(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影された飼育時の蚕の動画もしくは連続撮影された複数の静止画から一定間隔の画像を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された各画像間の差分に基づき蚕の動き量を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された蚕の動き量の最大値に対する比率を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された比率が予め設定した閾値以下になった時を停食開始時期と判定する判定手段と、
を備え、
前記閾値は、蚕の２〜４齢ごとに、眠期直前の蚕の動き量の最大値に対する、停食適期における蚕の動き量の最小値の比率を算出することで求められるパラメータの下限と、蚕の動き量の最大値に対して、蚕の動き量が最も減少した時の比率のうちの最小の値であるパラメータの上限と、の平均値により設定されることを特徴とする蚕の停食時期判定装置。
【請求項２】
撮影された飼育時の蚕の動画もしくは連続撮影された複数の静止画から一定間隔の画像を抽出する抽出ステップと、
前記ステップで抽出された各画像間の差分に基づき蚕の動き量を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出された蚕の動き量の最大値に対する比率を算出する算出ステップと、
前記算出ステップで算出された比率が予め設定した閾値以下になった時を停食開始時期と判定する判定ステップと、
を備え、前記閾値は、蚕の２〜４齢ごとに、眠期直前の蚕の動き量の最大値に対する、停食適期における蚕の動き量の最小値の比率を算出することで求められるパラメータの下限と、蚕の動き量の最大値に対して、蚕の動き量が最も減少した時の比率のうちの最小の値であるパラメータの上限と、の平均値により設定されることを特徴とする蚕の停食時期判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蚕の停食時期判定装置及びその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、蚕の繭から得たタンパク質を化粧品や医薬品に利用するなど、様々な用途での繭の利用が期待されている。蚕は、１齢期から合計４回の脱皮を繰り返し、それぞれの脱皮の度に１齢増える。蚕は脱皮の直前になると脱皮の準備のために飼料を食べるのをやめて静止する。この状態を眠という。
【０００３】
脱皮の際に早く脱皮した蚕が飼料を食べるとその分成育が進み、成育速度にばらつきが生じる。蚕の成育速度に差が生じると、繭になる時期が蚕によって異なってしまい、繭の生産効率が低下する要因になる。
【０００４】
そこで、成育速度をそろえるために、脱皮の準備の時期（眠期）に入ったら飼料を一定時間かけて乾燥させる作業である「停食」を行い、早く脱皮した蚕があっても脱皮後に飼料を食べられないようにしている。蚕の飼育管理において、この停食は、蚕の生育を揃え、歩留まりや品質の均一性を保つために重要な作業である。各齢の脱皮の時期に停食を繰り返すことで、成育速度を斉一化することができる。
【０００５】
一般に、脱皮直前の蚕（眠蚕）は、三角模様が出現した頭を持ち上げて、ほとんど動かないという特徴を有している。一方、脱皮の準備に入っていない蚕は、頭に三角模様がなく、頭が餌に向き、動きが活発であるという特徴を有している。そこで、従来の養蚕業では、作業者が眠蚕に現れる特徴の有無を基にして停食開始時期を目視で判断している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−５１８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したように、従来の養蚕業では、作業者が蚕の成育を目視で確認して停食開始時期を判断しているため、有用物質生産を目的として数十万から数百万頭規模の大量の蚕を飼育する場合、停食は非常に労力の掛かる困難な作業となっていた。また、この作業は、作業者の熟練度に依存するため、停食時期の善し悪しが生じてしまい、品質の均一性を担保することが難しいという問題が生じていた。
【０００８】
本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、蚕の停食時期を自動的に判定し、蚕の生育を揃えることによる歩留まりや品質の均一性の向上と省力化を図ることのできる蚕の停食時期判定装置及びその方法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】
【０００９】
上記した目的を達成するため、本発明に係る蚕の停食時期判定装置は、撮影された飼育時の蚕の動画もしくは連続撮影された複数の静止画から一定間隔の画像を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された各画像間の差分に基づき蚕の動き量を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された蚕の動き量の最大値に対する比率を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された比率が予め設定した閾値以下になった時を停食開始時期と判定する判定手段と、を備え、
前記閾値は、蚕の２〜４齢ごとに、眠期直前の蚕の動き量の最大値に対する、停食適期における蚕の動き量の最小値の比率を算出することで求められるパラメータの下限と、蚕の動き量の最大値に対して、蚕の動き量が最も減少した時の比率のうちの最小の値であるパラメータの上限と、の平均値により設定されることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る蚕の停食時期判定方法は、撮影された飼育時の蚕の動画もしくは連続撮影された複数の静止画から一定間隔の画像を抽出する抽出ステップと、前記ステップで抽出された各画像間の差分に基づき蚕の動き量を検出する検出ステップと、前記検出ステップで検出された蚕の動き量の最大値から減少した比率を算出する算出ステップと、前記算出ステップで算出された減少比率が予め設定した閾値以下になった時を停食開始時期と判定する判定ステップと、を備え、前記閾値は、蚕の２〜４齢ごとに、眠期直前の蚕の動き量の最大値に対する、停食適期における蚕の動き量の最小値の比率を算出することで求められるパラメータの下限と、蚕の動き量の最大値に対して、蚕の動き量が最も減少した時の比率のうちの最小の値であるパラメータの上限と、の平均値により設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る蚕の停食時期判定装置及びその方法によれば、蚕の停食時期を自動的に判定し、蚕の生育を揃えることができるため、歩留まりや品質の均一性の向上と省力化を図ることができる等、種々の優れた効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態における蚕の飼育設備と停食時期判定装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る蚕の停食時期判定方法において、試験飼育によりパラメータを決定する手順を示すフローチャートである。
【図３】蚕の動き量を検出する方法を示す画像であり、（ａ）は蚕の動画データから抽出されたフレーム１を示し、（ｂ）は該フレーム１から４秒後のフレーム２を示し、（ｃ）はフレーム１とフレーム２との間の差分を示している。
【図４】３齢開始時から経過した時間（ｈ）に対する蚕の動き量（ピクセル数）の変化の特徴を示すグラフである。
【図５】図４のグラフを基に移動平均を用いて作成したグラフである。
【図６】本発明の実施の形態における蚕の停食時期判定方法において、パラメータの下限を決定する方法を示すグラフである。
【図７】本発明の実施の形態における蚕の停食時期判定方法において、パラメータの上限を決定する方法を示すグラフである。
【図８】本発明の実施の形態における蚕の停食時期判定方法の手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態における蚕の停食時期判定方法において、蚕の停食開始時期かどうかを判定する方法を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態における蚕の飼育設備１と停食時期判定装置１０を示す概略構成図である。
【００１４】
飼育設備１は、飼育室の底面に設置される飼育ケージ２と、飼育室の天井面に設置されるカメラ３及び照明器具４と、を備えて構成されている。蚕の飼育時の飼育室内の温度は２５℃、相対湿度は５０％に維持されている。
【００１５】
飼育ケージ２はトレイ形状を成し、その上に多数の蚕が載置されている。一般に、飼育ケージ２の平面的な大きさの目安は、蚕が１〜３齢期の場合に３００ｍｍ×４３０ｍｍ、蚕が４〜５齢期の場合に５３０ｍｍ×７００ｍｍであり、１つの飼育ケージ２当たりの蚕の飼育頭数は７００頭である。飼育ケージ２は、飼料の保温時にフィルムで覆われる。カメラ３は飼育ケージ２上の蚕を撮影可能な位置に設けられている。
【００１６】
本発明の実施の形態に係る蚕の停食時期判定装置１０は、カメラ３により撮影された飼育時の蚕の画像データなどを有線または無線で受け取る入力部１１と、入力部１１に入力された画像データなどを格納する記憶部１２と、停食時期判定装置１０全体の制御を行う制御部１３と、停食時期の判定結果の表示や停食時期判定装置１０の状態表示などを行う表示部１４と、を備えて構成されている。
【００１７】
制御部１３は、撮影された飼育時の蚕の動画もしくは連続撮影された複数の静止画から一定間隔の画像を抽出する抽出手段と、該抽出手段により抽出された各画像間の差分に基づき蚕の動き量を検出する検出手段と、該検出手段により検出された蚕の動き量の最大値に対する比率を算出する算出手段と、該算出手段により算出された比率が予め設定した閾値以下になった時を停食開始時期と判定する判定手段と、を備えている。
【００１８】
次に、本発明の実施の形態に係る蚕の停食時期判定方法について説明する。
まず、図１及び図２〜図７を参照しつつ、試験飼育により蚕の停食時期の判定に使用するパラメータを決定する方法について説明する。
【００１９】
図２は、蚕の停食時期判定のためのパラメータを決定する手順を示すフローチャートである。図２のステップ１（Ｓ１）に示すように、飼育室内で試験飼育されている蚕をカメラ３によって撮影する。撮影画像の形式は、動画と静止画のいずれであってもよいが、以下の説明では、動画を撮影する場合について説明する。この時の撮影条件としては、カメラ３の撮影間隔を１時間、１回あたりの撮影時間を２分間、フレームレートを１２．５フレーム／秒、画素数を約３００万（２０４８×５３６）とする。
【００２０】
カメラ３により撮影された蚕の動画データは、停食時期判定装置１０の入力部１１によって取得され、記憶部１２に格納される。制御部１３の前記抽出手段は、このように取得された動画データに対し、一定間隔の画像（フレーム）を抽出する。例えば、４秒間隔（５０フレーム置き）で２分間に亘って３０個のフレーム（合計１５００フレーム）を抽出する。
【００２１】
次に、図２のステップ２（Ｓ２）に示すように、制御部１３の前記検出手段は、前記抽出手段により抽出された各画像（フレーム）間（例えば、３０個のフレーム間）の差分の平均値を求め、画像撮影時刻における蚕の動き量とみなす。
【００２２】
図３は、蚕Ｓの動画データから抽出されたフレーム１（図３（ａ）参照）と該フレーム１から４秒後のフレーム２（図３（ｂ）参照）との間の差分ｄｆ（図３（ｃ）参照）を示している。この差分ｄｆは蚕Ｓの動きにより生じたものであり、前記検出手段は、この差分ｄｆのピクセル数（画素数）を蚕Ｓの動きの量として検出する。
【００２３】
図４は、３齢開始時から経過した時間（ｈ）に対する蚕の動き量（ピクセル数）の変化の特徴を示すグラフである。この時の蚕の飼育条件としては、飼育頭数を３１頭、飼育ケージ２の平面的な大きさを１〜３齢用の３００ｍｍ×４３０ｍｍ、給餌時刻を開始時刻から２２時間目と４８時間目、飼育室内の温度を２５℃、相対湿度を５０％とし、撮影条件としては、撮影間隔を１時間、１回あたりの撮影時間を２分間、フレームレートを１２．５フレーム／秒、画素数を約３００万（２０４８×５３６）とした。
【００２４】
図４は蚕が３齢時のグラフだが、１〜４齢時の蚕には、図４に示す３齢時の蚕の動きと共通した以下の特徴がみられる。
・給餌の直後に蚕の動き量が大きくなる（図４（１）参照）。
・眠期に入る直前に動き量が大きくなる（図４（２）参照）。
・眠蚕の割合が増えるに連れて動き量が減少する（図４（３）参照）。
・脱皮した蚕の割合が増えるにつれて動き量が増加する（図４（４）参照）。
【００２５】
そこで、停食時期の判定には、眠期直前に蚕の動き量がピークになる特徴と、眠蚕が増えるに連れて蚕の動き量が減少する特徴を利用し、眠期直前の動き量の最大値に対する比率を停食時期判定のパラメータとすることにした。
【００２６】
次に、図２のステップ３（Ｓ３）に示すように、図４のグラフを基に移動平均を用いることで、画像撮影時刻とその１時間前と２時間前の３つの時刻における蚕の動き量の平均を計算して図５のようにグラフを作成する。図５は、試験飼育により取得した動画データから作成された蚕の動き量（ピクセル数）の、３齢開始時から経過した時間（ｈ）に対する変化を示している。作業者はこの蚕の動き量の時間的変化を目視で確認し、蚕が眠期に入った大まかな時間を推定すると共に、眠期直前の蚕の動き量の最大値を記録する。
【００２７】
次に、作業者は、図５に示すグラフに基づき、蚕の摂食状況を目視で確認し、すべての蚕が摂食を停止した時ｔ１から飼料を食べる（飼料を探す行動をとる）蚕が出現した時ｔ２までの期間を、飼料の乾燥完了の適期に設定する。そして、飼料の乾燥完了までの時間を基に、停食の適期を決定する。上記した試験飼育時の環境条件（温湿度）では、停食してから約８時間後に飼料が乾燥するため、図５に示すように、乾燥完了の適期の８時間前の期間を停食の適期に設定する。
【００２８】
次に、眠期直前の蚕の動き量の最大値に対する、停食適期における蚕の動き量の最小値の比率を算出し、この値をパラメータの下限とする。例えば、図６に示すグラフでは、眠期直前の蚕の動き量の最大値が２２９６４ピクセルで、停食適期における蚕の動き量の最小値が２７６６ピクセルであるから、眠期直前の蚕の動き量の最大値に対する、停食適期における蚕の動き量の最小値の比率は、１２％となる。
【００２９】
図７に示すように、各齢（２齢〜４齢）の開始から蚕の動き量の最大値が更新される度に記録し、記録した各最大値に対して、蚕の動き量が最も減少した時の比率を算出する。そして、このように算出した比率のうち、最小の値をパラメータの上限とする。例えば、図７に示されたグラフでは、２４％をパラメータの上限に設定する。これにより、後述する停食時期の判定処理の際に、停食適期の前に停食時期と誤って判定することを防止することができる。
【００３０】
次に、図２のステップ４（Ｓ４）に示すように、上記したように算出したパラメータの上限及び下限の平均値を算出し、この平均値をパラメータに設定する。なお、停食時期の判定精度を向上させるために、試験飼育を各齢時に複数回実施してもよい。複数回実施した時は、パラメータの上限の最小値と、下限の最大値の平均値を各齢時のパラメータに設定する。また、飼育する蚕の種類や飼育条件が変更になった場合には、あらためて試験飼育を行い、その都度パラメータを決定する。
【００３１】
表１は、６回の試験飼育の結果を基に、蚕の齢（２齢、３齢、４齢）ごとに決定されたパラメータの例を示している。表１に示された試験飼育の結果では、２齢時に上限が５０％で下限が２５％、３齢時に上限が２４％で下限が１２％、４齢時に上限が２３％で下限が１７％であるため、パラメータ（平均値）は、それぞれ、２齢時で３７．５％、３齢時で１８％、４齢時で２０％と決定されている。なお、表１に示された試験飼育において、試験飼育の１回目と２回目の２齢撮影時に一部の動画に欠落があり、パラメータの上限及び下限を算出することができなかったため、「動画欠落」と表示している。また、１齢時は蚕の成育のばらつきが少なく、停食時期は判定せずに飼育開始からの時間で決められるため、パラメータを算出していない。
【００３２】
【表１】
0006968925.tif 000002
【００３３】
次に、図１、図８及び図９を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る蚕の停食時期判定方法について説明する。
【００３４】
図８は、蚕の停食時期判定方法の手順を示すフローチャートである。図８のステップ１（Ｓ１）に示すように、飼育室内で実飼育されている蚕をカメラ３によって撮影する。撮影画像の形式は、動画と静止画のいずれであってもよいが、以下の説明では、３齢時の蚕の動画を撮影する場合について説明する。この時の飼育条件としては、飼育頭数を３０頭、飼育ケージ２の平面的な大きさを１〜３齢用の３００ｍｍ×４３０ｍｍ、給餌時刻を開始時刻から３３時間目、飼育室内の温度を２５℃、相対湿度を５０％とし、撮影条件としては、撮影間隔を１時間、１回あたりの撮影時間を２分間、フレームレートを１２．５フレーム／秒、画素数を約３００万（２０４８×５３６）とした。
【００３５】
カメラ３により撮影された蚕の動画データは、停食時期判定装置１０の入力部１１によって取得され、記憶部１２に格納される。制御部１３の前記抽出手段は、このように取得された動画データに対し、一定間隔の画像（フレーム）を抽出する。例えば、４秒間隔（５０フレーム置き）で２分間に亘って３０個のフレーム（合計１５００フレーム）を抽出する。
【００３６】
次に、図８のステップ２（Ｓ２）に示すように、制御部１３の前記検出手段は、前記抽出手段により抽出された各画像（フレーム）間（例えば、３０個のフレーム間）の差分の平均値を算出し、画像撮影時刻における蚕の動き量として検出する。図９は、蚕の３齢開始時から経過した時間（ｈ）と蚕の動き量（ピクセル数）との関係を示すグラフであり、移動平均を用いることで、撮影時刻とその１時間前と２時間前の３つの時刻における蚕の動き量の平均を計算して作成したものである。
【００３７】
次に、制御部１３の前記算出手段は、動画を取得するごとに動き量を算出し、画像撮影時刻までの蚕の動き量の最大値に対する比率を算出する。そして、図８のステップ３（Ｓ３）に示すように、制御部１３の前記判定手段は、前記算出手段により算出された比率が予め設定されたパラメータの値以下であるかどうかを判断する。
【００３８】
その結果、前記比率が、例えば、図９に示されているように１５％であって、予め設定された３齢時のパラメータの値（例えば、表１の３齢時の１８％）以下であると制御部１３の前記判定手段が判断した場合には、停食開始時期であると判定し、表示部１４はその旨表示する。
【００３９】
一方、前記ステップ３（Ｓ３）において、前記比率が予め設定されたパラメータの値より大きいと制御部１３の前記判定手段が判断した場合には、蚕の動き量のモニタリングを継続するため、前記ステップ１（Ｓ１）に戻る。
【００４０】
上記したように本発明の実施の形態に係る蚕の停食時期判定装置１０及び停食時期判定方法によれば、蚕の脱皮時期における停食時期を自動的に判定することができ、蚕の生育を揃えることができるため、歩留まりや品質の均一性向上及び省力化を図ることができる。
【００４１】
なお、上記した本発明の実施の形態の説明は、本発明に係る蚕の停食時期判定装置及びその方法における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【符号の説明】
【００４２】
１０    停食時期判定装置
【図１】
0006968925.tif 000003
【図２】
0006968925.tif 000004
【図３】
0006968925.tif 000005
【図４】
0006968925.tif 000006
【図５】
0006968925.tif 000007
【図６】
0006968925.tif 000008
【図７】
0006968925.tif 000009
【図８】
0006968925.tif 000010
【図９】
0006968925.tif 000011