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JP-2026077829-A - 測定装置、測定方法、測定システム

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Abstract

【課題】対象生物を効率的に測定する。 【解決手段】測定装置は、生物の走性条件に応じた外部刺激を刺激発生装置から発生させる刺激制御部と、外部刺激が発生された所定の撮像範囲を撮像する撮像部と、撮像部で撮像された画像に基づいて、対象生物について測定する測定部と、を備える。 【選択図】図１

Inventors

  • 高塚 進
  • 鉄川 弘樹

Assignees

  • ソニーグループ株式会社

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20260218
Priority Date
20201218

Claims (15)

  1. 生物の走性条件に応じた外部刺激を刺激発生装置から発生させる刺激制御部と、 前記外部刺激が発生された所定の撮像範囲を撮像する撮像部と、 前記撮像部で撮像された画像に基づいて、対象生物について測定する測定部と、 を備えた測定装置。
  2. 前記撮像部は、 二次元に複数配列された画素それぞれに入射した光量に応じて、非同期で画素データを取得するビジョンセンサを備える 請求項１に記載の測定装置。
  3. 前記刺激制御部は、 前記対象生物が正の走性を示す前記外部刺激を発生させる 請求項１に記載の測定装置。
  4. 前記刺激制御部は、 前記対象生物以外である非対象生物が負の走性を示す前記外部刺激を発生させる 請求項１に記載の測定装置。
  5. 前記刺激制御部は、 前記対象生物以外である非対象生物が負の走性を示し、かつ、前記対象生物が負の走性を示さない前記外部刺激を発生させる 請求項４に記載の測定装置。
  6. 前記刺激制御部は、 前記対象生物が走性を示さない前記外部刺激を発生させる 請求項１に記載の測定装置。
  7. 前記外部刺激は光であり、 前記刺激制御部は、 前記対象生物が走性を示さない光を照射させる 請求項６に記載の測定装置。
  8. 前記撮像部は、 所定の方向に沿って移動されながら撮像する 請求項１に記載の測定装置。
  9. 前記測定部は、 前記撮像部で撮像された画像に基づいて、前記対象生物の走性を示した際にとる行動に基づく情報を導出し、前記情報に基づいて前記対象生物を特定する 請求項１に記載の測定装置。
  10. 前記測定部は、 前記対象生物の数、密集度および平均活性度の少なくともいずれかを導出する 請求項９に記載の測定装置。
  11. 前記撮像部は、 前記ビジョンセンサ、および、フレームレートに応じて一定の間隔で画像を撮像する撮像センサを備える 請求項２に記載の測定装置。
  12. 前記刺激制御部は、 前記刺激発生装置から、特定の波長および強度の光を照射させ、または、熱を発生させる 請求項１に記載の測定装置。
  13. 前記刺激制御部は、 前記刺激発生装置から、特定の物質を放出させる 請求項１に記載の測定装置。
  14. 生物の走性条件に応じた外部刺激を刺激発生装置から発生させ、 前記外部刺激を出力させた所定の撮像範囲を撮像し、 撮像された画像に基づいて対象生物について測定する 測定方法。
  15. 生物の走性条件に応じた外部刺激を発生する刺激発生装置と、 前記刺激発生装置から前記外部刺激を発生させる刺激制御部と、 前記外部刺激が出力された所定の撮像範囲を撮像する撮像部と、 前記撮像部で撮像された画像に基づいて対象生物について測定する測定部と、 を備えた測定システム。

Description

本技術は測定装置、測定方法、測定システムに関し、特に、走性を示す生物に対して外部刺激を与えて対象生物について測定する技術に関する。 所定の波長の励起光を照射して植物プランクトンを励起させ、励起された植物プランクトンから発する蛍光の強度を計測することで、植物プランクトンの存在量を測定する測定装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。 特開２０１９－１６５６８７号公報 実施形態の測定システムの構成を説明する図である。測定設定の一例について説明する図である。動作タイムシートの一例について説明する図である。測定方法の処理手順を示すフローチャートである。対象生物の定義情報を説明する図である。検出した物体の軌跡および画像の一例を説明する図である。識別結果の一例を説明する図である。使用例１で照射される光の波長を説明する図である。使用例２で照射される光の波長を説明する図である。使用例３で照射される光の波長を説明する図である。使用例４における測定を説明する図である。測定システムが養殖場で使用される例を説明する図である。変形例の測定システムの構成を説明する図である。変形例の測定システムの構成を説明する図である。 以下、実施形態を次の順序で説明する。 ＜１．測定システムの構成＞ ＜２．測定処理＞ ＜３．使用例＞ [3-1. 使用例１] [3-2. 使用例２] [3-3. 使用例３] [3-4. 使用例４] ＜４．具体例＞ [4-1. 具体例１] [4-2. 具体例２] [4-3. 具体例３] ＜５．測定システムの他の構成例＞ ＜６．まとめ＞ ＜７．本技術＞ ＜１．測定システムの構成＞ 先ず、本技術に係る実施形態としての測定システム１の構成について説明する。 測定システム１は、例えば海水中に含まれる微生物、空中を飛翔する生物等の走性を利用して、測定の対象となる対象生物についての測定を行うシステムである。ここでの測定とは、対象生物の種別、数、活性度、密集度もしくは特徴の特定、または、対象生物の撮像画像の記録や記憶の少なくともいずれかを含む概念である。また、対象生物は、走性を示す生物に限らず、走性を示さない生物も含むものである。 ここで、走性とは、方向性のある外部刺激に対して、生物が反応する生得的な行動である。外部刺激としては、光、圧力、重力、化学物質（フェロモン）、電気、振動、温度、接触等がある。そして、例えば、光に対する走性を走行性と呼び、温度に対する走性を温度走性と呼ぶ。また、外部刺激の発生源に対して近づく方向に移動することを正の走性と呼び、外部刺激の発生源に対して遠ざかる方向に移動することを負の走性と呼ぶ。 例えば、原生動物鞭毛虫類のミドリムシ（ユーグレナ）属は、光を当てると光源に向かって移動する。この例では、方向性を持つ外部刺激は光であり、ミドリムシ属は正の走行性を示すものであると言える。 また、線虫は温度勾配を持たせた環境に入れられると、線虫にとって適温とされる温度場（約２５℃）に向かって移動する。この例では、方向性を持つ外部刺激は温度であり、線虫は温度走性を示すものであると言える。 このように、特定の生物は走性を示すことが知られている。測定システム１は、このような生物の走性を利用して、対象生物についての測定を行うものである。走性を示す生物は、動植物のいずれにも見られる。したがって、測定システム１では、動植物のどちらか一方に限定されることなく、対象生物に関する測定が可能となっている。 図１は、実施形態の測定システム１の構成を説明する図である。図１に示すように、測定システム１は、測定装置２および刺激発生装置３を備えている。 測定装置２は、測定システム１の各装置（測定装置２および刺激発生装置３）を適宜制御し、生物の走性を利用して対象生物についての測定を行う装置である。測定装置２は、制御部１０、メモリ１１、通信部１２、重力センサ１３、撮像部１４およびレンズ１５を備えている。 制御部１０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、および、ＲＡＭ（Random Access Memory）を有するマイクロコンピュータを備えて構成され、測定システム１の全体制御を行う。制御部１０は、本実施形態において、刺激制御部２１、撮像制御部２２およびクラス識別部２３として機能する。なお、刺激制御部２１、撮像制御部２２およびクラス識別部２３について、詳しくは後述する。 また、制御部１０は、メモリ１１に記憶されたデータの読み出し処理やメモリ１１にデータを記憶させる処理、および、通信部１２を介した外部機器との間での各種データの送受信を行う。 メモリ１１は、不揮発性メモリで構成される。通信部１２は、外部機器との間で有線または無線によるデータ通信を行う。重力センサ１３は、重力加速度（重力方向）を検出し、検出結果を制御部１０に出力する。なお、測定装置２は、重力センサ１３を備えていなくてもよい。 撮像部１４は、ビジョンセンサ１４ａおよび撮像センサ１４ｂを備えている。ビジョンセンサ１４ａは、ＤＶＳ（Dynamic Vision Sensor）またはＥＶＳ（Event-Based Vision Sensor）と呼ばれるセンサである。ビジョンセンサ１４ａは、レンズ１５を通した所定の撮像範囲を撮像する。 ビジョンセンサ１４ａは、光電変換素子を有する画素が二次元に複数配列されているとともに、アドレスイベントをリアルタイムに検出する検出回路が画素毎に設けた非同期型のイメージセンサである。なお、アドレスイベントとは、二次元に配列された複数の画素それぞれに割り当てられたアドレスごとに発生するイベントであり、例えば、光電変換素子で発生した電荷に基づく電流の電流値、または、その変化量がある一定の閾値を超えたことなどである。 ビジョンセンサ１４ａは、画素ごとにアドレスイベントの発生の有無を検出し、アドレスイベントの発生が検出された場合、そのアドレスイベントが発生した画素から画素信号を画素データとして読み出す。 ビジョンセンサ１４ａでは、アドレスイベントの発生が検出された画素に対して画素信号の読み出し動作が実行されるため、所定のフレームレートで全ての画素に対して読み出し動作が実行される同期型のイメージセンサよりも非常に高速な読み出しが可能であり、かつ、１フレーム分として読み出されるデータ量も小さい。 そのため、測定システム１では、ビジョンセンサ１４ａを用いることで、より迅速に対象生物の動作を検出することが可能となる。また、ビジョンセンサ１４ａは、データ量を削減するとともに、消費電力を低減することも可能となる。 撮像センサ１４ｂは、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）型のイメージセンサであり、光電変換素子を有する画素が二次元に複数配列されている。撮像センサ１４ｂは、レンズ１５を通した所定の撮像範囲を、フレームレートに応じて一定の間隔で撮像して画像データを生成する。なお、測定装置２では、レンズ１５に代えて、ゾーンプレート、ピンホールプレートまたは透明板を用いることができる。 なお、ビジョンセンサ１４ａと撮像センサ１４ｂとは、レンズ１５を通じて実質的に同じ撮像範囲を撮像するように配置されている。例えば、ビジョンセンサ１４ａおよび撮像センサ１４ｂと、レンズ１５との間に不図示のハーフミラーが配置され、ハーフミラーによって分光された一方がビジョンセンサ１４ａに入射され、他方が撮像センサ１４ｂに入射されるようにすればよい。 刺激発生装置３は、撮像部１４によって撮像される撮像範囲に対して外部刺激を発生（出力）し、撮像範囲に存在する生物に外部刺激を与える装置であり、光熱発生装置３０および刺激物質放出装置３１を備えている。 光熱発生装置３０は、撮像範囲に対して光を照射する照明装置３０ａ（光源）と、撮像範囲に対して熱を与える熱源装置３０ｂ（熱源）とを備えている。照明装置３０ａは、制御部１０の制御に基づいて駆動され、撮像範囲に照射する光の波長および強度を変更可能である。熱源装置３０ｂは、制御部１０の制御に基づいて駆動され、撮像範囲の温度を変更可能である。 刺激物質放出装置３１は、例えば内部にフェロモン（刺激物質、化学物質）を収容した、開閉扉を有する容器を備え、制御部１０の制御に基づいて開閉扉を開閉することで、撮像範囲に対してフェロモンを放出可能である。 なお、照明装置３０ａおよび熱源装置３０ｂは、光熱発生装置３０として一体に設けられているようにしたが、別体で設けられていてもよい。 また、生物が走性を示す外部刺激としては光および温度が一般的であるため、汎用性を考慮すると、刺激発生装置３は、少なくとも照明装置３０ａおよび熱源装置３０ｂを備えることが望ましい。ただし、刺激発生装置３は、外部刺激として刺激物質を放出する刺激物質放出装置３１のみを備えるようにしてもよい。すなわち、刺激発生装置３は、少なくとも一つの外部刺激を発生させる装置を備えていればよく、照明装置３０ａ、熱源装置３０ｂおよび刺激物質放出装置３１のいずれかを備えていなくてもよい。 また、刺激発生装置３は、外部刺激として光、温度および刺激物質のいずれか、または、これらのうちの二つ以上の組み合わせを発生させる装置、すなわち、照明装置３０ａ、熱源装置３０ｂおよび刺激物質放出装置３１のいずれか、または、これらのうちの二つ以上の組み合わせを備えるようにしてもよい。 また、刺激発生装置３は、光、温度およびフェロモン以外の外部刺激を発生させる装置を備えるようにしてもよい。刺激発生装置３は、例えば、圧力、重力、電気、振動、接触等の生物が走性を示す走性条件に応じた外部刺激を発生させるようにしてもよい。 ＜２．実施形態としての測定方法＞ 次に、実施形態としての対象生物の測定方法の概要について説明する。 図２は、測定設定の一例について説明する図である。図３は、動作タイムシートの一例について説明する図である。 制御部１０は、図２に示すような予め指定された測定設定にしたがって測定を行う。測定設定には、測定開始条件、刺激発生装置３の動作タイムシート、識別プログラム（識別方法）および測定終了条件が指定されている。 測定開始条件には、測定を開始するための条件が指定されており、例えば、測定を開始する時刻、または、通信部１２を介して入力される測定開始コマンドを受信すること等が指定されている。 動作タイムシートには、生物が走性を示す外部刺激の条件である走性条件に応じた外部刺激を刺激発生装置３から発生させるためのタイムシートが指定されている。例えば、図３Ａに示す動作タイムシートでは、測定開始から５分が経過するまで、照明装置３０ａから光を照射させず、熱源装置３０ｂから熱を出力させず、刺激物質放出装置３１からフェロモンを放出させないよう制御させる。また、測定開始から５分を経過し１０分が経過するまでの間、照明装置３０ａから４２０ｎｍの波長で３Ｗ／ｍ２の強度の光を照射させ、熱源装置３０ｂから熱を出力させず、刺激物質放出装置３１からフェロモンを放出させないよう制御させる。また、測定開始から１０分を経過し１５分が経過するまでの間、照明装置３０ａから光を照射させず、熱源装置３０ｂから熱を出力させず、刺激物質放出装置３１からフェロモンを放出させないよう制御させる。また、測定開始から１５分を経過し２０分が経過するまでの間、照明装置３０ａから４２０ｎｍの波長で１０Ｗ／ｍ２の強度の光を照射させ、熱源装置３０ｂから熱を出力させず、刺激物質放出装置３１からフェロモンを放出させないよう制御させる。 また、図３Ｂに示す動作タイムシートでは、測定開始から１分が経過するまで、照明装置３０ａから光を照射させず、