本實(shí)用新型實(shí)施方式涉及生豬疫情預(yù)警領(lǐng)域，特別是涉及一種基于支持向量機(jī)的生豬疫情預(yù)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著生豬養(yǎng)殖規(guī)模的集成化和規(guī)模化，每年都有大量的生豬產(chǎn)品在全國各地進(jìn)行流通，給動(dòng)物衛(wèi)生檢疫部門帶了十分繁重的任務(wù)。同時(shí)，由于生豬的來源比較復(fù)雜，在流通和進(jìn)入屠宰場的過程中一些疾病的爆發(fā)頻率也越來越高。

傳統(tǒng)的生豬疫情預(yù)警工作是由具有專業(yè)知識(shí)的疫情監(jiān)測人員來完成的，受制于人力的不足和被檢疫生豬數(shù)量較多的矛盾，檢驗(yàn)檢疫部門只能對(duì)檢疫的對(duì)象進(jìn)行隨機(jī)抽檢，最后利用生物學(xué)方法對(duì)抽檢的樣本進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息技術(shù)、視頻監(jiān)控等技術(shù)手段的發(fā)展，遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)被利用到生豬疫情預(yù)警的領(lǐng)域來。利用遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)需要監(jiān)控的生豬屠宰點(diǎn)進(jìn)行全面覆蓋，監(jiān)控人員通過肉眼對(duì)可能存在的生豬疫情視頻進(jìn)行截圖分析，初步判斷是否存在疑似疫情。

雖然該遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)動(dòng)物檢疫人員的工作和生豬疫情的爆發(fā)有很好的監(jiān)督和預(yù)防作用，但是該方法需要對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢這一關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入的了解和研究。此外，當(dāng)外來生豬進(jìn)入屠宰場時(shí)，監(jiān)控中心的工作人員就要通過視頻系統(tǒng)對(duì)進(jìn)入的生豬進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)生豬的體表皮膚有可疑的癥狀發(fā)生時(shí)，就需要趕緊向上級(jí)動(dòng)物疫情監(jiān)管部門匯報(bào)。大部分時(shí)間里被監(jiān)控的將要被屠宰的生豬都是健康的，工作人員基本都處于“徒勞”的狀態(tài)，未能實(shí)現(xiàn)對(duì)可疑病變的自動(dòng)化識(shí)別和篩選，檢測效率也不是很高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例的主要目的是提供一種基于支持向量機(jī)的生豬疫情預(yù)警系統(tǒng)，旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高工作人員的監(jiān)測效率，實(shí)現(xiàn)生豬疫情的實(shí)時(shí)預(yù)警。

本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種基于支持向量機(jī)的生豬疫情預(yù)警系統(tǒng)，該生豬疫情預(yù)警系統(tǒng)包括：高清攝像頭、視頻解碼設(shè)備、圖像處理模塊、預(yù)警系統(tǒng)、流媒體服務(wù)器、微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、特征提取模塊和通信接口構(gòu)成，所述高清攝像頭直接與視頻解碼設(shè)備進(jìn)行相連，所述圖像處理模塊、視頻解碼設(shè)備、預(yù)警系統(tǒng)通過通信總線與微處理器連接，所述流媒體服務(wù)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器通過通信接口與微處理器進(jìn)行連接，所述特征提取模塊與微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器直接連接。

優(yōu)選地，所述高清攝像頭為采集生豬視頻圖像的專業(yè)設(shè)備，對(duì)應(yīng)的分辨率為720P，鏡頭元件必須使用五層玻璃鏡頭并且能自由伸縮，使用USB2.0以上的告訴接口且免驅(qū)動(dòng)，傳感器像素必須達(dá)到真正200萬像素，攝像頭支架保證鏡頭能進(jìn)行270度旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，所述視頻解碼設(shè)備將高清攝像頭捕捉的視頻圖像通過H.264視頻編碼技術(shù)進(jìn)行壓縮處理，通過通信總線傳輸?shù)轿⑻幚砥鳌?/p>

優(yōu)選地，所述經(jīng)微處理器將處理后的視頻圖像由通信接口分別傳送到流媒體服務(wù)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器，由流媒體服務(wù)器對(duì)流媒體內(nèi)容進(jìn)行采集、緩存、調(diào)度和傳輸播放。

優(yōu)選地，所述圖像處理模塊內(nèi)置了圖像幀處理模塊和圖像幀的前景提取模塊。

優(yōu)選地，所述圖像幀的預(yù)處理模塊主要由小波變換電路構(gòu)成的，圖像的前景提取模塊主要內(nèi)置了圖像自動(dòng)分割處理程序和圖像“毛刺”點(diǎn)修復(fù)程序。

優(yōu)選地，所述通信接口主要由RS232接口、以太網(wǎng)接口和USB接口組成，流媒體服務(wù)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器通過該通信接口與微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

優(yōu)選地，所述特征提取模塊里的特征采集器一方面提取視頻圖像里的疫情特征傳輸?shù)轿⑻幚砥髦杏糜谧R(shí)別，另一方面將標(biāo)準(zhǔn)庫中的疫情特征傳輸?shù)轿⑻幚砥髦羞M(jìn)行樣本訓(xùn)練。

優(yōu)選地，所述的將標(biāo)準(zhǔn)庫中的疫情特征傳輸?shù)綐颖居?xùn)練包括：

(1)搜集各種生豬疫情的圖像樣本特征，并進(jìn)行歸一化處理。

(2)選擇C-SVM類型的損失函數(shù)，并確定參數(shù)值ξ。

(3)選擇徑向基核函數(shù)(RBF),并設(shè)定合適的參數(shù)γ。

(4)利用支持向量機(jī)算法來對(duì)標(biāo)本樣本特征進(jìn)行訓(xùn)練，從而獲的疫情識(shí)別器。

優(yōu)選地，所述預(yù)警系統(tǒng)通過通信總線接收微處理器發(fā)送的預(yù)警信號(hào)，包括連接在預(yù)警系統(tǒng)上的手機(jī)、報(bào)警器、顯示屏、揚(yáng)聲器和互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，通過訓(xùn)練好的疫情識(shí)別器來對(duì)視頻圖像中的疫情特征進(jìn)行判斷，設(shè)定發(fā)出預(yù)警信號(hào)的誤差閾值，若大于設(shè)定的閾值則向預(yù)警系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，若小于設(shè)定的閾值則預(yù)警系統(tǒng)保持正常的狀態(tài)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型硬件模塊示意圖；

圖3是本實(shí)用新型軟件模塊示意圖；

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例具體識(shí)別生豬口蹄疫的圖像。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本實(shí)用新型，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更詳細(xì)的說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型，且下面所描述的技術(shù)特征之間只要不相互矛盾均可相互組合。

為了減少動(dòng)物疫情監(jiān)控人員的工作壓力，提高動(dòng)物疫情的預(yù)警效率，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種基于支持向量機(jī)的生豬疫情預(yù)警系統(tǒng)，參閱圖1，本實(shí)用新型實(shí)施方式包括：高清攝像頭1，視頻解碼設(shè)備2，圖像處理模塊3，預(yù)警系統(tǒng)4，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器5，微處理器6，通信接口7，流媒體服務(wù)器8，特征提取模塊9；高清攝像頭1直接與視頻解碼設(shè)備2進(jìn)行相連接，圖像處理模塊3、視頻解碼設(shè)備2、預(yù)警系統(tǒng)4通過通信總線與微處理6進(jìn)行連接，特征提取模塊9與微處理器6、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器5直接相連。

參閱圖2，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種基于支持向量機(jī)的生豬疫情預(yù)警系統(tǒng)的硬件模塊包括：一級(jí)監(jiān)控室，二級(jí)監(jiān)控室，監(jiān)控點(diǎn)，監(jiān)控中心，監(jiān)控點(diǎn)與一級(jí)監(jiān)控室直接通信，一級(jí)監(jiān)控室、二級(jí)監(jiān)控室和監(jiān)控中心通過專線直接相互通信；一級(jí)監(jiān)控室包括執(zhí)法監(jiān)管終端，磁盤錄像機(jī)，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)；二級(jí)監(jiān)控室包括監(jiān)視器，執(zhí)法監(jiān)管終端，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)；監(jiān)控點(diǎn)主要由監(jiān)控?cái)z像頭a,b,c,d等構(gòu)成；監(jiān)控中心主要由平臺(tái)管理服務(wù)器，接入管理服務(wù)器，客戶端管理服務(wù)器、存儲(chǔ)服務(wù)器，流媒體服務(wù)器。

參閱圖3，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種基于支持向量機(jī)的生豬疫情預(yù)警系統(tǒng)的軟件模塊包括：線下計(jì)算模塊和線上計(jì)算模塊兩大部分。線下計(jì)算模塊主要是建立病變的特征庫，通過對(duì)特征庫里存儲(chǔ)的樣本特征進(jìn)行訓(xùn)練從而得到效果較好的分類器，使得能更準(zhǔn)確，更有效的對(duì)疫情進(jìn)行識(shí)別。由于樣本特征的積累是一個(gè)長期的過程，且隨著樣本庫特征數(shù)量的增加，分類器的訓(xùn)練時(shí)間也會(huì)越來越長，所以對(duì)于線下模塊來說，并不需要在處理數(shù)據(jù)時(shí)滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性；線上計(jì)算主要負(fù)責(zé)對(duì)監(jiān)控視頻中獲取的圖像進(jìn)行特征提取，通過疫情識(shí)別器對(duì)提取的特征進(jìn)行判斷，從而根據(jù)一定的閾值來決定是否發(fā)出疫情預(yù)警的信號(hào)，該部分需要實(shí)時(shí)的對(duì)傳過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

參閱圖4，本實(shí)用新型實(shí)例拍取的一張生豬口蹄疫視頻圖像為例，結(jié)合圖2和圖3對(duì)本實(shí)用新型所描述的疫情預(yù)警系統(tǒng)的識(shí)別過程進(jìn)行詳細(xì)說明：

監(jiān)控點(diǎn)拍攝的視頻圖像4經(jīng)過視頻解碼設(shè)備處理后傳送到一級(jí)監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行視頻錄像和執(zhí)法監(jiān)管終端的顯示；

一級(jí)監(jiān)控室將視頻圖像4通過專線網(wǎng)絡(luò)傳送到二級(jí)監(jiān)控室和監(jiān)控中心，其中二級(jí)監(jiān)控室主要是監(jiān)視器和執(zhí)法監(jiān)管終端的顯示，監(jiān)控中心主要是對(duì)獲取的視頻圖像4進(jìn)行分析、處理以及存儲(chǔ)；

圖3中的線上計(jì)算模塊對(duì)獲取的視頻圖像圖4進(jìn)行預(yù)處理后，首先通過小波電路對(duì)圖像4進(jìn)行去噪處理，然后利用圖像自動(dòng)分割程序和圖像“毛刺”點(diǎn)修復(fù)程序?qū)D像4進(jìn)行分割，將病變區(qū)域與口鼻區(qū)域分開；

對(duì)分割的病變區(qū)域進(jìn)行特征的提取，本實(shí)用新型實(shí)施例主要提取了圖4的顏色特征：H顏色通道灰度均值、S顏色通道灰度方差、A顏色通道灰度方差、B顏色通道灰度方差、A和B的灰度方差商分別為：0.1、0.12、5.3、9.0、0.6。

在檢測識(shí)別前還需要利用線下計(jì)算程序?qū)ιi疫情的標(biāo)準(zhǔn)庫圖像的疫情特征進(jìn)行訓(xùn)練，包括：

對(duì)生豬疫情的圖像樣本特征進(jìn)行歸一化處理；

選擇C-SVM類型的損失函數(shù)，并確定參數(shù)值為0.5；

選擇徑向基核函數(shù)(RBF)，并設(shè)定參數(shù)值為0.8；

利用支持向量機(jī)算法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣本特征進(jìn)行訓(xùn)練，從而獲取疫情識(shí)別器。

對(duì)圖4的顏色特征進(jìn)行識(shí)別，結(jié)果表明該視頻圖像中存在疑似口蹄疫病變，向預(yù)警系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警信號(hào)。

本實(shí)用新型采用全天侯實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng)，收集一天中不同時(shí)間內(nèi)的視頻圖像，一旦發(fā)現(xiàn)疑似疫情立即通過預(yù)警系統(tǒng)向各個(gè)監(jiān)控終端發(fā)出預(yù)警信號(hào)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)生豬疫情的自動(dòng)預(yù)警。

需要說明的是，本實(shí)用新型的說明書及其附圖中給出了本實(shí)用新型的較佳的實(shí)施方式，但是，本實(shí)用新型可以通過許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本說明書所描述的實(shí)施方式，這些實(shí)施方式不作為對(duì)本實(shí)用新型內(nèi)容的額外限制，提供這些實(shí)施方式的目的是使對(duì)本實(shí)用新型的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。并且，上述各技術(shù)特征繼續(xù)相互組合，形成未在上面列舉的各種實(shí)施方式，均視為本實(shí)用新型說明書記載的范圍；進(jìn)一步地，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。