測定器１３をそれぞれ駆動させて水飲み場５２（データ取得領域１４）の走査を行わせる。各レーザ測定器１３は、それぞれが水飲み場５２の点群データＤ１を取得し、その点群データＤ１に個体識別データＤ２を関連付けてデータ合成部６３に出力する。ここで、上記のようにデータ取得部６２が駆動される際には水飲み場５２に乳牛５１がいることから、点群データＤ１には個体識別データＤ２が示す乳牛５１が含まれていることとなる。

【0034】

データ合成部６３は、２つのレーザ測定器１３が取得した点群データＤ１を合成して、合成点群データＤ３（図９参照）を生成する。ここで、２つのレーザ測定器１３は、上記のように水飲み場５２を挟んで対を為す位置に設けられているので、同じ水飲み場５２を互いに異なる方向から測定していることとなる。このため、それぞれの点群データＤ１を合成（所謂点群合成）することで、水飲み場５２の異なる面（例えば、そこにいる乳牛５１に対して、一方が右側面、他方が左側面等）の表面形状を含む三次元位置データの集まりとすることができる。データ合成部６３は、点群が重なり合う（オーバーラップする）部分を繋げること（所謂点群マッチング）や、目印となるターゲットを使用すること（所謂タイポイント法）やその他の公知の技術を用いて、点群データＤ１を合成して合成点群データＤ３を生成する。ここで、生育状況評価システム１０では、データ取得領域１４として水飲み場５２を設定しているとともに、その水飲み場５２に対するレーザ測定器１３の位置関係が予め解っている。このため、それぞれのレーザ測定器１３が取得した２つの点群データＤ１における点群が重なり合う部分の判別が容易であるので、データ合成部６３は、合成点群データＤ３を適切に生成できる。データ合成部６３は、生成した合成点群データＤ３に個体識別データＤ２を関連付けて動物抽出部６４に出力する。

【0035】

動物抽出部６４は、データ合成部６３が生成した合成点群データＤ３の中から、乳牛５１に相当する三次元座標位置（座標データ）のみを抽出することで、乳牛５１の表面形状を示す動物点群データＤ４を生成する。ここで、生育状況評価システム１０では、データ取得領域１４として水飲み場５２を設定しているとともに、その水飲み場５２に対するレーザ測定器１３の位置関係が予め解っているので、各レーザ測定器１３が取得する水飲み場５２の点群データも予め解っている。このため、動物抽出部６４は、合成点群データＤ３と、乳牛５１がいない状態の水飲み場５２を示す点群データと、の差分を取ることで、動物点群データＤ４を生成する。この動物点群データＤ４は、両レーザ測定器１３が上記のように配置されているので、水飲み場５２にいる乳牛５１の姿勢に拘らず、その臀部近傍５１ａの少なくとも半身が必ず含まれている。動物抽出部６４は、生成した動物点群データＤ４に個体識別データＤ２を関連付けて面データ生成部６５に出力する。

【0036】

なお、動物抽出部６４は、動物点群データＤ４を生成するものであれば、他の構成でもよく、実施例１の構成に限定されない。例えば、動物抽出部６４は、様々な角度や大きさや種類の乳牛５１を示す三次元座標位置（座標データ）を予め登録しておき、それらとの比較により動物点群データＤ４を抽出してもよい。また、動物抽出部６４は、水飲み場５２における床面や壁等の綺麗な平面を合成点群データＤ３から抽出し、その平面を基準として乳牛５１がいそうな場所を閾値処理することにより、乳牛５１がいる可能性の高い場所を抽出する。そして、動物抽出部６４は、抽出した場所をクラスタリング処理により近い点群データの塊を複数のグループに分け、その中の最も大きな塊を乳牛５１であるとして動物点群データＤ４を抽出してもよい。

【0037】

面データ生成部６５は、動物点群データＤ４に基づき、公知の技術を用いて乳牛５１を面で示す三次元面データＤ５を生成する。実施例１の面データ生成部６５は、三角メッシュを生成するアルゴリズムを用いて複数のメッシュを張り付け、ポアソン再構成を利用することにより、乳牛５１の三次元面データＤ５（メッシュデータ）を生成する。なお、面データ生成部６５は、三次元面データＤ５を生成するものであれば、他の構成でもよく、実施例１の構成に限定されない。面データ生成部６５は、生成した三次元面データＤ５に個体識別データＤ２を関連付けて特定部位切出部６６に出力する。

【0038】

特定部位切出部６６は、乳牛５１を示す三次元面データＤ５から、その臀部近傍５１ａの臀部近傍面データＤ６（図１２、図１３参照）を生成する。本開示では、乳牛５１における臀部近傍５１ａが、その乳牛５１の育成状況を評価する上で重要であると考えているので、特定部位切出部６６で臀部近傍面データＤ６を生成する。実施例１の特定部位切出部６６は、三次元面データＤ５から臀部近傍５１ａにおける骨の特徴部分を抽出し、その特徴部分に基づいて切出面を設定する。特定部位切出部６６は、一例として、乳牛５１の前後方向において、pin bone（図１３の符号Ｂｐ参照）とtail head（図１３の符号Ｂｔ参照）との中間位置からhook bone（図１３の符号Ｂｈ参照）の長さを基準（基準長さＬｒとする）として、pin boneから頭に向かってその基準長さＬｒの２倍の長さに相当する位置を、前後方向に直交する切出面Ｓｃｖで切り取る。また、特定部位切出部６６は、一例として、乳牛５１の高さ方向において、下腹部（下っ腹から乳の辺り）を除くように、上下方向に直交する切出面Ｓｃｈで切り取る。これは、下腹部は、日毎に変化し易い部分であって、育成状況を判別する上で好ましくはないと考えたことによる。なお、臀部近傍面データＤ６は、臀部近傍５１ａを示す三次元座標位置（座標データ）であれば、その大きさ（各切出面の位置）は適宜設定すればよく、実施例１の構成に限定されない。特定部位切出部６６は、生成した臀部近傍面データＤ６に個体識別データＤ２を関連付けて部位体積算出部６７に出力する。

【0039】

部位体積算出部６７は、特定部位切出部６６が生成した臀部近傍面データＤ６に基づいて、公知の技術を用いて臀部近傍面データＤ６（切り出した部位）の体積（切出部位体積Ｖｃ）を算出する。部位体積算出部６７は、例えば、三次元面データＤ５における三角メッシュを底面としつつ臀部近傍面データＤ６内の基準点を頂点とする三角推の体積の算出を、全ての三角メッシュに対して行うことで、切出部位体積Ｖｃを算出する。なお、部位体積算出部６７は、臀部近傍面データＤ６の体積である切出部位体積Ｖｃを算出するものであればよく、実施例１の構成に限定されない。部位体積算出部６７は、各切出部位体積Ｖｃに個体識別データＤ２を関連付けて育成状況評価部７１に出力する。

【0040】

切断面抽出部６８は、臀部近傍面データＤ６から、乳牛５１の臀部近傍５１ａを所定の平面に沿って切断した断面となる臀部近傍断面データＤ７（図１４参照）を生成する。実施例１の切断面抽出部６８は、所定の平面を乳牛５１の前後方向に直交するものとし、その前後方向における任意の位置に設定されたスライス位置Ｓｐに沿って臀部近傍面データＤ６を切断することにより、臀部近傍断面データＤ７を生成する。このスライス位置Ｓｐは、適宜設定すればよいが、実施例１では図１３に示す５箇所に設定しており、個別に示す際には頭側から順に末尾に１から５の数字を付している。スライス位置Ｓｐ１は、臀部近傍面データＤ６を切り出した際の切出面Ｓｃｖと同じ位置としている。スライス位置Ｓｐ３は、hook boneの位置としている。スライス位置Ｓｐ２は、スライス位置Ｓｐ１とスライス位置Ｓｐ３との中間位置としている。スライス位置Ｓｐ５は、tail head（符号Ｂｔ参照）とpin bone（符号Ｂｐ参照）の中間位置としている。スライス位置Ｓｐ４は、スライス位置Ｓｐ３とスライス位置Ｓｐ５との中間位置としている。

【0041】

なお、切断面抽出部６８は、臀部近傍断面データＤ７として、乳牛５１の幅方向に直交する平面に沿って切断した断面を生成してもよい。この一例として、スライス位置Ｓｐ６を示す。このスライス位置Ｓｐ６を背骨とhook bone（符号Ｂｈ参照）の中間位置で背骨と平行としている。

【0042】

その臀部近傍断面データＤ７の一例を図１４に示す。その図１４では、各スライス位置Ｓｐの末尾の数字に対応させて正面視して左側から順に並べており、末尾に１から６の数字を付している。すなわち、臀部近傍断面データＤ７１がスライス位置Ｓｐ１に、臀部近傍断面データＤ７２がスライス位置Ｓｐ２に、臀部近傍断面データＤ７３がスライス位置Ｓｐ３に、臀部近傍断面データＤ７４がスライス位置Ｓｐ４に、臀部近傍断面データＤ７５がスライス位置Ｓｐ５に、臀部近傍断面データＤ７６がスライス位置Ｓｐ６に、それぞれ対応している。切断面抽出部６８は、生成した臀部近傍断面データＤ７に個体識別データＤ２を関連付けて近似曲線算出部６９に出力する。

【0043】

近似曲線算出部６９は、切断面抽出部６８が生成した臀部近傍断面データＤ７における外表面側の輪郭ＯＬ（図１４参照）に適合する近似曲線Ａｃ（図１５、図１６参照）を算出する。近似曲線算出部６９は、公地の技術を用いることで輪郭ＯＬに適合する近似曲線Ａｃを算出することができるが、実施例１ではベジェ曲線を用いることで近似曲線Ａｃを滑らかなものとする。この概念を図１５、図１６を用いて説明する。

【0044】

図１５は、輪郭ＯＬの一部と、その適合させて算出した２つの近似曲線Ａｃ（以下では、個別に示す際には左側を第１近似曲線Ａｃ１とし、右側を第２近似曲線Ａｃ２とする）と、を示している。その図１５では、互いの線が重なって見難くなるので、輪郭ＯＬを太い実践で示すとともに、第１近似曲線Ａｃ１を細い破線で示し、第２近似曲線Ａｃ２を細い一点鎖線で示している。

【0045】

近似曲線算出部６９は、図１５に示す輪郭ＯＬの一部に対して、２つの近似曲線Ａｃ（Ａｃ１、Ａｃ２とする）を算出したものとする。先ず、近似曲線算出部６９は、輪郭ＯＬのうちの左端近傍から中央近傍までに適合する第１近似曲線Ａｃ１を算出するために、その輪郭ＯＬ上の始点と終点とに通過点Ｐを設定する。以下では、個別に示す際には、始点側を通過点Ｐｓとするとともに、終点側を通過点Ｐｅとする。また、近似曲線算出部６９は、通過点Ｐｓから通過点Ｐｅに至る曲線の曲がり方を調整するために、複数の制御点（図１５の例ではＣ１、Ｃ２の２つ）を設定する。そして、近似曲線算出部６９は、通過点Ｐｓから通過点Ｐｅに至る曲線が輪郭ＯＬと重なるように、各制御点（Ｃ１、Ｃ２）の位置を調整する。これにより、近似曲線算出部６９は、輪郭ＯＬと重なりつつ通過点Ｐｓから通過点Ｐｅに至る第１近似曲線Ａｃ１を求めることができる。

【0046】

次に、近似曲線算出部６９は、輪郭ＯＬのうちの中央近傍から右端近傍までに適合する第２近似曲線Ａｃ２を算出するために、上記と同様に、輪郭ＯＬ上における中央近傍に通過点Ｐｓ´を、右端近傍に通過点Ｐｅをそれぞれ設定し、複数の制御点（Ｃ１´、Ｃ２´）を設定する。その通過点Ｐｓ´は、輪郭ＯＬを切れ目なく近似曲線で示すために、第１近似曲線Ａｃ１の通過点Ｐｅと同一座標とする。そして、近似曲線算出部６９は、通過点Ｐｓ´から通過点Ｐｅ´に至る曲線が輪郭ＯＬと重なるように、各制御点（Ｃ１´、Ｃ２´）の位置を調整する。これにより、近似曲線算出部６９は、輪郭ＯＬと重なりつつ通過点Ｐｓから通過点Ｐｅに至る第２近似曲線Ａｃ２を求めることができる。

【0047】

ここで、近似曲線算出部６９は、第１近似曲線Ａｃ１と第２近似曲線Ａｃ２とを滑らかに連続させるために、第１近似曲線Ａｃ１における制御点Ｃ２から通過点Ｐｅまでと、第２近似曲線Ａｃ２における通過点Ｐｓ´から制御点Ｃ１´までと、を同一直線上に位置させる。実施例１では、制御点Ｃ１´は、共通する通過点（Ｐｅ、Ｐｓ）に関して制御点Ｃ２と点対称となる位置とすることで、同一直線上に位置させつつ、実質的に制御点Ｃ１´の設定を省略している。このように、近似曲線算出部６９は、上記のことを鑑みて各通過点Ｐおよび各制御点Ｃを設定することで、滑らかに連続しつつ輪郭ＯＬと重なる両近似曲線（Ａｃ１、Ａｃ２）を求めることができる。

【0048】

実施例１の近似曲線算出部６９は、近似曲線Ａｃの求め方を規格化している。すなわち、近似曲線算出部６９は、輪郭ＯＬにおける乳牛５１の特徴点（例えば、輪郭ＯＬに現れる各種の骨の特徴部分等）を基準として、輪郭ＯＬを複数の範囲に分割し、それぞれの範囲で近似曲線Ａｃを求めるものとする。ここで、近似曲線算出部６９は、乳牛５１の特徴点を乳牛５１の個体差に拘らず共通する箇所とすることで、全ての乳牛５１に対して個体差に拘らず等しい数の近似曲線Ａｃで輪郭ＯＬを表すことができる。そして、近似曲線算出部６９は、各領域の始点と終点とのそれぞれに通過点Ｐを設定するとともに、各領域において設定する制御点Ｃの数を予め規定する。これにより、近似曲線算出部６９は、乳牛５１の個体差に拘らず等しい数の近似曲線Ａｃで輪郭ＯＬを表すことができるとともに、乳牛５１の個体差に応じてそれぞれの近似曲線Ａｃにおける係数や各通過点Ｐおよび各制御点Ｃの位置を変化させることができる。

【0049】

そして、近似曲線算出部６９は、上記のように臀部近傍断面データＤ７の輪郭ＯＬに適合する複数の近似曲線Ａｃを求めることで、輪郭ＯＬを複数の近似曲線Ａｃで表すことができる。その一例として、輪郭ＯＬを複数の近似曲線Ａｃで表した様子を図１６に示す。この図１６の例では、図１４の臀部近傍断面データＤ７３の輪郭ＯＬに適合させた近似曲線を示しており、９つの通過点Ｐと９つの制御点Ｃとを設定しており、８つの近似曲線Ａｃで表すものとしている。なお、この図１６の例では、９つの制御点Ｃの他に、７つの制御点（図１６では区別するために対称制御点Ｃｓとする）を設けている。この７つの対称制御点Ｃｓは、上記のように隣り合う２つの近似曲線Ａｃを滑らかに連続させるために、その間の通過点Ｐに関して制御点Ｃと点対称となる位置に設定している。また、９つの制御点Ｃのうちの、両端の制御点Ｃでは、隣り合う近似曲線Ａｃが存在しないので、点対称となる位置の対称制御点Ｃｓを記載していない。このため、図１６の例では、実質的に９つの通過点Ｐと９つの制御点Ｃとを設定して、８つの近似曲線Ａｃで表していることとなる。近似曲線算出部６９は、各通過点Ｐと各制御点Ｃとを含む算出した複数の近似曲線Ａｃ（そのデータ）を、そこに個体識別データＤ２を関連付けて育成状況評価部７１に出力する。

【0050】

育成状況評価部７１は、部位体積算出部６７からの切出部位体積Ｖｃや、近似曲線算出部６９からの各近似曲線Ａｃに基づいて、水飲み場５２にいた乳牛５１の育成状況の評価を示す評価データＥｖを生成する。育成状況評価部７１は、例えば、切出部位体積Ｖｃを用いることで、従来から用いられているＢＣＳを求めることができ、このＢＣＳを乳牛５１の評価データＥｖとすることができる。また、育成状況評価部７１は、各近似曲線Ａｃにおける各係数（例えば、基準値からの変化量や係数毎の分布等）や、各通過点Ｐおよび各制御点Ｃの位置（座標または基準位置からの変位等）を求めることができ、それらを乳牛５１の評価データＥｖとすることができる。育成状況評価部７１は、乳牛５１の評価データＥｖに個体識別データＤ２を関連付けて、適宜記憶部１８に格納する。

【0051】

なお、育成状況評価部７１は、切出部位体積Ｖｃや各近似曲線Ａｃに基づいて、他の数値等を用いることにより乳牛５１の評価データＥｖを生成してもよい。例えば、育成状況評価部７１は、対象とする乳牛５１の切出部位体積Ｖｃや各近似曲線Ａｃの経時的な変化に基づいて評価データＥｖを生成してもよい。

【0052】

制御機構１１は、記憶部１８に格納された評価データＥｖを、表示部１６に適宜表示させたり、通信部１７を介して外部の機器に適宜出力させたりする。ここで、評価データＥｖには、個体識別データＤ２が関連付けられているので、いずれの乳牛５１の育成状況を示すものであるのかを容易に把握できる。これにより、制御機構１１は、乳牛５１の評価データＥｖを報知することができる。

【0053】

次に、生育状況評価システム１０を用いて、乳牛５１の育成状況の評価を行う一例としての育成状況評価処理（育成状況評価制御方法）について、図１７を用いて説明する。この育成状況評価処理は、記憶部１８または内部メモリ１１ａに記憶されたプログラムに基づいて、制御機構１１が実行する。以下では、この図１７のフローチャートの各ステップ（各工程）について説明する。この図１７のフローチャートは、生育状況評価システム１０が起動されてブラウザまたはアプリが立ち上がってカメラ１２が駆動されるとともに、両レーザ測定器１３が待機状態とされることにより開始される。

【0054】

ステップＳ１では、水飲み場５２（データ取得領域１４）に乳牛５１が存在するか否かを判断し、ＹＥＳの場合はステップＳ２へ進み、ＮＯの場合はステップＳ１を繰り返す。ステップＳ１では、動物検出部６１が、カメラ１２が取得した画像Ｉを解析することで、水飲み場５２に乳牛５１がいるか否かを判断し、乳牛５１がいる場合にはその旨の信号をデータ取得部６２に出力する。加えて、実施例１のステップＳ１は、乳牛５１を検出した場合、その乳牛５１を個体別に識別した個体識別データＤ２を生成し、その個体識別データＤ２をデータ取得部６２に出力する。

【0055】

ステップＳ２では、水飲み場５２の点群データＤ１を取得して、ステップＳ３へ進む。ステップＳ２では、データ取得部６２が、動物検出部６１から乳牛５１を検出した信号を受け取ると、２つのレーザ測定器１３を駆動させて水飲み場５２（データ取得領域１４）の走査を行わせて、水飲み場５２の点群データＤ１を取得させる。そして、ステップＳ２では、データ取得部６２が、両レーザ測定器１３からの点群データＤ１を受け取ると、それぞれの点群データＤ１に個体識別データＤ２を関連付けてデータ合成部６３に出力する。

【0056】

ステップＳ３では、合成点群データＤ３を生成して、ステップＳ４へ進む。ステップＳ３では、データ合成部６３が、両レーザ測定器１３が取得した点群データＤ１を合成して、合成点群データＤ３を生成し、その生成した合成点群データＤ３に個体識別データＤ２を関連付けて動物抽出部６４に出力する。

【0057】

ステップＳ４では、動物点群データＤ４を生成して、ステップＳ５へ進む。ステップＳ４では、動物抽出部６４が、データ合成部６３が生成した合成点群データＤ３から乳牛５１に相当する三次元座標位置（座標データ）のみを抽出して動物点群データＤ４を生成し、その生成した動物点群データＤ４に個体識別データＤ２を関連付けて面データ生成部６５に出力する。

【0058】

ステップＳ５では、三次元面データＤ５を生成して、ステップＳ６へ進む。ステップＳ５では、面データ生成部６５が、動物抽出部６４が生成した動物点群データＤ４から乳牛５１の三次元面データＤ５を生成し、その生成した三次元面データＤ５に個体識別データＤ２を関連付けて特定部位切出部６６に出力する。

【0059】

ステップＳ６では、臀部近傍面データＤ６を生成して、ステップＳ７へ進む。ステップＳ６では、特定部位切出部６６が、面データ生成部６５が生成した三次元面データＤ５から乳牛５１の臀部近傍５１ａの臀部近傍面データＤ６を生成し、その生成した臀部近傍面データＤ６に個体識別データＤ２を関連付けて部位体積算出部６７に出力する。

【0060】

ステップＳ７では、切出部位体積Ｖｃを算出して、ステップＳ８へ進む。ステップＳ７では、部位体積算出部６７が、特定部位切出部６６が生成した臀部近傍面データＤ６（切り出した部位）からその体積である切出部位体積Ｖｃを算出し、その算出した切出部位体積Ｖｃに個体識別データＤ２を関連付けて育成状況評価部７１に出力する。

【0061】

ステップＳ８では、臀部近傍断面データＤ７を生成して、ステップＳ９へ進む。ステップＳ８では、切断面抽出部６８が、特定部位切出部６６が生成した臀部近傍面データＤ６（切り出した部位）から乳牛５１の臀部近傍５１ａを所定の平面に沿って切断した断面となる臀部近傍断面データＤ７を生成し、その生成した臀部近傍断面データＤ７に個体識別データＤ２を関連付けて近似曲線算出部６９に出力する。

【0062】

ステップＳ９では、近似曲線Ａｃを算出して、ステップＳ１０へ進む。ステップＳ９では、近似曲線算出部６９が、切断面抽出部６８が生成した臀部近傍断面データＤ７における外表面側の輪郭ＯＬに適合する近似曲線Ａｃを算出し、その近似曲線Ａｃをその各通過点Ｐと各制御点Ｃとともに個体識別データＤ２を関連付けて育成状況評価部７１に出力する。

【0063】

ステップＳ１０では、評価データＥｖを生成して、ステップＳ１１へ進む。ステップＳ１０では、育成状況評価部７１が、部位体積算出部６７からの切出部位体積Ｖｃや、近似曲線算出部６９からの各近似曲線Ａｃに基づいて、水飲み場５２にいた乳牛５１の育成状況の評価を示す評価データＥｖを生成し、その評価データＥｖに個体識別データＤ２を関連付けて適宜記憶部１８に格納する。

【0064】

ステップＳ１１では、育成状況評価処理が終了されたか否かを判断し、ＹＥＳの場合はこの育成状況評価処理を終了し、ＮＯの場合はステップＳ１に戻る。ステップＳ１１は、生育状況評価システム１０が停止される、もしくは操作部１５に育成状況評価処理を終了する旨の操作が為されると、育成状況評価処理が終了されたと判断する。

【0065】

次に、生育状況評価システム１０を用いて、育成状況評価を行う様子について説明する。
生育状況評価システム１０は、カメラ１２を介して水飲み場５２に乳牛５１がいることを検出すると、両レーザ測定器１３により水飲み場５２の点群データＤ１を取得する（ステップＳ１、Ｓ２）。その後、生育状況評価システム１０は、点群データＤ１に基づいて、乳牛５１の臀部近傍５１ａの体積（切出部位体積Ｖｃ）を算出する（ステップＳ３からＳ７）とともに、臀部近傍５１ａの外表面側の輪郭ＯＬに適合する近似曲線Ａｃを算出する（ステップＳ３からＳ６、Ｓ８、Ｓ９）。そして、生育状況評価システム１０は、切出部位体積Ｖｃや近似曲線Ａｃを用いて、乳牛５１の評価データＥｖを生成し、適宜記憶部１８に格納する（ステップＳ１０）。生育状況評価システム１０は、評価データＥｖを表示部１６に適宜表示させたり、評価データＥｖを通信部１７を介して外部の機器に適宜出力させたりすることで、評価データＥｖを報知できる。

【0066】

ここで、従来技術の生育状況評価システムは、距離画像センサを用いて動物の三次元座標群を取得している。その距離画像センサは、取得する三次元座標群の精度や解像度を高めることに限界があるので、その三次元座標群が実際の動物の輪郭を適切に表すことが困難である。このため、従来技術の健康状態推定装置では、三次元座標群を用いても、ＢＣＳにより適切な評価を得ることが困難となる。

【0067】

また、従来の健康状態推定装置では、距離画像センサを用いているので、三次元座標群が示す動物の輪郭がギザギザな凹凸となる等のように実際の動物とは異なり、適切な輪郭形状を数式（近似曲線）で表すことが困難となる。このため、従来の健康状態推定装置では、輪郭形状を適切に表す数式を得ることが困難となり、輪郭を用いて育成状況を適切に評価することが困難である。

【0068】

そして、従来、獣医等は、手触り等で乳牛の形状を把握することで、ＢＣＳを求めることが一般的である。すると、ＢＣＳでは、それを求める者（獣医等）が、自身の見え方に応じて、骨や肉付き等に基づく形状がどこに当て嵌まるのかを判断するので、求める者によってバラツキが生じてしまい、適切な評価を得ることが困難である。すなわち、従来のＢＣＳは、求める者による個人差や、同じ者が求めた場合であっても判断の揺らぎが生じることにより、評価の精度を高めることが困難である。加えて、ＢＣＳでは、乳牛の形状を把握のために触れられたりすることが、乳牛にとってストレスとなってしまう。

【0069】

これらに対して、生育状況評価システム１０は、レーザ測定器１３を用いて動物（実施例１では乳牛５１）の三次元座標群を取得している。そのレーザ測定器１３は、精密な測量に用いられる水準での精度の三次元座標群（点群データＤ１）を取得可能であるとともに、解像度も極めて高くする（実施例１では１２．５ｍｍの間隔）ことができるので、その点群データＤ１が実際の乳牛５１の輪郭を極めて忠実に表すことができる。ここで、実施例１のレーザ測定器１３は、一例として、パルスレーザ光線の到達距離の精度を３．５ｍｍ以下の誤差とすることができ、走査面の精度を２．０ｍｍ以下の誤差とすることができ、測角の精度を鉛直、水平ともに６秒（角度）以下の誤差とすることができる。また、実施例１のレーザ測定器１３は、低出力のモードとすることもできるが、その場合であってもパルスレーザ光線の到達距離の精度を４．０ｍｍ以下の誤差となることを除くと、その他に関しては上記した精度とすることができる。このように、生育状況評価システム１０は、レーザ測定器１３を用いることにより、極めて高い精度で三次元座標群を取得できるとともに解像度も極めて高くできる。このため、生育状況評価システム１０は、レーザ測定器１３からの点群データＤ１を用いることで、育成状況の評価を適切に得ることができる。

【0070】

また、生育状況評価システム１０は、レーザ測定器１３を用いているので、点群データＤ１が示す乳牛５１の輪郭ＯＬが実際の乳牛５１の輪郭を極めて忠実に表すことができるので、輪郭ＯＬを滑らかな曲線で近似することができ、実際の乳牛５１の輪郭に適切に表す近似曲線Ａｃを求めることができる。このため、生育状況評価システム１０では、実際の乳牛５１の輪郭を極めて忠実に表した近似曲線Ａｃを求めることができるので、輪郭ＯＬを標準化した数式で示すことができ、バラツキのない育成状況の評価を得ることができる。すなわち、生育状況評価システム１０は、点群データＤ１に基づく輪郭ＯＬを近似して近似曲線Ａｃを求めることにより、乳牛５１の体形を数式で表すことができるようになって、育成状況の評価を計算により算出できるようになるので、その評価を客観的かつ適切なものにできる。

【0071】

さらに、生育状況評価システム１０は、その近似曲線Ａｃの求め方を規格化することで、輪郭ＯＬの個体差を、近似曲線Ａｃにおける各係数や各通過点Ｐおよび各制御点Ｃの位置等で示すことができる。このため、生育状況評価システム１０は、各係数や各通過点Ｐおよび各制御点Ｃの位置等の変化等で評価データＥｖを生成することができ、よりバラツキのない育成状況の判断を可能とする。

【0072】

加えて、生育状況評価システム１０は、レーザ測定器１３で取得した点群データＤ１から求めた近似曲線Ａｃを用いて評価データＥｖを生成するので、その評価データＥｖを育成状況の評価として知らせることができる。このため、生育状況評価システム１０は、求める者による個人差や判断の揺らぎが育成状況の評価に反映することを防止できるとともに、場所や施設や時間等が異なることに起因する差異をなくすことができる。これにより、生育状況評価システム１０は、統一した基準で評価データＥｖを生成することができ、定量的な数値として乳牛５１（動物）を評価できる。

【0073】

生育状況評価システム１０は、カメラ１２を介して水飲み場５２に乳牛５１がいることを検出したときだけ、両レーザ測定器１３により水飲み場５２の点群データＤ１を取得し、それに基づいて評価データＥｖを生成できる。このため、生育状況評価システム１０は、乳牛５１が自らの意思で水飲み場５２にくることを利用しつつ、その乳牛５１に触れることなく評価データＥｖを得られる。よって、生育状況評価システム１０は、評価データＥｖの生成のために、触れたり意思に反した場所等へ導いたりする等のストレスを乳牛５１に与えることなく、適切な育成状況の判断を可能とする。また、生育状況評価システム１０は、乳牛５１の自然な行動を利用して自動で評価データＥｖを得るものなので、時刻の制限をなくすことができ、一日中（２４時間）管理できる。さらに、生育状況評価システム１０は、水飲み場５２に乳牛５１がいない場合には、両レーザ測定器１３により点群データＤ１を取得することはないので、不要なデータの取得や蓄積を防止することができ、効率良く運用できる。

【0074】

本開示に係る生育状況評価システムの実施例１の生育状況評価システム１０は、以下の各作用効果を得ることができる。
生育状況評価システム１０は、出射したレーザ光（パルスレーザ光線）の動物（乳牛５１）からの反射光を受光することで動物の外形を三次元座標で示す点群データＤ１を取得するレーザ測定器１３を備える。また、生育状況評価システム１０は、点群データＤ１に基づいて動物の三次元面データＤ５を生成する面データ生成部６５と、三次元面データＤ５に適合する近似曲線Ａｃを算出する近似曲線算出部６９と、近似曲線Ａｃに基づいて、動物の評価を示す評価データＥｖを生成する育成状況評価部７１と、を備える。このため、生育状況評価システム１０は、実際の動物の輪郭を極めて忠実に表す点群データＤ１に基づいて、輪郭ＯＬを標準化した数式で示す近似曲線Ａｃを算出することができ、その近似曲線Ａｃから評価データＥｖを生成できるので、バラツキのない適切な育成状況の評価を得ることができる。

【0075】

また、生育状況評価システム１０は、近似曲線算出部６９が、三次元面データＤ５を切断平面に沿って切断した切断面（臀部近傍断面データＤ７）の輪郭ＯＬに適合させて近似曲線Ａｃを算出する。このため、生育状況評価システム１０は、切断面の位置を、骨等を利用した特徴部分に基づいて定めることで、生成する評価データＥｖの容量を抑制しつつ、動物同士の比較を容易として育成状況を適切に評価できる。

【0076】

さらに、生育状況評価システム１０は、動物（乳牛５１）の点群データＤ１を取得するデータ取得領域１４を設定し、そのデータ取得領域１４に動物がいることを検出する動物検出機構（カメラ１２、動物検出部６１）を備える。そして、生育状況評価システム１０は、レーザ測定器１３が、動物検出機構（カメラ１２、動物検出部６１）が動物を検出すると、データ取得領域１４の点群データＤ１を取得する。このため、生育状況評価システム１０は、動物がデータ取得領域１４にいる時だけレーザ測定器１３を駆動させるので、容量の大きな点群データＤ１を動物が存在しない状態で取得することがなくなり、効率良く評価データＥｖを生成できる。加えて、生育状況評価システム１０は、触れたり意思に反した場所等へ導いたりする等のストレスを動物に与えることなく評価データＥｖを生成でき、動物の育成を阻害することを防止できる。特に、実施例１の生育状況評価システム１０は、データ取得領域１４を水飲み場５２としているので、動物が自然に行動している中で自ら停止するときを利用して評価データＥｖを生成できるので、その生成に伴う動物のストレスをなくすことができる。

【0077】

生育状況評価システム１０は、レーザ測定器１３を、データ取得領域１４を挟んで対を為して設けている。このため、生育状況評価システム１０は、データ取得領域１４において、動物の位置や姿勢や向いている方向等に拘らず、動物の点群データＤ１を取得でき、ストレスを軽減しつつ動物の適切な評価データＥｖを生成できる。特に、実施例１では、両レーザ測定器１３は、データ取得領域１４としての水飲み場５２にいる動物の姿勢に拘らず、その動物の少なくとも半身（左右のいずれか一方）の点群データＤ１を取得可能とするように、水飲み場５２に対する位置関係が設定されている。このため、生育状況評価システム１０は、評価データＥｖの生成のために生じる動物のストレスをなくしつつ、評価データＥｖの生成に必要な点群データＤ１の取得の可能性を極めて高めることができる。

【0078】

生育状況評価システム１０は、さらに、各レーザ測定器１３が取得した点群データＤ１を合成して合成点群データＤ３を生成するデータ合成部６３と、合成点群データＤ３から動物（乳牛５１）を示す動物点群データＤ４を生成する動物抽出部６４と、を備える。そして、生育状況評価システム１０は、面データ生成部６５が、動物点群データＤ４から三次元面データＤ５を生成する。このため、生育状況評価システム１０は、２つの点群データＤ１を合成して合成点群データＤ３とすることで、動物における育成状況の評価のために必要なデータ（実施例１では臀部近傍５１ａの少なくとも半身）の取得の可能性を極めて高めることができる。また、生育状況評価システム１０は、合成点群データＤ３のうちで育成状況の評価のために必要となる動物を示すもの（動物点群データＤ４）を生成し、そこからから三次元面データＤ５、評価データＥｖを生成するので、三次元面データＤ５および評価データＥｖの容量およびその生成のための作業量を抑制でき、効率良く評価データＥｖを生成できる。

【0079】

生育状況評価システム１０は、動物検出機構（カメラ１２、動物検出部６１）が、検出した動物（乳牛５１）を個体別に識別した個体識別データＤ２を生成し、育成状況評価部７１が、生成した評価データＥｖに個体識別データＤ２を関連付ける。このため、生育状況評価システム１０は、複数の動物がデータ取得領域１４に時間や順序の決まりなく訪れるような状況であっても、それぞれの動物の育成状況の評価を適切に得ることができる。

【0080】

したがって、本開示に係る生育状況評価システムの一実施例としての生育状況評価システム１０では、動物（乳牛５１）の育成状況の評価を適切に得ることができる。

【0081】

以上、本開示の生育状況評価システムを実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

【0082】

例えば、実施例１では、水飲み場５２をデータ取得領域１４として設定している。しかしながら、データ取得領域１４は、適宜設定すればよく、実施例１の構成に限定されない。ここで、データ取得領域１４は、餌場等のように、水飲み場５２と同様に動物が自らの意思で定期的に訪れる場所を設定することで、動物にとってのストレスとなることなく育成状況の評価を適切に得ることができる。加えて、データ取得領域１４は、各レーザ測定器１３による走査を完了するために必要な時間だけ、動物が自らの意思で立ち止まる場所に設定することで、動物のストレスをより低減しつつ育成状況の評価を適切に得ることができる。ここで、上記の必要な時間は、各レーザ測定器１３における走査の速度に左右されるもので、例えば、一度に放射するパルスレーザ光線の本数を増やすことで短くすることができ、立ち止まる時間を短くしても点群データＤ１を適切に取得できる。

【0083】

また、実施例１では、動物の一例として乳牛５１を対象として、その育成状況の評価を示す評価データＥｖを生成している。しかしながら、評価データＥｖを生成（育成状況を評価する対象と）するものは、育成状況の評価が求められる動物であればよく、実施例１の構成に限定されない。

【0084】

さらに、実施例１では、近似曲線算出部６９が、切断面抽出部６８が生成した臀部近傍断面データＤ７における外表面側の輪郭ＯＬに適合する近似曲線Ａｃを算出している。しかしながら、臀部近傍５１ａすなわち臀部近傍断面データＤ７において、育成状況の評価に用いる箇所は基本的に左右対称であるので、臀部近傍断面データＤ７（臀部近傍５１ａ）の左右いずれかの半身に対して近似曲線Ａｃを算出（半身で評価する）してもよく、実施例１の構成に限定されない。

【0085】

実施例１では、動物検出部６１が、カメラ１２からの画像に基づいて、データ取得領域１４に動物がいることを検出する動物検出機構として機能している。しかしながら、動物検出機構は、データ取得領域１４に動物がいることを検出するものであればよく、実施例１の構成に限定されない。この一例として、例えば、カメラ１２に替えて赤外線スキャナや赤外線サーモグラフィのように赤外線を利用したものを用いることができる。この場合には、暗い状況であっても動物の検出をより確実なものにできる。また、他の例として、例えば、水飲み場５２の蛇口に圧力センサを設けたり、データ取得領域１４に重さを検知する装置を設けたり、データ取得領域１４の出入り口にセンサを設けたりすることができる。

【0086】

実施例１では、レーザ測定器１３を、データ取得領域１４を挟んで対を為して設けている。しかしながら、レーザ測定器１３は、データ取得領域１４に存在する動物の点群データＤ１を取得するものであれば、単一としてもよく、３つ以上設けてもよく、実施例１の構成に限定されない。

【0087】

実施例１では、特定部位切出部６６が、乳牛５１の臀部近傍５１ａの臀部近傍面データＤ６を生成している。しかしながら、特定部位切出部６６は、動物の育成状況の評価に適した箇所を特定部位として切り出すものであれば、特定する部位は適宜設定すればよく、実施例１の構成に限定されない。

【0088】

実施例１では、特定部位切出部６６や切断面抽出部６８や近似曲線算出部６９が、骨の特徴部分を基準としている。しかしながら、それらの各部（６６、６８、６９）は、動物の部位を設定する際に検出可能であって動物の個体差に拘らず共通するものであれば、他の部分を基準としてもよく、実施例１の構成に限定されない。

【0089】

実施例１では、近似曲線算出部６９が、ベジェ曲線を用いて近似曲線Ａｃを算出している。しかしながら、近似曲線算出部６９は、特定された箇所の輪郭（実施例１では臀部近傍断面データＤ７の輪郭ＯＬ）を適合しつつ所定の形式とされた式で表すことのできる近似曲線を算出するものであれば、近似曲線の算出方法は適宜設定すればよく、実施例１の構成に限定されない。

【符号の説明】

【0090】

１０ 生育状況評価システム １２ （一例としての動物検出機構の一部を構成する）カメラ １３ レーザ測定器 １４ データ取得領域 ５１ （動物の一例としての）乳牛 ６１ （一例としての動物検出機構の一部を構成する）動物検出部 ６３ データ合成部 ６４ 動物抽出部 ６５ 面データ生成部 ６９ 近似曲線算出部 ７１ 育成状況評価部 Ａｃ 近似曲線 Ｄ１ 点群データ Ｄ２ 個体識別データ Ｄ３ 合成点群データ Ｄ４ 動物点群データ Ｄ５ 三次元面データ Ｄ７ （切断面の一例としての）臀部近傍断面データ Ｅｖ 評価データ ＯＬ 輪郭

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】