本發(fā)明屬于家禽養(yǎng)殖業(yè)領(lǐng)域，尤其涉及了一種層疊籠養(yǎng)蛋雞舍料槽剩料估測方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著家禽養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，蛋雞的飼養(yǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的人工飼養(yǎng)方式已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)的高效率和精細(xì)化管理需求。層疊籠養(yǎng)模式因其生產(chǎn)效率高、空間利用率高，蛋品供應(yīng)穩(wěn)定的優(yōu)勢，在中國迅猛發(fā)展已成為蛋雞養(yǎng)殖的主流。在蛋雞飼養(yǎng)過程中，飼料管理是保證雞只健康生長和高產(chǎn)蛋率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。然而，傳統(tǒng)的飼料投放和管理方式存在諸多不足：一、人工管理效率低：依賴人工定期檢查和添加飼料，耗時耗力，且難以實現(xiàn)精確控制。二、飼料浪費問題：由于缺乏精準(zhǔn)的飼料投放和剩余料量監(jiān)測，常常導(dǎo)致飼料過剩或不足，造成資源浪費。三、健康風(fēng)險：飼料量的不均衡可能引發(fā)雞只營養(yǎng)不良或過食，影響雞只健康和生產(chǎn)性能。四、環(huán)境控制困難：剩余飼料容易腐敗，影響雞舍衛(wèi)生，增加疾病傳播風(fēng)險。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種層疊籠養(yǎng)蛋雞舍料槽剩料估測方法及裝置，該方法和裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對蛋雞舍料槽中飼料剩余量的精確估測，通過自動化和智能化技術(shù)，本發(fā)明能夠提高飼料管理的效率和準(zhǔn)確性，減少飼料浪費，優(yōu)化雞只飼養(yǎng)環(huán)境，從而提升蛋雞的生產(chǎn)性能和養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下，包括以下步驟：

3、步驟s1、搭建剩料數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過剩料數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集層疊籠養(yǎng)雞舍中不同高度的雞籠料槽視頻；

4、步驟s2、構(gòu)建用于識別籠柱、料槽和料槽中剩料的料槽剩料預(yù)測模型，利用雞籠料槽視頻對料槽剩料預(yù)測模型進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練結(jié)束后獲得訓(xùn)練好的料槽剩料預(yù)測模型；

5、步驟s3、將待預(yù)測剩料比例的雞籠料槽視頻輸入至訓(xùn)練好的料槽剩料預(yù)測模型中，獲取雞籠料槽視頻中各個籠柱的位置、料槽區(qū)域位置和剩料區(qū)域位置；

6、步驟s4、根據(jù)料槽剩料預(yù)測模型輸出的籠柱位置、料槽區(qū)域位置和剩料區(qū)域位置，獲取雞籠料槽視頻中各個料槽的剩料比例。

7、所述的步驟s1具體為：

8、步驟s1.1、首先在層疊籠養(yǎng)雞舍中搭建剩料數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述的剩料數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由移動底盤、相機(jī)可調(diào)支架和相機(jī)組成，移動底盤可水平移動地放置在地面上，相機(jī)可調(diào)支架豎直安裝在移動底盤上，相機(jī)可上下移動地安裝在相機(jī)可調(diào)支架上；

9、步驟s1.2、通過剩料數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實時調(diào)節(jié)相機(jī)的角度和位置，并利用相機(jī)實時獲取層疊籠養(yǎng)雞舍中不同高度的雞籠料槽視頻。

10、所述的步驟s2具體為：

11、步驟s2.1、對雞籠料槽視頻進(jìn)行預(yù)處理：首先，對雞籠料槽視頻中的各幀雞籠料槽圖片依次進(jìn)行圖像去噪、圖像對比度調(diào)整和圖像尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，并使用圖片標(biāo)注工具利用籠柱檢測框標(biāo)注出雞籠外圍的籠柱，以獲取籠柱的位置信息，然后使用圖片標(biāo)注工具對雞籠料槽圖片進(jìn)行標(biāo)注，以標(biāo)注出雞籠料槽圖片中的料槽區(qū)域和剩料區(qū)域；

12、步驟s2.2、然后將各幀雞籠料槽圖片和對應(yīng)的標(biāo)簽信息構(gòu)建成雞籠料槽剩料數(shù)據(jù)集，所述標(biāo)簽信息包括雞籠料槽圖片中的籠柱位置信息、料槽區(qū)域信息和剩料區(qū)域信息；

13、步驟s2.3、構(gòu)建用于識別籠柱、料槽和剩料區(qū)域的料槽剩料預(yù)測模型，利用雞籠料槽剩料數(shù)據(jù)集對料槽剩料預(yù)測模型進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練結(jié)束后獲得訓(xùn)練好的料槽剩料預(yù)測模型。

14、所述的步驟s4具體為：

15、步驟s4.1、首先根據(jù)雞籠料槽視頻中各幀雞籠料槽圖像的輸入結(jié)果，篩除出雞籠料槽視頻中的目標(biāo)籠柱；所述的各幀雞籠料槽圖像的輸入結(jié)果包括步驟s3輸出的籠柱位置、料槽區(qū)域位置和剩料區(qū)域位置；

16、步驟s4.2、接著，根據(jù)目標(biāo)籠柱的位置，對雞籠料槽視頻中的雞籠進(jìn)行編號，并從各幀雞籠料槽圖像中篩選出目標(biāo)雞籠；

17、步驟s4.3、最后，根據(jù)目標(biāo)籠柱的位置在目標(biāo)雞籠中劃分出感興趣區(qū)域，并根據(jù)感興趣區(qū)域得到各個雞籠料槽的剩料比例。

18、所述的步驟s4.1具體為：

19、步驟s4.1.1、首先根據(jù)步驟s3輸出的籠柱位置，按照以下公式處理得到雞籠料槽圖像中各個籠柱中心點pj的坐標(biāo)：

20、pxj=?xj+wj/2；pyj=?yj+hj/2

21、其中，pxj和pyj分別為雞籠料槽圖像中第j個籠柱中心點pj的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；xj和yj分別為第j個籠柱對應(yīng)籠柱檢測框左上角頂點的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；wj和hj分別為第j個籠柱對應(yīng)籠柱檢測框的寬度和高度，j表示籠柱的序數(shù)；

22、步驟s4.1.2、接著，根據(jù)相鄰兩個籠柱中心點的橫坐標(biāo)間距，對籠柱位置的合理性進(jìn)行判斷，得到位置合理的目標(biāo)籠柱，所述目標(biāo)籠柱的具體獲取方式為：

23、步驟s4.1.2.1、首先，將雞籠料槽圖像中的第一個籠柱作為第一個目標(biāo)籠柱；

24、步驟s4.1.2.2、接著，自定義篩選次數(shù)z為2；

25、步驟s4.1.2.3、對當(dāng)前第z個籠柱位置的合理性判斷：

26、若當(dāng)前籠柱中心點和前一個目標(biāo)籠柱中心點的橫坐標(biāo)間距大于距離閾值xlimit，則表明當(dāng)前第z個籠柱為目標(biāo)籠柱，并將篩選次數(shù)z加1；

27、否則，則表明當(dāng)前第z個籠柱不為目標(biāo)籠柱，并將篩選次數(shù)z加1；

28、步驟s4.1.2.4、重復(fù)步驟s4.1.2.3，直到完成所有籠柱的位置判斷。

29、所述的步驟s4.2具體為：

30、步驟s4.2.1、對雞籠料槽視頻中的各個雞籠編號：在雞籠料槽視頻中，將各個目標(biāo)籠柱按照時間軸順序從小到大進(jìn)行編號，然后將雞籠料槽視頻中第i個目標(biāo)籠柱和第i+1個目標(biāo)籠柱之間的矩形區(qū)域作為雞籠料槽視頻的第i個雞籠cai，其中，雞籠的高度選用給定的常數(shù)，i表示目標(biāo)籠柱/雞籠的序數(shù)；

31、步驟s4.2.2、從各幀雞籠料槽圖像中篩選出待計算剩料的目標(biāo)雞籠：

32、針對任意一幀雞籠料槽圖像，若雞籠cai中心點的橫坐標(biāo)大于wp/3且小于2wp/3，則在該幀雞籠料槽圖像中的該雞籠cai為目標(biāo)雞籠，其中，wp表示雞籠料槽圖像的寬度；

33、否則，則在該幀雞籠料槽圖像中的雞籠cai不為目標(biāo)雞籠。

34、所述的步驟s4.3具體為：

35、步驟s4.3.1、根據(jù)目標(biāo)籠柱的位置確定待劃分的感興趣區(qū)域roi的角點，所述的感興趣區(qū)域roi包括矩形的上層感興趣區(qū)域uroi和矩形的下層感興趣區(qū)域lroi，上層感興趣區(qū)域的四個角點及角點坐標(biāo)分別為上層角點一urec1(xi,yi)、上層角點二urec2(xi+1,yi)、上層角點三urec3(xi,3hp/5)和上層角點四urec4(xi+1,3hp/5)，下層感興趣區(qū)域的四個角點及角點坐標(biāo)分別為下層角點一lrec1(xi,3hp/5)、下層角點二lrec2(xi+1,3hp/5)、下層角點三lrec3(xi,hp)和下層角點四lrec4(xi+1,hp)；

36、其中，xi和yi分別為雞籠料槽圖像中第i個目標(biāo)籠柱中心點的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；xi+1為第i+1個目標(biāo)籠柱中心點的橫坐標(biāo)；hp表示雞籠料槽圖像的高度；

37、步驟s4.3.2、根據(jù)上層感興趣區(qū)域和下層感興趣區(qū)域的角點坐標(biāo)在各幀雞籠料槽圖像的目標(biāo)雞籠中分別劃分出上層感興趣區(qū)域和下層感興趣區(qū)域，所述各幀雞籠料槽圖像的目標(biāo)雞籠區(qū)域均包含兩層料槽，上層料槽和下層料槽分別位于上層感興趣區(qū)域和下層感興趣區(qū)域內(nèi)；

38、步驟s4.3.3、在雞籠料槽圖像中，針對目標(biāo)雞籠區(qū)域內(nèi)的剩料區(qū)域進(jìn)行分割掩碼，得到剩料區(qū)域的二進(jìn)制圖像；

39、步驟s4.3.4、按照以下公式處理得到各幀雞籠料槽圖像中各個目標(biāo)雞籠上層料槽和下層料槽的剩料比例：

40、precisionu=masku/((xi+1-xi)(uyu-uy l))

41、precisionl=maskl/((xi+1-xi)(lyu-ly l))

42、其中，precisionu為目標(biāo)雞籠上層感興趣區(qū)域中上層料槽的剩料比例；precisionl為目標(biāo)雞籠下層感興趣區(qū)域中下層料槽的剩料比例；masku表示上層料槽剩料區(qū)域的二進(jìn)制圖像中白色像素點的個數(shù)；maskl表示下層料槽剩料區(qū)域的二進(jìn)制圖像中白色像素點的個數(shù)；uyu表示上層料槽上邊界線的縱坐標(biāo)；uy l表示上層料槽下邊界線的縱坐標(biāo)；lyu表示下層料槽上邊界線的縱坐標(biāo)；ly l表示下層料槽下邊界線的縱坐標(biāo)；

43、步驟s4.3.5、針對所有雞籠料槽圖像中編號相同的同一個目標(biāo)雞籠，對同一個目標(biāo)雞籠對應(yīng)的所有上層料槽剩料比例進(jìn)行平均，得到雞籠料槽視頻中第i個雞籠cai最終的上層料槽剩料比例，對同一個目標(biāo)雞籠對應(yīng)的所有下層料槽剩料比例進(jìn)行平均，得到雞籠料槽視頻中第i個雞籠cai最終的下層料槽剩料比例。

44、本發(fā)明裝置包括搭建剩料數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、料槽剩料預(yù)測模型和剩料量測定系統(tǒng)；搭建剩料數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括移動底盤、相機(jī)可調(diào)支架和相機(jī)，移動底盤可水平移動地放置在地面上，相機(jī)可調(diào)支架豎直安裝在移動底盤上，相機(jī)可上下移動地安裝在相機(jī)可調(diào)支架上，移動底盤和相機(jī)可調(diào)支架用于調(diào)節(jié)相機(jī)的位置和角度，相機(jī)用于實時采集層疊籠養(yǎng)雞舍中不同高度的雞籠料槽視頻，并將雞籠料槽視頻輸入到訓(xùn)練好的料槽剩料預(yù)測模型中，料槽剩料預(yù)測模型輸出雞籠料槽視頻中各種幀雞籠料槽圖像的籠柱位置、料槽位置和剩料區(qū)域位置；剩料量測定系統(tǒng)根據(jù)料槽剩料預(yù)測模型輸出的籠柱位置、料槽位置和剩料區(qū)域位置，獲取各幀雞籠料槽圖像中各個料槽的剩料比例。

45、本發(fā)明旨在通過自動化技術(shù)優(yōu)化飼料管理，提高養(yǎng)殖效率和經(jīng)濟(jì)效益。該裝置特別設(shè)計了剩料數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，配備高清攝像頭和可調(diào)支架，以適應(yīng)不同高度的料槽，實現(xiàn)全面的數(shù)據(jù)采集。通過精確測量雞舍環(huán)境并設(shè)計相應(yīng)的支架，確保了圖像采集的質(zhì)量和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。料槽剩料預(yù)測模型的核心在于模型訓(xùn)練及后處理，其中采用深度學(xué)習(xí)框架和yolov8n-seg模型，對收集的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，實現(xiàn)了對雞籠邊緣和剩料區(qū)域的精準(zhǔn)識別和分割。此外，通過物體跟蹤算法和連續(xù)幀處理，系統(tǒng)能夠保持對籠柱和剩料的穩(wěn)定跟蹤，確保分籠處理和剩料估測的連續(xù)性和準(zhǔn)確性。本發(fā)明在實際蛋雞舍中能夠?qū)崟r監(jiān)測飼料剩余情況，調(diào)整投放策略，并提供數(shù)據(jù)分析報告，輔助養(yǎng)殖人員做出科學(xué)的養(yǎng)殖決策。本發(fā)明的實施，不僅減少了飼料feed浪費，還提升了雞只飼養(yǎng)環(huán)境，有助于促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

46、本發(fā)明的有益效果是：

47、1、提高飼料管理精度與效率：本發(fā)明通過自動化的剩料數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和深度學(xué)習(xí)模型，實現(xiàn)了對蛋雞舍料槽剩料量的精確估測。與傳統(tǒng)人工檢查相比，該系統(tǒng)大幅提高了飼料管理的精度和效率，減少了人為誤差和勞動強(qiáng)度。自動化監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析減少了對大量人力資源的依賴，同時確保了飼料投放的及時性和適量性。

48、2、優(yōu)化雞只飼養(yǎng)環(huán)境：通過實時監(jiān)測飼料的投放和剩余情況，本發(fā)明能夠有效避免飼料過剩或不足的問題，減少飼料浪費，并且防止因飼料腐敗而影響雞舍衛(wèi)生，從而優(yōu)化了雞只的飼養(yǎng)環(huán)境。這不僅有助于提高蛋雞的健康水平和生產(chǎn)性能，還降低了疾病傳播的風(fēng)險，提高了養(yǎng)殖業(yè)的整體可持續(xù)性。

49、3、智能化決策支持：本發(fā)明的系統(tǒng)不僅限于實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)報告，還提供智能決策支持。系統(tǒng)能夠根據(jù)飼料剩余量自動提醒養(yǎng)殖人員，實現(xiàn)精細(xì)化飼養(yǎng)管理。這種智能化的決策支持機(jī)制，使得養(yǎng)殖管理更加科學(xué)、靈活，能夠適應(yīng)不同生長階段蛋雞的營養(yǎng)需求，進(jìn)一步提升養(yǎng)殖效率和經(jīng)濟(jì)效益。