CN106419808A - 基于太赫兹波和可见光的牛鼻镜干燥程度检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于太赫兹波和可见光的牛鼻镜干燥程度检测装置和方法，该装置包括：多光谱设备和处理器，多光谱设备包括设备主体、多光谱发射端和多光谱接收端，设备主体用于产生可见光波段的电磁波和太赫兹波段的电磁波；多光谱发射端用于向待检测牛的脸部发射可见光波段的电磁波和太赫兹波段的电磁波；多光谱接收端用于接收反射的电磁波；设备主体还用于根据反射的电磁波，生成反射光谱图像；处理器用于根据反射光谱图像在可见光波段的光谱数据提取脸部的鼻镜区域，并根据反射光谱图像中鼻镜区域在太赫兹波段的光谱数据确定待检测牛的鼻镜的干燥程度。本发明可以节省人力，避免人工观察时人为因素所造成的疏忽意外，提高检测准确率。

Description

基于太赫兹波和可见光的牛鼻镜干燥程度检测装置和方法

技术领域

本发明涉及养殖技术领域，尤其是涉及一种基于太赫兹波和可见光的牛鼻镜干燥程度检测装置和方法。

背景技术

我国是一个养牛大国，近年来牛疾病日益增多。一般来说，牛的鼻端和其上唇中部融合为一体，称之为鼻唇镜，简称鼻镜。

目前，牛鼻镜干燥程度一般是通过人眼观察来判断的，不仅需要一定的经验储备，而且可能存在人为因素造成的精确度低的情况，还耗费人力。

发明内容

针对以上缺陷，本发明提供一种基于太赫兹波和可见光的牛鼻镜干燥程度检测装置和方法，可以节省人力，提高检测准确率。

第一方面，本发明提供的基于太赫兹波和可见光的牛鼻镜干燥程度检测装置包括多光谱设备和与所述多光谱设备连接的处理器，其中：

所述多光谱设备包括设备主体及与所述设备主体连接的多光谱发射端和多光谱接收端，所述设备主体用于产生可见光波段的电磁波和太赫兹波段的电磁波；所述多光谱发射端用于向待检测牛的脸部发射所述可见光波段的电磁波和所述太赫兹波段的电磁波；所述多光谱接收端用于接收所述脸部对所述可见光波段的电磁波和所述太赫兹波段的电磁波反射的电磁波；所述设备主体还用于根据所述反射的电磁波，生成反射光谱图像；

所述处理器用于根据所述反射光谱图像在可见光波段的光谱数据提取所述脸部的鼻镜区域，并根据所述反射光谱图像中所述鼻镜区域在太赫兹波段的光谱数据确定所述待检测牛的鼻镜的干燥程度。

可选的，所述多光谱设备和所述处理器通过光纤连接。

可选的，所述处理器具体用于：根据所述反射光谱图像在可见光波段的光谱数据，确定所述脸部的不同区域的颜色差异，并根据所述颜色差异识别出所述鼻镜所在的区域，并将该区域作为鼻镜区域提取出来。

可选的，所述处理器具体用于：将所述反射光谱图像中所述鼻镜区域在太赫兹波段的光谱数据进行灰度处理，并将灰度处理后的数据与预设的不同干燥程度对应的区间进行比对，根据灰度处理后的数据所在的区间，确定对应的干燥程度。

可选的，所述装置还包括壳体，所述设备主体和处理器设置在所述壳体内部，所述多光谱发射端和所述多光谱接收端安装在所述壳体的外壁上。

第二方面，本发明提供的基于太赫兹波和可见光的牛鼻镜干燥程度检测包括：

向待检测牛的脸部发射所述可见光波段的电磁波和所述太赫兹波段的电磁波；

接收所述脸部对所述可见光波段的电磁波和所述太赫兹波段的电磁波反射的电磁波；

根据所述反射的电磁波，生成反射光谱图像；

根据所述反射光谱图像在可见光波段的光谱数据提取所述脸部的鼻镜区域，并根据所述反射光谱图像中所述鼻镜区域在太赫兹波段的光谱数据确定所述待检测牛的鼻镜的干燥程度。

可选的，所述根据所述反射光谱图像在可见光波段的光谱数据提取所述脸部的鼻镜区域，包括：

根据所述反射光谱图像在可见光波段的光谱数据，确定所述脸部的不同区域的颜色差异，并根据所述颜色差异识别出所述鼻镜所在的区域，并将该区域作为鼻镜区域提取出来。

可选的，所述根据所述反射光谱图像中所述鼻镜区域在太赫兹波段的光谱数据确定所述待检测牛的鼻镜的干燥程度，包括：

将所述反射光谱图像中所述鼻镜区域在太赫兹波段的光谱数据进行灰度处理，并将灰度处理后的数据与预设的不同干燥程度对应的区间进行比对，根据灰度处理后的数据所在的区间，确定对应的干燥程度。

本发明提供的基于太赫兹波和可见光的牛鼻镜干燥程度检测装置和方法，利用多光谱设备发射可见光波段的电磁波和太赫兹波段的电磁波，并接收牛的脸部所反射的电磁波，然后利用处理器根据反射光谱图像中的可见光波段部分确定鼻镜区域，并根据反射光谱图像中鼻镜区域的太赫兹波段部分确定鼻镜的干燥程度，从而实现对牛的鼻镜的干燥程度的检测。采用本发明提供的装置进行干燥程度的检测，相对于人工观察，具有节省人力、可避免人工观察时人为因素所造成的疏忽意外的优点。而且，由于太赫兹波对水分的强吸收特性，因此利用本发明提供的装置可以检测出水分汗量的微小变化，具有检测准确率高的优点。另外，本发明提供的装置可以实现对鼻镜的无损检查，对环境友好。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1示出了本发明一实施例中基于太赫兹波和可见光的牛鼻镜干燥程度检测装置的应用场景示意图；

图2示出了本发明一实施例中基于太赫兹波和可见光的牛鼻镜干燥程度检测装置的结构示意图；

图3示出了本发明一实施例中鼻镜在干燥程度为无汗时的灰度图像；

图4示出了本发明一实施例中鼻镜在干燥程度为少量汗时的灰度图像；

图5示出了本发明一实施例中鼻镜在干燥程度为适量汗时的灰度图像；

图6示出了本发明一实施例中鼻镜在干燥程度为多汗量时的灰度图像；

附图标记说明：

1-饲养室；2-密封走廊；3-本发明提供的基于太赫兹波和可见光的牛鼻镜干燥程度检测装置；4-活动空间；5-处理器；6-设备本体；7-多光谱发射端；8-多光谱接收端；9-壳体。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

本发明提供一种基于太赫兹波和可见光的牛鼻镜干燥程度检测装置，如图1所示，该装置包括多光谱设备和与所述多光谱设备连接的处理器，其中：

所述多光谱设备包括设备主体及与所述设备主体连接的多光谱发射端和多光谱接收端，所述设备主体用于产生可见光波段的电磁波和太赫兹波段的电磁波；所述多光谱发射端用于向待检测牛的脸部发射所述可见光波段的电磁波和所述太赫兹波段的电磁波；所述多光谱接收端用于接收所述脸部对所述可见光波段的电磁波和所述太赫兹波段的电磁波反射的电磁波；所述设备主体还用于根据所述反射的电磁波，生成反射光谱图像；

所述处理器用于根据所述反射光谱图像在可见光波段的光谱数据提取所述脸部的鼻镜区域，并根据所述反射光谱图像中所述鼻镜区域在太赫兹波段的光谱数据确定所述待检测牛的鼻镜的干燥程度。

可理解的是，可见光一般是指波长在300nm至700nm范围内的电磁波。基于牛的鼻镜和脸部其他区域的颜色有着较为明显的区域，因此根据牛的脸部对可见光所反射的电磁波对应的光谱图像，便可以将鼻镜识别出来。

可理解的是，太赫兹波是指在0.1THz～10THz(1THz＝10¹²Hz)频率范围内的电磁波。由于太赫兹波对水分有着很强吸收的特性，因此利用鼻镜对太赫兹波反射的电磁波对应的光谱数据，可以对牛鼻镜上的水分(汗量)进行精确的感知。

本发明提供的基于太赫兹波和可见光的牛鼻镜干燥程度检测装置，利用多光谱设备发射可见光波段的电磁波和太赫兹波段的电磁波，并接收牛的脸部所反射的电磁波，然后利用处理器根据反射光谱图像中的可见光波段部分确定鼻镜区域，并根据反射光谱图像中鼻镜区域的太赫兹波段部分确定鼻镜的干燥程度，从而实现对牛的鼻镜的干燥程度的检测。采用本发明提供的装置进行干燥程度的检测，相对于人工观察，具有节省人力、可避免人工观察时人为因素所造成的疏忽意外的优点。而且，由于太赫兹波对水分的强吸收特性，因此利用本发明提供的装置可以检测出水分汗量的微小变化，具有检测准确率高的优点。另外，本发明提供的装置可以实现对鼻镜的无损检查，对环境友好。

在具体实施时，所述多光谱设备和所述处理器可以通过光纤连接，便于数据的传输。

在具体实施时，处理器提取鼻镜区域的过程可以为：根据所述反射光谱图像在可见光波段的光谱数据，确定所述脸部的不同区域的颜色差异，并根据所述颜色差异识别出所述鼻镜所在的区域，并将该区域作为鼻镜区域提取出来。这里，处理器采用颜色差异将鼻镜区域进行提取的过程非常简单、方便。

在具体实施时，所述处理器确定干燥程度的过程可以为：将所述反射光谱图像中所述鼻镜区域在太赫兹波段的光谱数据进行灰度处理，并将灰度处理后的数据与预设的不同干燥程度对应的区间进行比对，根据灰度处理后的数据所在的区间，确定对应的干燥程度。

这里，不同干燥程度可以根据经验进行预先设定，例如设置四个区间，(-∞，R1]、(R1，R2]、(R2，R3]、(R3，+∞)。其中，(-∞，R1]对应的干燥程度为多汗，(R1，R2]对应的干燥程度为适当汗量，(R2，R3]对应的干燥程度为少汗量，(R3，+∞)对应的干燥程度为无汗。通过与区间进行比对的方式确定干燥程度的过程非常简单、方便。

在具体实施时，本发明提供的装置还可以包括壳体，所述设备主体和处理器设置在所述壳体内部，所述多光谱发射端和所述多光谱接收端安装在所述壳体的外壁上。这样将各个部分集成在壳体内部或外壁上，使得装置的搬运更为方便。

下面以一具体应用场景对本发明提供的装置进行说明：

如图1所示，牛的活动空间为房间4，房间4连接较窄的密封走廊2，密封走廊2的连接着饲养室1，专门用于喂养牛。可以将本发明提供的装置3设置在密封走廊2的右边下端，由于走廊较窄且密封，正好可以充当光谱采集室，这样能有效减少其他相干光源的影响，有利于采集牛脸部的光谱信息。

本发明提供的装置3包括壳体9、设备本体6、多光谱发射端7、多光谱接收端8和处理器5。以黄牛为例，当牛的需要进食的时候，它会自己从活动空间4走向饲养室1，途径密封走廊的时候，本发明提供的装置3会开始工作。多光谱发射端7发射可见光波段的电磁波和太赫兹波段的电磁波，多光谱接收端8接收到反射的电磁波，设备本体6将接收到的电磁波进行处理，加以成像，得到反射光谱图像，并将反射光谱图像的数据进光纤传导至处理器5。处理器5便可根据反射光谱图像确定对应的干燥程度，以太赫兹光谱对水的吸收程度为指标，以判断该牛的鼻镜的干燥程度。图3-6示出了在四种干燥程度情况下鼻镜的灰度示意图。

基于相同的发明构思，本发明还提供一种基于太赫兹波和可见光的牛鼻镜干燥程度检测方法，该方法包括：

向待检测牛的脸部发射所述可见光波段的电磁波和所述太赫兹波段的电磁波；

接收所述脸部对所述可见光波段的电磁波和所述太赫兹波段的电磁波反射的电磁波；

根据所述反射的电磁波，生成反射光谱图像；

根据所述反射光谱图像在可见光波段的光谱数据提取所述脸部的鼻镜区域，并根据所述反射光谱图像中所述鼻镜区域在太赫兹波段的光谱数据确定所述待检测牛的鼻镜的干燥程度。

可选的，所述根据所述反射光谱图像在可见光波段的光谱数据提取所述脸部的鼻镜区域，包括：

根据所述反射光谱图像在可见光波段的光谱数据，确定所述脸部的不同区域的颜色差异，并根据所述颜色差异识别出所述鼻镜所在的区域，并将该区域作为鼻镜区域提取出来。

可选的，所述根据所述反射光谱图像中所述鼻镜区域在太赫兹波段的光谱数据确定所述待检测牛的鼻镜的干燥程度，包括：

将所述反射光谱图像中所述鼻镜区域在太赫兹波段的光谱数据进行灰度处理，并将灰度处理后的数据与预设的不同干燥程度对应的区间进行比对，根据灰度处理后的数据所在的区间，确定对应的干燥程度。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种基于太赫兹波和可见光的牛鼻镜干燥程度检测装置，其特征在于，包括多光谱设备和与所述多光谱设备连接的处理器，其中：

所述多光谱设备包括设备主体及与所述设备主体连接的多光谱发射端和多光谱接收端，所述设备主体用于产生可见光波段的电磁波和太赫兹波段的电磁波；所述多光谱发射端用于向待检测牛的脸部发射所述可见光波段的电磁波和所述太赫兹波段的电磁波；所述多光谱接收端用于接收所述脸部对所述可见光波段的电磁波和所述太赫兹波段的电磁波反射的电磁波；所述设备主体还用于根据所述反射的电磁波，生成反射光谱图像；

所述处理器用于根据所述反射光谱图像在可见光波段的光谱数据提取所述脸部的鼻镜区域，并根据所述反射光谱图像中所述鼻镜区域在太赫兹波段的光谱数据确定所述待检测牛的鼻镜的干燥程度。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多光谱设备和所述处理器通过光纤连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器具体用于：根据所述反射光谱图像在可见光波段的光谱数据，确定所述脸部的不同区域的颜色差异，并根据所述颜色差异识别出所述鼻镜所在的区域，并将该区域作为鼻镜区域提取出来。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器具体用于：将所述反射光谱图像中所述鼻镜区域在太赫兹波段的光谱数据进行灰度处理，并将灰度处理后的数据与预设的不同干燥程度对应的区间进行比对，根据灰度处理后的数据所在的区间，确定对应的干燥程度。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括壳体，所述设备主体和处理器设置在所述壳体内部，所述多光谱发射端和所述多光谱接收端安装在所述壳体的外壁上。

6.一种牛鼻镜干燥程度检测方法，其特征在于，包括：

向待检测牛的脸部发射所述可见光波段的电磁波和所述太赫兹波段的电磁波；

接收所述脸部对所述可见光波段的电磁波和所述太赫兹波段的电磁波反射的电磁波；

根据所述反射的电磁波，生成反射光谱图像；

根据所述反射光谱图像在可见光波段的光谱数据提取所述脸部的鼻镜区域，并根据所述反射光谱图像中所述鼻镜区域在太赫兹波段的光谱数据确定所述待检测牛的鼻镜的干燥程度。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述反射光谱图像在可见光波段的光谱数据提取所述脸部的鼻镜区域，包括：

根据所述反射光谱图像在可见光波段的光谱数据，确定所述脸部的不同区域的颜色差异，并根据所述颜色差异识别出所述鼻镜所在的区域，并将该区域作为鼻镜区域提取出来。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述反射光谱图像中所述鼻镜区域在太赫兹波段的光谱数据确定所述待检测牛的鼻镜的干燥程度，包括：

将所述反射光谱图像中所述鼻镜区域在太赫兹波段的光谱数据进行灰度处理，并将灰度处理后的数据与预设的不同干燥程度对应的区间进行比对，根据灰度处理后的数据所在的区间，确定对应的干燥程度。