초록 ▼

○ 연구결과
가. 연구수행을 위한 기초자료 조사
1) 산란계의 생리특성 및 질병
산란계의 일반적인 수명은 65주령이고, 성계기의 일일 사료섭취량은 110 g/day이다. 산란계의 생산성은 크게 온도, 습도, 환기, 조명, 설치류, 소음, 외부인의 잦은 계사 출입, 사료 급이 성분 불량, 부족한 음수 및 과급이 등에 의해 영향을 받는다.
산란계는 질병이 발생되었을 경우 급격한 사료섭취량 또는 음수량의 감소 및 급이시에 사료에 대한 반응이 없는 것으로 문헌 조사되어 산란계 생육상태 감시 적정시간을 설정할 수 있었다

○ 연구결과
가. 연구수행을 위한 기초자료 조사
1) 산란계의 생리특성 및 질병
산란계의 일반적인 수명은 65주령이고, 성계기의 일일 사료섭취량은 110 g/day이다. 산란계의 생산성은 크게 온도, 습도, 환기, 조명, 설치류, 소음, 외부인의 잦은 계사 출입, 사료 급이 성분 불량, 부족한 음수 및 과급이 등에 의해 영향을 받는다.
산란계는 질병이 발생되었을 경우 급격한 사료섭취량 또는 음수량의 감소 및 급이시에 사료에 대한 반응이 없는 것으로 문헌 조사되어 산란계 생육상태 감시 적정시간을 설정할 수 있었다.
2) 산란계사의 환경조사
직립식 산란계 케이지의 제원 및 산란계사의 제원을 문헌연구와 현장조사를 통하여 실시하였고, 이를 바탕으로 실험계사의 조성 및 운용을 실시하였다. 또한 원격감시시스템의 설계기준으로 활용하였다.
3) 영상처리기법 및 무선 원격감시 및 제어
동ㆍ식물의 생육상태 감시 및 등급 판정에 활용한 영상처리기법을 활용하여 영상감시시스템의 영상처리기법을 개발하였고, 무선 통신을 이용한 여러 가지 연구를 문헌 조사하여 무선제어시스템 개발의 기초 자료로 활용하였다.
나. 유선 원격감시시스템의 개발
1) 구동시스템
직립식케이지의 특성을 고려하여 설계조건을 설정하여 하드웨어를 구성한 후 구동시스템의 미케니즘과 구동 알고리즘을 토대로 구동시스템의 소프트웨어를 개발하였다. 구동시스템의 최적 이동속도 설정 실험을 통하여 구동모터에 공급되는 전원의 주파수가 60 Hz일 때, 0.13m/s로 설정하였다.
2) 제어프로그램
LabWindows/CVI를 이용하여 구동시스템의 제어부분, 영상처리를 위한 RGB 값 설정 부분,영상처리 필터 설정 부분, 획득 영상과 영상처리 후 이미지를 보여주는 부분 등으로 구성하여 개발하였다.
3) 영상획득시스템
영상획득시스템은 CCD 카메라, 서버용 Web 카메라, 조명장치로 구성하였고, CCD 카메라에서 획득한 영상을 서버용 Web 카메라가 제어용 컴퓨터에 영상을 전송하도록 구성하였다.
CCD 카메라의 감시각도는 각각 다리와 머리 감시시 렌즈와 수평선의 각도를 -8°, 49°로 설정하였다.
4) 자동위치인식시스템
근접센서에서 케이지를 인식한 신호가 PIC보드를 거쳐 제어용컴퓨터에 전송되어 각 케이지별 영상의 획득 위치 자동으로 파악할 수 있게 시스템을 구성하였다. 또한 각 케이지 별로 실시간 영상 중에 한 프레임을 자동으로 획득하도록 하고 획득된 케이지에 지연시간 0.1초를 두어 케이지별 두 장 이상의 영상이 획득되는 것을 방지하였다,5) 통신시스템RS 232 데이터 전송 모듈, RS 485 데이터 전송모듈, RS 232 to RS 485 data convertor,LAN등을 활용하여 구동시스템의 제어 및 영상을 획득하고 전송할 수 있는 유선 통신시스템을 구성하였다.
다. 유선 원격감시시스템의 영상처리시스템 개발
1) 자동판정 알고리즘 개발
산란계의 다리부분과 머리부분의 이미지추출을 위해 RGB 농도 히스토그램 분석을 한 결과 다리부분은 R:0∼140, G:0∼130, B:0∼130로, 머리부분은 R:0∼130, G:0∼110, B:0∼110로 설정하였다. 설정된 농도값을 가지고 획득 이미지 중 해당 영역이 아니면 흑색으로, 해당 영역이면 백색으로 2진화하였고, 팽창ㆍ수축기법을 이용하여 2진화 영상의 노이지를 제거하였다. 제거된 영상을 레이블링하고 최종 면적계산을 통해 케이지내 병ㆍ폐사계 발생유무를 확인하였다.
2) 영상처리시스템의 성능평가
다리부분의 영상감시를 이용하여 정상케이지 및 비정상케이지의 판정을 해 본 결과 각각 87%, 90%의 판정 성공률을 나타냈다. 오판의 원인은 정상산란계의 불안정한 자세, 병ㆍ폐사계의 기립 위치가 정상산란계보다 앞에 위치하여 조명에 의해 설정 RGB 영역을 벗어났기 때문이다.
또한 머리부분의 영상감시를 이용하여 판정을 해 본 결과 각각 51%, 63%의 판정 성공률을 나타냈다. 오판의 원인은 사료 섭취시 빈번한 머리의 이동, 자리이동 등이었다. 따라서 다리부분의 영상처리를 통하여 산란계의 원격감시시스템을 구성하기로 하였다.
라. 유선 원격감시시스템의 성능평가
개발된 구동시스템과 영상처리시스템을 활용하여 판정결과가 우수한 다리부분을 이용하여 실험계사에서 유선 원격감시시스템의 성능평가를 실시하였다. 그 결과 정상케이지에서는 86%,비정상산란계케이지에서는 89%의 판정정확도가 나타났다. 오판의 원인은 영상전송 지연, 불안정한 자세, 조명에 의한 영상이 설정 RGB 영역을 벗어난 경우 등이다.
마. 무선 원격감시시스템의 개발 및 성능평가
1) 무선 원격감시시스템의 H/W 개발
유선 원격감시시스템의 구동시스템을 사용하여 무선 원격감시시스템에 맞게 설계 변경하여 구동시스템을 구성하였다. 또한 기존의 PIC 타입의 제어방식을 프로그램 수정이 용이하고 안정적인 PLC 타입으로 교체하여 컨트롤 박스를 개발하였다. 유선을 무선으로 교체하여 통신시스템을 구성함에 따라 RS 485 to RS 232 data convertor, RS 232 to Ethernet data convertor 및 무선 AP 등을 사용하였고, 자동위치인식시스템의 경우 기존의 근접센서 대신컨트롤 트리거와 PIC 보드를 사용하여 위치인식으로 인한 통신의 지연시간을 감소시켰다.
데이터전송시스템 및 대화시스템은 기존의 Windows 메신저를 이용하여 원격접속을 제어용 컴퓨터에 접속, 획득이미지를 전송할 수 있게 하였고 수의사와 관리자간의 대화시스템도 구성하였다.
2) 무선 원격감시시스템의 S/W 개발
기존의 유선 원격감시시스템의 제어용프로그램을 무선제어가 가능하도록 프로그램의 알고리즘을 수정ㆍ보완하였다. 또한 실시간 이미지 처리방식에서 각 케이지별로 산란계의 이미지만을 획득한 후 일괄 영상처리하는 방식으로 프로그램을 수정하여 영상처리에 의한 지연시간을 감소시켰다.
3) 무선원격감시시스템의 성능평가
가) 실험산란계사내에서의 성능평가
실험계사에서 실시한 무선 영상전송속도 측정실험의 결과가 정지시: 120∼360 kbps, 이동시: 637∼760 kbp의 영상 전송속도를 나타냈다.
구동시스템의 적정이동속도인 0.13 m/s에서 재개발한 자동위치인식시스템의 적정 통신주기설정 실험을 통신지연시간을 변경하면서 실시한 결과, 통신 주기를 2초 이상으로 늘려 통신횟수를 줄임으로써 과다 통신으로 인한 시스템의 과부하를 줄일 수 있었다.
무선 원격감시시스템을 이용하여 기존의 실험방식과 동일하게 실험산란계사내에서 정상케이지 및 비정상케이지에 대한 판정실험을 실시하였다. 그 결과 정상케이지 82.3%, 비정상케이지 87.5%의 판정 정확도가 나타났다. 오판의 원인은 무선통신의 traffic으로 인한 전송지연,불안정한 자세, 조명에 의한 영상이 설정 RGB 영역을 벗어난 경우 등이다.
나) 실제산란계사내에서의 성능평가
실제계사에서 실시한 거리별 무선 영상전송속도 측정실험의 결과가 거리에 크게 상관없이 700∼900 kbps의 전송속도를 나타났는데, 이는 무선 AP의 성능에 크게 못 미치는 수준이었다. 또한 자동위치인식시스템의 성능에서 위치인식은 정확하였지만 무선통신 traffic으로 인하여 3.4%의 정확하지 못한 위치의 이미지를 획득하였다.
바. 생육상태 진단 및 처방시스템의 개발 및 성능평가
1) 영상처리기법 개발
트리거 신호에 의해 RGB 24 컬러 영상을 자동으로 획득된 영상을 수축, vid창, Sliding,Slice, 경계 값 처리, 라벨링 기법 등을 이용하여 영상처리기법을 개발하였다.
2) 생육상태 진단 및 처방시스템의 개발 및 성능평가
일정시간이 되면 구동시스템이 작동되게 설정하였고, CCD 카메라를 이용하여 산란계의 영상을 각 케이지별로 획득하여 산란수량을 측정할 수 있는 영상처리시스템을 구성하였다. 또한 각 케이지별 급이ㆍ급수량 측정 시스템을 구성하고 생육상태 표준 설립을 위해 환경계측시스템을 구성, 성능평가를 실시하였다. 그 결과는 다음과 같다.
가) 계란의 영상처리 획득 시에 바닥면을 흰색으로 했을 때 계측 성공율은 57%, 검은색으로 할 때 98%로 나타났다.
나) 계란이 겹칠 경우 실제 개수의 42%를 감지하였으나, Projection 기법을 활용하여, 폭과면적을 이용하여 보완한 결과 85%계측 성공률을 보였다.
다) 1층 산란율 58%, 2층 산란율 68%를 보여 목표산란율 이하의 케이지를 도태 후 전체 산란율은 63%에서 67%로 4% 증가하였다.
라) 사육 중 폐사한 닭들은 전부 탈황에 의해 폐사하였다.
마) 계산 내 계란의 중량등급은 왕란 17.1%, 특란은 43.5%, 대란 32.3%, 중란은 4.4%로 나타났다.
바) 계사 내 최대, 최소의 온도차이는 5℃ 내외였으며, 습도는 외기에 비하여 내부의 일평균습도는 낮은 것으로 나타났다.

Abstract ▼

The content and range of this research are as follows.
1. Basic reference investigation for research achievement
$\triangleright$ Physiological characteristics and diseases of layers
- Research of layers' characteristics though reference study
$\triangleright$ Envir

The content and range of this research are as follows.
1. Basic reference investigation for research achievement
$\triangleright$ Physiological characteristics and diseases of layers
- Research of layers' characteristics though reference study
$\triangleright$ Environmental research of layer house
- Research of layer house's characteristic though reference study and field study
$\triangleright$ Image Processing method and wireless remote monitoring and control
- Reference study of image Processing method for rearing condition of animals and grade judgement of plants
- Reference study of wireless LAN, wireless remote monitoring and control
2. Development of wired
$\triangleright$ Development of wired RMS
- H/W development of wired RMS
- S/W development of wired RMS
3. Development of image processing system for wired RMS
$\triangleright$ Development of algorithm for automated judgement of the sick and the dead layers(SDL)
- Analysis characteristics of input image(legs parts, head parts)
- Development of automated judgement algorithm using legs of layers
- Development of automated judgement algorithm used heads of layers
$\triangleright$ Performance test of image processing system
4. Performance test of wired RMS
$\triangleright$ Methods for performance test of wired RMS
$\triangleright$ Results of test
5. Development image processing system for wired RMS and its performance test
$\triangleright$ Development of wireless RMS
- H/W development of wireless RMS
- S/W development of wireless RMS
$\triangleright$ Performance test of wireless RMS
- Performance test of wireless RMS in experimental layer house
- Performance test of wireless RMS in farm layer house
6. Development of a diagnosis and prescription system for rearing conditions of layers and its performance test
$\triangleright$ Development of image processing method
$\triangleright$ Development of a diagnosis and prescription system for rearing conditions of layers
$\triangleright$ Performance test of a diagnosis and prescription system for rearing conditions of layers

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 11
• CONTENTS ... 22
• 목차 ... 25
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 28
• 제1절 연구개발의 필요성 ... 28
• 제2절 연구개발의 목적 ... 30
• 제3절 연구개발의 범위 ... 31
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 34
• 1. 동물 ... 34
• 2. 식물 ... 35
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 36
• 제1절 산란계의 생리특성과 질병 ... 36
• 1. 산란계의 일반적인 생리특성 ... 36
• 2. 산란계의 생육에 영향을 미치는 인자 ... 36
• 3. 산란계의 질병 항목 및 증상 ... 39
• 4. 산란계의 외형으로 판단하는 질병 증상 ... 40
• 제2절 산란계사의 환경 조사 ... 41
• 1. 직립식 산란계 케이지 ... 41
• 2. 산란계사 ... 44
• 제3절 무선 랜(Wireless LAN) ... 47
• 제4절 유선 원격감시시스템의 개발 ... 50
• 1. 서론 ... 50
• 2. 급이 후 산란계의 반응 ... 50
• 3. 유선 원격감시시스템의 설계기준 ... 52
• 4. 유선 원격감시시스템의 설계 및 제작 ... 52
• 5. 유선 원격감시시스템의 성능평가 ... 66
• 6. 개선점 ... 71
• 제5절 유선 윈격감시시스템의 영상처리시스템 개발 ... 72
• 1. 서론 ... 72
• 2. 병계 및 폐사계 자동판정 알고리즘의 개발 ... 72
• 3. 영상처리시스템의 성능평가 ... 92
• 4. 영상처리시스템의 문제점 ... 99
• 제6절 유선 원격감시시스템의 성능평가 ... 100
• 1. 서론 ... 100
• 2. 유선 원격감시시스템 성능평가의 재료 및 방법 ... 100
• 3. 유선 원격감시시스템 성능평가의 결과 ... 103
• 제7절 무선 원격감시시스템의 개발 ... 106
• 1. 서론 ... 106
• 2. 무선 원격감시시스템의 H/W 개발 ... 106
• 3. 무선 원격감시시스템의 S/W 개발 ... 118
• 4. 유선 원격감시시스템과 무선 원격감시시스템의 비교 ... 119
• 제8절 무선 원격감시시스템의 성능평가 ... 121
• 1. 실험산란계사내에서의 무선 원격감시시스템 성능평가 ... 121
• 2. 실제산란계사내에서의 무선 원격감시시스템 성능평가 ... 127
• 3. 무선 원격감시시스템의 제어프로그램 수정 ... 129
• 제9절 생육상태 진단 및 처방시스템 개발 ... 131
• 1. 서론 ... 131
• 2. 영상처리기법 개발 ... 131
• 3. 생육상태 진단 및 처방시스템 개발 ... 134
• 제10절 생육상태 진단 및 처방시스템의 성능평가 ... 143
• 1. 성능평가의 장소 및 방법 ... 143
• 2. 성능평가의 결과 ... 146
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 162
• 제1절 연구개발목표의 달성도 ... 162
• 제2절 관련분야의 기술발전에의 기여도 ... 163
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 164
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 165
• 제7장 참고문헌 ... 167
• 끝페이지 ... 174