CN107072764A - 发情检测系统 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于自动检测与动物相关联的发情指示器的状态的装置(100)。该装置(100)包括具有两个基本平行的屏障设备(1)和用于选择性地防止动物在平行的屏障设备(1)之间前进的可移动的屏障设备(2)的结构。提供了用于捕获动物(A)感兴趣区域的电子图像的相机(11)，该感兴趣区域包括发情指示器通常与其相关联或附接到其的动物(A)的区域。处理设备(300)基于图像来确定发情指示器的状态。还提供了动物位置感测设备(6)，其中，在使用中，可移动屏障设备(1)的关闭取决于动物位置感测设备(6)检测到动物(A)的所需部分已经移动经过可移动屏障设备(1)。还公开了一种自动检测与动物相关联的发情指示器的状态的方法。

Description

发情检测系统
技术领域
本发明涉及用于检测动物发情的装置和方法，并且具体地但不限于用于检测奶牛发情的装置和方法。
背景技术
对于具有人工育种(AB)程序的奶牛场来说，发情(热)的正确检测是重要的。失去的热意味着三个星期的受精延迟，导致在随后的季节由于增加的产犊传播而损失的生产力。不幸的是，现代奶牛群的规模通常很大，并且农场工作人员通常不具有所需技能或时间以用于在每一次挤奶期间对每个奶牛进行准确目视检查。为了确保提交率最大化，农民通常采用热检测辅助诸如尾部油漆或计步器，而不是仅仅依靠观察。然而，这些辅助中的许多仍依靠手动检查来确定发情。
压敏热检测设备诸如HeatMountTM检测器(美国科罗拉多州斯廷博特斯普林斯的Kamar有限公司)、Tattle TaleTM定时安装热检测器(美国密苏里州圣约瑟夫的TheMicrodyne有限公司)、(美国新泽西州曼纳拉潘的CowChips有限公司)和Bulling(澳大利亚新南威尔士州慕思威尔布鲁克的Beacon Marketing Pty有限公司)可用作尾部油漆的替代物。这些设备给出是否安装已经发生的简单的是/否评估。一些设备诸如HeatMountTM检测器或Bulling当施加压力时，使用充满容器的有色流体。
自动化系统可用于监测这些压敏设备的状态。此类系统的示例在新西兰专利号564384和528756中进行了描述。这些系统使用相机来检测压敏设备的颜色变化。
为了使现有技术的自动化系统正确地工作，必须满足许多条件：动物感兴趣的区域必须处于由图像捕获的区域内；该区域必须不被遮蔽；并且图像必须不包含来自两个或更多个动物的热检测设备。还强烈地优选的是，系统足够快地分析设备的状态以允许在收集图像之后立即挑选动物。
有利的是开发一种不依赖于与旋转挤奶棚的集成以便正常工作并且允许动物高通过量的系统。
本说明书中对任何现有技术的引用不是并且不应该被视为是承认或以任何形式提出现有技术形成任何国家的公知常识的一部分。
发明目的
本发明的一个目的是提供用于自动检测与动物相关联的发情指示器的状态的方法和/或装置，其将克服和/或改善目前此类装置和方法的问题，或将至少提供有用的选择。
本发明的其他目的可以从以下描述中变得显而易见，以下描述仅以示例的方式给出。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于自动检测与动物相关联的发情指示器的状态的装置，该装置包括：
-包括两个基本平行的屏障设备和用于选择性地防止动物在平行的屏障设备之间前进的可移动屏障设备的结构；
-用于捕获动物的感兴趣区域的电子图像的相机，感兴趣区域包括发情指示器通常与其相关联的或附接到其的动物的区域；
-用于基于图像来确定发情指示器的状态的处理设备；以及
-动物位置感测设备；
-其中，在使用中，可移动屏障设备的关闭取决于所述动物位置感测设备检测到动物的所需部分已经移动经过可移动屏障设备。
优选地，可移动屏障设备的关闭进一步取决于动物位置感测设备检测到第二动物在可移动屏障设备的预定距离内。
优选地，当已经捕获图像并且动物位置感测设备检测到动物已经从可移动屏障设备移动所需的距离时，可移动屏障设备打开。
优选地，动物位置感测设备包括用于检测动物的前部何时处于第一位置的第一传感器设备，第一位置指示整个动物已经移动经过可移动屏障设备。
优选地，动物位置感测设备包括用于检测动物的后部何时已经移动越过邻近所述可移动屏障设备的第二位置的第二传感器设备
优选地，当第二传感器设备感测到动物已经移动越过第二位置时，相机捕获感兴趣区域的图像。
优选地，第一传感器设备包括光电传感器。
优选地，第二位置感测设备包括光电传感器。
优选地，动物位置感测设备包括相机和处理设备。
优选地，装置包括定位于比第一传感器设备更远离可移动屏障设备的另一位置传感器，或在使用时，装置与定位于比第一传感器设备更远离可移动屏障设备的另一位置传感器连通。
优选地，装置包括电子ID读取器。
优选地，发情指示器包括压敏贴片。
优选地，装置包括用于人工地照亮在相机视场内的区域的照明设备。
优选地，结构内部的光的强度是可调的。
优选地，装置根据发情指示器的状态将信号发送到自动挑选门。
优选地，动物位置感测设备包括挑选门入口传感器。
优选地，动物位置感测设备包括挑选门出口传感器。
根据本发明的第二方面，提供自动检测与动物相关联的发情指示器的状态的方法，该方法包括以下步骤：
ⅰ.提供包括两个基本平行的屏障设备和用于选择性地防止动物在平行的屏障设备之间前进的可移动屏障设备的结构；
ⅱ.允许动物移动经过可移动屏障设备；
ⅲ.基于动物的预定部分是否已经移动通过可移动屏障设备的确定来确定是否关闭可移动屏障设备；
ⅳ.捕获感兴趣区域的电子图像，该感兴趣区域包括发情指示器通常附接到其或与其相关联的动物的区域；
ⅴ.处理图像以确定发情指示器的状态。
优选地，确定是否关闭可移动屏障设备的步骤包括确定第二动物是否在可移动屏障设备的预定距离内的步骤。
优选地，方法进一步包括当动物已经从可移动屏障设备移动所需的距离时自动地打开所述可移动屏障设备的步骤。
优选地，方法包括当动物前部处于第一位置时从第一动物位置传感器设备接收信号，第一位置指示整个动物已经移动经过可移动屏障设备。
优选地，方法包括当动物后部已经经过邻近可移动屏障设备的第二位置时从第二动物位置传感器设备接收信号。
优选地，方法包括在从第二动物位置感测设备接收信号后捕获电子图像。
优选地，方法包括处理来自相机的输出以确定动物的感兴趣区域何时处于相机的视场内。
优选地，方法包括处理来自相机的输出以确定动物的预定部分何时已经移动经过可移动屏障设备。
优选地，方法包括根据发情指示器的状态更新畜群管理系统。
优选地，方法包括向自动挑选门发送表示发情指示器的状态的信号。
根据本发明的另一方面，提供用于自动检测与动物相关联的发情指示器的状态的装置，基本如本文中参考附图所述。
根据本发明的又一方面，提供用于自动检测与动物相关联的发情指示器的状态的装置，该装置包括：
-包括两个基本平行的屏障设备和用于选择性地防止动物在平行的屏障设备之间前进的可移动屏障设备的结构；
-用于捕获动物的感兴趣区域的电子图像的相机，感兴趣区域包括发情指示器通常与其相关联的或附接到其的动物的区域；
-用于基于图像来确定发情指示器的状态的处理设备；以及
-动物位置感测设备；
-其中，在使用中，当动物位置感测设备检测到动物的所需部分已经移动经过可移动屏障设备时，可移动屏障设备在动物后面关闭，相机捕获至少感兴趣区域的图像，以及当图像已经被捕获并且动物位置感测设备检测到动物已经从可移动屏障设备移动所需距离时，可移动屏障设备打开。
根据本发明的另一方面，提供自动检测与动物相关联的发情指示器的状态的方法，该方法包括以下步骤：
ⅰ.提供包括两个基本平行的屏障设备和用于选择性地防止动物在平行的屏障设备之间前进的可移动屏障设备的结构；
ⅱ.允许动物移动经过可移动屏障设备；
ⅲ.当动物的预定部分已经移动通过可移动屏障设备时，关闭可移动屏障设备；
ⅳ.捕获感兴趣区域的电子图像，该感兴趣区域包括发情指示器通常附接到其或与其相关联的动物的区域；
ⅴ.处理图像以确定发情指示器的状态；以及
ⅵ.当动物已经从可移动屏障设备移动所需距离时，自动打开可移动屏障设备。
从通过本发明的可能实施例作为示例给出的以下描述中，本发明的其它方面(其应当在所有本发明新颖方面中被考虑)将变得显而易见。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的装置的示意性侧视图。
图2是图1的装置的示意性俯视图，其中为了清晰起见，盖子被移除并且挑选门位置以轮廓形式示出。
最佳模式
首先参考图1和图2，根据本发明的一个实施例用于检测动物的繁殖状态的装置大体由箭头100引用。在优选的实施例中，动物是牛。
装置100包括两个基本平行的屏障设备1。屏障设备1可以包括现有技术的牛圈，并且被足够宽地间隔开以允许动物A在其之间舒适地行走，但是不能宽到允许动物A转身。
提供了自动可移动屏障设备2，其通常被配置为一对气动门。可移动屏障设备2可打开以允许动物A在屏障设备2之间前进，或关闭以防止屏障设备2后面的动物前进并且防止屏障设备2前面的动物向后移动。
在一些实施例中，可以提供包括盖子4的结构3。如果提供，盖子4必须足够高，以使动物舒适地走过结构3，但是优选地足够低，使得至少结构内动物的后部处于阴影中。在一些实施例中，盖子4可以部分地或全部地沿着结构3的侧边延伸。在一些实施例中，装置100可以具有行走称重平台(未示出)。
装置100具有用于感测动物A的位置的动物位置感测设备。在一个实施例中，动物位置感测设备包括定位在第一位置7处的用于感测何时动物的需要部分已经移动通过可移动屏障设备的光电传感器6。在一个实施例中，第一位置传感器7从可移动屏障设备2间隔开大约等于动物长度的距离，例如大约150cm。动物位置感测设备还可以包括定位在基本邻近可移动屏障设备2的第二位置10处的第二光电传感器9。
装置100包括图像捕获设备，通常是数码相机11。相机11被定位成使得已经附接有热检测贴片的动物部分(通常包括动物的骶骨和尾部)处于相机11的视场内。本文中该动物部分被描述为“感兴趣区域”。
在优选的实施例中，没有提供“出口”可移动屏障设备以在相机11的视场中停止动物。提供这种出口屏障将会减小通过该装置的通过量。
在一些实施例中，可以提供人工光源12。如果提供，光源12优选地是可调的(优选地自动地)以提供相机11所需的至少最小光级。
装置100的优选实施例的操作如下：
可移动屏障设备门2通常在打开位置，使得动物A可移动通过可移动屏障设备2并且进入相机11的视场内。
当动物A已经移动经过屏障设备2时，第一光电传感器6检测到动物A的头部或胸部的存在。第一光电传感器6的触发导致可移动屏障设备2在动物A的后面关闭，防止动物向后移动，并且防止另一动物的头部进入相机的视场。
动物A的继续向前运动使动物后部移动越过第二位置10。当第二光电传感器9检测到其已经发生时，相机11被触发以记录一个或多个图像。在优选的实施例中，相机11记录多个图像，例如三个图像。在优选的实施例中，每一个图像具有不同的曝光设置。
在典型的实施例中，等待通过可移动屏障设备2的动物将在牛圈中，并且将希望在可能的时候向前运动。这是期望的，只要在前面的动物继续走开。然而，为了避免第三动物在第一动物已经移动通过至少一个另外的可移动屏障设备(诸如挑选门、防返回挡板或防止动物向后移动的其它设备)之前通过可移动屏障设备2的可能性，当动物位置感测设备检测到第一动物已经从可移动屏障设备2移动所需距离时，装置打开可移动屏障设备2。
在许多实施例中，装置100将与自动挑选门系统200结合使用。如果自动挑选门系统200提供有指示动物已经通过挑选门入口14的传感器13(例如光电传感器)，则来自该传感器13的信号可以用于指示可移动屏障设备2可打开。
在优选的实施例中，系统包括EID读取器15。另一个传感器16可以被定位成指示动物处于使EID传感器获取与动物相关联的EID标签的读数的位置中。如果EID读取器15在指示动物处于适当位置中的传感器16的预定时间内没有获得读数，然后可移动屏障设备2可以保持关闭，直到动物已经移动经过定位于挑选门(如果提供的话)的出口处的另一个传感器17。
本领域的技术人员将理解，当可移动屏障设备2打开以允许第二动物进入时，刚刚已经由装置100处理的动物A将被刺激以移动离开。在一些实施例中，可以提供用于刺激第一动物A从可移动屏障设备2移动离开的另外的设备，例如被配置成向动物喷射压缩空气的喷嘴或用于产生合适噪音的设备(可能是气动的)。
相机11与处理设备300连通，处理设备300执行从相机11获取的图像的分析以确定附接到动物A或与动物A相关联的发情/热指示器的状态。该状态可以包括“激发”、“未激发”或“丢失/未发现”。
在优选的实施例中，仅处理来自某些动物的结果用于发情检测。如果相机11不可识别处于被监测发情的组中的动物上的热检测指示器的存在，则然后装置将处理动物，就像它具有激发的发情检测指示器，因为在一些情况下，安装行为可移除指示器。
在优选的实施例中，处理设备300可根据发情指示器的状态的分析将控制信号发送到自动挑选门200。例如，热牛可以被挑选到一个区域，不热的牛可以被挑选到第二区域(例如，挤奶棚的入口)，以及不能由电子ID读取器识别的牛可以被挑选到第三区域。
在一些实施例中，在检测到热指示器已经被激发时，动物可以不立即被挑选到热区。相反，可以保存动物必须在以后被挑选的记录。
在一些实施例中，位置感测设备可以包括相机11和处理器300。在这些实施例中，可以不需要第一传感器6和第二传感器9，因为该装置能够确定动物何时处于正确的位置中以捕获感兴趣区域的图像，而不使用另外的传感器。在这些实施例中，相机11可以在装置使用时基本上连续地操作。
处理装置300可以包括现有技术的任何合适的图像处理设备，例如畜牧改良有限公司(LIC)的ProtrackTM EZ
在另一个实施例(未示出)中，位置感测设备是可操作的，以确定第二动物是否处于可移动屏障设备2的预定距离内(例如100cm)。在一个实施例中，位置感测设备可以包括定位在可移动屏障设备2前面大致100cm处的另一个光电传感器。
在该实施例中，如果另一只动物处于预定距离内，则可移动屏障设备2可以仅关闭。如果没有第二动物处于预定距离内，则然后可移动屏障设备可以保持打开，以便允许下一只动物移动通过装置100。
尽管本发明已经参考其与压敏热检测贴片的使用进行了描述，但是本领域技术人员将理解，动物可以具有任何合适的可替换的发情指示器。例如，在一个实施例中，发情指示器可以包括尾部油漆标记。在另一个实施例中，发情指示器可以包括当激发时具有不同红外特性的贴片。
本领域技术人员将理解，本发明提供用于检测动物繁殖状态的装置和方法，其可独立于旋转的挤奶棚操作，并且对动物通过牛圈的移动产生最小的破坏。
除非上下文以其他方式明确要求，否则在整个说明书和权利要求中，术语“包括”、“包含”等应以与排他或穷举意义相反的包含意义来解释，也就是说，以“包括但不限于”的意义解释。
在前面的描述中，已经参考具有已知等同物的本发明的特定部件或整体，此类等同物被并入本文中，如同单独阐述一样。
尽管已经以示例的方式并参考本发明的可能实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，在不脱离所附权利要求的精神或范围的情况下，可以对其作修改或改善。

Claims (28)

1.一种用于自动检测与动物相关联的发情指示器的状态的装置，所述装置包括：
-包括两个基本平行的屏障设备和用于选择性地防止动物在所述平行的屏障设备之间前进的可移动屏障设备的结构；
-用于捕获动物的感兴趣区域的电子图像的相机，所述感兴趣区域包括所述发情指示器通常与其相关联的或附接到其的所述动物的区域；
-用于基于所述图像来确定所述发情指示器的状态的处理设备；以及
-动物位置感测设备；
-其中，在使用中，所述可移动屏障设备的关闭取决于所述动物位置感测设备检测到所述动物的所需部分已经移动经过所述可移动屏障设备。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述可移动屏障设备的关闭进一步取决于所述动物位置感测设备检测到第二动物在所述可移动屏障设备的预定距离内。
3.根据权利要求1或权利要求2中任何一项所述的装置，其中当已经捕获所述图像并且所述动物位置感测设备检测到所述动物已经从所述可移动屏障设备移动所需的距离时，所述可移动屏障设备打开。
4.根据权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的装置，其中所述动物位置感测设备包括用于检测所述动物的前部何时处于第一位置的第一传感器设备，所述第一位置指示整个动物已经移动经过所述可移动屏障设备。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述动物位置感测设备包括用于检测所述动物的后部何时已经移动越过邻近所述可移动屏障设备的第二位置的第二传感器设备。
6.根据权利要求5所述的装置，其中当所述第二传感器设备感测到所述动物已经移动越过所述第二位置时，所述相机捕获所述感兴趣区域的图像。
7.根据权利要求4、权利要求5或权利要求6所述的装置，其中所述第一传感器设备包括光电传感器。
8.根据权利要求4、权利要求5或权利要求6所述的装置，其中所述第二位置感测设备包括光电传感器。
9.根据权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的装置，其中所述动物位置感测设备包括所述相机和所述处理设备。
10.根据前述权利要求中任何一项所述的装置，其中所述装置包括定位于比所述第一传感器设备更远离所述可移动屏障设备的另一位置传感器，或在使用时，所述装置与定位于比所述第一传感器设备更远离所述可移动屏障设备的另一位置传感器连通。
11.根据权利要求1至权利要求10中任何一项所述的装置，其包括电子ID读取器。
12.根据前述权利要求中任何一项所述的装置，其中所述发情指示器包括压敏贴片。
13.根据前述权利要求中任何一项所述的装置，其包括用于人工地照亮在所述相机视场内的区域的照明设备。
14.根据权利要求13所述的装置，其中所述结构内部的所述光的强度是可调的。
15.根据前述权利要求中任何一项所述的装置，其中所述装置根据所述发情指示器的状态将信号发送到自动挑选门。
16.根据权利要求15所述的装置，其中所述动物位置感测设备包括挑选门入口传感器。
17.根据权利要求15或权利要求16所述的装置，其中所述动物位置感测设备包括挑选门出口传感器。
18.一种自动检测与动物相关联的发情指示器的状态的方法，所述方法包括以下步骤：
ⅰ.提供包括两个基本平行的屏障设备和用于选择性地防止所述动物在所述平行的屏障设备之间前进的可移动屏障设备的结构；
ⅱ.允许所述动物移动经过所述可移动屏障设备；
ⅲ.基于所述动物的预定部分是否已经移动通过所述可移动屏障设备的确定来确定是否关闭所述可移动屏障设备；
ⅳ.捕获感兴趣区域的电子图像，所述感兴趣区域包括所述发情指示器通常附接到其或与其相关联的所述动物的区域；
ⅴ.处理所述图像以确定所述发情指示器的所述状态。
19.根据权利要求18所述的方法，其中确定是否关闭所述可移动屏障设备的步骤包括确定第二动物是否在所述可移动屏障设备的预定距离内的步骤。
20.根据权利要求18或权利要求19所述的方法，其进一步包括当所述动物已经从所述可移动屏障设备移动所需的距离时自动地打开所述可移动屏障设备的步骤。
21.根据权利要求18、权利要求19或权利要求20所述的方法，其中所述方法包括当所述动物的前部处于第一位置时从第一动物位置传感器设备接收信号，所述第一位置指示整个动物已经移动经过所述可移动屏障设备。
22.根据权利要求21所述的方法，其包括当所述动物的后部已经经过邻近所述可移动屏障设备的第二位置时，从第二动物位置传感器设备接收信号。
23.根据权利要求22所述的方法，其包括在从所述第二动物位置感测设备接收信号后捕获所述电子图像。
24.根据权利要求18、权利要求19或权利要求20所述的方法，其包括处理来自所述相机的输出以确定所述动物的所述感兴趣区域何时处于所述相机的视场内。
25.根据权利要求18、权利要求19、权利要求20或权利要求24所述的方法，其包括处理来自所述相机的输出以确定所述动物的所述预定部分何时已经移动经过所述可移动屏障设备。
26.根据权利要求18至权利要求25中任何一项所述的方法，其包括根据所述发情指示器的所述状态更新畜群管理系统。
27.根据权利要求18至权利要求26中任何一项所述的方法，其包括向自动挑选门发送表示所述发情指示器的所述状态的信号。
28.一种用于自动检测与动物相关联的发情指示器的状态的装置，其基本如本文参考附图所述。
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