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.

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. +
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. +
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. +
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. +
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. +
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. +
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. +
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. +
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. +
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. +
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. +
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. +
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. +
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. +
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