CN110693499B - 一种动物体尺和体重的检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动物体尺和体重的检测系统及方法,动物体尺和体重的检测系统,包括动物检测通道和主要由深度相机,红外传感器阵列和计算机PC组成的自动检测装置。一种动物体尺和体重的检测方法,该方法基于图像处理软件matlab及相关计算机程序的支持,包括以下步骤:a.检测深度相机触发信号;b.提取深度相机所采集的动物深度图像信息Ip;c.计算原始动物轮廓图像信息Hanimal;d.确定深度图像滤波阈值;e.计算动物轮廓信息meanArea;f.获取动物高度H;g.计算动物体尺V;h.获取动物体重W;它可实现对动物的非接触自动测量,具有安全、可靠、自动化程度高等特点。
Description
技术领域
本发明涉及动物体尺和体重测量技术领域。
背景技术
畜牧养殖领域中,动物的体重和体尺能够反映其生长及营养状况。通过对体重和体尺的监测,养殖人员可以对喂养计划进行合理的、动态的调节,同时可以根据不同动物个体制定不同的喂养及管理方案,实现精准饲喂。
目前,对于动物体重和体尺的测量主要有两种方法:人工测量法和自动测量法。人工测量法,是指直接通过人工或在辅助夹紧装置的协助下通过人工对动物的体重和体尺进行测量,这种方法费时费力,而且对于动物和人都存在着潜在的危险和伤害;自动测量法,一般利用称重通道,通过驱赶动物进入称重平台或地磅,然后通过自动围栏或辅助夹紧装置限制动物的行动,实现体重和体尺的自动化测量。这种方法虽然能够实现自动测量,但是存在着一定的技术难题,如需要保证自动围栏里每次只有一头动物,这就必须要借助自动闸机的原理通过快速开闭闸门实现每次通过一只动物。但是动物的行动不是人工可控的,在此过程中不可避免的会出现夹住动物的情况,容易对其造成伤害。另外,自动测量系统中存在实现闸门开闭、夹紧等大量的电机动作,噪声较大,也容易对动物造成一定的影响。
综上所述,现有的动物体重和体尺测量方法都不可避免的要和动物进行接触,这对于动物的生理和心理健康都存在潜在的风险。而且自动测量方法一般需要大中型的测量系统,投资成本相对较高。因此,通过非接触的方式对动物体重及体尺进行测量显得非常必要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种动物体尺和体重的检测系统及方法,它可实现对动物的非接触自动测量,具有安全、可靠、自动化程度高等特点。
为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:
一种动物体尺和体重的检测系统,包括动物检测通道和主要由深度相机,红外传感器阵列和计算机PC组成的自动检测装置,动物检测通道包括水平设置的用于动物行走的通道和左右对称设置在通道两侧的围栏,在动物检测通道前端的围栏上竖向间隔设置多个红外传感器,形成红外传感器阵列,深度相机设置在动物检测通道的上方,以用于对进入动物检测通道内的动物进行拍摄;自动检测装置的电路结构为:红外传感器阵列中各红外传感器将所接收到的红外信号通过其信号输出端由计算机PC的相应I/O接口传输至计算机PC,当计算机PC检测到各红外传感器所发出的红外信号由下至上逐次跳变时,计算机PC由其相应I/O接口发出控制信号控制深度相机拍摄,深度相机所采集的动物深度图像信息通过其信号输出端由计算机PC的相应I/O接口传输至计算机PC,计算机PC运算输出动物的体尺信息和体重信息,动物的体尺信息和体重信息通过计算机PC的相应I/O接口传输至输出设备。
本发明进一步改进在于:
红外传感器阵列中的红外传感器数量为五个。
红外传感器阵列中的各红外传感器均为反射式红外光电传感器。
输出设备为显示器。
一种动物体尺和体重的检测方法,该方法基于图像处理软件matlab及相关计算机程序的支持,包括以下步骤:
a.检测深度相机触发信号,获取红外传感器阵列中各红外传感器的输出信号,并对各红外传感器的输出信号跳变时间进行检测,当检测到各红外传感器所发出的红外信号由下至上逐次跳变时,生成深度相机触发信号;
b.提取深度相机所采集的动物深度图像信息Ip,深度相机触发信号触发深度相机启动拍摄,以使深度相机生成动物深度图像信息Ip,获取动物深度图像信息Ip;
c.计算原始动物轮廓图像信息Hanimal,原始动物轮廓图像信息Hanimal依据下述公式获取:
Hanimal=D-Ip (1)
(1)式中:Hanimal为原始动物轮廓图像信息,D为深度相机所采集的深度相机至通道的通道深度图像信息;Ip为深度相机所采集的深度相机至动物的动物深度图像信息;
d.确定深度图像滤波阈值,Threshold,滤波阈值滤波Threshold依据下述公式获取:
Threshold=μ+3σ (2)
(2)式中:Threshold为滤波阈值,μ为原始动物轮廓图像信息Hanimal的平均值,σ为原始动物轮廓图像信息Hanimal的标准差;
e.计算动物轮廓信息meanArea,将原始动物轮廓图像信息Hanimal中小于滤波阈值Threshold的像素赋值为0,之后进行开和闭运算,计算得出其连通区域平均面积,即为动物轮廓信息meanArea;
f.获取动物高度H,所述动物轮廓信息meanArea的深度值即为动物高度H;
g.计算动物体尺V,所述动物体尺V依据下述公式获取:
V=meanArea×H (3)
(3)式中:V为动物体尺;meanArea为动物轮廓信息;H为动物高度;
h.获取动物体重W,将动物体尺V与动物体尺-体重的对应关系数据库进行对比,所述动物体尺-体重的对应关系数据库记录各种动物体尺与体重的对应值,从而获取与该种动物体尺V相对应的动物体重W。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:
本发明与现有其它动物体尺和体重的检测相比,可以通过非接触手段对动物体尺及体重进行测量,省时省力,不会对动物造成任何干扰和影响,而且快速精确。可以做到在线实时检测。具有安全、可靠、自动化程度高等特点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是本发明自动检测装置的电路结构示意图;
图3是本发明方法流程图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买,异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制,各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段,在此不再详述。
参见图1-2,本实施例包括动物检测通道和主要由深度相机【型号:Mesa ImagingSwissRanger SR4000】,红外传感器阵列【型号:MLX90621ESF】和计算机PC组成的自动检测装置,动物检测通道包括水平设置的用于动物行走的通道和左右对称设置在通道两侧的围栏,在动物检测通道前端的围栏上竖向间隔设置多个红外传感器,形成红外传感器阵列,深度相机设置在动物检测通道的上方,以用于对进入动物检测通道内的动物进行拍摄;自动检测装置的电路结构为:红外传感器阵列中各红外传感器将所接收到的红外信号通过其信号输出端由计算机PC的相应I/O接口传输至计算机PC,当计算机PC检测到各红外传感器所发出的红外信号由下至上逐次跳变时,则判断动物进入动物检测通道,计算机PC由其相应I/O接口发出控制信号控制深度相机对进入动物检测通道的动物拍摄,深度相机所采集的动物深度图像信息通过其信号输出端由计算机PC的相应I/O接口传输至计算机PC,计算机PC根据深度相机距通道的已知高度及深度相机所采集的动物深度图像信息运算输出动物的体尺信息和体重信息,动物的体尺信息和体重信息通过计算机PC的相应I/O接口传输至输出设备。
红外传感器阵列中的红外传感器数量为五个。
红外传感器阵列中的各红外传感器均为反射式红外光电传感器。
输出设备为显示器。
参见图3,一种动物体尺和体重的检测方法,该方法基于图像处理软件matlab及相关计算机程序的支持,包括以下步骤:
a.检测深度相机触发信号,获取红外传感器阵列中各红外传感器的输出信号,并对各红外传感器的输出信号跳变时间进行检测,当检测到各红外传感器所发出的红外信号由下至上逐次跳变时,生成深度相机触发信号;当动物进入动物检测通道时,红外传感器阵列首先感受到动物头部信号(如果是反射式红外光电传感器接收到动物反射的红外线信号有效,如果是光电耦合器接收到红外线断开信号有效),然后感受到躯干信号,最后感受到尾部信号,表明动物完全进入动物检测通道,红外传感器阵列中各红外传感器的输出信号跳变时间变化规律是从上向下发生跳变,然后从下向上发生跳变(考虑到动物四肢的影响,当红外信号变化小于躯干遮挡的值时,认为检测到了动物的尾部)。如果满足这一变化,认为动物已经完整走入了测量区域,因此,根据动物体态特征,检测红外信号变化规律,即可确定动物完全进入动物检测通道的时间;
b.提取深度相机所采集的动物深度图像信息Ip,深度相机触发信号触发深度相机启动拍摄,以使深度相机生成动物深度图像信息Ip,获取动物深度图像信息Ip;
c.计算原始动物轮廓图像信息Hanimal,原始动物轮廓图像信息Hanimal依据下述公式获取:
Hanimal=D-Ip (1)
(1)式中:Hanimal为原始动物轮廓图像信息,D为深度相机所采集的深度相机至通道的通道深度图像信息;Ip为深度相机所采集的深度相机至动物的动物深度图像信息;
通过matlab软件对通道深度图像信息各像素(深度值)减去动物深度图像信息中与其相对应的各像素(深度值)即为原始动物轮廓图像信息Hanimal,该原始动物轮廓图像信息Hanimal包括由于光线、围栏受光线影响的部分区域等因素所形成的干扰噪声信号;
d.确定深度图像滤波阈值,Threshold,滤波阈值滤波Threshold依据下述公式获取:
Threshold=μ+3σ (2)
(2)式中:Threshold为滤波阈值,μ为原始动物轮廓图像信息Hanimal的平均值,σ为原始动物轮廓图像信息Hanimal的标准差,标准差的计算公式为图像处理技术的公知常识,在此不再赘述;
e.计算动物轮廓信息meanArea,将原始动物轮廓图像信息Hanimal中小于滤波阈值Threshold的像素赋值为0,之后进行开和闭运算,计算得出其连通区域平均面积,即为动物轮廓信息meanArea;
f.获取动物高度H,所述动物轮廓信息meanArea的深度值即为动物高度H;
g.计算动物体尺V,所述动物体尺V依据下述公式获取:
V=meanArea×H (3)
(3)式中:V为动物体尺;meanArea为动物轮廓信息;H为动物高度;
h.获取动物体重W,将动物体尺V与动物体尺-体重的对应关系数据库进行对比,所述动物体尺-体重的对应关系数据库记录各种动物体尺与体重的对应值,从而获取与该种动物体尺V相对应的动物体重W。(不同动物具有不同的体尺与体重关系,可以通过经验或试验得到,此为本领域常规技术手段)表1为部分动物品种体尺与体重关系列表。
表1
Claims (4)
1.一种动物体尺和体重的检测方法,其特征在于:采用动物体尺和体重的检测系统,所述动物体尺和体重的检测系统包括动物检测通道和主要由深度相机,红外传感器阵列和计算机PC组成的自动检测装置,所述动物检测通道包括水平设置的用于动物行走的通道和左右对称设置在所述通道两侧的围栏,在所述动物检测通道前端的围栏上竖向间隔设置多个红外传感器,形成红外传感器阵列,所述深度相机设置在所述动物检测通道的上方,以用于对进入所述动物检测通道内的动物进行拍摄;所述自动检测装置的电路结构为:所述红外传感器阵列中各所述红外传感器将所接收到的红外信号通过其信号输出端由所述计算机PC的相应I/O接口传输至所述计算机PC,当所述计算机PC检测到各所述红外传感器所发出的红外信号由下至上逐次跳变时,所述计算机PC由其相应I/O接口发出控制信号控制所述深度相机拍摄,所述深度相机所采集的动物深度图像信息通过其信号输出端由所述计算机PC的相应I/O接口传输至所述计算机PC,所述计算机PC运算输出动物的体尺信息和体重信息,所述动物的体尺信息和体重信息通过所述计算机PC的相应I/O接口传输至输出设备;
所述方法包括以下步骤:
a.检测深度相机触发信号,获取红外传感器阵列中各所述红外传感器的输出信号,并对各所述红外传感器的输出信号跳变时间进行检测,当检测到各所述红外传感器所发出的红外信号由下至上逐次跳变时,生成深度相机触发信号;
b.提取深度相机所采集的动物深度图像信息Ip,所述深度相机触发信号触发深度相机启动拍摄,以使所述深度相机生成动物深度图像信息Ip,获取所述动物深度图像信息Ip;
c.计算原始动物轮廓图像信息Hanimal,所述原始动物轮廓图像信息Hanimal依据下述公式获取:
Hanimal=D-Ip (1)
(1)式中:Hanimal为原始动物轮廓图像信息,D为深度相机所采集的深度相机至通道的通道深度图像信息;Ip为深度相机所采集的深度相机至动物的动物深度图像信息;
d.确定深度图像滤波阈值,Threshold,所述滤波阈值滤波Threshold依据下述公式获取:
Threshold=μ+3σ (2)
(2)式中:Threshold为滤波阈值,μ为原始动物轮廓图像信息Hanimal的平均值,σ为原始动物轮廓图像信息Hanimal的标准差;
e.计算动物轮廓信息meanArea,将原始动物轮廓图像信息Hanimal中小于滤波阈值Threshold的像素赋值为0,之后进行开和闭运算,计算得出其连通区域平均面积,即为动物轮廓信息meanArea;
f.获取动物高度H,所述动物轮廓信息meanArea的深度值即为动物高度H;
g.计算动物体尺V,所述动物体尺V依据下述公式获取:
V=meanArea×H (3)
(3)式中:V为动物体尺;meanArea为动物轮廓信息;H为动物高度;
h.获取动物体重W,将动物体尺V与动物体尺-体重的对应关系数据库进行对比,所述动物体尺-体重的对应关系数据库记录各种动物体尺与体重的对应值,从而获取与该种动物体尺V相对应的动物体重W。
2.根据权利要求1所述的一种动物体尺和体重的检测方法,其特征在于:所述红外传感器阵列中的所述红外传感器数量为五个。
3.根据权利要求1所述的一种动物体尺和体重的检测方法,其特征在于:所述红外传感器阵列中的各所述红外传感器均为反射式红外光电传感器。
4.根据权利要求1所述的一种动物体尺和体重的检测方法,其特征在于:所述输出设备为显示器。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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