(57)【要約】【課題】昼夜を問わず撮像画像に基づき予め設定された動物であるかを判別し、捕獲することが可能な動物捕獲装置の提供。【解決手段】入口を閉塞するシャッターを有する檻１０と、シャッターを閉塞動作させるシャッター駆動装置４と、檻に入った動物の赤外光画像を撮像する撮像装置２と、撮像装置３の赤外光画像を解析し、予め設定された動物であるかを判定する制御装置２と、を備え、制御装置２が、動物の赤外光画像データを用いて生成された機械学習済みの学習済みモデルを記憶する記憶部２１と、撮像装置３により得られた撮像画像を学習済みモデルに適用することによって、檻に予め設定された動物が進入したかを判定する判定部２２と、判定部２２の判定結果に基づき予め設定された動物の進入が確認された際にシャッター駆動装置に閉塞動作をさせるシャッター駆動部２３と、を備える動物捕獲装置１。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口を閉塞するシャッターを有する檻と、
シャッターを閉塞動作させるシャッター駆動装置と、
檻に入った動物の赤外光画像を撮像する第１の撮像装置と、
第１の撮像装置の赤外光画像を解析し、予め設定された動物であるかを判定する制御装置と、を備え、
前記制御装置が、前記動物の赤外光画像データを用いて生成された機械学習済みの第１の学習済みモデルを記憶する記憶部と、
前記第１の撮像装置により得られた撮像画像を前記第１の学習済みモデルに適用することによって、檻に予め設定された動物が進入したかを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づき予め設定された動物の進入が確認された際にシャッター駆動装置に閉塞動作をさせるシャッター駆動部と、を備えることを特徴とする動物捕獲装置。
【請求項２】
前記第１の撮像装置の撮像範囲に赤外光を照射する赤外光照明装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の動物捕獲装置。
【請求項３】
前記第１の撮像装置が、赤外線フィルターが装着された撮像レンズを備えることを特徴とする請求項２に記載の動物捕獲装置。
【請求項４】
さらに、前記第１の撮像装置の撮像範囲に存在する動物を検出する動物検出センサを備え、
前記制御装置は、前記動物検出センサが動物を検出した際に前記赤外光照明装置により赤外光を照射する照明制御部を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の動物捕獲装置。
【請求項５】
さらに、檻に入った動物の可視光画像を撮像する第２の撮像装置を備え、
前記制御装置が、前記動物の可視光画像データを用いて生成された機械学習済みの第２の学習済みモデルを記憶部に記憶しており、
前記判定部が、昼間は前記第１の撮像装置により得られた撮像画像を前記第１の学習済みモデルに適用することによって、檻に予め設定された動物が進入したかを判定し、夜間は前記第２の撮像装置により得られた撮像画像を前記第２の学習済みモデルに適用することによって、檻に予め設定された動物が進入したかを判定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の動物捕獲装置。
【請求項６】
さらに、可視光を照射して追い払うための可視光照明装置、および／または、音声を発生させて追い払うための音声発生装置を備え、
前記撮像装置が、檻に入る前の動物を撮像することができ、
前記判定部が、予め設定された動物以外の動物であると判定した場合に、前記可視光照明装置、および／または、音声発生装置を動作させる警報部を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の動物捕獲装置。
【請求項７】
入口を閉塞するシャッターを有する檻と、
シャッターを閉塞動作させるシャッター駆動装置と、
檻に入った動物の赤外光画像を撮像する撮像装置と、動物の赤外光画像データを用いて生成された機械学習済みの学習済みモデルを記憶する記憶部を有する制御装置と、を備える動物捕獲装置において、
前記撮像装置により得られた撮像画像を前記学習済みモデルに適用することによって、檻に予め設定された動物が進入したかを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づき予め設定された動物の進入が確認された際にシャッター駆動装置に閉塞動作をさせるシャッター駆動部と、
を前記制御装置に実現させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昼夜を問わず予め設定された動物のみを捕獲することが可能な動物捕獲装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、野生鳥獣による農作物被害が問題となっており、農林水産省の旗振りのもと全国で鳥獣被害対策が取られている。特にシカ、イノシシ等の害獣の捕獲が問題となっており、平成２５年には、シカ、イノシシの生息頭数を１０年後までに半減するとの捕獲目標も都道府県レベルで設定された。
【０００３】
シカ、イノシシ等の害獣の捕獲には、踏板式や蹴糸式の仕掛けによりシャッターを閉塞する檻が用いられることが多い。しかしながら、これらの物理的な仕掛けがうまく作動するような態様で害獣が進入しないと、害獣を捕獲できないという問題があった。また、このような檻に進入する動物はシカ、イノシシ等の害獣に限られず、犬や猫等が進入する場合もあるところ、誤動作が問題となっている。そこで、撮像装置により撮像された撮像画像に基づき捕獲対象の動物であるかを判定し、捕獲対象の動物である場合にのみシャッターを閉塞させる捕獲装置も提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−１８３０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
撮像画像に基づき動物の種類を自動判別することは、例えば犬と狸のような外観が類似する動物においては、困難であるという問題がある。また、捕獲対象となる動物には夜行性のものが少なくないが、夜行性の対象動物を撮像画像により判別するためには、夜間の撮像が可能な装置構成を採用する必要がある。
【０００６】
そこで、本発明は、昼夜を問わず撮像画像に基づき予め設定された動物であるかを判別し、捕獲することが可能な動物捕獲装置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】
本発明の動物捕獲装置は、入口を閉塞するシャッターを有する檻と、シャッターを閉塞動作させるシャッター駆動装置と、檻に入った動物の赤外光画像を撮像する第１の撮像装置と、第１の撮像装置の赤外光画像を解析し、予め設定された動物であるかを判定する制御装置と、を備え、前記制御装置が、前記動物の赤外光画像データを用いて生成された機械学習済みの第１の学習済みモデルを記憶する記憶部と、前記第１の撮像装置により得られた撮像画像を前記第１の学習済みモデルに適用することによって、檻に予め設定された動物が進入したかを判定する判定部と、前記判定部の判定結果に基づき予め設定された動物の進入が確認された際にシャッター駆動装置に閉塞動作をさせるシャッター駆動部と、を備えることを特徴とする。
上記動物捕獲装置において、前記第１の撮像装置の撮像範囲に赤外光を照射する赤外光照明装置を備えることを特徴としてもよい。
上記動物捕獲装置において、前記第１の撮像装置が、赤外線フィルターが装着された撮像レンズを備えることを特徴としてもよい。
上記動物捕獲装置において、さらに、前記第１の撮像装置の撮像範囲に存在する動物を検出する動物検出センサを備え、前記制御装置は、前記動物検出センサが動物を検出した際に前記赤外光照明装置により赤外光を照射する照明制御部を備えることを特徴としてもよい。
上記動物捕獲装置において、さらに、檻に入った動物の可視光画像を撮像する第２の撮像装置を備え、前記制御装置が、前記動物の可視光画像データを用いて生成された機械学習済みの第２の学習済みモデルを記憶部に記憶しており、前記判定部が、昼間は前記第１の撮像装置により得られた撮像画像を前記第１の学習済みモデルに適用することによって、檻に予め設定された動物が進入したかを判定し、夜間は前記第２の撮像装置により得られた撮像画像を前記第２の学習済みモデルに適用することによって、檻に予め設定された動物が進入したかを判定することを特徴としてもよい。
上記動物捕獲装置において、さらに、可視光を照射して追い払うための可視光照明装置、および／または、音声を発生させて追い払うための音声発生装置を備え、前記撮像装置が、檻に入る前の動物を撮像することができ、前記判定部が、予め設定された動物以外の動物であると判定した場合に、前記可視光照明装置、および／または、音声発生装置を動作させる警報部を備えることを特徴としてもよい。
【０００８】
本発明のプログラムは、入口を閉塞するシャッターを有する檻と、シャッターを閉塞動作させるシャッター駆動装置と、檻に入った動物の赤外光画像を撮像する撮像装置と、動物の赤外光画像データを用いて生成された機械学習済みの学習済みモデルを記憶する記憶部を有する制御装置と、を備える動物捕獲装置において、前記撮像装置により得られた撮像画像を前記学習済みモデルに適用することによって、檻に予め設定された動物が進入したかを判定する判定部と、前記判定部の判定結果に基づき予め設定された動物の進入が確認された際にシャッター駆動装置に閉塞動作をさせるシャッター駆動部と、を前記制御装置に実現させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、昼夜を問わず撮像画像に基づき予め設定された動物であるかを判別し、捕獲することが可能な動物捕獲装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態例に係る動物捕獲装置のブロック図である。
【図２】実施形態例に係る（Ａ）イノシシの赤外光画像と、（Ｂ）イノシシの可視光画像を説明する図である。
【図３】実施形態例に係る動物捕獲装置を備えた檻の斜視図である。
【図４】実施形態例に係るシャッター駆動装置の斜視図である。
【図５】実施形態例に係る動物捕獲装置の動作フローを説明する図である。
【図６】（Ａ）イノシシのぬいぐるみの可視光画像による認識例と、（Ｂ）犬のぬいぐるみの可視光画像による認識例である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、実施形態例に係る動物捕獲装置１を、図面を参照しながら説明する。
実施形態例に係る動物捕獲装置１は、図１に示すように、制御装置２と、撮像装置３と、シャッター駆動装置４と、赤外光照明装置５と、動物検出センサ６と、電源７とを備えて構成され、イノシシを捕獲するための檻１０に設置される。
【００１２】
制御装置２は、記憶部２１と、判定部２２と、シャッター駆動部２３と、照明制御部２４と、通信部２５とを備えたコンピュータであり、本実施形態例では筐体に収納されたRaspberry Piにより構築した。
記憶部２１は、制御プログラムおよび学習済みモデルを記憶したＳＳＤ（Solid State Drive）、microSDカード等のストレージにより構成されている。
【００１３】
判定部２２は、撮像装置３の赤外光画像を解析し、予め設定された動物であるかを判定する制御プログラムの機能である。本実施形態では、物体検出を高速処理することを可能とすべく、Neural Compute Stick 2（Intel社）を用いて判定部２２を構築し、イノシシを検出するための物体検出モデルとして、動作速度の速いMobileNetベースSSDモデルを採用した。MobileNetはディープラーニング手法であるＣＮＮ（Convolutional Neural Network：畳み込みニューラルネットワーク）のモデルの１つであり、Google社からリリースされている。なお、例示のMobileNet以外のＣＮＮモデルにより学習させた学習済みモデルを採用することも当然可能である。教師データとしては、独自に収集したイノシシの赤外光画像を準備し、外部のＰＣ上で学習させて学習済みモデルを生成した。図２（Ａ）にイノシシの赤外光画像の例を、（Ｂ）にイノシシの可視光画像の例を図示する。
【００１４】
シャッター駆動部２３は、判定部２２の判定結果に基づき予め設定された動物であるイノシシの進入が確認された際にシャッター駆動装置４に閉塞動作をさせる制御プログラムの機能である。
照明制御部２４は、動物検出センサ６が動物を検出した際に赤外光照明装置５に赤外光を照射させる制御プログラムの機能である。動物検出センサ６が動物を検出しない時は、赤外光照明装置５を動作していないので電源７の電池消耗量を減らすことができる。なお、動物検出センサ６が動物を検出しない時は、撮像装置３による撮像を行わない仕様としてもよい。
【００１５】
通信部２５は、３Ｇ、４Ｇ、ＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）などの数ｋｍ以上の広域無線通信を可能とする無線モジュールを備えており、シャッター駆動部２３によりシャッター１２が閉塞された場合、管理者に電子メール等でシャッター駆動部２３が動作されたことを通知する。この際、撮像装置３が撮像した檻１０内の画像を管理者に同送してもよい。管理者は、電子メール等でシャッター駆動部２３が動作したことを把握することができるので、檻１０の定期的な見回りが不要となる。なお、通信部２５は必須の構成ではなく、装置コストを削減する必要がある場合には設けなくともよい。
【００１６】
本実施形態例では、撮像装置３を、赤外光に感度のあるＵＳＢカメラのレンズに赤外線フィルターを装着して構成した。赤外線フィルターとは、特定波長の赤外線のみを透過させ、可視光線をシャットアウトする機能をもったフィルターであり、ＩＲフィルターと呼称される場合もある。物体検出の動作速度は、ＵＳＢカメラから得られる１２８０×７８０ピクセルの画像に対し、約４ＦＰＳであり、イノシシの捕獲には充分な速度である。本実施形態例では、夜間のみならず、昼間も赤外光画像により対象動物を撮像するので、昼と夜とで同一の装置構成により対象動物の判定を行うことが可能である。なお、本実施形態例とは異なり、撮像装置３を赤外光カメラにより構成してもよく、この際、特定波長の帯域の赤外線のみを透過するバンドパスフィルターを組み合わせてもよい。また、撮像装置３を可視光カメラおよび赤外光カメラの両方を備える構成とし、判定部２２に昼間は可視光画像により予め設定された動物であるかを判定する学習済みモデルと夜間は赤外光画像により予め設定された動物であるかを判定する学習済みモデルとを併用する構成としてもよい。
【００１７】
図３は、実施形態例に係る動物捕獲装置１を備えた檻１０の斜視図である。
檻１０は、入口１１と、入口１１を開閉するシャッター１２と、シャッター支持枠１３と、を備えており、箱罠と呼称される場合もある。シャッター支持枠１３には、シャッター駆動装置４が配置されている。檻１０内には、対象動物であるイノシシをおびき寄せるための餌が配置される。
【００１８】
シャッター駆動装置４は、図４に示すように、モータ４１と、係止部材４２と、可動部材４３と、回転部材４４とを備えて構成される。シャッター１２と連結された係止部材４２は、シャッター１２を上昇位置で固定するつっかえ部材として機能する。この際、モータ４１により往復動する可動部材４３は、第１位置（例えば進出位置）にあり、回転部材４４を介して係止部材４２を支持している。シャッター駆動部２３から閉塞指令が出されると、モータ４１は、可動部材４３を第２位置（例えば後退位置）に移動し、これにより回転部材４４が回転して係止部材４２による支持が解除されるので、シャッター１２は下降位置に落下し、入口１１を閉塞する。これにより、檻１０内にイノシシが捕獲されることとなる。
シャッター１２は、自重で落下する構成としてもよいが、バネやゴム等の弾性体からなる落下方向への付勢機構をシャッター支持枠１３に設け、落下速度が速くなるように構成してもよい。なお、下降位置にあるシャッター１２が持ち上げられないようにするロック機構をシャッター１２に設けてもよい。
【００１９】
動物検出センサ６は、撮像装置３の撮像範囲に動物が存在するかを定期的にセンシングする赤外線センサであり、動物を検知すると検知信号を制御装置２に送信する。制御装置２は、動物検出センサ６から動物の存在検知信号を受信すると、赤外光照明装置５により撮像装置３の撮像範囲に赤外光を照射する。
電源７は、制御装置２、撮像装置３、赤外光照明装置５および動物検出センサ６に電力を供給する電池（バッテリー）を備えている。檻１０の天面または近傍に太陽電池パネルを設け、電源７に給電するように構成してもよい。
【００２０】
図５は、実施形態例に係る動物捕獲装置１の動作フローを説明する図である。
動物捕獲装置１は、シャッター１２を上昇位置に配置し、監視モードが実行されると、動物検出センサ６による監視を実行する（Ｓ１０１）。動物検出センサ６が動物を検出すると（Ｓ１０２）、制御装置２は、赤外光照明装置５により赤外光を照射する（Ｓ１０３）。続いて、制御装置２は、撮像装置３により撮像した赤外光画像の各コマを解析し、対象動物であるイノシシであるかを判定する（Ｓ１０４）。制御装置２は、赤外光画像の各コマで対象動物（イノシシ）が検出される度に検出コマ数をカウントし（Ｓ１０５）、設定時間内に設定コマ数以上（例えば３０コマ以上）のコマで対象動物（イノシシ）が検出された場合には（Ｓ１０７）、シャッター駆動装置４を動作させる（Ｓ１０８）。ここで、設定コマ数を設けているのは、対象動物（イノシシ）が檻１０を警戒して進入後、直ぐに檻１０から出た際にシャッター駆動装置４を動作させないようにするためである。シャッター駆動装置４を動作させた場合、シャッター動作通知を管理者に電子メール等で送信する（Ｓ１０９）。
撮像装置３により撮像した赤外光画像に写った動物が、犬や猫などの非対象動物である場合（Ｓ１０４でＮｏの場合）には、一定時間経過後に赤外光の照射を停止し、再びＳ１０１に戻って動物検出センサ６による監視を継続する。
【００２１】
遠隔操作が可能な自走式台車の上に、イノシシのぬいぐるみを置いて檻１０の中に進入させたところ、イノシシであるとの認識結果が制御装置２に接続したディスプレイ上に表示され、認識コマ数が３０コマに到達した時点でシャッター駆動装置４が動作した。同じ自走式台車の上に、犬のぬいぐるみを置いて檻１０の中に進入させたところ、犬であるとの認識結果が制御装置２に接続したディスプレイ上に表示され、シャッター駆動装置４は動作しなかった。
【００２２】
以上、本発明の好ましい実施形態例について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態例の記載に限定されるものではない。上記実施形態例には様々な変更・改良を加えることが可能であり、そのような変更または改良を加えた形態のものも本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、害獣としてイノシシ、シカを例示したがこれらに限定されず、猿、キョン、ハクビシン、タヌキ、アライグマ、アナグマなどに適用できるのはもちろん、ハト、カラスなどの害鳥に適用することも可能である。
【００２３】
また、可視光を点滅照射等して追い払うための可視光照明装置、および／または、音声を発生させて追い払うための音声発生装置を付加的に設け、撮像装置３により檻１０に入る前の動物を撮像し、判定部２２が予め設定された動物以外の動物であると判定した場合（例えば猫や犬などの場合）に、可視光照明装置、および／または、音声発生装置を動作させる警報部を制御装置２に設けてもよい。かかる構成によれば、檻１０内の餌が対象動物以外の動物に食べられてしまうことを防ぐことが可能となる。
【００２４】
また、自動給餌器を檻１０内に設置し、撮像装置３の撮像画像により制御装置２に餌の残量を監視させてもよい。また、一定時間経過後に自動で餌を補給するように構成してもよいし、自動給餌器を広域無線通信により遠隔操作できるように構成してもよい。イノシシは餌の匂いに敏感であり、常に新鮮な餌をセットすることにより捕獲率を高めることができる。自動給餌器は、市販の犬用や猫用のものをそのまま、或いは改良して利用することができる。
【００２５】
また、赤外光照明装置５に代えて紫外光照明装置を採用し、撮像装置３を紫外光カメラにより構成し、判定部２２を紫外光により予め設定された動物であるかを判定する学習済みモデルにより構成してもよい。さらには、撮像装置３を可視光カメラおよび紫外光カメラの両方を備える構成とし、判定部２２に昼間は可視光画像により予め設定された動物であるかを判定する学習済みモデルと夜間は紫外光画像により予め設定された動物であるかを判定する学習済みモデルとを併用する構成としてもよい。図６に（Ａ）イノシシのぬいぐるみの可視光画像による認識例と、（Ｂ）犬のぬいぐるみの可視光画像による認識例を示す。
【００２６】
シャッター駆動装置４についても例示の構成に限定されず、例えば、固定部材および可動部材からなるゲートロック部と、固定部材および可動部材に設けられた挿通孔に挿通される棒部材と、棒部材を進退動させるモータとを備える構成としてもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１  動物捕獲装置
２  制御装置
３  撮像装置
４  シャッター駆動装置
５  赤外光照明装置
６  動物検出センサ
７  電源
１０  檻
１１  入口
１２  シャッター
１３  シャッター支持枠
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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