基于計(jì)算機(jī)視覺的育肥豬的自動(dòng)行為分析系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于計(jì)算機(jī)視覺的育肥豬的自動(dòng)行為分析系統(tǒng)及方法，采用攝像機(jī)采集豬舍內(nèi)視頻信息，傳感器采集豬舍內(nèi)環(huán)境信息。利用攝像機(jī)前對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定；在育肥豬背部進(jìn)行標(biāo)記，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)處理采集的視頻信息，通過支持向量機(jī)對(duì)育肥豬的信息訓(xùn)練，自動(dòng)檢測(cè)目標(biāo)育肥豬；利用計(jì)算機(jī)視覺方法對(duì)育肥豬進(jìn)行目標(biāo)跟蹤；根據(jù)目標(biāo)跟蹤的信息和傳感器采集的信息對(duì)目標(biāo)育肥豬進(jìn)行行為分析判定，判定育肥豬的異常行為，并對(duì)有可能出現(xiàn)的異常行為進(jìn)行報(bào)警。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)育肥豬檢測(cè)中僅對(duì)育肥豬的行為進(jìn)行跟蹤，而忽略了育肥豬豬舍環(huán)境對(duì)行為的影響，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)育肥豬成長(zhǎng)過程的準(zhǔn)確檢測(cè)，并對(duì)目標(biāo)豬進(jìn)行異常行為報(bào)警，可廣泛應(yīng)用于育肥豬領(lǐng)域。
【專利說明】基于計(jì)算機(jī)視覺的育肥豬的自動(dòng)行為分析系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及動(dòng)物行為檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種融合傳感器信息與視頻監(jiān)控跟蹤信息的自動(dòng)行為分析系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]豬肉作為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚南M(fèi)品和營(yíng)養(yǎng)品，其產(chǎn)量和質(zhì)量與人民的健康生活息息相關(guān)。20世紀(jì)70年代以來，雖然我國(guó)已經(jīng)形成高密度、集中化的養(yǎng)豬體系，養(yǎng)豬業(yè)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，但是仍然存在著豬肉質(zhì)量不高、出欄率低、生產(chǎn)效率低、養(yǎng)豬成本居高不下等諸多問題。規(guī)?；曫B(yǎng)技術(shù)密度高，往往會(huì)由于舍內(nèi)環(huán)境調(diào)控設(shè)施不當(dāng)，引起舍內(nèi)環(huán)境條件差，不能滿足豬的正常設(shè)立機(jī)能。豬舍內(nèi)溫度過高或者過低，濕度過大、舍內(nèi)潮濕通常會(huì)引發(fā)病狀；通風(fēng)不良及有害氣體的蓄積等因素，使豬產(chǎn)生不適感或休息不好；光照過強(qiáng)，豬處于興奮狀態(tài)，煩躁不安而引起豬的行為異常，從而影響生產(chǎn)力。
[0003]目前國(guó)內(nèi)主要采用人工觀察的方式監(jiān)測(cè)豬的行為，該方法不但消耗人工大量的時(shí)間和精力，而且得到的觀測(cè)數(shù)據(jù)主觀性較強(qiáng)，無法準(zhǔn)確地、連續(xù)地記錄育肥豬行為。農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力的日趨貧乏，必然要求智能化、視覺化、機(jī)械的農(nóng)業(yè)。
[0004]計(jì)算機(jī)視覺是一個(gè)包括獲取、處理、分析和理解圖像信息的領(lǐng)域。利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)對(duì)群養(yǎng)育肥豬的日常采食、飲水、排泄行為進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)序列圖像中的運(yùn)動(dòng)育肥豬進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)跟蹤，記錄育肥豬在一天內(nèi)采食飲水量、飲水飲食次數(shù)、排泄次數(shù)，作為后續(xù)判斷育肥豬是否有異常行為的依據(jù)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和診治疾病，防止豬瘟的傳播降低育肥豬疾病死亡率。同時(shí)避免因使用大量藥品，影響豬肉的質(zhì)量，對(duì)豬肉安全造成威脅。對(duì)滿足人們的消費(fèi)需求，提高人們的生活水平有很大的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。豬個(gè)體行為是否正?？梢宰鳛榕袛嘟】禒顩r的重要指標(biāo)。因此，利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)對(duì)豬進(jìn)行監(jiān)控、跟蹤的行為檢測(cè)是亟待需要解決的重要課題。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)公開了一種基于RFID和ARM嵌入式技術(shù)的豬行為自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)將嵌入式系統(tǒng)及FRID、GPRS無線網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，用于自動(dòng)化檢測(cè)群養(yǎng)豬日常行為活動(dòng)，檢測(cè)是否存在異常行為，以便及時(shí)診治出現(xiàn)異常的豬，并記錄其生長(zhǎng)過程。該技術(shù)僅僅對(duì)豬的行為進(jìn)行檢測(cè)，忽略了禽畜的行為隨著環(huán)境的不同，其采食、飲水、排泄等亦會(huì)有所不同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006](一 )要解決的技術(shù)問題
[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就是如何提供一種基于計(jì)算機(jī)視覺的育肥豬系統(tǒng)及方法，使其能夠?qū)⒂守i的行為與環(huán)境進(jìn)行結(jié)合，并對(duì)異常行為進(jìn)行分析處理。
[0008]( 二 )技術(shù)方案
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于計(jì)算機(jī)視覺的育肥豬的自動(dòng)行為分析系統(tǒng)，其特征在于，包括多模態(tài)信息采集模塊、多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊、視頻圖像檢測(cè)模塊、視頻圖像跟蹤模塊、動(dòng)物行為分析模塊；[0010]其中多模態(tài)信息采集模塊包括視頻采集模塊和環(huán)境信息數(shù)據(jù)采集模塊，視頻采集模塊包括一個(gè)標(biāo)定的(XD攝像機(jī)；
[0011]多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊包括硬件部分和軟件部分；其中，硬件部分包括攝像機(jī)一臺(tái)、圖像采集卡和傳感器接收器、環(huán)境傳感器；軟件部分包括多模態(tài)信息數(shù)據(jù)融合的計(jì)算機(jī)軟件接口，硬件部分的攝像機(jī)要進(jìn)行攝像機(jī)標(biāo)定獲取攝像機(jī)的幾何模型參數(shù)；
[0012]視頻圖像檢測(cè)模塊，用于對(duì)目標(biāo)豬進(jìn)行檢測(cè)；
[0013]視頻圖像檢測(cè)模塊包括視頻圖像獲取模塊，用于收集目標(biāo)豬的視頻信息；視頻圖像預(yù)處理模塊，用于對(duì)獲取模塊收集的視頻圖像進(jìn)行預(yù)處理；視頻圖像分割模塊，將圖像分為目標(biāo)與背景兩部分，并將目標(biāo)豬從原圖像中提取出來；
[0014]視頻圖像跟蹤模塊，包括跟蹤模塊和數(shù)據(jù)分析模塊；
[0015]跟蹤模塊根據(jù)目標(biāo)豬的生物量信息，對(duì)檢測(cè)到的目標(biāo)豬進(jìn)行跟蹤；
[0016]數(shù)據(jù)分析模塊，通過對(duì)目標(biāo)豬的形心位置的跟蹤，計(jì)算出目標(biāo)豬的運(yùn)動(dòng)加速度，運(yùn)動(dòng)軌跡，獲取目標(biāo)豬所在圖像中的位置和區(qū)域劃分信息，計(jì)算目標(biāo)豬的體長(zhǎng)和體寬；
[0017]動(dòng)物行為分析模塊，根據(jù)跟蹤模塊中的數(shù)據(jù)和多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊采集的豬舍環(huán)境數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析綜合，判定是否為異常豬。
[0018]優(yōu)選地，所述環(huán)境信息模塊包括七個(gè)不同的傳感器，包括粉塵、氨氮、硫化氫、光照、溫度、濕度 、二氧化碳七種傳感器各一個(gè)，該模塊用于采集豬舍的環(huán)境信息；
[0019]本發(fā)明還提供一種基于計(jì)算機(jī)視覺的育肥豬的自動(dòng)行為分析方法，包括以下步驟:
[0020]步驟一:將育肥豬背部用不同圖案進(jìn)行標(biāo)記，利用環(huán)境信息數(shù)據(jù)采集模塊中的環(huán)境傳感器對(duì)豬舍內(nèi)進(jìn)行信息數(shù)據(jù)采集；
[0021]步驟二:在豬舍中安裝攝像機(jī)，對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，通過攝像機(jī)的非線性模型，考慮鏡頭徑向畸變影響，拍攝同方向顯示模型，附著在理想的平面表面，獲取攝像機(jī)成像的幾何模型參數(shù)；獲取參數(shù)后對(duì)目標(biāo)豬進(jìn)行視頻采集，獲取原始豬舍的采集視頻序列；
[0022]步驟三:通過多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊，對(duì)多模態(tài)信息采集模塊采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，并對(duì)視頻信息與環(huán)境信息進(jìn)行對(duì)齊同步，獲得豬舍的環(huán)境信息和當(dāng)前時(shí)刻的豬的監(jiān)控視頻信息，并將目標(biāo)豬的多模態(tài)信息采集模塊中采集的數(shù)據(jù)傳遞給視頻圖像檢測(cè)模塊；
[0023]步驟四:視頻圖像檢測(cè)模塊獲取視頻信息后，計(jì)算機(jī)軟件程序處理視頻序列并對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，劃分豬舍內(nèi)不同區(qū)域，對(duì)不同的區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記，并將檢測(cè)目標(biāo)傳遞給視頻圖像跟蹤1?塊；
[0024]步驟五:視頻圖像跟蹤模塊的跟蹤模塊根據(jù)目標(biāo)豬的生物量信息，對(duì)檢測(cè)到的目標(biāo)豬進(jìn)行跟蹤；
[0025]視頻圖像跟蹤模塊的數(shù)據(jù)分析模塊，通過對(duì)目標(biāo)豬的形心位置的跟蹤，計(jì)算出目標(biāo)豬的運(yùn)動(dòng)加速度，運(yùn)動(dòng)軌跡，獲取目標(biāo)豬所在圖像中的位置和區(qū)域劃分信息，計(jì)算目標(biāo)豬的體長(zhǎng)和體寬；并將視頻圖像跟蹤模塊的數(shù)據(jù)，結(jié)合多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊采集的環(huán)境傳感器的信息，傳遞給動(dòng)物行為分析模塊；
[0026]步驟六:根據(jù)視頻圖像跟蹤模塊的信息，通過動(dòng)物行為分析模塊統(tǒng)計(jì)目標(biāo)豬的排泄次數(shù)、躺臥時(shí)間、采食飲水次數(shù)、食物和水源消耗量，估算豬的體重、胴體瘦肉量、肥瘦度，判定目標(biāo)育肥豬的異常行為，系統(tǒng)根據(jù)異常情況將異常信息通過短信貓發(fā)送短信到聯(lián)系人手機(jī)上。
[0027]優(yōu)選地，所述步驟四中視頻圖像檢測(cè)模塊進(jìn)行處理視頻數(shù)據(jù)包括以下步驟:
[0028]A:多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊，以無線路由的傳輸方式，將多模態(tài)信息采集模塊采集的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)軟件接口，計(jì)算機(jī)軟件接口將數(shù)據(jù)傳輸給視頻圖像獲取模塊；
[0029]B:視頻圖像預(yù)處理模塊將視頻圖像獲取模塊中的視頻圖像以幀為單位，對(duì)每幀圖像進(jìn)行高斯平滑處理，增強(qiáng)圖像的目標(biāo)和背景之間的差距；
[0030]C:對(duì)視頻圖像用視頻圖像分割模塊進(jìn)行圖像分割，圖像分割后繼續(xù)對(duì)分割后的視頻圖像進(jìn)行高斯平滑處理；
[0031]D:對(duì)處理后的圖像進(jìn)行前景圖像和背景圖像檢測(cè)，根據(jù)攝像頭的標(biāo)定和背景區(qū)域像素點(diǎn)坐標(biāo)，對(duì)豬舍內(nèi)的區(qū)域劃分為排泄區(qū)、采食區(qū)、活動(dòng)區(qū)，并對(duì)排泄區(qū)和采食區(qū)用藍(lán)色和綠色的四邊形進(jìn)行標(biāo)注；
[0032]E:判定前景區(qū)域是否目標(biāo)為育肥豬，若為育肥豬，則對(duì)其進(jìn)行背部圖案辨別，否則進(jìn)行下一塊前景區(qū)域辨別，若為育肥豬背部圖案為目標(biāo)育肥豬，將其設(shè)為目標(biāo)育肥豬，否則查找下一幀前景區(qū)域，直至查尋到目標(biāo)育肥豬，若找尋不到，則判為無此目標(biāo)育肥豬；
[0033]優(yōu)選地，所述步驟五中視頻圖像跟蹤模塊進(jìn)行處理視頻數(shù)據(jù)包括以下步驟:
[0034]A:根據(jù)視頻圖像檢測(cè)模塊檢測(cè)出的目標(biāo)，將目標(biāo)育肥豬信息傳遞給視頻圖像跟蹤模塊，視頻圖像跟蹤模塊的跟蹤模塊對(duì)目標(biāo)育肥豬進(jìn)行目標(biāo)跟蹤；
[0035]B:將跟蹤信息傳遞給視頻圖像跟蹤模塊的數(shù)據(jù)分析模塊，數(shù)據(jù)分析模塊根據(jù)目標(biāo)育肥豬的質(zhì)心位置和攝像機(jī)的標(biāo)定，統(tǒng)計(jì)目標(biāo)育肥豬的運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)加速度；
[0036]C:數(shù)據(jù)分析模塊根據(jù)目標(biāo)育肥豬的跟蹤最小外接矩形的長(zhǎng)度和攝像機(jī)的標(biāo)定，計(jì)算目標(biāo)豬的體長(zhǎng)和體寬；
[0037]D:數(shù)據(jù)分析模塊根據(jù)目標(biāo)豬的形心位置，在一個(gè)二維運(yùn)動(dòng)空間中計(jì)算目標(biāo)豬的形心運(yùn)動(dòng)軌跡。
[0038]優(yōu)選地，所述步驟六中動(dòng)物行為分析模塊進(jìn)行動(dòng)物行為分析包括以下步驟:
[0039]A:根據(jù)多模態(tài)信息采集數(shù)據(jù)傳送來的數(shù)據(jù)，監(jiān)控豬舍內(nèi)的環(huán)境各項(xiàng)指標(biāo)，根據(jù)各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)，通過打掃豬舍衛(wèi)生、通風(fēng)換氣等措施，使豬生長(zhǎng)在一個(gè)適宜的環(huán)境中；
[0040]B:根據(jù)攝像機(jī)采集圖像中的區(qū)域劃分，將視頻圖像根據(jù)坐標(biāo)位置，劃分為不同的區(qū)域，根據(jù)豬的形心所在區(qū)域，找到目標(biāo)豬所在的運(yùn)動(dòng)區(qū)域；目標(biāo)豬進(jìn)入采食區(qū)域進(jìn)食，若在此區(qū)域停留超過lmin，則判定目標(biāo)豬進(jìn)行采食活動(dòng)，若根據(jù)投喂模型中的食物水量減少量和目標(biāo)豬飲水采食次數(shù)過少，則對(duì)目標(biāo)豬進(jìn)行標(biāo)記，假定目標(biāo)豬出現(xiàn)采食問題，進(jìn)行軟件報(bào)警處理，將異常采食信息發(fā)送短信到聯(lián)系人手機(jī)上；
[0041]目標(biāo)豬進(jìn)入排泄區(qū)域且停留時(shí)間超過20s進(jìn)行次數(shù)統(tǒng)計(jì)，若目標(biāo)豬多次進(jìn)入排泄區(qū)域，則假定該目標(biāo)豬發(fā)生病情，進(jìn)行軟件報(bào)警處理，將報(bào)警信息用短信發(fā)送到聯(lián)系人手機(jī)上；
[0042]C:通過多模態(tài)信息采集模塊的傳感器數(shù)據(jù)和目標(biāo)豬異常數(shù)據(jù)，對(duì)目標(biāo)豬的生活習(xí)性和生活狀態(tài)進(jìn)行分析，找出目標(biāo)豬最佳的養(yǎng)殖環(huán)境；
[0043]D:根據(jù)目標(biāo)豬的所在位置，判定目標(biāo)豬的運(yùn)動(dòng)情況，若質(zhì)心在質(zhì)心點(diǎn)附近位置，就判定該目標(biāo)豬為靜止?fàn)顟B(tài)，根據(jù)靜止?fàn)顟B(tài)的時(shí)間，統(tǒng)計(jì)目標(biāo)豬的躺臥時(shí)間和運(yùn)動(dòng)時(shí)間；若目標(biāo)育肥豬的靜臥時(shí)間過長(zhǎng)，且運(yùn)動(dòng)速度，運(yùn)動(dòng)時(shí)間過短，則假定該目標(biāo)豬出現(xiàn)病情，通過軟件報(bào)警系統(tǒng)，將發(fā)送短信告知聯(lián)系人；
[0044]E:根據(jù)跟蹤目標(biāo)豬最小外接矩形的長(zhǎng)、寬、長(zhǎng)寬比、攝像機(jī)的標(biāo)定、豬的平均質(zhì)量，估算目標(biāo)豬的體重；而后根據(jù)跟蹤目標(biāo)豬的體重及目標(biāo)豬長(zhǎng)、寬、長(zhǎng)寬比、背膘長(zhǎng)度、豬的胴體周長(zhǎng)，估算豬的胴體重量；
[0045]F:根據(jù)跟蹤目標(biāo)豬平均背膘厚度，平均最后肋處背膘厚，胴體重量，利用多元回歸方程的瘦肉率最優(yōu)數(shù)學(xué)模型估算瘦肉率，若瘦肉率達(dá)標(biāo)，進(jìn)行出欄提示。
[0046](三)有益效果
[0047]本發(fā)明的一種基于計(jì)算機(jī)視覺的育肥豬的自動(dòng)行為分析系統(tǒng)及方法，采用攝像機(jī)采集豬舍內(nèi)視頻信息，傳感器采集豬舍內(nèi)環(huán)境信息。在利用攝像機(jī)前，對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定；在育肥豬背部進(jìn)行圖案標(biāo)記，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)處理采集的視頻信息，通過支持向量機(jī)對(duì)育肥豬的信息訓(xùn)練，自動(dòng)檢測(cè)目標(biāo)育肥豬；利用計(jì)算機(jī)視覺方法對(duì)育肥豬進(jìn)行目標(biāo)跟蹤；根據(jù)目標(biāo)跟蹤的信息和傳感器采集的信息對(duì)目標(biāo)育肥豬進(jìn)行行為分析判定，判定育肥豬的異常行為，并對(duì)有可能出現(xiàn)的異常行為進(jìn)行報(bào)警。該方法使得育肥豬自動(dòng)行為分析過程中，智能的將育肥豬的行為與環(huán)境進(jìn)行結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)育肥豬成長(zhǎng)過程的準(zhǔn)確檢測(cè)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0048]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0049]圖1:本發(fā)明提供的基于計(jì)算機(jī)視覺的育肥豬的自動(dòng)行為分析方法的流程示意圖；
[0050]圖2:本發(fā)明提供的基于計(jì)算機(jī)視覺的育肥豬的自動(dòng)行為分析系統(tǒng)中視頻圖像檢測(cè)模塊的工作流程示意圖；
[0051]圖3:本發(fā)明提供的基于計(jì)算機(jī)視覺的育肥豬的自動(dòng)行為分析系統(tǒng)中視頻圖像跟蹤模塊的工作流程示意圖；
[0052]圖4:本發(fā)明提供的基于計(jì)算機(jī)視覺的育肥豬的自動(dòng)行為分析系統(tǒng)中動(dòng)物行為分析模塊的工作流程示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0053]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不能用來限制本發(fā)明的范圍。
[0054]本實(shí)施例提供一種基于計(jì)算機(jī)視覺的育肥豬的自動(dòng)行為分析系統(tǒng)，包括多模態(tài)信息采集模塊、多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊、視頻圖像檢測(cè)模塊、視頻圖像跟蹤模塊、動(dòng)物行為分析模塊；
[0055]其中多模態(tài)信息采集模塊包括視頻采集模塊和環(huán)境信息數(shù)據(jù)采集模塊，視頻采集模塊包括一個(gè)CCD攝像機(jī)，先進(jìn)行攝像機(jī)標(biāo)定，通過攝像機(jī)采集目標(biāo)豬的日常行為視頻信息，環(huán)境信息模塊包括七個(gè)不同的傳感器，包括粉塵、氨氮、硫化氫、光照、溫度、濕度、二氧化碳七種傳感器各一個(gè)，該模塊用于采集豬舍的環(huán)境信息；[0056]豬舍內(nèi)的環(huán)境信息包括豬舍內(nèi)的粉塵、氨氮、硫化氫的濃度和溫度、光照、濕度、二氧化碳的各項(xiàng)指標(biāo)，根據(jù)各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)來檢測(cè)環(huán)境信息；
[0057]多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊包括硬件部分和軟件部分；多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊的硬件部分為環(huán)境傳感器、攝像機(jī)一臺(tái)、圖像采集卡和傳感器接收器，軟件部分為多模態(tài)信息數(shù)據(jù)融合的計(jì)算機(jī)軟件接口，硬件部分的攝像機(jī)要進(jìn)行攝像機(jī)標(biāo)定，獲取攝像機(jī)的幾何模型參數(shù)；
[0058]多模態(tài)信息采集模塊將視頻采集模塊和環(huán)境信息數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)以無線的連接方式傳送給圖像采集卡和傳感器接收器，圖像采集卡對(duì)每一幀圖像進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)換，傳感器接收器將接收到的信號(hào)整合成數(shù)據(jù)，圖像采集卡和傳感器接收器將收集到的數(shù)據(jù)傳遞給多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊，多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊的硬件部分是以路由的方式傳遞給多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊的軟件部分，路由器接收硬件設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)由攝像機(jī)接口和傳感器接口傳遞給計(jì)算機(jī)；
[0059]計(jì)算機(jī)獲取到采集信息以后，采集的信息以相同時(shí)間戳的方式進(jìn)行同步，多模態(tài)信息包括攝像機(jī)采集的視頻序列數(shù)據(jù)和傳感器采集的環(huán)境信息數(shù)據(jù)；
[0060]多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊對(duì)所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步，將視頻信息和環(huán)境信息進(jìn)行同步處理，并把采集的數(shù)據(jù)傳遞給視頻圖像檢測(cè)模塊，同時(shí)對(duì)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，檢測(cè)環(huán)境是否有異常，環(huán)境的異常與否是引起目標(biāo)豬異常的主要原因；
[0061]視頻圖像檢測(cè)模塊基于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)視覺的空間域圖像增強(qiáng)技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，視頻圖像分割技術(shù)對(duì)視頻圖像進(jìn)行分割，視頻圖像數(shù)學(xué)形態(tài)特征處理技術(shù)對(duì)視頻圖像進(jìn)行目標(biāo)連通；
[0062]視頻圖像跟蹤模塊的跟蹤模塊用于對(duì)目標(biāo)豬檢測(cè)后的跟蹤，針對(duì)目標(biāo)利用跟蹤模塊中核心算法為目標(biāo)模型自適應(yīng)更新算法對(duì)目標(biāo)育肥豬進(jìn)行跟蹤；獲取目標(biāo)育肥豬跟蹤以后，對(duì)目標(biāo)育肥豬進(jìn)行跟蹤信息生成，根據(jù)攝像機(jī)的標(biāo)定結(jié)果和跟蹤信息，對(duì)育肥豬目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)行為進(jìn)行分析綜合；
[0063]視頻圖像跟蹤模塊的數(shù)據(jù)分析模塊，通過對(duì)目標(biāo)豬的形心位置的跟蹤，計(jì)算出目標(biāo)豬的運(yùn)動(dòng)加速度，運(yùn)動(dòng)軌跡，獲取目標(biāo)豬所在圖像中的位置和區(qū)域劃分信息，計(jì)算目標(biāo)豬的體長(zhǎng)和體寬；
[0064]動(dòng)物行為分析模塊，用視頻圖像跟蹤模塊采集的豬運(yùn)動(dòng)軌跡和多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊采集的豬舍環(huán)境數(shù)據(jù)為原始數(shù)據(jù)，綜合分析目標(biāo)豬的行為，判定豬的出欄狀態(tài)，統(tǒng)計(jì)豬的躺臥站立時(shí)間，測(cè)量豬的體重，估算豬的胴體瘦肉量，豬的肥瘦度，統(tǒng)計(jì)豬的排泄次數(shù)，系統(tǒng)根據(jù)異常情況將排泄異常信息通過短信貓發(fā)送短信到聯(lián)系人手機(jī)上；
[0065]目標(biāo)豬的行為包括豬的采食飲水行為、排泄行為、運(yùn)動(dòng)行為；目標(biāo)豬的異常行為包括:排泄次數(shù)過多，飲水、飲食不規(guī)律、不正常，運(yùn)動(dòng)行為過多或過少；異常行為判定的依據(jù)為:目標(biāo)育肥豬加速度過高有可能產(chǎn)生異常的攻擊行為，運(yùn)動(dòng)路徑往復(fù)的有可能產(chǎn)生異常的刻板行為，運(yùn)動(dòng)速度過高有可能產(chǎn)生的刻板行為，長(zhǎng)寬比過大有可能出現(xiàn)的咬尾行為；根據(jù)Canny邊緣檢測(cè)算法測(cè)算豬只輪廓，若在邊緣在躺臥閾值之內(nèi)，則豬只為躺臥狀態(tài)，否則為直立狀態(tài)，根據(jù)一天中的躺臥時(shí)間和直立時(shí)間統(tǒng)計(jì)豬只是否為異常豬只；利用豬只的速度和加速度信息，判定豬只的刻板行為；
[0066]本實(shí)施例中，視頻圖像檢測(cè)模塊用于對(duì)目標(biāo)豬進(jìn)行檢測(cè)，利用楨間背景差分的方法對(duì)圖像進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)；視頻圖像檢測(cè)模塊對(duì)目標(biāo)育肥豬進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)采食區(qū)域和排泄區(qū)域進(jìn)行標(biāo)注；對(duì)背景進(jìn)行檢測(cè)，利用攝像機(jī)的標(biāo)定，根據(jù)標(biāo)定所在的位置和豬舍內(nèi)實(shí)際位置，對(duì)豬舍內(nèi)的采食區(qū)域和排泄區(qū)域用藍(lán)色和綠色四邊形進(jìn)行標(biāo)注；對(duì)前景檢測(cè)，若為要獲取的育肥豬目標(biāo)則對(duì)其進(jìn)行利用形態(tài)學(xué)特征檢測(cè)，利用楨間差分的方法對(duì)圖像進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)；通過差分圖像的前景和背景的與運(yùn)算的方法，得到形態(tài)學(xué)的差分圖像，對(duì)育肥豬目標(biāo)通過圖像的連通性分析，進(jìn)行判別是否為育肥豬，若檢測(cè)到育肥豬，對(duì)育肥豬目標(biāo)進(jìn)行則對(duì)其背部圖案獲取分析，利用SVM進(jìn)行背部圖案分析綜合判定，若育肥豬的背部圖像為需要獲取的目標(biāo)育肥豬的圖案，利用最小外接矩形進(jìn)行標(biāo)注；
[0067]具體地，多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊，以無線路由的傳輸方式，將多模態(tài)信息采集模塊采集的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)軟件接口， 計(jì)算機(jī)軟件接口將數(shù)據(jù)傳輸給視頻圖像獲取模塊；
[0068]視頻圖像預(yù)處理模塊用于對(duì)視頻圖像進(jìn)行預(yù)處理，視頻圖像按照幀的處理方式，通過對(duì)圖像像素直接處理的圖像的空間域增強(qiáng)技術(shù)，運(yùn)用高斯平滑的圖像平滑的方法，進(jìn)行圖像的預(yù)處理；
[0069]視頻圖像預(yù)處理模塊中的高斯濾波采用離散化的窗口滑窗卷積的方式進(jìn)行計(jì)算，高斯平滑的模版濾波模版為模版大小為3*3，δ =0.8；
[0070]視頻圖像分割模塊用于從原圖像中提取出來，將圖像分為目標(biāo)與背景兩部分，先采用閾值分割的方法，而后采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)特征的方法；
[0071]視頻圖像分割模塊中的圖像進(jìn)行閾值分割方法利用多閾值的Otsu閾值分割的算法進(jìn)行圖像分割；采用的數(shù)字形態(tài)學(xué)特征的方法對(duì)分割后的圖像進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)，通過對(duì)圖像的腐蝕，膨脹，使圖像邊界更加平滑，整個(gè)目標(biāo)豬的連通；
[0072]圖像形態(tài)學(xué)的方法中，圖像腐蝕的作用是收縮圖像，圖像膨脹的作用是擴(kuò)大圖像，通過這些圖像腐蝕和圖像膨脹運(yùn)算實(shí)現(xiàn)圖像分割后的預(yù)處理、增強(qiáng)物體結(jié)構(gòu)的功能，最終完成目標(biāo)檢測(cè)、目標(biāo)跟蹤；
[0073]本發(fā)明還提供一種基于計(jì)算機(jī)視覺的育肥豬的自動(dòng)行為分析方法，包括以下步驟:
[0074]步驟一:將育肥豬背部用不同圖案進(jìn)行標(biāo)記，利用環(huán)境信息數(shù)據(jù)采集模塊中的環(huán)境傳感器對(duì)豬舍內(nèi)進(jìn)行信息數(shù)據(jù)采集；
[0075]步驟二:在豬舍中安裝攝像機(jī)，對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，通過攝像機(jī)的非線性模型，考慮鏡頭徑向畸變影響，拍攝同方向顯示模型，附著在理想的平面表面，獲取攝像機(jī)成像的幾何模型參數(shù)；獲取參數(shù)后對(duì)目標(biāo)豬進(jìn)行視頻采集，獲取原始豬舍的采集視頻序列；
[0076]步驟三:通過多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊，對(duì)多模態(tài)信息采集模塊采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，并對(duì)視頻信息與環(huán)境信息進(jìn)行對(duì)齊同步，獲得豬舍的環(huán)境信息和當(dāng)前時(shí)刻的豬的監(jiān)控視頻信息，并將目標(biāo)豬的多模態(tài)信息采集模塊中采集的數(shù)據(jù)傳遞給視頻圖像檢測(cè)模塊；
[0077]步驟四:視頻圖像檢測(cè)模塊獲取視頻信息后，計(jì)算機(jī)軟件程序處理視頻序列并對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，劃分豬舍內(nèi)不同區(qū)域，對(duì)不同的區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記，并將檢測(cè)目標(biāo)傳遞給視頻圖像跟蹤1?塊；
[0078]步驟五:視頻圖像跟蹤模塊的跟蹤模塊根據(jù)目標(biāo)豬的生物量信息進(jìn)行跟蹤；根據(jù)跟蹤信息，視頻圖像跟蹤模塊的數(shù)據(jù)分析模塊計(jì)算出豬的運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)加速度，獲取目標(biāo)豬所在圖像中的位置和區(qū)域劃分信息，計(jì)算目標(biāo)豬的體長(zhǎng)和體寬；并將視頻圖像跟蹤模塊的數(shù)據(jù)，結(jié)合多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊采集的環(huán)境傳感器的信息，傳遞給動(dòng)物行為分析模塊；[0079]步驟六:根據(jù)視頻圖像跟蹤模塊的信息，通過動(dòng)物行為分析模塊統(tǒng)計(jì)目標(biāo)豬的排泄次數(shù)、躺臥時(shí)間、采食飲水次數(shù)、食物和水源消耗量，估算豬的體重、胴體瘦肉量、肥瘦度，判定目標(biāo)育肥豬的異常行為，系統(tǒng)根據(jù)異常情況將異常信息通過短信貓發(fā)送短信到聯(lián)系人手機(jī)上。
[0080]其中，步驟四中視頻圖像檢測(cè)模塊進(jìn)行處理視頻數(shù)據(jù)包括以下步驟:
[0081]A:多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊，以無線路由的傳輸方式，將多模態(tài)信息采集模塊采集的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)軟件接口，計(jì)算機(jī)軟件接口將數(shù)據(jù)傳輸給視頻圖像獲取模塊；
[0082]B:視頻圖像預(yù)處理模塊將視頻圖像獲取模塊中的視頻圖像以幀為單位，對(duì)每幀圖像進(jìn)行高斯平滑處理，增強(qiáng)圖像的目標(biāo)和背景之間的差距；
[0083]C:對(duì)視頻圖像用視頻圖像分割模塊進(jìn)行圖像分割，圖像分割后繼續(xù)對(duì)分割后的視頻圖像進(jìn)行高斯平滑處理；
[0084]D:對(duì)處理后的圖像進(jìn)行前景圖像和背景圖像檢測(cè)，根據(jù)攝像頭的標(biāo)定和背景區(qū)域像素點(diǎn)坐標(biāo)，對(duì)豬舍內(nèi)的區(qū)域劃分為排泄區(qū)、采食區(qū)、活動(dòng)區(qū)，并對(duì)排泄區(qū)和采食區(qū)用藍(lán)色和綠色的四邊形進(jìn)行標(biāo)注；
[0085]E:判定前景區(qū)域是否目標(biāo)為育肥豬，若為育肥豬，則對(duì)其進(jìn)行背部圖案辨別，否則進(jìn)行下一塊前景區(qū)域辨別，若為育肥豬背部圖案為目標(biāo)育肥豬，將其設(shè)為目標(biāo)育肥豬，否則查找下一幀前景區(qū)域，直至查尋到目標(biāo)育肥豬，若找尋不到，則判為無此目標(biāo)育肥豬；
[0086]其中，步驟五中視頻圖像跟蹤模塊進(jìn)行處理視頻數(shù)據(jù)包括以下步驟:
[0087]A:根據(jù)視頻圖像檢測(cè)模塊檢測(cè)出的目標(biāo)，將目標(biāo)育肥豬信息傳遞給視頻圖像跟蹤模塊，視頻圖像跟蹤模塊的跟蹤模塊對(duì)目標(biāo)育肥豬進(jìn)行目標(biāo)跟蹤；
[0088]B:將跟蹤信息傳遞給視頻圖像跟蹤模塊的數(shù)據(jù)分析模塊，數(shù)據(jù)分析模塊根據(jù)目標(biāo)育肥豬的質(zhì)心位置和攝像機(jī)的標(biāo)定，統(tǒng)計(jì)目標(biāo)育肥豬的運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)加速度；
[0089]C:數(shù)據(jù)分析模塊根據(jù)目標(biāo)育肥豬的跟蹤最小外接矩形的長(zhǎng)度和攝像機(jī)的標(biāo)定，計(jì)算目標(biāo)豬的體長(zhǎng)和體寬；
[0090]D:數(shù)據(jù)分析模塊根據(jù)目標(biāo)豬的形心位置，在一個(gè)二維運(yùn)動(dòng)空間中計(jì)算目標(biāo)豬的形心運(yùn)動(dòng)軌跡。
[0091]其中，步驟六中動(dòng)物行為分析模塊進(jìn)行動(dòng)物行為分析包括以下步驟:
[0092]A:根據(jù)多模態(tài)信息采集數(shù)據(jù)傳送來的數(shù)據(jù)，監(jiān)控豬舍內(nèi)的環(huán)境各項(xiàng)指標(biāo)，根據(jù)各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)，通過打掃豬舍衛(wèi)生、通風(fēng)換氣等措施，使豬生長(zhǎng)在一個(gè)適宜的環(huán)境中；
[0093]B:根據(jù)攝像機(jī)采集圖像中的區(qū)域劃分，將視頻圖像根據(jù)坐標(biāo)位置，劃分為不同的區(qū)域，根據(jù)豬的形心所在區(qū)域，找到目標(biāo)豬所在的運(yùn)動(dòng)區(qū)域；目標(biāo)豬進(jìn)入采食區(qū)域進(jìn)食，若在此區(qū)域停留超過lmin，則判定目標(biāo)豬進(jìn)行采食活動(dòng)，若根據(jù)投喂模型中的食物水量減少量和目標(biāo)豬飲水采食次數(shù)過少，則對(duì)目標(biāo)豬進(jìn)行標(biāo)記，假定目標(biāo)豬出現(xiàn)采食問題，進(jìn)行軟件報(bào)警處理，將異常采食信息發(fā)送短信到聯(lián)系人手機(jī)上；
[0094]目標(biāo)豬進(jìn)入排泄區(qū)域且停留時(shí)間超過20s進(jìn)行次數(shù)統(tǒng)計(jì)，若目標(biāo)豬多次進(jìn)入排泄區(qū)域，則假定該目標(biāo)豬發(fā)生病情，進(jìn)行軟件報(bào)警處理，將報(bào)警信息用短信發(fā)送到聯(lián)系人手機(jī)上；
[0095]C:通過多模態(tài)信息采集模塊的傳感器數(shù)據(jù)和目標(biāo)豬異常數(shù)據(jù)，對(duì)目標(biāo)豬的生活習(xí)性和生活狀態(tài)進(jìn)行分析，找出目標(biāo)豬最佳的養(yǎng)殖環(huán)境；[0096]D:根據(jù)目標(biāo)豬的所在位置，判定目標(biāo)豬的運(yùn)動(dòng)情況，若質(zhì)心在質(zhì)心點(diǎn)附近位置，就判定該目標(biāo)豬為靜止?fàn)顟B(tài)，根據(jù)靜止?fàn)顟B(tài)的時(shí)間，統(tǒng)計(jì)目標(biāo)豬的躺臥時(shí)間和運(yùn)動(dòng)時(shí)間；若目標(biāo)育肥豬的靜臥時(shí)間過長(zhǎng)，且運(yùn)動(dòng)速度，運(yùn)動(dòng)時(shí)間過短，則假定該目標(biāo)豬出現(xiàn)病情，通過軟件報(bào)警系統(tǒng)，將發(fā)送短信告知聯(lián)系人；
[0097]E:根據(jù)跟蹤目標(biāo)豬最小外接矩形的長(zhǎng)、寬、長(zhǎng)寬比、攝像機(jī)的標(biāo)定、豬的平均質(zhì)量，估算目標(biāo)豬的體重；而后根據(jù)跟蹤目標(biāo)豬的體重及目標(biāo)豬長(zhǎng)、寬、長(zhǎng)寬比、背膘長(zhǎng)度、豬的胴體周長(zhǎng)，估算豬的胴體重量；
[0098]F:根據(jù)跟蹤目標(biāo)豬平均背膘厚度，平均最后肋處背膘厚，胴體重量，利用多元回歸方程的瘦肉率最優(yōu)數(shù)學(xué)模型估算瘦肉率，若瘦肉率達(dá)標(biāo)，進(jìn)行出欄提示。
[0099]本發(fā)明系統(tǒng)采用機(jī)器視覺技術(shù)自動(dòng)識(shí)別育肥豬編號(hào)，采用視頻監(jiān)控跟蹤的方式采集育肥豬動(dòng)物行為，并對(duì)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤的方式，有效解決了遮擋和精度不夠的問題，該系統(tǒng)能夠識(shí)別出育肥豬個(gè)體日常行為，避免了觀察育肥豬過程中的主觀性強(qiáng)、精確度、穩(wěn)定性不夠的缺點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了單個(gè)視頻信息判斷育肥豬個(gè)體的身份，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是通過對(duì)視頻信息和傳感器信息的融合分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)視頻中的育肥豬個(gè)體識(shí)別、監(jiān)控和跟蹤，從而分析育肥豬的動(dòng)物行為特征。
[0100]本發(fā)明針對(duì)育肥豬的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行跟蹤，既能分辨豬的個(gè)體，又能從育肥豬的個(gè)體行為監(jiān)控跟蹤其排泄行為和采食飲水行為，對(duì)育肥豬的活躍度及育肥豬的健康情況進(jìn)行辨別，有效了解育肥豬的身體健康狀況。
[0101]根據(jù)育肥豬的外形輪廓不同，本發(fā)明提出的技術(shù)方案利用識(shí)別圖像的技術(shù)來判定育肥豬的個(gè)體的差異，利用視頻信息抽取形狀特征來對(duì)育肥豬進(jìn)行個(gè)體分類。
[0102]本發(fā)明系統(tǒng)采用以太網(wǎng)的方式進(jìn)行服務(wù)器連接，有效解決了豬舍偏僻而無法遠(yuǎn)程監(jiān)控的問題，利用網(wǎng)絡(luò)攝像頭，既能遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，又能所以在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)效率更高、優(yōu)越性更明顯。
[0103]針對(duì)育肥豬行為的復(fù)雜性，利用傳感器和視頻信息進(jìn)行綜合判斷，抽取其中的多模態(tài)信息特征，能夠?qū)?dòng)態(tài)行為進(jìn)行更為準(zhǔn)確的識(shí)別、監(jiān)測(cè)、跟蹤。
[0104]豬的運(yùn)動(dòng)行為、排泄行為、飲水行為是育肥豬健康與否的重要判斷依據(jù)，本系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)準(zhǔn)確監(jiān)控跟蹤了目標(biāo)育肥豬的日常運(yùn)動(dòng)行為、排泄次數(shù)、采食頻率，系統(tǒng)能將育肥豬個(gè)體編號(hào)自動(dòng)發(fā)給養(yǎng)殖人員，使得這個(gè)育肥豬能夠得到及時(shí)檢測(cè)其異常行為，從而降低疾病對(duì)育肥豬的生長(zhǎng)、生產(chǎn)影響，有效提高育肥豬養(yǎng)殖的技術(shù)含量。
[0105]以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行各種組合、修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種基于計(jì)算機(jī)視覺的育肥豬的自動(dòng)行為分析系統(tǒng)，其特征在于，包括多模態(tài)信息采集模塊、多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊、視頻圖像檢測(cè)模塊、視頻圖像跟蹤模塊、動(dòng)物行為分析模塊； 其中多模態(tài)信息采集模塊包括視頻采集模塊和環(huán)境信息數(shù)據(jù)采集模塊，視頻采集模塊包括一個(gè)標(biāo)定的CXD攝像機(jī)； 多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊包括硬件部分和軟件部分；其中，硬件部分包括攝像機(jī)一臺(tái)、圖像采集卡和傳感器接收器、環(huán)境傳感器；軟件部分包括多模態(tài)信息數(shù)據(jù)融合的計(jì)算機(jī)軟件接口，硬件部分的攝像機(jī)要進(jìn)行攝像機(jī)標(biāo)定獲取攝像機(jī)的幾何模型參數(shù)； 視頻圖像檢測(cè)模塊，用于對(duì)目標(biāo)豬進(jìn)行檢測(cè)； 視頻圖像檢測(cè)模塊包括視頻圖像獲取模塊，用于收集目標(biāo)豬的視頻信息；視頻圖像預(yù)處理模塊，用于對(duì)獲取模塊收集的視頻圖像進(jìn)行預(yù)處理；視頻圖像分割模塊，將圖像分為目標(biāo)與背景兩部分，并將目標(biāo)豬從原圖像中提取出來； 視頻圖像跟蹤模塊，包括跟蹤模塊和數(shù)據(jù)分析模塊； 跟蹤模塊根據(jù)目標(biāo)豬的生物量信息，對(duì)檢測(cè)到的目標(biāo)豬進(jìn)行跟蹤； 數(shù)據(jù)分析模塊，通過對(duì)目標(biāo)豬的形心位置的跟蹤，計(jì)算出目標(biāo)豬的運(yùn)動(dòng)加速度，運(yùn)動(dòng)軌跡，獲取目標(biāo)豬所在圖像中的位置和區(qū)域劃分信息，計(jì)算目標(biāo)豬的體長(zhǎng)和體寬； 動(dòng)物行為分析模塊，根據(jù)跟蹤模塊中的數(shù)據(jù)和多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊采集的豬舍環(huán)境數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析綜合， 判定是否為異常豬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算機(jī)視覺的育肥豬的自動(dòng)行為分析系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)境信息模塊包括七個(gè)不同的傳感器，包括粉塵、氨氮、硫化氫、光照、溫度、濕度、二氧化碳七種傳感器各一個(gè)，該模塊用于采集豬舍的環(huán)境信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于計(jì)算機(jī)視覺的育肥豬的自動(dòng)行為分析系統(tǒng)，對(duì)育肥豬自動(dòng)行為進(jìn)行分析的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 步驟一:將育肥豬背部用不同圖案進(jìn)行標(biāo)記，利用環(huán)境信息數(shù)據(jù)采集模塊中的環(huán)境傳感器對(duì)豬舍內(nèi)進(jìn)行信息數(shù)據(jù)采集； 步驟二:在豬舍中安裝攝像機(jī)，對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，通過攝像機(jī)的非線性模型，考慮鏡頭徑向畸變影響，拍攝同方向顯示模型，附著在理想的平面表面，獲取攝像機(jī)成像的幾何模型參數(shù)；獲取參數(shù)后對(duì)目標(biāo)豬進(jìn)行視頻采集，獲取原始豬舍的采集視頻序列； 步驟三:通過多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊，對(duì)多模態(tài)信息采集模塊采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，并對(duì)視頻信息與環(huán)境信息進(jìn)行對(duì)齊同步，獲得豬舍的環(huán)境信息和當(dāng)前時(shí)刻的豬的監(jiān)控視頻信息，并將目標(biāo)豬的多模態(tài)信息采集模塊中采集的數(shù)據(jù)傳遞給視頻圖像檢測(cè)模塊； 步驟四:視頻圖像檢測(cè)模塊獲取視頻信息后，計(jì)算機(jī)軟件程序處理視頻序列并對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，劃分豬舍內(nèi)不同區(qū)域，對(duì)不同的區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記，并將檢測(cè)目標(biāo)傳遞給視頻圖像跟蹤模塊；步驟五:視頻圖像跟蹤模塊的跟蹤模塊根據(jù)目標(biāo)豬的生物量信息進(jìn)行跟蹤；視頻圖像跟蹤模塊的數(shù)據(jù)分析模塊，根據(jù)跟蹤信息，計(jì)算出豬的運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)加速度，獲取目標(biāo)豬所在圖像中的位置和區(qū)域劃分信息，計(jì)算目標(biāo)豬的體長(zhǎng)和體寬；并將視頻圖像跟蹤模塊的數(shù)據(jù)，結(jié)合多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊采集的環(huán)境傳感器的信息，傳遞給動(dòng)物行為分析模塊；步驟六:根據(jù)視頻圖像跟蹤模塊的信息，通過動(dòng)物行為分析模塊統(tǒng)計(jì)目標(biāo)豬的排泄次數(shù)、躺臥時(shí)間、采食飲水次數(shù)、食物和水源消耗量，估算豬的體重、胴體瘦肉量、肥瘦度，判定目標(biāo)育肥豬的異常行為，系統(tǒng)根據(jù)異常情況將異常信息通過短信貓發(fā)送短信到聯(lián)系人手機(jī)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟四中視頻圖像檢測(cè)模塊進(jìn)行處理視頻數(shù)據(jù)包括以下步驟: A:多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊，以無線路由的傳輸方式，將多模態(tài)信息采集模塊采集的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)軟件接口，計(jì)算機(jī)軟件接口將數(shù)據(jù)傳輸給視頻圖像獲取模塊； B:視頻圖像預(yù)處理模塊將視頻圖像獲取模塊中的視頻圖像以幀為單位，對(duì)每幀圖像進(jìn)行高斯平滑處理，增強(qiáng)圖像的目標(biāo)和背景之間的差距； C:對(duì)視頻圖像用視頻圖像分割模塊進(jìn)行圖像分割，圖像分割后繼續(xù)對(duì)分割后的視頻圖像進(jìn)行高斯平滑處理； D:對(duì)處理后的圖像進(jìn)行前景圖像和背景圖像檢測(cè)，根據(jù)攝像頭的標(biāo)定和背景區(qū)域像素點(diǎn)坐標(biāo)，對(duì)豬舍內(nèi)的區(qū)域劃分為排泄區(qū)、采食區(qū)、活動(dòng)區(qū)，并對(duì)排泄區(qū)和采食區(qū)用藍(lán)色和綠色的四邊形進(jìn)行標(biāo)注； E:判定前景區(qū)域是否目標(biāo)為育肥豬，若為育肥豬，則對(duì)其進(jìn)行背部圖案辨別，否則進(jìn)行下一塊前景區(qū)域辨別，若為育肥豬背部圖案為目標(biāo)育肥豬，將其設(shè)為目標(biāo)育肥豬，否則查找下一幀前景區(qū)域，直至查尋到目標(biāo)育肥豬，若找尋不到，則判為無此目標(biāo)育肥豬。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟五中視頻圖像跟蹤模塊進(jìn)行處理視頻數(shù)據(jù)包括以下步驟: A:根據(jù)視頻圖像檢測(cè)模塊檢測(cè)出的目標(biāo)，將目標(biāo)育肥豬信息傳遞給跟蹤模塊，跟蹤模塊對(duì)目標(biāo)育肥豬進(jìn)行目標(biāo)跟蹤； B:將跟蹤信息傳遞給數(shù)據(jù)分析模塊，數(shù)據(jù)分析模塊根據(jù)目標(biāo)育肥豬的質(zhì)心位置和攝像機(jī)的標(biāo)定，統(tǒng)計(jì)目標(biāo)育肥豬的運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)加速度； C:數(shù)據(jù)分析模塊根據(jù)目標(biāo)育肥豬的跟蹤最小外接矩形的長(zhǎng)度和攝像機(jī)的標(biāo)定，計(jì)算目標(biāo)豬的體長(zhǎng)和體寬； D:數(shù)據(jù)分析模塊根據(jù)目標(biāo)豬的形心位置，在一個(gè)二維運(yùn)動(dòng)空間中計(jì)算目標(biāo)豬的形心運(yùn)動(dòng)軌跡。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟六中動(dòng)物行為分析模塊進(jìn)行動(dòng)物行為分析包括以下步驟: A:根據(jù)多模態(tài)信息采集數(shù)據(jù)傳送來的數(shù)據(jù)，監(jiān)控豬舍內(nèi)的環(huán)境各項(xiàng)指標(biāo)，根據(jù)各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)，通過打掃豬舍衛(wèi)生、通風(fēng)換氣等措施，使豬生長(zhǎng)在一個(gè)適宜的環(huán)境中； B:根據(jù)攝像機(jī)采集圖像中的區(qū)域劃分，將視頻圖像根據(jù)坐標(biāo)位置，劃分為不同的區(qū)域，根據(jù)豬的形心所在區(qū)域，找到目標(biāo)豬所在的運(yùn)動(dòng)區(qū)域；目標(biāo)豬進(jìn)入采食區(qū)域進(jìn)食，若在此區(qū)域停留超過lmin，則判定目標(biāo)豬進(jìn)行采食活動(dòng)，若根據(jù)投喂模型中的食物水量減少量和目標(biāo)豬飲水采食次數(shù)過少，則對(duì)目標(biāo)豬進(jìn)行標(biāo)記，假定目標(biāo)豬出現(xiàn)采食問題，進(jìn)行軟件報(bào)警處理，將異常采食信息發(fā)送短信到聯(lián)系人手機(jī)上； 目標(biāo)豬進(jìn)入排泄區(qū)域且停留時(shí)間超過20s進(jìn)行次數(shù)統(tǒng)計(jì)，若目標(biāo)豬多次進(jìn)入排泄區(qū)域，則假定該目標(biāo)豬發(fā)生病情，進(jìn)行軟件報(bào)警處理，將報(bào)警信息用短信發(fā)送到聯(lián)系人手機(jī)上；C:通過多模態(tài)信息采集模塊的傳感器數(shù)據(jù)和目標(biāo)豬異常數(shù)據(jù)，對(duì)目標(biāo)豬的生活習(xí)性和生活狀態(tài)進(jìn)行分析，找出目標(biāo)豬最佳的養(yǎng)殖環(huán)境； D:根據(jù)目標(biāo)豬的所在位置，判定目標(biāo)豬的運(yùn)動(dòng)情況，若質(zhì)心在質(zhì)心點(diǎn)附近位置，就判定該目標(biāo)豬為靜止?fàn)顟B(tài)，根據(jù)靜止?fàn)顟B(tài)的時(shí)間，統(tǒng)計(jì)目標(biāo)豬的躺臥時(shí)間和運(yùn)動(dòng)時(shí)間；若目標(biāo)育肥豬靜臥時(shí)間過長(zhǎng)，且運(yùn)動(dòng)速度，運(yùn)動(dòng)時(shí)間過短，則假定該目標(biāo)豬出現(xiàn)病情，通過軟件報(bào)警系統(tǒng)，將發(fā)送短信告知聯(lián)系人； E:根據(jù)跟蹤目標(biāo)豬最小外接矩形的長(zhǎng)、寬、長(zhǎng)寬比、攝像機(jī)的標(biāo)定、豬的平均質(zhì)量，估算目標(biāo)豬的體重；而后根據(jù)跟蹤目標(biāo)豬的體重及目標(biāo)豬長(zhǎng)、寬、長(zhǎng)寬比、背膘長(zhǎng)度、豬的胴體周長(zhǎng)，估算豬的胴體重量； F:根據(jù)跟蹤目標(biāo)豬平均背膘厚度，平均最后肋處背膘厚，胴體重量，利用多元回歸方程的瘦肉率最優(yōu)數(shù)學(xué)模型估 算瘦肉率，若瘦肉率達(dá)標(biāo),進(jìn)行出欄提示。
【文檔編號(hào)】H04N7/18GK104008367SQ201410191838
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月8日
【發(fā)明者】李振波, 張瀧, 李道亮, 房慎彬, 李喬宇 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)