CN108719122B - 牲畜咀嚼分析方法、装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种牲畜咀嚼分析方法、装置及电子设备。其中，牲畜咀嚼分析方法及装置应用于电子设备，电子设备与设置于牲畜头部的采集单元连接，所述方法包括：获取多个俯仰姿态数据及多组咀嚼数据，其中俯仰姿态数据及咀嚼数据均由采集单元采集获得。再依据每组咀嚼数据对应的峰谷均差值，确定在各组咀嚼数据对应的时间段内牲畜是否属于咀嚼状态，根据每个处于咀嚼状态的时间段对应的俯仰姿态数据，判断对应的时间段内的咀嚼类型。无需限制牲畜，确保获得的俯仰姿态数据及咀嚼数据可准确的标准牲畜的真实情况，利用峰谷均差值与俯仰姿态数据配合进一步准确分析咀嚼类型，以便帮助饲养者掌握牲畜的进食量及反刍情况，实行科学的饲养。

Description

牲畜咀嚼分析方法、装置及电子设备

技术领域

本发明涉及动物分析技术领域，具体而言，涉及一种牲畜咀嚼分析方法、装置及电子设备。

背景技术

进食量与反刍是反刍类动物营养学中的重要概念。进食量与反刍除了环境因素有关外，还与饲料和动物的生理状况密切相关。以奶牛为例，近年来，随着世界奶牛技术的发展，掌握奶牛进食量及反刍情况的重要性得到了国内外奶业专家的广泛认同。

牲畜在进食或者反刍的过程中均伴随着咀嚼行为的发生。在相关技术中虽然已提出了很多对牲畜咀嚼行为监测，以了解牲畜反刍与进食情况的方法，但这些方法均存在很多问题。其中，主要问题为监测结果不够准确，无法标准牲畜的真实情况。以采用图像采集技术对牲畜进行监测为例，由于任何图像采集设备的可采集范围有限，在实际实施过程中，需要将牲畜限定在特定的位置才能保障采集到的图像数据的有效性。然而，对牲畜的禁锢会直接影响牲畜的进食量及反刍情况，使得到的监测结果无法准确的表征牲畜的真实情况，不利于饲养者及时了解牲畜的健康、进食情况等。

因此，如何准确的获得牲畜的反刍与进食情况是目前面临的一大课题。

发明内容

本发明的目的在于提供的牲畜咀嚼分析方法、装置及电子设备，用以改善上述问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

本发明实施例提供的一种牲畜咀嚼分析方法，应用于电子设备，所述电子设备与设置于牲畜头部的采集单元连接，所述方法包括：获取多个俯仰姿态数据及多组咀嚼数据，其中所述俯仰姿态数据及咀嚼数据均由所述采集单元采集获得；依据每组所述咀嚼数据对应的峰谷均差值，确定在各组所述咀嚼数据对应的时间段内所述牲畜是否属于咀嚼状态；根据每个处于咀嚼状态的所述时间段对应的所述俯仰姿态数据，判断对应的所述时间段内的咀嚼类型。

进一步地，所述方法还包括：依次对每组所述咀嚼数据进行预处理；从预处理后的所述咀嚼数据中提取波峰值及波谷值，以便利用所述波峰值及波谷值计算所述峰谷均差值。

进一步地，对每组所述咀嚼数据进行预处理的步骤包括：利用预先设置的移动平均滤波器，按照每个所述咀嚼数据对应的时间点先后顺序，依次对所述咀嚼数据进行滤波处理；所述从预处理后的所述咀嚼数据中提取波峰值及波谷值的步骤包括：依次利用滤波处理后的相邻下一个所述咀嚼数据确定每一个滤波处理后的所述咀嚼数据对应的替换值；根据所述替换值及对应的相邻下一个所述替换值之间的比较结果，从滤波处理后的咀嚼数据中提取波峰值及波谷值。

进一步地，所述根据每个处于咀嚼状态的所述时间段对应的所述俯仰姿态数据，判断对应的所述时间段内的咀嚼类型的步骤包括：对处于咀嚼状态的所述时间段对应的所述咀嚼数据进行FFT处理，以获取对应的频率信息；根据每个处于咀嚼状态的所述时间段对应的所述俯仰姿态数据及频率信息，判断对应的所述时间段内的咀嚼类型。

进一步地，所述根据每个处于咀嚼状态的所述时间段对应的所述俯仰姿态数据，判断对应的所述时间段内的咀嚼类型的步骤包括：获取每个处于咀嚼状态的所述时间段对应的波谷数据；根据每个处于咀嚼状态的所述时间段对应的所述俯仰姿态数据及波谷数据，判断对应的所述时间段内的咀嚼类型。

进一步地，所述咀嚼类型包括反刍咀嚼及进食咀嚼，所述判断对应的所述时间段内的咀嚼类型的步骤包括：当所述时间段对应的所述俯仰姿态数据的均值化数值未超过预设角度，且对应的所述波谷数据均大于已确认属于所述反刍咀嚼的时间段对应的波谷数据时，判断该时间段内的所述咀嚼类型为进食咀嚼；其中，所述预设角度不小于-61°且不大于-51°；当所述时间段对应的所述俯仰姿态数据的均值化数值不小于所述预设角度，且对应的所述波谷数据均小于已确认属于所述进食咀嚼的时间段对应的波谷数据时，判断该时间段内的所述咀嚼类型为反刍咀嚼。

进一步地，所述方法还包括：当所述时间段对应的咀嚼类型为所述进食咀嚼时，根据该时间段对应的波谷数据，利用预设的草料分析模型，生成进食分析数据。

进一步地，所述采集单元包括姿态传感器及磁编码器，所述磁编码器设置于套嘴绳上，所述姿态传感器及磁编码器分别与所述电子设备电性连接，所述姿态传感器用于采集所述牲畜的俯仰姿态数据，并按照预设时间间隔发送至所述电子设备；所述磁编码器用于采集表征所述牲畜的咀嚼数据的角度信息，并按照预设时间间隔发送至所述电子设备。

本发明实施例提供的一种牲畜咀嚼分析装置，应用于电子设备，所述电子设备与设置于牲畜头部的采集单元连接，所述方法包括：获取模块，用于获取多个俯仰姿态数据及多组咀嚼数据，其中所述俯仰姿态数据及咀嚼数据均由所述采集单元采集获得；确定模块，用于依据每组所述咀嚼数据对应的峰谷均差值，确定在各组所述咀嚼数据对应的时间段内所述牲畜是否属于咀嚼状态；判断模块，用于根据每个处于咀嚼状态的所述时间段对应的所述俯仰姿态数据，判断对应的所述时间段内的咀嚼类型。

本发明实施例提供的一种电子设备，所述电子设备包括：存储器；处理器；以及数据抽取装置，所述装置包括：获取模块，用于获取多个俯仰姿态数据及多组咀嚼数据，其中所述俯仰姿态数据及咀嚼数据均由所述采集单元采集获得；确定模块，用于依据每组所述咀嚼数据对应的峰谷均差值，确定在各组所述咀嚼数据对应的时间段内所述牲畜是否属于咀嚼状态；判断模块，用于根据每个处于咀嚼状态的所述时间段对应的所述俯仰姿态数据，判断对应的所述时间段内的咀嚼类型。

与现有技术相比，本发明提供的一种牲畜咀嚼分析方法通过从设置于牲畜头部的采集单元获取多个俯仰姿态数据及多组咀嚼数据，依据每组所述咀嚼数据对应的峰谷均差值，确定在各组所述咀嚼数据对应的时间段内所述牲畜是否属于咀嚼状态，再配合每个处于咀嚼状态的所述时间段对应的所述俯仰姿态数据，确定对应的所述时间段内的咀嚼类型。无需限制牲畜，确保获得的俯仰姿态数据及咀嚼数据可准确的标准牲畜的真实情况，利用峰谷均差值与俯仰姿态数据配合进一步准确分析咀嚼类型，以便帮助饲养者掌握牲畜的进食量及反刍情况，实行科学的饲养。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的应用场景示意图。

图2示出了本发明实施例提供的一种电子设备的示意图。

图3示出了本发明实施例提供的一种牲畜咀嚼分析方法的步骤流程图。

图4示出了本发明实施例提供的一种牲畜咀嚼分析装置的示意图。

图标：100-电子设备；111-存储器；112-处理器；113-通信单元；200-网络；300-牲畜咀嚼分析装置；301-获取模块；302-处理模块；303-提取模块；304-确定模块；305-判断模块；400-管理服务器；500-智能终端；600-牲畜。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

图1示出本发明较佳实施例提供的应用场景。如图1所示，每一牲畜600对应设置一电子设备，电子设备用于分析牲畜600的咀嚼情况，并将分析结果通过网络200发送至管理服务器400，以便饲养者通过智能终端500从管理服务器400查看。

上述电子设备100可以包括单片机与通信单元构成的智能感知节点。可选地，请参考图2示出的电子设备100的方框示意图。所述电子设备100包括牲畜咀嚼分析装置300、存储器111、处理器112、通信单元113。

所述存储器111、处理器112以及通信单元113各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述牲畜咀嚼分析装置300包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器111中或固化在电子设备100的操作系统(operating system，OS)中的软件功能模块。所述处理器112用于执行所述存储器111中存储的可执行模块，例如所述牲畜咀嚼分析装置300的软件功能模块及计算机程序等。

其中，所述存储器111可以是，但不限于，随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(ProgrammableRead-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EEPROM)等。其中，存储器111用于存储程序及接收到的检测数据，所述处理器112在接收到执行指令后，执行所述程序。所述通信单元113用于建立所述电子设备100与管理服务器400400之间的通信连接，并用于通过所述网络200收发数据。作为一种实施方式，可以采用低功耗、远距离、抗干扰性强的、运用LoRa技术的SX1278模块作为通信单元，在对SX1278的原理，信道占用检测及优势、数据包空中时间研究后，开发了适合大范围放养模式的数据无线获取设备，实现了星型数据无线获取，简化了设备部署，即一个中心网关即可获取可视距离为5km范围内节点的传输数据，利用sx1278的CAD功能采用CAMACA方式结合网关与节点时钟同步的方式，实现信道检测以及冲突避免，提高数据无线传输的可靠性。具体地，通过LoRa技术的SX1278模块接入中心网关，再由中心网关接入网络200200中。

进一步地，电子设备100还与设置于牲畜600600头部的采集单元连接。可选地，电子设备100与采集单元之间可以是电性连接，也可以是通信连接，在此不做限定。

应当理解的是，图2所示的结构仅为电子设备100的结构示意图，所述电子设备100还可包括比图2中所示更多或者更少的组件，或者具有与图2所示不同的配置。图2中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

第一实施例

请参考图3，图3示出了本发明实施例所提供的牲畜咀嚼分析方法的步骤流程图。所述方法应用于分别与如图2所示的电子设备100。所述方法包括以下步骤：

步骤S101，获取多个俯仰姿态数据及多组咀嚼数据。

在本发明实施例中，上述俯仰姿态数据及咀嚼数据均由采集单元采集获得。每一组咀嚼数据包括多个咀嚼数据及每个咀嚼数据对应的时间点，上述时间点可以是采集单元采集到该数据的采集时间点。每个俯仰姿态数据也对应一时间点，该时间点也可以是采集单元采集到该数据的采集时间点。

作为一种实施方式，上述采集单元包括姿态传感器及磁编码器。所述磁编码器设置于套嘴绳上。姿态传感器设置于牲畜600的头部，在牲畜600头部建立欧拉角的角度系，以便采集牲畜600头部的俯仰姿态数据。可选地，姿态传感器及磁编码器分别与所述电子设备100电性连接。姿态传感器用于采集所述牲畜600的俯仰姿态数据，并按照预设时间间隔发送至所述电子设备100。磁编码器用于采集表征所述牲畜600的咀嚼数据的角度信息，并按照预设时间间隔发送至所述电子设备100。每一个时间间隔由磁编码器采集到的角度信息表征同一组咀嚼数据。优选地，时间间隔长度为20ms。

作为一种实施方式，上述磁编码器可以选用磁编码器AS5600。上述套嘴绳采用3D打印技术获得，避免牲畜600佩戴过程中产生不适。进一步地，套嘴绳牵引皮带轮带动磁铁旋转方式，实现了对牛咀嚼过程的感知。具体地，AS5600置于皮带轮下方，皮带轮在中部放置有专用的磁铁，磁铁与AS5600芯片的距离控制在0.5～3mm，套嘴绳的一端绕入皮带轮凹槽，通过测量皮带轮的旋转角度来间接测量套嘴绳自由端变化的长度，即能反映出牛在咀嚼变化。

作为一种实施方式，上述姿态传感器可以选用了MPU6050的DMP功能实现对欧拉角的获取。MPU6050可采集三轴加速度、三轴角速度，但这些数据不能直观的展现物体姿态变化，研究物体姿态变化的过程，多引入欧拉角对姿态进行解算。MPU6050自带的DMP可以实时将三轴加速度与三轴角度度进行滤波处理，DMP将各轴数据转换成四元素，该方式可以减轻电子设备100的工作负担以及压缩采集时间。通过四元素数据经过简单的计算就可以转换直观的欧拉角来反映姿态变化。

步骤S102，依次对每组咀嚼数据进行预处理。

在本发明实施例中，利用预先设置的移动平均滤波器，按照每个所述咀嚼数据对应的时间点先后顺序，依次对所述咀嚼数据进行预处理。可选地，预先设置的移动平均滤波器的宽度可以是5位数，将每一组咀嚼数据按照对应的时间点的先后顺序排列，并赋予对应的索引。具体地，上述移动平均滤波器可以：当j<N/2时，以索引为0的咀嚼数据为起点，求取彼此连续排列的2*j+1个咀嚼数据的平均值，其中j为预处理后的所述咀嚼数据对应的索引，N为移动平均滤波器的宽度值，例如，j为1，N为5，则预处理后索引为1的咀嚼数据y′(1)＝(y(0)+y(1)+y(2))/3，其中y′代表预处理后的所述咀嚼数据，y代表预处理前的咀嚼数据；当N/2≤j<Max-N/2时，预处理后对应索引为j的咀嚼数据可以通过计算预处理前对应索引为j的咀嚼数据数及索引排列在该咀嚼数据索引前后连续的

个咀嚼数据的平均数获得，其中，

的值可以是N/2的向下取整，j为预处理后的所述咀嚼数据对应的索引，N为移动平均滤波器的宽度值，Max为每组咀嚼数据的总个数，例如，j为3，N为5，MAX为1024，则预处理后索引为3的咀嚼数据y′(3)＝(y(1)+y(2)+y(3)+y(4)+y(5))/5，其中y′代表预处理后的所述咀嚼数据，y代表预处理前的咀嚼数据；当Max-N/2≤j<Max时，预处理后对应索引为j的咀嚼数据可以通过计算预处理前对应索引为j的咀嚼数据数及索引排列在该咀嚼数据索引前后连续的(Max-j-1)个咀嚼数据的平均值获得，其中，j为预处理后的所述咀嚼数据对应的索引，N为移动平均滤波器的宽度值，Max为每组咀嚼数据的总个数，N一定为奇数。

步骤S103，从预处理后的咀嚼数据中提取波峰值及波谷值，以便利用所述波峰值及波谷值计算所述峰谷均差值。

在本发明实施例中，首先，依次利用滤波处理后的相邻下一个所述咀嚼数据确定每一个滤波处理后的所述咀嚼数据对应的替换值。上述相邻下一个咀嚼数据对应指索引比该咀嚼数据对应的索引数值上大1。上述替换值包括1和-1。具体地，可以是若滤波处理后的咀嚼数据和与其相邻的下一个咀嚼数据之间满足y′(i+1)-y′(i)≥0，则该咀嚼数据对应的替换值为1，若滤波处理后的咀嚼数据和与其相邻的下一个咀嚼数据之间满足y′(i+1)-y′(i)＜0，则该咀嚼数据对应的替换值为-1，其中，y′(i)为预处理后的咀嚼数据，y′(i+1)为其相邻下一个咀嚼数据，i代表对应的索引。其次，根据获得替换值及对应的相邻下一个所述替换值之间的比较结果，从滤波处理后的咀嚼数据中提取波峰值及波谷值。具体地，依次比较每一个替换值与对应的相邻下一个替换值之间是否满足x′(i+1)-x′(i)＞0或x′(i+1)-x′(i)＜0，当满足x′(i+1)-x′(i)＞0时，则将该x′(i)对应的咀嚼数据作为对应的波谷值，当满足x′(i+1)-x′(i)＜0时，则将该x′(i)对应的咀嚼数据作为对应的波峰值。上述x′(i)代表索引为i的咀嚼数据对应的替换值，上述x′(i+1)代表x′(i)的相邻下一个替换值。最后，依据获得波谷值与波峰值计算该组咀嚼数据对应的峰谷均差值。具体地，取每组对应的波峰值与波谷值的平均值的差值作为当前组数据的峰谷均差值。

步骤S104，依据每组所述咀嚼数据对应的峰谷均差值，确定在各组所述咀嚼数据对应的时间段内所述牲畜600是否属于咀嚼状态。

在本发明实施例中，若峰谷均差值超过预设阈值，则确定在该组咀嚼数据对应的时间段内牲畜600处于咀嚼状态；若峰谷均差值未超过预设阈值，则确定在该组咀嚼数据对应的时间段内牲畜600未处于咀嚼状态。每组咀嚼数据对应的时间段可以是该组咀嚼数据中第一个咀嚼数据对应的时间点与最后一个咀嚼数据对应的时间点之间的时间区间。

步骤S105，根据每个处于咀嚼状态的所述时间段对应的所述俯仰姿态数据，判断对应的所述时间段内的咀嚼类型。

在本发明实施例中，上述咀嚼类型包括进食咀嚼及反刍咀嚼。牲畜600的咀嚼行为伴随着进食或反刍过程发生，但是进食和反刍对应的咀嚼行为又各有差异，因此，可以通过咀嚼类型分别牲畜600处于进食状态还是反刍状态。

作为一种实施方式，判断对应的所述时间段内的咀嚼类型可以通过获取每个处于咀嚼状态的所述时间段对应的波谷数据。上述波谷数据包括处于咀嚼状态的所述时间段内提取的波谷值。根据每个处于咀嚼状态的所述时间段对应的所述俯仰姿态数据及波谷数据，判断对应的所述时间段内的咀嚼类型。具体地，当所述时间段对应的所述俯仰姿态数据的均值化数值未超过预设角度时，将该时间段对应的波谷数据与已确定牲畜600的咀嚼状态为反刍咀嚼的波谷数据进行比较。若对应的所述波谷数据均大于已确认属于反刍咀嚼的时间段对应的波谷数据时，判断该时间段内的所述咀嚼类型为进食咀嚼。需要说明的是，均值化数值可以是所述俯仰姿态数据的平均值。可选地，所述预设角度不小于-61°且不大于-51°。优选地，预设角度为-51°。需要说明的是，若此时还未曾确定任何一时间段对应的咀嚼状态为反刍咀嚼，则以预先存储的反刍咀嚼对应的波谷数据与该时间段对应的波谷数据进行比较。若该时间段对应的波谷数据均大于预先存储的反刍咀嚼对应的波谷数据，判断该时间段内的所述咀嚼类型为进食咀嚼。当所述时间段对应的所述俯仰姿态数据的均值化数值不低于所述预设角度时，将该时间段对应的波谷数据与已确定牲畜600的咀嚼状态为进食咀嚼的波谷数据进行比较。若对应的波谷数据均小于已确认属于进食咀嚼的时间段对应的波谷数据时，判断该时间段内的所述咀嚼类型为反刍咀嚼。需要说明的是，若此时还未曾确定任何一时间段对应的咀嚼状态为进食咀嚼，则以预先存储的进食咀嚼对应的波谷数据与该时间段对应的波谷数据进行比较。若该时间段对应的波谷数据均小于预先存储的进食咀嚼对应的波谷数据，判断该时间段内的所述咀嚼类型为反刍咀嚼。

作为另一种实施方式，对处于咀嚼状态的所述时间段对应的所述咀嚼数据进行FFT处理，以获取对应的频率信息。需要说明的是，通过FFT处理可以预先提取未分类咀嚼类型的咀嚼周期(即频率信息)。以便在确定处于咀嚼状态后，通过频率信息(周期数据)进一步区分进食咀嚼与反刍咀嚼，进食咀嚼与反刍咀嚼的频率信息是衡量其咀嚼类型强烈的重要标志。根据每个处于咀嚼状态的所述时间段对应的所述俯仰姿态数据及频率信息，判断对应的所述时间段内的咀嚼类型。具体地，当所述时间段对应的所述俯仰姿态数据的均值化数值未超过预设角度时，将对应的频率信息与预设的第一频率比较。若对应的频率信息属于以第一频率为中心的预设范围区间内时，则判断该时间段内的所述咀嚼类型为进食咀嚼。当所述时间段对应的所述俯仰姿态数据的均值化数值不低于预设角度时，将对应的频率信息与预设的第二频率比较。若对应的频率信息属于以第二频率为中心的预设范围区间内时，则判断该时间段内的所述咀嚼类型为反刍咀嚼。优选地，上述第一频率可以是1.324Hz，上述第二频率可以是0.904Hz。

需要说明的是，经过大量的观测测试发现，牲畜600在进食状态下绝大部分处于低头中，反刍咀嚼过程中其角度处于抬头平视的状态。可选地，所述预设角度不小于-61°且不大于-51°。优选地，预设角度选用-56°作为阈值可以低头、平抬头进行较好的区分。

在本发明实施例中，经过上述步骤可以获得牲畜600处于进食咀嚼的时间及反刍咀嚼的时间。根据获得的进食咀嚼的时间可以进一步估算牲畜600的进食量。根据获得的反刍咀嚼的时间可以进一步评估牲畜600的反刍情况。从而帮助饲养者及时了解牲畜600的真实状态，以便进行科学的养殖方案。进一步地，采用本发明实施例设置的算法，可适用于性能有限的电子设备100。例如，由单片机组成的电子设备100。

进一步地，在区分万反刍咀嚼和进食咀嚼之后，本发明提供的牲畜600咀嚼方法还包括：当确定时间段对应的咀嚼类型为所述进食咀嚼时，根据该时间段对应的波谷数据，利用预设的草料分析模型，生成进食分析数据，以便饲养者了解放养过程中的牲畜600进食的草料的质量，以便根据需求调整饲养方式。需要说明的是，草料分析模型可以是预先存储的多类口径的草料与波谷数据之间对应关系。

第二实施例

请参照图4，是本发明较佳实施例提供的牲畜咀嚼分析装置300，牲畜咀嚼分析装置300包括获取模块301、处理模块302、提取模块303、确定模块304以及判断模块305。

获取模块301，用于获取多个俯仰姿态数据及多组咀嚼数据。

在本发明实施例中，所述步骤S101可以由获取模块301执行。上述俯仰姿态数据及咀嚼数据均由采集单元采集获得。每一组咀嚼数据包括多个咀嚼数据及每个咀嚼数据对应的时间点，上述时间点可以是采集单元采集到该数据的采集时间点。每个俯仰姿态数据也对应一时间点，该时间点也可以是采集单元采集到该数据的采集时间点。上述采集单元包括姿态传感器及磁编码器。所述磁编码器设置于套嘴绳上。姿态传感器设置于牲畜600的头部，在牲畜600头部建立欧拉角的角度系，以便采集牲畜600头部的俯仰姿态数据。可选地，姿态传感器及磁编码器分别与所述电子设备100电性连接。姿态传感器用于采集所述牲畜600的俯仰姿态数据，并按照预设时间间隔发送至所述电子设备100。磁编码器用于采集表征所述牲畜600的咀嚼数据的角度信息，并按照预设时间间隔发送至所述电子设备100。每一个时间间隔由磁编码器采集到的角度信息表征同一组咀嚼数据。优选地，时间间隔长度为20ms。上述磁编码器可以选用磁编码器AS5600。上述姿态传感器可以选用了MPU6050的DMP功能实现对欧拉角的获取俯仰姿态数据。

处理模块302，用于依次对每组咀嚼数据进行预处理。

在本发明实施例中，所述步骤S102可以由处理模块302执行。可选地，利用预先设置的移动平均滤波器，按照每个所述咀嚼数据对应的时间点先后顺序，依次对所述咀嚼数据进行预处理。作为一种可能的实施方式，预先设置的移动平均滤波器的宽度可以是5位数，将每一组咀嚼数据按照对应的时间点的先后顺序排列，并赋予对应的索引。进一步地，上述移动平均滤波器可以包括当j<N/2时，以索引为0的咀嚼数据为起点，求取彼此连续排列的2*j+1个咀嚼数据的平均值，其中j为预处理后的所述咀嚼数据对应的索引，N为移动平均滤波器的宽度值。当N/2≤j<Max-N/2时，预处理后对应索引为j的咀嚼数据可以通过计算预处理前对应索引为j的咀嚼数据数及索引排列在该咀嚼数据索引前后连续的

个咀嚼数据的平均数获得，其中，

的值可以是N/2的向下取整，j为预处理后的所述咀嚼数据对应的索引，N为移动平均滤波器的宽度值，Max为每组咀嚼数据的总个数。当Max-N/2≤j<Max时，预处理后对应索引为j的咀嚼数据可以通过计算预处理前对应索引为j的咀嚼数据数及索引排列在该咀嚼数据索引前后连续的(Max-j-1)个咀嚼数据的平均值获得，其中，j为预处理后的所述咀嚼数据对应的索引，N为移动平均滤波器的宽度值，Max为每组咀嚼数据的总个数，N一定为奇数。

提取模块303，用于从预处理后的咀嚼数据中提取波峰值及波谷值，以便利用所述波峰值及波谷值计算所述峰谷均差值。

在本发明实施例中，所述步骤S103可以由提取模块303执行。具体地，可以是依次利用滤波处理后的相邻下一个所述咀嚼数据确定每一个滤波处理后的所述咀嚼数据对应的替换值。根据获得替换值及对应的相邻下一个所述替换值之间的比较结果，从滤波处理后的咀嚼数据中提取波峰值及波谷值。

确定模块304，用于依据每组所述咀嚼数据对应的峰谷均差值，确定在各组所述咀嚼数据对应的时间段内所述牲畜600是否属于咀嚼状态。

在本发明实施例中，所述步骤S104可以由确定模块304执行。

判断模块305，用于根据每个处于咀嚼状态的所述时间段对应的所述俯仰姿态数据，判断对应的所述时间段内的咀嚼类型。

在本发明实施例中，所述步骤S105以由判断模块305执行。可选地，根据每个处于咀嚼状态的所述时间段对应的所述俯仰姿态数据、波谷数据以及频率信息，判断对应的所述时间段内的咀嚼类型。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

综上所述，本发明提供的一种牲畜咀嚼分析方法、装置及电子设备。其中该牲畜咀嚼分析方法及装置应用于电子设备，所述电子设备与设置于牲畜头部的采集单元连接，所述方法包括：获取多个俯仰姿态数据及多组咀嚼数据，其中所述俯仰姿态数据及咀嚼数据均由所述采集单元采集获得。再依据每组所述咀嚼数据对应的峰谷均差值，确定在各组所述咀嚼数据对应的时间段内所述牲畜是否属于咀嚼状态，根据每个处于咀嚼状态的所述时间段对应的所述俯仰姿态数据，判断对应的所述时间段内的咀嚼类型。无需限制牲畜，确保获得的俯仰姿态数据及咀嚼数据可准确的标准牲畜的真实情况，利用峰谷均差值与俯仰姿态数据配合进一步准确分析咀嚼类型，以便帮助饲养者掌握牲畜的进食量及反刍情况，实行科学的饲养。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，电子设备，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种牲畜咀嚼分析方法，其特征在于，应用于电子设备，所述电子设备与设置于牲畜头部的采集单元连接，所述方法包括：

获取多个俯仰姿态数据及多组咀嚼数据，其中所述俯仰姿态数据及咀嚼数据均由所述采集单元采集获得；

依据每组所述咀嚼数据对应的峰谷均差值，确定在各组所述咀嚼数据对应的时间段内所述牲畜是否属于咀嚼状态；

根据每个处于咀嚼状态的所述时间段对应的所述俯仰姿态数据，判断对应的所述时间段内的咀嚼类型；其中，包括获取每个处于咀嚼状态的所述时间段对应的波谷数据；根据每个处于咀嚼状态的所述时间段对应的所述俯仰姿态数据及波谷数据，判断对应的所述时间段内的咀嚼类型。

2.如权利要求1所述的牲畜咀嚼分析方法，其特征在于，所述方法还包括：

依次对每组所述咀嚼数据进行预处理；

从预处理后的所述咀嚼数据中提取波峰值及波谷值，以便利用所述波峰值及波谷值计算所述峰谷均差值。

3.如权利要求2所述的牲畜咀嚼分析方法，其特征在于，

所述对每组所述咀嚼数据进行预处理的步骤包括：利用预先设置的移动平均滤波器，按照每个所述咀嚼数据对应的时间点先后顺序，依次对所述咀嚼数据进行滤波处理；

所述从预处理后的所述咀嚼数据中提取波峰值及波谷值的步骤包括：依次利用滤波处理后的相邻下一个所述咀嚼数据确定每一个滤波处理后的所述咀嚼数据对应的替换值；根据所述替换值及对应的相邻下一个所述替换值之间的比较结果，从滤波处理后的咀嚼数据中提取波峰值及波谷值。

4.如权利要求1所述的牲畜咀嚼分析方法，其特征在于，所述咀嚼类型包括反刍咀嚼及进食咀嚼，所述判断对应的所述时间段内的咀嚼类型的步骤包括：

当所述时间段对应的所述俯仰姿态数据的均值化数值未超过预设角度，且对应的所述波谷数据均大于已确认属于所述反刍咀嚼的时间段对应的波谷数据时，判断该时间段内的所述咀嚼类型为进食咀嚼；其中，所述预设角度不小于-61°且不大于-51°；

当所述时间段对应的所述俯仰姿态数据的均值化数值不小于所述预设角度，且对应的所述波谷数据均小于已确认属于所述进食咀嚼的时间段对应的波谷数据时，判断该时间段内的所述咀嚼类型为反刍咀嚼。

5.如权利要求4所述的牲畜咀嚼分析方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述时间段对应的咀嚼类型为所述进食咀嚼时，根据该时间段对应的波谷数据，利用预设的草料分析模型，生成进食分析数据。

6.如权利要求1所述的牲畜咀嚼分析方法，其特征在于，所述采集单元包括姿态传感器及磁编码器，所述磁编码器设置于套嘴绳上，所述姿态传感器及磁编码器分别与所述电子设备电性连接，所述姿态传感器用于采集所述牲畜的俯仰姿态数据，并按照预设时间间隔发送至所述电子设备；所述磁编码器用于采集表征所述牲畜的咀嚼数据的角度信息，并按照预设时间间隔发送至所述电子设备。

7.一种牲畜咀嚼分析装置，其特征在于，应用于电子设备，所述电子设备与设置于牲畜头部的采集单元连接，所述装置包括：

获取模块，用于获取多个俯仰姿态数据及多组咀嚼数据，其中所述俯仰姿态数据及咀嚼数据均由所述采集单元采集获得；

确定模块，用于依据每组所述咀嚼数据对应的峰谷均差值，确定在各组所述咀嚼数据对应的时间段内所述牲畜是否属于咀嚼状态；

判断模块，用于根据每个处于咀嚼状态的所述时间段对应的所述俯仰姿态数据，判断对应的所述时间段内的咀嚼类型；其中，所述判断模块具体用于获取每个处于咀嚼状态的所述时间段对应的波谷数据；根据每个处于咀嚼状态的所述时间段对应的所述俯仰姿态数据及波谷数据，判断对应的所述时间段内的咀嚼类型。

8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备与设置于牲畜头部的采集单元连接，所述电子设备包括：

存储器；

处理器；

以及数据抽取装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取多个俯仰姿态数据及多组咀嚼数据，其中所述俯仰姿态数据及咀嚼数据均由所述采集单元采集获得；

确定模块，用于依据每组所述咀嚼数据对应的峰谷均差值，确定在各组所述咀嚼数据对应的时间段内所述牲畜是否属于咀嚼状态；

判断模块，用于根据每个处于咀嚼状态的所述时间段对应的所述俯仰姿态数据，判断对应的所述时间段内的咀嚼类型；其中，所述判断模块具体用于获取每个处于咀嚼状态的所述时间段对应的波谷数据；根据每个处于咀嚼状态的所述时间段对应的所述俯仰姿态数据及波谷数据，判断对应的所述时间段内的咀嚼类型。

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