用于確定至少一個(gè)動(dòng)物的飼料消耗量的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于確定牲畜中至少一個(gè)動(dòng)物的飼料消耗量和/或用于確定牲畜中多個(gè)動(dòng)物的單個(gè)飼料消耗量的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]用于牲畜（如牛）的飼料主要給定為精飼料和粗飼料。高能量飼料精飼料包括菜籽柏、大豆柏和礦物質(zhì)以及維生素，而富含纖維的粗飼料包括來自草籽或谷類作物的牧草青貯、玉米青貯、苜蓿或稻草。然而，如本文所使用的用于動(dòng)物的飼料可包括精飼料、粗飼料、添加劑、副產(chǎn)品，并且一般為可被動(dòng)物進(jìn)食并消化的任何東西。
[0003]—些農(nóng)民偏向?qū)⒕暳虾痛诛暳戏珠_并各自單獨(dú)地提供，以便控制并監(jiān)控提供給動(dòng)物的精飼料的量，并且本領(lǐng)域已知用于配量飼喂精飼料的系統(tǒng)。然而，將精飼料與粗飼料(以及其他相關(guān)且合適的動(dòng)物飼料）混合并通過共用飼喂區(qū)域（例如牛棚）向動(dòng)物提供這種混合物變得更加普遍。飼喂區(qū)域通常是許多動(dòng)物共用的，這些動(dòng)物可能在飼喂區(qū)域同時(shí)飼喂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]全體牲畜的總飼料消耗量是容易確定的，因?yàn)檗r(nóng)民監(jiān)控購(gòu)買和分配給動(dòng)物的飼料的毛量（gross amount)，但是監(jiān)控牲畜中單個(gè)動(dòng)物的飼料消耗量是一個(gè)挑戰(zhàn)。現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)是基于對(duì)飼料的量進(jìn)行稱重并分別供應(yīng)至具體的動(dòng)物，但這并不是一種可行且成本有效的解決方案。但是當(dāng)飼料被分配在牛棚中的共用飼喂區(qū)域時(shí)，農(nóng)民就無法評(píng)估單個(gè)動(dòng)物的飼料消耗量。因此本公開的目的是提供一種用于確定牲畜中至少一個(gè)動(dòng)物的飼料消耗量以及用于確定和/或比較牲畜中多個(gè)動(dòng)物的單個(gè)飼料消耗量的方法和系統(tǒng)。具體地說，本公開的目的是監(jiān)控、確定和/或比較在共用飼喂區(qū)域飼喂的多個(gè)動(dòng)物中的單個(gè)動(dòng)物的飼料消耗量。因此一個(gè)實(shí)施方案涉及一種用于確定在飼喂區(qū)域飼喂的一個(gè)或多個(gè)動(dòng)物的飼料消耗量的動(dòng)物監(jiān)控系統(tǒng)，所述動(dòng)物監(jiān)控系統(tǒng)包括：成像單元，其用于對(duì)飼喂區(qū)域進(jìn)行范圍成像；識(shí)別裝置，其被配置來唯一地識(shí)別每個(gè)飼喂的動(dòng)物；以及處理裝置，其被配置用于通過確定在每個(gè)被識(shí)別的動(dòng)物前面的飼喂區(qū)域的后續(xù)圖像中的飼料的減少量來評(píng)估由每個(gè)被識(shí)別的動(dòng)物消耗的飼料量。
[0005]另一個(gè)實(shí)施方案涉及一種用于確定牲畜中至少一個(gè)動(dòng)物的飼料消耗量的系統(tǒng)，其包括：附接至至少一個(gè)動(dòng)物的至少一個(gè)識(shí)別標(biāo)簽，借此可識(shí)別具體動(dòng)物；飼喂區(qū)域，其具有至少一個(gè)動(dòng)物可接近的飼料；至少一個(gè)攝像機(jī)，其適于獲得在不同時(shí)間處在飼喂區(qū)域中的飼料的圖像；處理裝置，其適于通過分析如在至少兩幅圖像上表現(xiàn)出的飼料的減少量來確定由被識(shí)別的具體動(dòng)物所消耗的飼料。
[0006]本發(fā)明公開的動(dòng)物監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)選地適合于安裝在飼養(yǎng)牲畜的建筑物，如牛棚。此夕卜，飼料可以是合適于動(dòng)物（如奶牛）的任何飼料，具體來說是粗飼料、精飼料和/或其混合物。
[0007]另一個(gè)實(shí)施方案涉及一種用于評(píng)估在飼喂區(qū)域飼喂的一個(gè)或多個(gè)動(dòng)物的飼料消耗量的方法，其包括
[0008]-獲取飼喂區(qū)域的在不同時(shí)間處的范圍圖像，
[0009]-在至少兩個(gè)所述范圍圖像中識(shí)別所述飼料消耗動(dòng)物中的至少一個(gè)，以及
[0010]-通過確定在所述至少兩個(gè)范圍圖像之間的飼料的減少量來評(píng)估由每個(gè)被識(shí)別的動(dòng)物所消耗的飼料的量。
[0011]又一個(gè)實(shí)施方案涉及一種用于評(píng)估在飼喂區(qū)域處飼喂的牲畜中的多個(gè)動(dòng)物的相對(duì)飼料消耗量的方法，
[0012]-獲取飼喂區(qū)域的在不同時(shí)間處的范圍圖像，
[0013]-識(shí)別消耗飼料的所有動(dòng)物，
[0014]-通過確定在顯示被識(shí)別的動(dòng)物的至少兩個(gè)范圍圖像之間的飼料的減少量來評(píng)估由每個(gè)被識(shí)別的動(dòng)物所消耗的飼料的量，以及
[0015]-確定由一個(gè)被識(shí)別的動(dòng)物所消耗的飼料的量，其中所述由一個(gè)被識(shí)別的動(dòng)物所消耗的飼料的量是相對(duì)于由剩余的被識(shí)別的動(dòng)物所消耗的飼料的量的。
[0016]因此，利用上述的系統(tǒng)和方法，可以確定由每個(gè)動(dòng)物已消耗的飼料的量，因?yàn)閷?duì)飼料減少量的范圍成像可提供由每個(gè)動(dòng)物所消耗的飼料的體積，借此農(nóng)民可得到消耗量的全部圖片，例如用于全體牲畜和/或牲畜中的每一單個(gè)動(dòng)物。與每個(gè)動(dòng)物的產(chǎn)出（例如牛奶產(chǎn)量）相關(guān)聯(lián)，可以確定每個(gè)動(dòng)物的邊際貢獻(xiàn)。這使農(nóng)民能夠計(jì)算單個(gè)動(dòng)物和/或全體牲畜的效率、成本效益和環(huán)境影響。例如，農(nóng)民可基于這些計(jì)算來識(shí)別最適合于繁殖的動(dòng)物。另外，單個(gè)動(dòng)物的飼料進(jìn)食量的變化可被用來檢測(cè)健康狀況及動(dòng)物何時(shí)發(fā)情。
【附圖說明】
[0017]下面將參考附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明：
[0018]圖1是本發(fā)明實(shí)施方案的示意圖。
[0019]圖2a_d示出四頭不同的奶牛的實(shí)際和計(jì)算的飼料消耗量之間的關(guān)聯(lián)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]成像單元優(yōu)選地包括一個(gè)或多個(gè)攝像機(jī)，優(yōu)選地為適于范圍成像的攝像機(jī)，如范圍攝像機(jī)。在這里可適用的范圍成像技術(shù)的實(shí)例是飛行時(shí)間法、立體攝影測(cè)量、結(jié)構(gòu)光法、光場(chǎng)成像等。每個(gè)范圍攝像機(jī)可具備深度傳感器和2D攝像機(jī)，如RGB攝像機(jī)，例如公知的Kinect攝像機(jī)。其他可能的解決方案是立體攝像機(jī)（例如，成對(duì)的2D攝像機(jī))、飛行時(shí)間法攝像機(jī)、結(jié)構(gòu)光法攝像機(jī)或用于4D光場(chǎng)成像的光場(chǎng)攝像機(jī)。成像單元還可被配置用于獲得形貌圖像。利用范圍成像，可以確定從攝像機(jī)到飼料的距離并且從而更精確地確定飼料的體積。
[0021]成像單元可被配置用于連續(xù)地對(duì)飼喂區(qū)域的至少一部分進(jìn)行成像。例如，成像單元可適于獲得一系列圖像，這允許確定在一段時(shí)間內(nèi)動(dòng)物的飼料消耗量。例如，成像單元可連續(xù)地獲取圖像，從而允許實(shí)時(shí)確定飼料消耗量。在一個(gè)實(shí)施方案中，成像單元每分鐘獲取至少一幅圖像，或每1至5分鐘獲取至少一幅圖像。例如，圖像被獲取為視頻信號(hào)，或者每分鐘至少一次獲取圖像，例如每1秒、5秒、10秒、20秒或30秒。所獲取的圖像的數(shù)量應(yīng)該足以有效監(jiān)控飼料消耗。成像單元可被配置用于在預(yù)定和/或選擇的時(shí)間點(diǎn)處對(duì)飼喂區(qū)域的至少一部分進(jìn)行成像。即，系統(tǒng)可被配置成使得某些動(dòng)作（例如與動(dòng)物相關(guān)的動(dòng)作）可觸發(fā)獲取一幅圖像或一系列圖像，而不是以固定的間隔連續(xù)地獲取圖像。因此，系統(tǒng)可被配置來確定被識(shí)別的動(dòng)物何時(shí)開始、暫停和/或結(jié)束飼喂過程?；蛘呦到y(tǒng)可被配置來確定被識(shí)別的動(dòng)物何時(shí)將頭部從飼喂區(qū)域移出。此類動(dòng)作可導(dǎo)致獲取一幅或多幅圖像。例如，系統(tǒng)可被配置成使得在被識(shí)別的動(dòng)物將頭從飼喂區(qū)域移出時(shí)或在被識(shí)別的動(dòng)物開始和/或結(jié)束飼喂過程時(shí)獲取范圍圖像。系統(tǒng)還可被配置成使得以固定的間隔連續(xù)地獲取圖像，但僅某些圖像被存儲(chǔ)和/或處理，例如與預(yù)定的動(dòng)作相關(guān)（例如與動(dòng)物飼喂相關(guān)）的圖像?？稍讷@取圖像之前、期間或之后識(shí)別動(dòng)物，例如在處理圖像期間識(shí)別動(dòng)物。
[0022]動(dòng)物飼料不必是均質(zhì)混合物并且飼料的濃度可時(shí)刻改變。因此，難以基于圖像分析確定動(dòng)物所消耗的飼料的確切重量。評(píng)估動(dòng)物所消耗的飼料的量的一種方法是從飼喂過程的開始到結(jié)束，和/或當(dāng)動(dòng)物進(jìn)食時(shí)，甚至是在使用范圍成像時(shí)確定飼料的減少量。后續(xù)圖像之間的飼料的減少量可以通過計(jì)算相應(yīng)圖像區(qū)域的高度差（如像素）來確定。在后續(xù)圖像之間的“缺失的”元件或體積是動(dòng)物所消耗的飼料?？稍诿糠鶊D像中識(shí)別飼料，或者可在多幅圖像中識(shí)別或選擇相應(yīng)于具體動(dòng)物的虛擬飼喂區(qū)域，從而在后續(xù)圖像中表示飼料，并且僅相應(yīng)的圖像區(qū)域被選擇用于確定飼料體積中的減少量。在這種情況下，范圍圖像將是優(yōu)點(diǎn)。
[0023]成像單元可被配置成使得同時(shí)獲取多幅圖像。隨后，處理裝置可適于將這些圖像結(jié)合以確定飼喂區(qū)域中的飼料的量。因此，飼喂區(qū)域中的飼料的量可被更精確地確定。將圖像結(jié)合的技術(shù)也稱為拼合圖像（stitching images)。
[0024]在實(shí)施方案中，系統(tǒng)還包括用于控制成像單元的位置和/或角度、和/或成像單元的攝像機(jī)的位置和/或角度的裝置。因此，一個(gè)或多個(gè)攝像機(jī)可被移動(dòng)至確保飼料的最佳圖像的最佳位置，這導(dǎo)致更精確地確定動(dòng)物的飼料消耗。此外，這使得可以通過沿飼料移動(dòng)并同時(shí)捕獲圖像來使用少量攝像機(jī)以覆蓋大量的飼料。
[0025]或者，成像單元可