本發(fā)明提出一種牛只體重的無(wú)接觸估算裝置，具體為一種在實(shí)際的養(yǎng)殖環(huán)境中，通過(guò)深度相機(jī)同時(shí)采集牛只的深度圖像信息和彩色rgb圖像信息，利用這兩種圖像信息數(shù)據(jù)提供的信息，通過(guò)機(jī)器視覺(jué)建立對(duì)應(yīng)模型，實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸式地估算牛只體重，屬于機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、在養(yǎng)牛畜牧業(yè)，牛只體重的準(zhǔn)確測(cè)量非常重要，牛只體重不僅決定市場(chǎng)價(jià)格的重要依據(jù)，而且體尺和體重對(duì)于牛只生長(zhǎng)周期的各個(gè)生理指標(biāo)具有一定的關(guān)聯(lián)關(guān)系，能夠有效評(píng)估生長(zhǎng)狀態(tài)，及時(shí)調(diào)整飼養(yǎng)策略。傳統(tǒng)的牛只體重測(cè)量方法都是在畜欄中單獨(dú)設(shè)置體重秤進(jìn)行測(cè)量，因?yàn)榕Ｖ坏牟环€(wěn)定性會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的不準(zhǔn)確，在測(cè)量時(shí)受驚的牛只還會(huì)不配合甚至暴動(dòng)傷人。因此，通過(guò)更加安全的機(jī)器視覺(jué)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)牛只體重的估計(jì)也以作為一項(xiàng)重要的參考指標(biāo)。這種無(wú)接觸式的體重估計(jì)方式減少了對(duì)牛的干擾，提高了工作效率，并且能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)監(jiān)控，便于長(zhǎng)期跟蹤個(gè)體的體重變化，在計(jì)算機(jī)視覺(jué)和農(nóng)業(yè)畜牧相結(jié)合的領(lǐng)域有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)牛只稱(chēng)重方法中人工稱(chēng)重效率低、危險(xiǎn)系數(shù)高且不能實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)等缺點(diǎn)，同時(shí)，之前的機(jī)器視覺(jué)方法中存在背景復(fù)雜干擾檢測(cè)結(jié)果、夜間不能正常工作等不足，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種適用于復(fù)雜環(huán)境、多個(gè)目標(biāo)檢測(cè)的無(wú)接觸式牛只體重估測(cè)裝置。

2、本發(fā)明提出了一種牛只體重的無(wú)接觸估算方法由圖像數(shù)據(jù)采集模塊、圖像信息處理模塊、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法模型平臺(tái)三個(gè)部分組成，在養(yǎng)殖場(chǎng)進(jìn)行圖像采集設(shè)備的架設(shè)，確保設(shè)備供電能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)以及設(shè)備采集數(shù)據(jù)的正確傳輸，考慮養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境、不同時(shí)間段的光照條件和不同距離目標(biāo)檢測(cè)效果進(jìn)行涉及。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本套設(shè)備采集圖像效率更高，成本更低，能夠適用于不同的養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境，包括夜間環(huán)境和大型養(yǎng)殖場(chǎng)監(jiān)測(cè)和圖像數(shù)據(jù)采集。其中圖像數(shù)據(jù)采集模塊利用深度相機(jī)同時(shí)采集養(yǎng)殖場(chǎng)牛棚內(nèi)的牛只深度圖像信息和彩色rgb圖像信息，將初步采集到的圖像信息傳遞給圖像信息處理模塊；圖像信息處理模塊根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選取合格的圖像數(shù)據(jù)，首先針對(duì)彩色rgb圖像數(shù)據(jù)，利用邊緣算法進(jìn)行圖像主題的輪廓線提取，標(biāo)注圖像中的牛只重要特征點(diǎn)位，然后將其和對(duì)應(yīng)的深度三維圖像信息進(jìn)行配準(zhǔn)，在三維坐標(biāo)中得到準(zhǔn)確的特征點(diǎn)坐標(biāo)，然后將數(shù)據(jù)傳遞給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法模型平臺(tái)；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法模型平臺(tái)根據(jù)三維圖像中的坐標(biāo)點(diǎn)計(jì)算體尺信息，根據(jù)多個(gè)體尺參數(shù)，建立合適的模型完成牛只體重的估計(jì)。多個(gè)設(shè)備在開(kāi)發(fā)時(shí)利用數(shù)據(jù)線進(jìn)行和主機(jī)的連接，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的供電和數(shù)據(jù)傳輸，后續(xù)應(yīng)用中可以將整個(gè)系統(tǒng)和模型進(jìn)行端側(cè)部署，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化處理。

3、相機(jī)使用oak-d-pro-w，該型號(hào)相機(jī)提供彩色圖像和深度圖像的采集功能，其次具有夜視和廣角，能夠處理復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境和多目標(biāo)識(shí)別的問(wèn)題。

4、圖像信息采集設(shè)備由一個(gè)三腳架和深度相機(jī)構(gòu)成，利用1/4標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行連接，兩臺(tái)相機(jī)分別架設(shè)在牛棚兩側(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大型牛棚的圖像信息全覆蓋。

5、最終將所有功能集成到一整個(gè)軟件系統(tǒng)平臺(tái)中，能夠?qū)崿F(xiàn)上傳視頻或圖像信息，然后利用集成算法進(jìn)行關(guān)鍵特征點(diǎn)和體尺參數(shù)的提取，并進(jìn)行體重估測(cè)，結(jié)果可以進(jìn)行不同類(lèi)型的可視化展示，為利用體重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)工作進(jìn)行支撐，比如根據(jù)體重變化動(dòng)態(tài)調(diào)整飼料投喂情況等。

6、本發(fā)明的積極效果：(1)基于本發(fā)明的裝置和軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和使用成本低、操作簡(jiǎn)單、適用于多種復(fù)雜環(huán)境下；(2)本發(fā)明創(chuàng)新性的將深度信息和彩色rgb信息進(jìn)行融合，有效提高檢測(cè)精度；(3)利用本裝置進(jìn)行牛只體重的無(wú)接觸估測(cè)，能夠降低人工風(fēng)險(xiǎn)，降低人工工作量，自動(dòng)化操作也可以提升檢測(cè)效率。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠改善傳統(tǒng)的體重測(cè)量方式，還能夠促進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，為畜牧業(yè)帶來(lái)長(zhǎng)遠(yuǎn)的好處。

技術(shù)特征：

1.一種牛只體重的無(wú)接觸估算裝置，其特征在于它包括圖像數(shù)據(jù)采集模塊、圖像信息處理模塊、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法模型平臺(tái)三部分，其中：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的采集設(shè)備為了能夠適用于較大場(chǎng)地的牛棚中的數(shù)據(jù)采集，整套采集設(shè)備由兩臺(tái)高精度深度相機(jī)組成，兩臺(tái)相機(jī)放置在牛棚的兩側(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)牛棚圖像信息的覆蓋。且采集設(shè)備能夠同時(shí)采集深度圖像和彩色rgb圖像。

3.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)裝置，其特征在于圖像信息處理模塊按照一下步驟進(jìn)行構(gòu)建高質(zhì)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，根據(jù)得到的不同特征點(diǎn)計(jì)算牛只不同的體尺參數(shù)，包括：體斜長(zhǎng)：指牛肩端點(diǎn)到同側(cè)坐骨結(jié)節(jié)點(diǎn)的距離；體直長(zhǎng)：指牛肩端點(diǎn)到坐骨結(jié)節(jié)點(diǎn)垂直線的水平距離；肩寬：指牛兩側(cè)肩端的最大寬度；腹寬：指牛腹部的最大寬度；體高：指耆甲最高點(diǎn)到地面的垂直距離。這些體尺參數(shù)利用歐式距離進(jìn)行計(jì)算，在利用rgbd圖像信息知道其坐標(biāo)信息后，計(jì)算公式為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的采集設(shè)備為了能夠適用于較大場(chǎng)地的牛棚中的數(shù)據(jù)采集，整套采集設(shè)備由兩臺(tái)高精度深度相機(jī)組成，兩臺(tái)相機(jī)放置在牛棚的兩側(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)牛棚圖像信息的覆蓋。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)裝置，其特征在于包括一個(gè)應(yīng)用軟件系統(tǒng)，提供照片的上傳，自動(dòng)完成標(biāo)注關(guān)鍵點(diǎn)信息，然后利用開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，估算照片中牛只體重結(jié)果，并對(duì)其在軟件中進(jìn)行可視化展示。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出了一種牛只體重的無(wú)接觸估算裝置，屬于機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域。其特征在于本發(fā)明由圖像數(shù)據(jù)采集模塊、圖像信息處理模塊、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法模型平臺(tái)三個(gè)部分組成，在養(yǎng)殖場(chǎng)進(jìn)行圖像采集設(shè)備的架設(shè)，確保設(shè)備供電能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)以及設(shè)備采集數(shù)據(jù)的正確傳輸，考慮養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境、不同時(shí)間段的光照條件和不同距離目標(biāo)檢測(cè)效果進(jìn)行涉及。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本套設(shè)備采集圖像效率更高，成本更低，能夠適用于不同的養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境，包括夜間環(huán)境的監(jiān)測(cè)和圖像數(shù)據(jù)采集。

技術(shù)研發(fā)人員：魏雨露,王育欣,韓江寧,駱祖睿,丁愛(ài)元,祁一峰,劉洨偉,郭江楊,聶為之
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津農(nóng)學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19