Development of a Device for Estimating the Optimal Artificial Insemination Time of Individually Stalled Sows Using Image Processing

돼지를 포함한 대부분의 동물은 일정한 발정주기를 가지고 일정한 시기에 배란을 하는 자연배란동물이지만, 토끼, 고양이, 밍크 등의 암놈은 교미자극에 의해 배란이 일어나는 유기배란동물이다. 또한 1년에 한 번만 발정하는 단발정동물과 1년에 수차례 발정하는 다발정동물이 있다. 이 중에서 모돈은 1년에 수차례 발정하는 다발정 동물로서 발정기에 들면 비발정기와는 다른 행동을 나타낸다(Diehl 등, 2001). 양돈가의 수익을 최대화하기 위해서는 비생산일수를 최소로 줄여야 한다. 모돈의 비생산일수를 줄일 수 있는 한 가지 방법은 성공적으로 교배를 시키는 것이다. 이처럼 성공적으로 교배를 시키기 위해서는 수정적기를 정확히 예측해야 한다. 만약 수정적기를 정확히 판단하지 못하여 수태가 되지 않으면, 비생산일수가 늘어나 손실을 입게 된다. 따라서 수정적기를 정확히 판단하는 것은 모돈의 성공적인 인공수정에 있어서 중요한 요소이다. 수정적기는 배란이 일어나기 전 10시간에서 12시간 사이이며, 발정이 시작되는 시점을 기준으로 하였을 때 경산돈의 경우 26시간에서 34시간 사이이고 미경산돈의 경우는 18시간에서 26시간 사이이다(Evans 등, 2001). 현재 하루에 두 번 모돈의 발정을 확인하는 것이 일반화되어 있으며, 이 때 웅돈을 접촉시키거나 육안관찰을 통하여 발정 유무를 판단한다. 이러한 방법에는 숙련된 기술과 풍부한 경험이 요구될 뿐만 아니라 총 소요노동력의 30% 정도가 요구된다(Perez 등, 1986). 하루에 두 번밖에 발정을 감지하지 않기 때문에 발정이 언제 시작되었는지를 정확히 알 수 없으며, 또한 발정의 대부분이 새벽에 시작되므로 수정적기를 정확히 판단하기란 매우 어렵다. 만약 발정을 감지했더라도 적기에 인공수정을 하지 못한다면, 수태율이 낮아지므로 경제적 손실이 초래된다. 현재 이러한 문제점 때문에 2회에서 3회에 걸쳐 인공수정을 하고 있으나 이에 따른 소요비용과 소요노동력 등은 양돈가의 부담을 가중시키는 요인이 되고 있다. 돼지는 발정기가 되면 비발정기에 나타내지 않던 외음부의 냄새를 맡는 행동, 귀를 세우는 행동 및 승가허용 행동 등을 나타낸다(Diehl 등, 2001). 또한 돼지는 비발정기에 비하여 발정기에 더 많은 활동량을 나타낸다(Altman, 1941; Erez and Hartsock, 1990). Freson 등(1998)은 스톨에서 개별적으로 사육되고 있는 모돈의 활동량을 적외선센서를 이용하여 측정함으로써 발정을 86%까지 감지하였다고 보고하였다. 그러나 이 연구는 단지 모돈의 발정을 감지하였을 뿐 번식관리에 있어서 가장 중요한 수정적기의 판단 기준을 제시하지 못하였다. 따라서, 본 연구는 스톨에서 사육되는 모돈의 활동량을 측정함으로써 발정시작시각을 감지하고 이를 기준으로 인공수정적기를 예측할 수 있는 인공수정적기 예측 장치를 개발한 후 이의 성능을 농장실증실험을 통하여 시험하고자 수행되었다.

영상처리기법을 이용한 스톨 사육 모돈의 인공수정적기 예측 장치 개발

The goal of this study was to develop an optimal artificial insemination time estimator(OAITE) for individually stalled sows using image processing and to evaluate the performance of the OAITE through field test. The OAITE consisted of a computer, a multiplexer, three CCD cameras and three LED lamps (950nm wavelength). The computer program used for the OAITE to quantify the lying and non-lying (sitting and standing) rates of sows in stalls was written in LabWindows/CVI. For the purpose of establishing references that would help estimate the optimal artificial insemination(AI) time for sows, the lying rate of the 50 Berkshire⨯Hampshire crossbred sows(parity: 2 to 7) was observed and recorded. The observation was made from the second day after the sows were moved into the stalls when they were artificially inseminated. The results of above process, which compared the lying rates of the day of estrus and the other days, showed that there were no significant differences at the following time bands: 00, 08, 09, 16, and 17(p>0.1). Thus, only the time bands other than these time bands were used to establish the references for determining the onset of the estrus. Based on the lying rates observed and the references established by the procedures above, the study assigned “0” to the lying rate of the non-estrus time band, “0.5” to the lying rate between the non-estrus and estrus time bands and “1” to the lying rate of the estrus time band. The authors of the study assumed that if the OAITE produced “0.5” or above more than 4 times in a row and if the results included “1” at least once, the estrus would have started. In addition, it was assumed that the optimal AI time for sows was between the 26th hour and the 34th hour after the beginning of estrus. The results of sows’ AI of the OAITE group(n=40 sows; AI=1 time) showed that the pregnancy rate was 92.5%, which was the same rate as the control group(n=40 sows; AI=2 times), and that the litter size did not differ between the control and the OAITE group. These data suggest that the OAITE might be effective and economic to estimate the optimal AI time of individually stalled sows.