CN112640809A - 母猪发情检测方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种母猪发情检测方法和装置，该方法包括：向母猪释放公猪信息素；向所述母猪播放公猪求偶声；使用仿生公猪口鼻与所述母猪互动；采集所述母猪的图像数据；使用基于深度学习算法的模型对所述图像数据进行处理，得到母猪发情检测数据；其中，所述基于深度学习算法的模型包括掩模区域卷积神经网络Mask R‑CNN模型；所述母猪发情检测数据包括所述母猪发情时的外表特征数据以及与所述仿生公猪口鼻的互动数据。本发明通过释放公猪信息素和播放公猪求偶声，配合仿生公猪口鼻达到了较好的仿生查、试情的效果，通过采集图像和对图像智能处理，实现了快速、智能发情检测。
Description
技术领域
本发明涉及种猪养殖技术领域，尤其涉及一种母猪发情检测方法和装置。
背景技术
为提高母猪的妊娠率，寻找最佳受孕时间，在饲养母猪过程中需要经常观察母猪是否到了发情期，从而做好繁殖幼崽的准备。
如今我国母猪生产发情检测大多采用人工的方式，人力投入比较大。国内母猪发情的检测方法主要通过传统的观察法、爬跨、压背、以及公猪试情。然而随着畜牧业的发展，传统方法已无法满足现代种猪养殖的需求。
在精准畜牧业(Precision Livestock Farming，PLF)大环境下，种猪的福利化、无人化养殖已经是当前较热的研究领域。种猪的无接触式、无应激式的生产一直是国内外学者重点关注的研究领域。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明实施例提供一种母猪发情检测方法、装置、电子设备及存储介质。
第一方面，本发明实施例提供了一种母猪发情检测装置，包括：气味释放装置、声音播放装置、自主移动装置、图像采集装置、中央处理装置；
所述自主移动装置包括仿生公猪口鼻；
所述中央处理装置与所述气味释放装置、所述声音播放装置、所述自主移动装置、所述图像采集装置连接；所述中央处理装置用于通过发送信号控制所述气味释放装置、所述声音播放装置、所述自主移动装置、所述图像采集装置的操作以执行母猪发情检测，以及接收所述气味释放装置、所述声音播放装置、所述自主移动装置、所述图像采集装置传回的数据，并对所述数据进行处理以得出母猪发情检测结果。
根据本发明实施例提供的母猪发情检测装置，进一步地，所述图像采集装置包括：
安装在顶部的俯瞰摄像装置；
和/或，安装在与所述母猪平行高度的摄像装置。
根据本发明实施例提供的母猪发情检测装置，进一步地，还包括自主移动平台；
所述自主移动平台承载所述气味释放装置、所述声音播放装置、所述自主移动装置、所述图像采集装置，用于依次对多个母猪进行发情检测。
第二方面，基于第一方面提供的母猪发情检测装置所实现的母猪发情检测方法，包括：
通过所述气味释放装置向母猪释放公猪信息素；
通过所述声音播放装置向所述母猪播放公猪求偶声；
通过所述自主移动装置以使用仿生公猪口鼻与所述母猪互动；
通过所述图像采集装置采集所述母猪的图像数据；
通过所述中央处理装置使用基于深度学习算法的模型对所述图像数据进行处理，得到母猪发情检测数据；其中，所述基于深度学习算法的模型包括掩模区域卷积神经网络Mask R-CNN模型；所述母猪发情检测数据包括所述母猪发情时的外表特征数据以及与所述仿生公猪口鼻的互动数据。
根据本发明实施例提供的母猪发情检测方法，进一步地，所述通过控制所述气味释放装置向母猪释放公猪信息素包括：
通过控制所述气味释放装置调节公猪信息素的浓度、释放时长。
根据本发明实施例提供的母猪发情检测方法，进一步地，所述通过控制所述声音播放装置向所述母猪播放公猪求偶声包括：
通过控制所述声音播放装置播放多种分贝、多种日龄的公猪求偶声。
根据本发明实施例提供的母猪发情检测方法，进一步地，所述通过所述自主移动装置以使用仿生公猪口鼻与所述母猪互动包括：
通过控制所述自主移动装置使得所述仿生公猪口鼻触碰所述母猪。
根据本发明实施例提供的母猪发情检测方法，进一步地，所述通过所述中央处理装置使用基于深度学习算法的模型对所述图像数据进行处理，得到母猪发情检测数据，还包括：
基于所述图像数据中所述母猪的脸部图像，识别所述母猪的身份。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所述母猪发情检测方法的步骤。
第四方面，本发明实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述母猪发情检测方法的步骤。
由上面技术方案可知，本发明实施例提供的母猪发情检测方法、装置、电子设备及存储介质，针对猪的先天视觉能力较差而触觉、听觉和嗅觉敏感的特点，通过释放公猪信息素和播放公猪求偶声，配合仿生公猪口鼻达到了较好的仿生查、试情的效果，通过采集图像和对图像智能处理，减少了人力的投入，实现了快速、智能发情检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的母猪发情检测装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的母猪发情检测方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的母猪发情检测方法的示意图；
图4是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
正如前面所述，为了适应精准畜牧业PLF的要求，在避免公猪和母猪直接接触、减少母猪的应激反应的情况下，自动化、数字化地实现对母猪的查、试情，本发明提供了一种母猪发情检测方法、装置、电子设备及存储介质，下面将通过具体实施例对本发明提供的内容进行详细解释和说明。
图1示出了本发明实施例提供的母猪发情检测装置的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的母猪发情检测装置，包括：气味释放装置101、声音播放装置102、自主移动装置103、图像采集装置104、中央处理装置105，其中：
所述自主移动装置103包括仿生公猪口鼻；
中央处理装置105，与所述气味释放装置101、所述声音播放装置102、所述自主移动装置103、所述图像采集装置104连接；所述中央处理装置105用于通过发送信号控制所述气味释放装置101、所述声音播放装置102、所述自主移动装置103、所述图像采集装置104的操作以执行母猪发情检测，以及接收所述气味释放装置101、所述声音播放装置102、所述自主移动装置103、所述图像采集装置104传回的数据，并对所述数据进行处理以得出母猪发情检测结果。
在本实施例中，需要说明的是所述图像采集装置104可以包括：安装在顶部的俯瞰摄像装置；和/或，安装在与所述母猪平行高度的摄像装置。所述母猪发情检测装置还可以包括自主移动平台；所述自主移动平台承载所述气味释放装置101、所述声音播放装置102、所述自主移动装置103、所述图像采集装置104，用于依次对多个母猪进行发情检测。
在本实施例中，需要说明的是，本发明实施例的装置中的各个装置可以集成于一体，也可以分离部署。上述装置可以合并为一个装置，也可以进一步拆分成多个子装置。
图2示出了本发明实施例提供的母猪发情检测方法的流程图。如图2所示，本发明实施例提供的母猪发情检测方法包括如下步骤：
步骤201：通过所述气味释放装置向母猪释放公猪信息素；
在本实施例中，需要说明的是，所述通过所述气味释放装置向母猪释放公猪信息素可以包括：通过控制所述气味释放装置调节公猪信息素的浓度、释放时长。可以使用中央处理装置向气味释放装置发送信号以控制气味释放装置。所述气味释放装置可以包括超声波雾化装置，以较好地释放包含公猪信息素的气体，气体中的公猪信息素可以包括公猪的尿液、精液、唾液等。
步骤202：通过所述声音播放装置向所述母猪播放公猪求偶声；
在本实施例中，需要说明的是，所述通过所述声音播放装置向所述母猪播放公猪求偶声可以包括：通过声音播放装置播放多种分贝、多种日龄的公猪求偶声。可以使用中央处理装置向声音播放装置发送信号以控制声音播放装置。由于母猪听觉敏锐，可以录制公猪求偶叫声，通过利用公猪求偶时的声音进行试情。
步骤201和步骤202可以同时进行，也可以分阶段进行，基于品种不同，也可以省略一个步骤，例如一些品种的母猪仅听到公猪的求偶声就会有反应，则可以省略释放公猪信息素的步骤。
步骤203：通过所述自主移动装置以使用仿生公猪口鼻与所述母猪互动；
在本实施例中，需要说明的是，所述通过所述自主移动装置以使用仿生公猪口鼻与所述母猪互动包括：通过控制自主移动装置使得所述仿生公猪口鼻触碰所述母猪。可以使用中央处理装置向自主移动装置发送信号以控制自主移动装置。仿生公猪口鼻的材质可以选用硅胶等柔性材质，以与公猪的触感接近为宜。安装的位置以使得母猪可以与其进行轻松的互动为宜，例如安装在母猪限位栏食槽的外部，朝向母猪的口鼻，高度与母猪头部的一致。相比于整个假公猪模型，仿生公猪口鼻占用的体积小很多；相比于需要控制公猪模型活动，控制仿生公猪口鼻活动要更容易；母猪的先天视觉能力较差，但触觉较发达，对于触摸较敏感，在自然环境中，公猪会用口鼻触碰母猪，通过使用仿生公猪口鼻触碰母猪，实现了效果较好的查、试情。
步骤204：通过所述图像采集装置采集所述母猪的图像数据；
在本实施例中，需要说明的是，所述采集所述母猪的图像数据可以包括：通过使用安装在顶部的俯瞰摄像装置采集所述母猪的图像数据；和/或，通过使用安装在与所述母猪平行高度的摄像装置采集所述母猪的图像数据。所述摄像装置可以是可旋转移动的，例如随自主移动平台一起移动，或在顶部旋转，以能清楚拍到母猪为宜。当进行猪脸识别时，母猪的侧脸图像可能比正面图像更容易区分，这时摄像装置可以设置在猪头的一侧。当进行母猪的发情行为识别时，从俯视的角度看可能更完善，更容易识别出是否发情。
步骤205：通过所述中央处理装置使用基于深度学习算法的模型对所述图像数据进行处理，得到母猪发情检测数据；其中，所述基于深度学习算法的模型包括掩模区域卷积神经网络Mask R-CNN模型；所述母猪发情检测数据包括所述母猪发情时的外表特征数据以及与所述仿生公猪口鼻的互动数据。
在本实施例中，需要说明的是，所述通过所述中央处理装置使用基于深度学习算法的模型对所述图像数据进行处理，得到母猪发情检测数据，还可以包括：基于所述图像数据中所述母猪的脸部图像，识别所述母猪的身份。目前用以识别猪的身份的方法有给猪的耳朵上打出形状不一的缺口，或给猪佩戴标识符以及电子射频芯片等，这些方法可能会给猪造成伤害，本发明采用的猪脸识别技术可以实现无接触识别。可以通过母猪的生理和行为表现判断母猪是否发情，如耳朵竖立，背部躬起，尾巴向上和向下摆动，外阴部发红和微肿等。母猪的品种不同，发情表现可能也不同，如一些品种的母猪的耳朵无法竖立，需要根据具体情况应对。母猪发情时会与仿生公猪口鼻进行互动，通过统计互动的时长、频率以及互动的程度可以判断母猪是否发情。
本发明实施例采用的Mask R-CNN模型是基于深度学习的图像实例分割模型，可以识别出母猪的发情表现和行为，并输出识别结果。所述母猪发情检测数据可以通过可视化方式展现在屏幕上，供养殖人员决策使用，也可以输入到其他设备，以自动化进行其他操作，如准备人工授精等。
在本实施例中，需要说明的是，方法还包括：通过使用自主移动平台，依次对多个母猪进行发情检测。自主移动平台可以安装在导轨上，沿导轨滑行依次经过母猪的限位栏。通过设置自主移动平台，可以快速使用一套设备对多个母猪进行发情检测，相比于在每个限位栏前设置检测设备，降低了成本。
由上面技术方案可知，本实施例提供的母猪发情检测装置和方法，针对母猪的生理特点，如先天视觉能力较差而触觉、听觉和嗅觉较敏感等，通过向母猪释放公猪信息素、向所述母猪播放公猪求偶声以及使用仿生公猪口鼻与所述母猪互动等，实现了在避免公猪和母猪直接接触、减少母猪的应激反应的情况下，对母猪进行查、试情。通过采集所述母猪的图像数据，并使用基于深度学习算法的模型对所述图像数据进行处理，得到母猪发情检测数据，实现了自动化、数字化对母猪进行查、试情，减少了人力，适应了精准畜牧业PLF的要求。
图3示出了本发明实施例提供的母猪发情检测方法的示意图。
如图3所示，在本实施例中，在铺设漏缝地板上的养殖场内设有母猪限位栏，母猪限位栏总长约2.06m，高约1.05m，宽约3.15m，分为多个隔间，每个隔间内有一头母猪，母猪朝向采食、饮水区域，母猪可以在前后方向移动。在采食、饮水区域一侧的限位栏外设有导轨，自主移动平台以步进电机为动力在导轨上移动。在高约2m的顶部设有俯瞰摄像装置。自主移动平台和俯瞰摄像装置都连接到中央处理装置，在本实施例中为一台个人电脑PC。自主移动平台上设有气味释放装置、声音播放装置、包括仿生公猪口鼻的自主移动装置、摄像装置等，自主移动平台受PC控制并将采集到的数据传回PC。俯瞰摄像装置可转动，从顶部采集多个母猪的图像数据，重点关注进行公猪仿生口鼻互动时母猪的行为，可以将空怀母猪与仿生公猪口鼻之间的互动时长、互动频率、以及发情时的双耳静立等行为进行数据传输到PC端，从而为判断母猪是否发情提供依据。在自主移动平台上设置的摄像装置可以采集母猪的面部图像，识别母猪的身份，建立起每头母猪的档案，为之后的溯源提供可靠的信息。可选地，上述摄像装置为Real sense D435相机。可选地，上述母猪的品种为大白母猪、二元猪或荣昌猪等。
本发明实施例对空怀母猪进行查、试情，并对母猪的行为进行监测，基于智能化移动检测的仿生公猪进行母猪诱情、查、试情，同时利用图像采集装置代替人眼进行数据的读取，基于PC端进行数据分析，建立模型，从而监测母猪发情，并自动生成决策建议。
图4示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图4所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)410、通信接口(Communications Interface)420、存储器(memory)430和通信总线440，其中，处理器410，通信接口420，存储器430通过通信总线440完成相互间的通信。处理器410可以调用存储器430中的逻辑指令，以执行母猪发情检测方法，该方法包括：通过所述气味释放装置向母猪释放公猪信息素；通过所述声音播放装置向所述母猪播放公猪求偶声；通过所述自主移动装置以使用仿生公猪口鼻与所述母猪互动；通过所述图像采集装置采集所述母猪的图像数据；通过所述中央处理装置使用基于深度学习算法的模型对所述图像数据进行处理，得到母猪发情检测数据；其中，所述基于深度学习算法的模型包括掩模区域卷积神经网络Mask R-CNN模型；所述母猪发情检测数据包括所述母猪发情时的外表特征数据以及与所述仿生公猪口鼻的互动数据。
此外，上述的存储器430中的逻辑指令可以通过软件功能单元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，服务器，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 AccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的母猪发情检测方法，该方法包括：通过所述气味释放装置向母猪释放公猪信息素；通过所述声音播放装置向所述母猪播放公猪求偶声；通过所述自主移动装置以使用仿生公猪口鼻与所述母猪互动；通过所述图像采集装置采集所述母猪的图像数据；通过所述中央处理装置使用基于深度学习算法的模型对所述图像数据进行处理，得到母猪发情检测数据；其中，所述基于深度学习算法的模型包括掩模区域卷积神经网络Mask R-CNN模型；所述母猪发情检测数据包括所述母猪发情时的外表特征数据以及与所述仿生公猪口鼻的互动数据。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的母猪发情检测方法，该方法包括：通过所述气味释放装置向母猪释放公猪信息素；通过所述声音播放装置向所述母猪播放公猪求偶声；通过所述自主移动装置以使用仿生公猪口鼻与所述母猪互动；通过所述图像采集装置采集所述母猪的图像数据；通过所述中央处理装置使用基于深度学习算法的模型对所述图像数据进行处理，得到母猪发情检测数据；其中，所述基于深度学习算法的模型包括掩模区域卷积神经网络Mask R-CNN模型；所述母猪发情检测数据包括所述母猪发情时的外表特征数据以及与所述仿生公猪口鼻的互动数据。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的硬件的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：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)
1.一种母猪发情检测装置，其特征在于，包括：气味释放装置、声音播放装置、自主移动装置、图像采集装置、中央处理装置；
所述自主移动装置包括仿生公猪口鼻；
所述中央处理装置与所述气味释放装置、所述声音播放装置、所述自主移动装置、所述图像采集装置连接；所述中央处理装置用于通过发送信号控制所述气味释放装置、所述声音播放装置、所述自主移动装置、所述图像采集装置的操作以执行母猪发情检测，以及接收所述气味释放装置、所述声音播放装置、所述自主移动装置、所述图像采集装置传回的数据，并对所述数据进行处理以得出母猪发情检测结果。
2.根据权利要求1所述的母猪发情检测装置，其特征在于，所述图像采集装置包括：
安装在顶部的俯瞰摄像装置；
和/或，安装在与所述母猪平行高度的摄像装置。
3.根据权利要求1所述的母猪发情检测装置，其特征在于，还包括自主移动平台；
所述自主移动平台承载所述气味释放装置、所述声音播放装置、所述自主移动装置、所述图像采集装置，用于依次对多个母猪进行发情检测。
4.基于权利要求1至3任一项所述的母猪发情检测装置所实现的母猪发情检测方法，包括：
通过所述气味释放装置向母猪释放公猪信息素；
通过所述声音播放装置向所述母猪播放公猪求偶声；
通过所述自主移动装置以使用仿生公猪口鼻与所述母猪互动；
通过所述图像采集装置采集所述母猪的图像数据；
通过所述中央处理装置使用基于深度学习算法的模型对所述图像数据进行处理，得到母猪发情检测数据；其中，所述基于深度学习算法的模型包括掩模区域卷积神经网络MaskR-CNN模型；所述母猪发情检测数据包括所述母猪发情时的外表特征数据以及与所述仿生公猪口鼻的互动数据。
5.根据权利要求4所述的母猪发情检测方法，其特征在于，所述通过所述气味释放装置向母猪释放公猪信息素包括：
通过控制所述气味释放装置调节公猪信息素的浓度、释放时长。
6.根据权利要求4所述的母猪发情检测方法，其特征在于，所述通过所述声音播放装置向所述母猪播放公猪求偶声包括：
通过控制所述声音播放装置播放多种分贝、多种日龄的公猪求偶声。
7.根据权利要求4所述的母猪发情检测方法，其特征在于，所述通过所述自主移动装置以使用仿生公猪口鼻与所述母猪互动包括：
通过控制所述自主移动装置使得所述仿生公猪口鼻触碰所述母猪。
8.根据权利要求4所述的母猪发情检测方法，其特征在于，所述通过所述中央处理装置使用基于深度学习算法的模型对所述图像数据进行处理，得到母猪发情检测数据，还包括：
基于所述图像数据中所述母猪的脸部图像，识别所述母猪的身份。
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