CN205691511U - 一种动物排泄物成分检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及动物饲养技术领域，具体涉及一种动物排泄物成分检测系统及方法。本实用新型提供了一种动物排泄物成分检测系统，包括排泄物收集判断装置、图像采集装置、颜色分析芯片、数据处理芯片和供电装置，使收集到的动物排泄物与化学物质发生反应，产生颜色变化；图像信息经视觉算法生成颜色分析数据，与预设的动物排泄物的成分信息比对，确定动物排泄物的当前成分信息，并根据当前成分信息输出饲养信息。本实用新型动物排泄物成分检测系统及方法能够准确、快速地检测动物的排泄物成分，并给出相应处理建议，使饲养者能够准确、及时地掌握动物的饲养状况并科学处理。

Description

一种动物排泄物成分检测系统

技术领域

本实用新型涉及动物饲养技术领域，具体涉及一种动物排泄物成分检测系统。

背景技术

一方面，随着居民生活水平的提高和生活方式的多元化发展，越来越多的家庭和个人选择饲养宠物并将其视为一名重要的家庭成员。另一方面，面对越来越严格的食品安全规章制度及不断上涨的人力成本，各养殖场需逐步转变现有粗放式管理模式以提高市场竞争力。因此，可靠、实用、智能的动物饲养管理系统将促进宠物行业及养殖行业的健康、快速发展。

现有动物饲养信息获取系统可分为接触式与侵入式两种。

接触式动物饲养信息获取系统使用动物可穿戴装置，装置内置传感器，通过检测动物心跳、呼吸等生命体征参数获得动物的合理饲养信息，如“宠物社交智能穿戴装置(2015207297061)”、“一种宠物项圈(201520235900)”、“一种基于单片机的宠物项圈装置(2014207161620)”。但绝大数多数动物体表都有体毛覆盖，且对于大型动物来说皮肤脂肪层更加厚实，该类型产品难以检测到动物体征数据。

侵入式动物健康检测系统需要在动物体内安装电子芯片，如“一种宠物管理用电子标签及实现方法(2013102296532)”。这类产品虽然可以直观收集到所需生命体征参数，但由于需要在动物身上进行外科手术，会在身体上造成创伤并导致动物不适和排斥，有违于伦理道德，且费用高昂。

此外，无论接触式与侵入式的动物饲养信息获取系统，都需要在每个动物身上放置感应装置，对拥有大量动物的用户来讲，成本高昂。

实用新型内容

针对现有技术中的上述不足之处，本实用新型提供了一种动物排泄物成分检测系统，包括排泄物收集判断装置、图像采集装置、颜色分析芯片、数据处理芯片和供电装置，

所述排泄物收集判断装置，用于收集动物排泄物，收集到动物排泄物后，使收集到的动物排泄物与化学物质发生反应，产生颜色变化；

图像采集装置，用于采集排泄物收集判断装置内的图像信息，并将所述图像信息传输至颜色分析芯片；

颜色分析芯片，用于根据接收的图像信息经视觉算法生成颜色分析数据，将所述颜色分析数据和图像信息传输至数据处理芯片；

数据处理芯片，用于将接收的颜色分析数据和图像信息均与预设的动物排泄物的成分信息比对，确定动物排泄物的当前成分信息，并根据当前成分信息输出饲养信息。

本实用新型动物排泄物成分检测系统能够准确、快速地检测动物的排泄物成分，并给出相应处理建议，使饲养者能够准确、及时地掌握动物的饲养状况并科学处理。

进一步地，所述的排泄物收集判断装置还包括传感器，所述传感器优选为光电传感器、红外线传感器和重量传感器中的至少一种；所述排泄物图像采集装置包括摄像头。当有物体进入到该检测系统时，会自动触发光电传感器、红外线传感器或重量传感器，排泄物收集判断装置会根据传感器返回的数据自动分析是否收集到动物粪便。

进一步地，所述动物排泄物成分检测系统还包括亮度检测装置和亮度补偿装置，所述排泄物收集判断装置位于亮度补偿装置的光照范围内；亮度检测装置，用于检测图像采集时外界光亮强度并输出光亮强度信息；亮度补偿装置，用于接收亮度检测装置输出的光亮强度信息，与预设的光亮强度信息对比后控制光源的开启和关闭。

进一步地，所述动物排泄物成分检测系统还包括与所述数据处理芯片连接的显示器和报警装置。

进一步地，所述供电装置分为供电模块A和供电模块B，所述供电模块A为所述排泄物收集判断模块、所述排泄物图像采集模块、所述亮度检测模块、所述亮度补偿装置和所述排泄物成分检测算法模块供电，所述供电模块B为所述识别信息处理模块和所述显示与报警模块供电。

本实用新型还提供了一种的动物排泄物成分检测方法，包括以下步骤：

步骤11：收集动物排泄物并检测动物排泄物的收集信息，

步骤12：使收集到的动物排泄物与化学物质发生反应，产生颜色变化；

步骤13：利用排泄物图像采集装置采集排泄物发生化学反应后的图像信息；

步骤14：对采集到的图像信息经视觉算法生成颜色分析数据；

步骤15：将生产的成分数据和图像信息均与预设的动物排泄物的成分信息比对，确定动物排泄物的当前成分信息，并根据当前成分信息输出饲养信息。

进一步地，所述的排泄物成分检测方法，还包括以下步骤：通过传感器来判断排泄物的收集信息，所述传感器为光电传感器、红外线传感器和重量传感器中的至少一种；所述排泄物图像采集装置包括摄像头。

进一步地，利用排泄物图像采集装置采集排泄物发生化学反应后的图像信息时，还包括以下步骤：检测图像采集时外界光亮强度信息，与预设的光亮强度信息对比后控制光源的开启和关闭，调整图像采集时的亮度。

进一步地，所述排泄物成分检测方法，其特征在于，还包括以下步骤：将获取到的排泄物成分信息和动物饲养信息传输到显示器，将其显示在屏幕上，并根据预设程序指令判断是否发出警报。

更进一步地，所述视觉算法的具体步骤为：

步骤141：将图像信息由RGB模型转换成HSV模型，进行图像信息的直方图均衡化处理；

步骤142：检测均衡化处理后图像的每一个像素点的色域值；

步骤143：进行像素点色域值判断，与预设的色域值进行比较，若没有出现与预设的色域值相同的检测结果，则无颜色分析数据输出且继续检测下一个像素点的色域值；若检测到相同的检测结果，则输出颜色分析数据且继续检测下一个像素点的色域值。

采用上述技术方案，包括以下有益技术效果：

1)本实用新型无需在动物身上安装任何传感器，避免了传统接触式传感器需在动物身体上佩戴传感器或特制项圈的不便；

2)本实用新型采用基于视觉的动物排泄物检测机制，使整个过程更加直观、快捷、可靠，避免了需要隔着动物皮毛采集体征数据。

3)本实用新型无需在动物体内安置芯片或传感器，不会对动物造成任何创伤，无需承担任何手术风险，降低成本，更加安全。

4)本实用新型可多个动物通用，适用范围广、灵活性性强，可为拥有大量及不同种类动物的用户降低其动物饲养管理成本。

附图说明

图1是本实用新型动物排泄物成分检测系统结构示意图；

图2是本实用新型动物排泄物成分检测方法流程图；

图3是本实用新型动物排泄物成分检测方法中视觉算法的流程图；

图中，

1、供电装置；2、排泄物收集判断装置；21、传感器；3、图像采集装置；4、颜色分析芯片；5数据处理芯片；6、亮度检测装置；7、亮度补偿装置；8、显示器；9、报警装置。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

如图1所示，本实用新型提供了一种动物排泄物成分检测系统，包括供电装置1、排泄物收集判断装置2、图像采集装置3、颜色分析芯片4和数据处理芯片5，

所述排泄物收集判断装置2，用于收集动物排泄物并检测动物排泄物的收集信息，使收集到的动物排泄物与化学物质发生反应，产生颜色变化；

图像采集装置3，用于采集排泄物收集判断装置2内的图像信息，并将所述图像信息传输至颜色分析芯片4；

颜色分析芯片4，用于根据接收的图像信息经视觉算法生成颜色分析数据，将所述颜色分析数据和图像信息传输至数据处理芯片5；

数据处理芯片5，用于将接收的颜色分析数据和图像信息均与预设的动物排泄物的成分信息比对，确定动物排泄物的当前成分信息，并根据当前成分信息输出饲养信息。

本实用新型动物排泄物成分检测系统能够准确、快速地检测动物的排泄物成分，并给出相应处理建议，使饲养者能够准确、及时地掌握动物的饲养状况并科学处理。

上述供电装置1的目的在于给系统各部分供电，供电方式包括但不限于有线变压器供电方式、电池供电方式、无线充电供电方式。

上述排泄物收集判断装置2所使用的化学物质的目的在于与动物排泄物发生反应并产生颜色变化，其化学物质不限于固态、液态、气态或混合态等状态，也不限于颗粒状、粉末状、凝胶状等状态，只要满足使用目的即属于替代方案。

上述图像采集装置3的目的在于收集动物排泄物与化学物质反应后的视频与图像信息，所使用的装置可以为摄像头，包括但不限于普通摄像头、微型摄像头等。

上述颜色分析芯片4的目的在于分析处理视频与图片，无关乎其内部使用何种电路和何种算法，也无关乎颜色分析芯片4的种类。

上述数据处理芯片5的目的在于根据颜色分析结果进行识别处理，并根据识别结果决定是否报警，无关乎其内部使用何种电路、何种算法，也无关乎所述数据处理芯片5的种类。

作为本实用新型实施方式的进一步优化，本实用新型动物排泄物成分检测系统的各个部分之间的数据传输优选采用无线通信方式，其通信方式包括但不限于WIFI、蓝牙、无线串口通信方式。

作为本实用新型实施方式的进一步优化，所述的排泄物收集判断装置2还包括传感器21，所述传感器21优选为光电传感器、红外线传感器和重量传感器中的一种或一种以上；所述图像采集装置3包括摄像头。当有物体进入到该检测系统时，会自动触发光电传感器、红外线传感器或重量传感器，排泄物收集判断模装置2会根据传感器21返回的数据自动分析是否收集到动物粪便。

上述排泄物收集判断装置2的目的在于检测是否有动物排泄物被收集，其触发机制为传感器21，包括但不限于光电传感器、红外线传感器和重量传感器等，且可仅使用一种或同时使用多种传感器。

上述排泄物收集判断装置2的具体的工作方式为:当有物体进入到该系统时，会自动触传感器21，排泄物收集判断模块2会根据传感器21返回的数据自动分析是否收集到动物粪便。

具体步骤如下：

1)当有动物进入到排泄物收集判断装置2自主排泄时，动物从进入到离开排泄物收集判断装置1过程中会遮挡红外对管传感器发射端发出的红外线使接收端接收不到信号；同时由于动物自身重量的因素使得压力传感器的测量值产生较大的变化。压力传感器的测量值变化的具体表现为：动物进入之前，压力传感器测量值始终保持较低水平；动物在其内部时其重量变化明显，压力传感器测量值处于较高水平；动物离开后将排泄物留在内部，使得压力传感器测量值比初始值略有升高，同时氨气传感器、硫化氢传感器的测量值也会比之前升高。这些传感器测量值的变化将判断有动物进入到排泄物收集判断装置2自主排泄过程。

2)当有排泄物直接被收集到排泄物收集判断装置2时，排泄物被送入收集判断模块2过程中会遮挡红外对管传感器发射端发出的红外线使接收端接收不到信号；同时由于排泄物重量的因素使得压力传感器的测量值产生变化。具体表现为：排泄物被送入收集判断装置2过程中会短暂遮挡红外线发射端发射的信号使接收端接收不到信号，随后由于排泄物重量的因素使得压力传感器测量值增大，同时氨气传感器、硫化氢传感器的测量值也会比之前升高。这些传感器测量值的变化将判断有排泄物直接被收集到排泄物收集判断装置2中。

上述两种不同的收集过程都会发送信号给图像采集装置3使内置摄像头启动并采集视频和图像，然后将视频与图像传送给颜色分析芯片4。

作为本实用新型实施方式的进一步优化，所述动物排泄物成分检测系统还包括亮度检测装置6和亮度补偿装置7，所述排泄物收集判断装置2位于亮度补偿装置7的光照范围内；亮度检测装置6，用于检测图像采集时外界光亮强度并输出光亮强度信息；亮度补偿装置7，用于接收亮度检测装置6输出的光亮强度信息，与预设的光亮强度信息对比后控制光源的开启和关闭。

上述亮度检测装置6与亮度补偿装置7的目的在于当图像采集装置3采集视频与图像过程中光照不足时自动补偿照明，其触发机制可以为传感器，包括但不限于红外线传感器，其照明机制为光源，包括但不限于白炽灯、日光灯等。

作为本实用新型实施方式的进一步优化，所述动物排泄物成分检测系统还包括与所述数据处理芯片5连接的显示器8和报警装置9。

上述报警装置9包括但不限于蜂鸣器装置。

为节约成本、方便用户，上述显示装置8和报警装置8可利用手机、平板电脑等已有智能装置实现。

作为本实用新型实施方式的进一步优化，所述供电装置1分为供电模块A和供电模块B，所述供电模块A为所述排泄物收集判断装置2、所述图像采集装置3、所述颜色分析芯片4、所述亮度检测装置6和所述亮度补偿装置7供电，所述供电模块B为所述数据处理芯片5、所述显示装置8与所述报警装置9供电。

如图2所示，给出了一种的动物排泄物成分检测方法的实施方式，包括以下步骤：

步骤11：收集动物排泄物并检测动物排泄物的收集信息；

步骤12：使收集到的动物排泄物与化学物质发生反应，产生颜色变化；

步骤13：利用排泄物图像采集装置采集排泄物发生化学反应后的图像信息；

步骤14：对采集到的图像信息经视觉算法生成颜色分析数据；

步骤15：将生成的颜色分析数据和图像信息均与预设的动物排泄物的成分信息比对，确定动物排泄物的当前成分信息，并根据当前成分信息输出饲养信息。

作为本实用新型检测方法实施方式的进一步优化，所述的排泄物成分检测方法，在步骤11中还可以包括以下步骤：通过传感器来判断排泄物的收集信息，所述传感器为光电传感器、红外线传感器和重量传感器中的一种或一种以上；所述排泄物图像采集装置包括摄像头。

作为本实用新型检测方法实施方式的进一步优化，再步骤13中利用排泄物图像采集装置采集排泄物发生化学反应后的图像信息时，还包括以下步骤：检测图像采集时外界光亮强度信息，与预设的光亮强度信息对比后控制光源的开启和关闭，调整图像采集时的亮度。

作为本实用新型检测方法实施方式的进一步优化，所述排泄物成分检测方法，在步骤15之后还包括以下步骤：将获取到的排泄物成分信息和动物饲养信息传输到显示器，将其显示在屏幕上，并根据预设程序指令判断是否发出警报。

作为本实用新型检测方法实施方式的进一步优化，如图3所示，上述步骤14中所述视觉算法的具体步骤为：

步骤141：将图像信息由RGB模型转换成HSV模型，进行图像信息的直方图均衡化处理；

一种优选的具体数学模型如下：

$\left\{\begin{array}{c}H=(G-B)/(max-\min ),R=max\\ H=2+(B-R)/(max-min),G=max\\ H=4+(R-G)/(\max -min),B=max\end{array}\right.;$

V＝max(R,G,B)；

S＝(max-min)/max；

其中(r,g,b)分别是一个颜色的红、绿和蓝坐标，它们的值是在0到1之间的实数。max等价于r,g和b中的最大者。min等于这些值中的最小者。找到在HSV空间中的(h,s,v)值，其中h∈[0,360)是角度的色相角，s、v∈[0,1]分别是饱和度和亮度。

归一化图像亮度和增强对比度，

步骤142：检测均衡化处理后图像的每一个像素点的色域值；

步骤143：进行像素点色域值判断，与预设的色域值进行比较，若没有出现与预设的色域值相同的检测结果，则无颜色分析数据输出且继续检测下一个像素点的色域值；若检测到相同的检测结果，则输出颜色分析数据且继续检测下一个像素点的色域值。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种动物排泄物成分检测系统，其特征在于，包括供电装置(1)、排泄物收集判断装置(2)、图像采集装置(3)、颜色分析芯片(4)和数据处理芯片(5)，

所述排泄物收集判断装置，用于收集动物排泄物并检测动物排泄物的收集信息，使收集到的动物排泄物与化学物质发生反应；

图像采集装置，用于采集排泄物收集判断装置内的图像信息，并将所述图像信息传输至颜色分析芯片；

颜色分析芯片，用于根据接收的图像信息经视觉算法生成颜色分析数据，将所述颜色分析数据和图像信息传输至数据处理芯片；

数据处理芯片，用于将接收的颜色分析数据和图像信息均与预设的动物排泄物的成分信息比对，确定动物排泄物的当前成分信息，并根据当前成分信息输出饲养信息。

2.根据权利要求1所述的动物排泄物成分检测系统，其特征在于，所述的排泄物收集判断装置还包括传感器(21)，所述传感器为光电传感器、红外线传感器和重量传感器中的至少一种；所述图像采集装置包括摄像头。

3.根据权利要求1所述的动物排泄物成分检测系统，其特征在于，所述动物排泄物成分检测系统还包括亮度检测装置(6)和亮度补偿装置(7)，所述排泄物收集判断装置位于亮度补偿装置的光照范围内；

亮度检测装置，用于检测图像采集时外界光亮强度并输出光亮强度信息；

亮度补偿装置，用于接收亮度检测装置输出的光亮强度信息，与预设的光亮强度信息对比后控制光源的开启和关闭。

4.根据权利要求1～3任一项所述的动物排泄物成分检测系统，其特征在于，还包括与所述数据处理芯片连接的显示器(8)和报警装置(9)。