DE102016107208A1

DE102016107208A1 - Verfahren, Vorrichtung und System zur automatischen Detektion von entzündeten Körperteilen eines Lebewesens

Info

Publication number: DE102016107208A1
Application number: DE102016107208.7A
Authority: DE
Inventors: Norbert Börsken; Christian Lehmann
Original assignee: Rheinmetall Defence Electronics GmbH
Current assignee: Rheinmetall Electronics GmbH
Priority date: 2016-04-19
Filing date: 2016-04-19
Publication date: 2017-10-19

Abstract

Verfahren, Vorrichtung und System zur automatischen Detektion von entzündeten Körperteilen eines Lebewesens Es wird ein Verfahren zur automatischen Detektion von entzündeten Körperteilen (E) eines Lebewesens (L) einer Mehrzahl von Lebewesen (L) vorgeschlagen, mit: Empfangen (100) eines Wärmebilds (W) des Lebewesens (L), Segmentieren (200) des Wärmebilds (W) des Lebewesens (L) zur Selektion von bestimmten Körperteilen, Ermitteln (300) eines jeweiligen Temperatur-Mittelwerts in einem jeden der selektierten Körperteile, Ermitteln (400) eines jeweiligen Temperatur-Extremwerts in einem jeden der selektierten Körperteile, Ableiten (500) eines Schwellwerts mittels der ermittelten Temperatur-Mittelwerte und der ermittelten Temperatur-Extremwerte, und Klassifizieren (600) eines jeden der bestimmten Körperteile, dessen ermittelter Temperatur-Extremwert größer als der abgeleitete Schwellwert ist, als entzündeter Körperteil (E).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Detektion von entzündeten Körperteilen eines Lebewesens einer Mehrzahl von Lebewesen. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur automatischen Detektion von entzündeten Körperteilen einer Mehrzahl von Lebewesen sowie ein System mit einer Wärmebildkamera und einer solchen Vorrichtung zur automatischen Detektion von entzündeten Körperteilen eines Lebewesens.
Das technische Gebiet der Erfindung betrifft die Detektion von entzündeten Körperteilen eines Lebewesens und damit die Detektion von Lebewesen mit zumindest einem entzündeten Körperteil.
Beispielsweise in modernen Großschlachtbetrieben besteht die Notwendigkeit einer sicheren Detektion von Lebewesen oder Tieren, wie beispielsweise Schweinen, mit Entzündungen. Insbesondere in modernen Großschlachtbetrieben besteht das Problem, kranke Tiere sicher vom Verarbeitungsprozess auszuschließen.
Herkömmlicherweise werden hierzu teure serologische Untersuchungen und visuelle Methoden angewendet. Auch die visuellen Methoden sind zumindest teilweise unsicher und jedenfalls teuer.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Detektion von entzündeten Körperteilen eines Lebewesens einer Mehrzahl von Lebewesen zu verbessern.
Demgemäß wird ein Verfahren zur automatischen Detektion von entzündeten Körperteilen eines Lebewesens, beispielsweise eines Tieres, insbesondere eines Schweins, einer Mehrzahl von Lebewesen vorgeschlagen, welches die folgenden Schritte aufweist:

a) Empfangen eines Wärmebilds des Lebewesens,
b) Segmentieren des Wärmebilds des Lebewesens zur Selektion von bestimmten Körperteilen,
c) Ermitteln eines jeweiligen Temperatur-Mittelwerts in einem jeden der selektierten Körperteile,
d) Ermitteln eines jeweiligen Temperatur-Extremwerts in einem jeden der selektierten Körperteile,
e) Ableiten eines Schwellwerts mittels der ermittelten Temperatur-Mittelwerte und der ermittelten Temperatur-Extremwerte, und
f) Klassifizieren eines jeden der bestimmten Körperteile, dessen ermittelter Temperatur-Extremwert größer als der abgeleitete Schwellwert ist, als entzündeter Körperteil.

Durch das vorgeschlagene Verfahren wird eine Möglichkeit geschaffen, entzündete Körperteile von Lebewesen und damit Lebewesen mit einer Entzündung automatisch zu detektieren. Ist zumindest ein Körperteil eines Lebewesens als ein entzündeter Körperteil klassifiziert, so ist erfindungsgemäß mit hoher Sicherheit festgestellt, dass das Lebewesen eine Entzündung hat. In Folge dieser Klassifikation kann eine Alarmnachricht generiert werden, welche indiziert, dass das Lebewesen eine Entzündung hat. Hieraus können entsprechende Maßnahmen abgeleitet werden.
Insgesamt wird erfindungsgemäß ausgenutzt, dass eine Entzündung eines Körperteils mit einer Erwärmung dieses Körperteils einhergeht. In Abhängigkeit dieser Erwärmung kann über das Wärmebild, die Segmentierung des Wärmebilds, der Bildung des Schwellwertes aus den Temperatur-Mittelwerten und den Temperatur-Extremwerten und der oben beschriebenen Klassifikation ein entzündeter Körperteil ermittelt werden.
Das folgende Beispiel verdeutlicht die Funktionalität des vorgeschlagenen Verfahrens. Dieses Beispiel betrifft die Detektion von Schweinen mit einer Entzündung in einem Großschlachtbetrieb. Die Schweine werden einzeln an temperaturkalibrierten Wärmebildkameras vorbeigeleitet. Dabei werden kontinuierlich Wärmebilder aufgezeichnet und segmentiert. Befindet sich ein Schwein im Bild, so wird zunächst die Körperoberfläche statistisch ausgewertet. Es werden Temperatur-Mittelwerte für jeden selektierten Körperteil des Schweins ermittelt. Zusätzlich kann auch die mittlere Hautoberflächentemperatur des Schweins ermittelt werden. Ferner werden Temperatur-Extremwerte, wie Temperatur-Maxima und/oder Temperatur-Minima, der selektierten Körperteile ermittelt. Die selektierten Körperteile umfassen beispielsweise die Extremitäten des Tieres, den Rumpf, den Kopf, die Augen und/oder die Ohren. Überschreitet ein Temperatur-Extremwert des Körperteils, beispielsweise der Extremitäten, den abgeleiteten Schwellwert, welcher insbesondere aus dem Gesamtzustand des Tieres abgeleitet ist, so wird die Detektion markiert und ein Alarm kann ausgelöst werden. Bei Auslösung eines Alarms kommt das Schwein nicht in den normalen Schlachtzyklus.
Insbesondere wird der Schwellwert oder die Schwelle aus den aktuellen Temperatur-Mittelwerten der Temperaturverteilung für die selektierten Körperteile, wie Rumpf, Kopf und Extremitäten, und den zugehörigen Temperatur-Extrema ermittelt.
Insbesondere läuft das vorliegende Verfahren in Echtzeit ab. Um die gesamte Oberfläche des Tieres bewerten zu können, ist vorzugsweise je eine Wärmebildkamera auf jeder Seite des Tiers angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schritt a):
Aufnehmen eines das Lebewesen umfassenden Wärmebilds mittels zumindest einer Wärmebildkamera, und
Segmentieren des aufgenommen Wärmebilds zur Selektion des Wärmebilds des Lebewesens in dem aufgenommen Wärmebild.
Das das Lebewesen umfassende Wärmebild weist neben dem Lebewesen auch andere Gegenstände, wie beispielsweise einen Boden, eine Wand oder dergleichen, auf. Durch den Schritt des Segmentierens wird das Wärmebild des Lebewesens selektiert und bereitgestellt. Das selektierte Wärmebild des Lebewesens umfasst damit keine Wärmebilder mehr von anderen Gegenständen, wie von dem Boden oder der Wand.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schritt a):
Aufnehmen eines Stroms von das Lebewesen umfassenden Wärmebildern mittels zumindest einer Wärmebildkamera,
Auswählen desjenigen Wärmebilds aus dem aufgenommen Strom von Wärmebildern, welches das Lebewesen gänzlich, insbesondere in einem Mittenbereich des aufgenommenen Wärmebilds gänzlich, umfasst, und
Segmentieren des ausgewählten Wärmebilds zur Selektion des Wärmebilds des Lebewesens in dem ausgewählten Wärmebild.
Beispielsweise erzeugt eine Wärmebildkamera einen Strom von 30 Bildern pro Sekunde. Durch den Schritt des Auswählens desjenigen Wärmebilds aus dem aufgenommenen Strom von Wärmebildern, welches das Lebewesen gänzlich umfasst, wird sichergestellt, dass das Wärmebild für die weitere Verarbeitung verwendet wird, welches den höchsten Informationsgehalt für die nachfolgenden Schritte des Segmentierens und Klassifizierens aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zum Auswählen des Wärmebilds aus dem aufgenommen Strom von Wärmebildern eine Positionsangabe-Einrichtung verwendet, welche dazu eingerichtet ist, der Wärmebildkamera eine Position des Lebewesens relativ zu der Wärmebildkamera anzugeben.
Durch die verwendete Positionsangabe-Einrichtung wird sichergestellt, dass der Wärmebildkamera die örtliche Anordnung des Lebewesens relativ zu der Wärmebildkamera bekannt ist. Gemäß einem Beispiel triggert die Positionsangabe-Einrichtung die Auslösung der Wärmebildkamera dann, wenn das Lebewesen eine bestimmte Position relativ zu der Wärmebildkamera hat.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Positionsangabe-Einrichtung zumindest eine Lichtschranke und/oder zumindest eine Druckplatte auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine auf Temperatur kalibrierte Wärmebildkamera zum Aufnehmen des das Lebewesen umfassenden Wärmebilds verwendet.
Die Wärmebildkamera kann auch als Thermographie-Kamera, als Thermalkamera, als Infrarotkamera oder als Wärmebildgerät bezeichnet werden. Die Wärmebildkamera ist dazu eingerichtet, Infrarotstrahlung, beispielsweise in einem Wellenlängenbereich von 0,7 μm bis 1000 μm, insbesondere von 8 μm bis 14 μm, zu empfangen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Bolometer zum Aufnehmen des das Lebewesen umfassenden Wärmebilds verwendet.
Das Bolometer kann auch als bolometrischer Detektor bezeichnet werden und ist dazu eingerichtet, ein Wellenlängenspektrum von elektromagnetischen Wellen zu messen. Bei der Verwendung des Bolometers werden insbesondere auch zwei Temperaturnormalen, beispielsweise geregelt auf 20C° und 40C°, eingesetzt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Mehrzahl N1 von Wärmebildern, mit N1 ≥ 2, von N1 Seiten des Lebewesens mittels N1 Wärmebildkameras aufgenommen.
Um die gesamte Oberfläche des Lebewesens mit Wärmebildern aufnehmen zu können, wird vorteilhafterweise die Mehrzahl N1 von Wärmebildkameras eingesetzt.
Beispielsweise werden zwei Wärmebilder von zwei Seiten des Lebewesens mittels zwei einander gegenüberliegenden Wärmebildkameras aufgenommen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Mehrzahl N1 von Wärmebildern, mit N1 ≥ 2, von N1 Seiten des Lebewesens mittels N2 Wärmebildkameras, mit 1 ≤ N2 < N1, und N3 in Bezug auf die N2 Wärmebildkameras angeordneten Spiegeln, mit 1 ≤ N3 < N1 und N2 + N3 = N1, aufgenommen.
Auch bei dieser Ausführungsform kann durch die Aufnahme der N1 Wärmebilder die gesamte Oberfläche des Lebewesens aufgenommen werden. Bei dieser Ausführungsform werden vorteilhafterweise weniger Wärmebildkameras eingesetzt, so dass diese Ausführungsform besonders kostengünstig ist. Durch den in Bezug oder in Relation zu der Wärmebildkamera angeordneten Spiegel werden die Teile der Oberfläche für eine Aufnahme abgedeckt, welche nicht unmittelbar durch die Wärmebildkamera aufnehmbar sind.
In einem einfachen Beispiel ist N1 = 2, N2 = 1 und N3 = 1. Folglich können damit zwei Wärmebilder mittels einer Wärmebildkamera und eines Spiegels aufgenommen werden. Die Wärmebildkamera ist insbesondere dazu eingerichtet, das unmittelbar aufgenommene Wärmebild und das von dem Spiegel reflektierte Wärmebild zu unterscheiden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Lebewesen der Mehrzahl von Lebewesen vor dem Aufnehmen durch die zumindest eine Wärmebildkamera vereinzelt.
Beispielsweise in einem Großschlachtbetrieb ist es vorteilhaft, die Tiere vor der Aufnahme durch die Wärmebildkamera zu vereinzeln, so dass eine Aufnahme möglich wird, bei welcher das Tier möglichst stressfrei aufgenommen werden kann. Eine stressfreie Aufnahme eines Wärmebilds ist vorteilhafterweise bereinigt von Temperaturerhöhungen des Körpers des Tieres, die durch Stress bedingt wären.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird bei dem Schritt a) eine Vordergrund-Hintergrund-Segmentierung verwendet.
Beispielsweise erfolgt die Vordergrund-Hintergrund-Segmentierung durch eine sogenannte Change-Detection, bei welcher ein Referenzbild des Hintergrundes verwendet wird. Alternativ können auch adaptive Gaussian-Mixture-Models verwendet werden, wobei eine kontinuierliche Anpassung eines sich ändernden Hintergrundes erfolgen kann (siehe Referenz [1]).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren zusätzlich den folgenden Schritt: Übertragen einer Alarmnachricht an eine Rechen-Einrichtung für ein jedes Lebewesen der Mehrzahl von Lebewesen, bei welchem zumindest ein Körperteil als entzündeter Körperteil klassifiziert ist.
Die übertragene Alarmnachricht kann bedingen, dass in dem oben ausgeführten Beispiel des Großschlachtbetriebes ein Tier mit einer detektierten Entzündung aus dem normalen Schlachtzyklus herausgenommen wird.
Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches auf einer programmgesteuerten Einrichtung die Durchführung des wie oben erläuterten Verfahrens veranlasst.
Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm-Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.
Ferner wird eine Vorrichtung zur automatischen Detektion von entzündeten Körperteilen einer Mehrzahl von Lebewesen vorgeschlagen, mit:
einer ersten Einheit zum Empfangen eines Wärmebilds des Lebewesens,
einer zweiten Einheit zum Segmentieren des Wärmebilds des Lebewesens zur Selektion von bestimmten Körperteilen,
einer dritten Einheit zum Ermitteln eines jeweiligen Temperatur-Mittelwerts in einem jeden der selektierten Körperteile,
einer vierten Einheit zum Ermitteln eines jeweiligen Temperatur-Extremwerts in einem jeden der selektierten Körperteile,
einer fünften Einheit zum Ableiten eines Schwellwerts mittels der ermittelten Temperatur-Mittelwerte und der ermittelten Temperatur-Extremwerte, und
einer sechsten Einheit zum Klassifizieren eines jeden der bestimmten Körperteile, dessen ermittelter Temperatur-Extremwert größer als der abgeleitete Schwellwert ist, als entzündeter Körperteil.
Die jeweilige Einheit, zum Beispiel die erste Einheit, kann hardwaretechnisch und/oder auch softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die Einheit als Vorrichtung oder als Teil einer Vorrichtung, zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die Einheit als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein.
Gemäß einer Ausführungsform sind die erste Einheit, die zweite Einheit, die dritte Einheit, die vierte Einheit, die fünfte Einheit und die sechste Einheit in einer Rechen-Einrichtung integriert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Rechen-Einrichtung ein Computer, ein Tablet oder ein Smartphone.
Insbesondere bei den Ausführungsformen Tablet und Smartphone für die Vorrichtung ergeben sich mobile Lösungen, die beispielsweise auch von einem Veterinär oder einem Tierhalter eingesetzt werden können. Insbesondere bei einem Smartphone mit integrierter Wärmebildkamera ergibt sich damit nicht nur eine mobile, sondern auch eine sehr kostengünstige Lösung zur automatischen Detektion von entzündeten Körperteilen eines Lebewesens beziehungsweise eines Lebewesens mit einer Entzündung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Rechen-Einrichtung, die Wärmebildkameras beziehungsweise Bolometer und die verbindenden Kabel für das Beispiel des Großschlachtbetriebes an die Stallumweltbedingungen des Großschlachtbetriebes angepasst. Insbesondere sind dabei die Wärmebildkameras, die Rechen-Einrichtung und die Kabel hinsichtlich Feuchte, Spritzwasser, Ammoniak-Gas sowie eine notwendige Widerstandsfähigkeit gegen die angewendeten hygienischen Reinigungsmittel in dem Großschlachtbetrieb angepasst. Beispielsweise sind die Gehäuse der Wärmebildkameras beziehungsweise Bolometer und der Rechen-Einrichtung sowie die Kabelführungen in rostfreiem Edelstahl ausgeführt. Weiter sind die äußeren Vergütungen der optischen Infrarotlinsen insbesondere mittels Hartkarbon beschichtet.
Die für das vorgeschlagene Verfahren beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die vorgeschlagene Vorrichtung entsprechend.
Des Weiteren wird ein System vorgeschlagen, welches zumindest eine Wärmebildkamera zum Aufnehmen eines Wärmebilds des Lebewesens und eine wie oben beschriebene Vorrichtung zur automatischen Detektion von entzündeten Körperteilen des Lebewesens in Abhängigkeit von zumindest einem durch die Wärmebildkamera aufgenommen Wärmebild des Lebewesens aufweist.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur automatischen Detektion von entzündeten Körperteilen eines Lebewesens;
2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur automatischen Detektion von entzündeten Körperteilen eines Lebewesens;
3a zeigt ein schematisiertes Wärmebild eines Schweins mit einer Entzündung am rechten Vorderbein;
3b zeigt einen Temperaturverlauf des Wärmebilds nach 3a über die Distanz;
4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur automatischen Detektion von entzündeten Körperteilen eines Lebewesens;
5 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur automatischen Detektion von entzündeten Körperteilen eines Lebewesens;
6 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur automatischen Detektion von entzündeten Körperteilen eines Lebewesens;
7 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur automatischen Detektion von entzündeten Körperteilen eines Lebewesens;
8 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für den ersten Schritt des Verfahrens nach 6 oder 7; und
9 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für den ersten Schritt des Verfahrens nach 6 oder 7.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
In 1 ist ein schematisches Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 10 zur automatischen Detektion von entzündeten Körperteilen E eines Lebewesens L einer Mehrzahl von Lebewesen L dargestellt. Ohne Einschränkung der Allgemeinheit zeigt die 1 eine Draufsicht auf drei hintereinander stehende Lebewesen L, beispielsweise Schweinen. Die Vorrichtung 10 ist dazu eingerichtet, entzündete Körperteile E (siehe hierzu 3a) der Lebewesen L zu detektieren.
Die Vorrichtung 10 zur automatischen Detektion von entzündeten Körperteilen E des auf einer bestimmten Position P positionierten Lebewesens L umfasst eine erste Einheit 1, eine zweite Einheit 2, eine dritte Einheit 3, eine vierte Einheit 4, eine fünfte Einheit 5 und eine sechste Einheit 6.
Die erste Einheit 1 ist dazu eingerichtet, ein Wärmebild W des Lebewesens L von einer Wärmebildkamera 11 zu empfangen.
Die zweite Einheit 2 ist dazu eingerichtet, das Wärmebild W des Lebewesens L zur Selektion von bestimmten Körperteilen, beispielsweise Beine, Kopf und Ohren, zu segmentieren.
Die dritte Einheit 3 ist dazu eingerichtet, einen jeweiligen Temperatur-Mittelwert in einem jeden der selektierten Körperteile zu ermitteln.
Die vierte Einheit 4 ist dazu eingerichtet, einen jeweiligen Temperatur-Extremwert in einem jeden der selektierten Körperteile zu ermitteln.
Die fünfte Einheit 5 ist dazu eingerichtet, einen Schwellwert mittels der ermittelten Temperatur-Mittelwerte und der ermittelten Temperatur-Extremwerte abzuleiten.
Die sechste Einheit 6 ist dazu eingerichtet, ein jedes der bestimmten Körperteile, dessen ermittelter Temperatur-Extremwert größer als der abgeleitete Schwellwert ist, als entzündeter Körperteil E zu klassifizieren.
Insbesondere überträgt dann die sechste Einheit 6 eine Alarmnachricht an eine Rechen-Einrichtung 17 für ein jedes Lebewesen L der Mehrzahl von Lebewesen L, bei welchen zumindest ein Körperteil als entzündeter Körperteil E klassifiziert ist. In den Ausführungsbeispielen der Figuren integriert die Rechen-Einrichtung 17 die erste Einheit 1, die zweite Einheit 2, die dritte Einheit 3, die vierte Einheit 4, die fünfte Einheit 5, und die sechste Einheit 6. Die Rechen-Einrichtung 17 ist beispielsweise als ein Computer oder Mikroprozessor ausgebildet. Alternativ kann die Rechen-Einrichtung 17 auch als ein Smartphone oder als ein Tablet ausgebildet sein. In einem einfachen Beispiel umfasst die Alarmnachricht nur eine Information darüber, dass das Lebewesen L einen entzündeten Körperteil E hat. In einer Ausführungsform der Alarmnachricht kann diese auch Ortsangaben der entzündeten Körperteile E und weitere Detailinformationen zu der Entzündung E wie beispielsweise Ort, Temperatur und Ausdehnung der Entzündung E umfassen.
In 2 ist ein schematisches Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 10 zur automatischen Detektion von entzündeten Körperteilen E eines Lebewesens L dargestellt. Das zweite Ausführungsbeispiel der 2 basiert auf dem ersten Ausführungsbeispiel der 1 und umfasst insbesondere alle dessen Merkmale.
In der 2 sind darüber hinaus zwei Wärmebildkameras 11 und 12 dargestellt, welche jeweils ein Wärmebild W von dem auf der Position P positionierten Lebewesen L aufnehmen können. Ferner zeigt die 2 Lichtschranken 13 zur Vereinzelung der Lebewesen L. Die Lichtschranken 13 sind vorzugsweise auch dazu eingerichtet, der jeweiligen Wärmebildkamera 11, 12 eine Position des Lebewesens L relativ zu der jeweiligen Wärmebildkamera 11, 12 anzugeben. Mit anderen Worten können die beiden Lichtschranken 13 den Wärmebildkameras 11, 12 angeben, ob das Lebewesen L auf der Position P zur Aufnahme des Wärmebilds W positioniert ist.
3a zeigt ein schematisiertes Wärmebild W eines Schweins als Beispiel für ein Lebewesen L mit einer Entzündung E am rechten Vorderbein. Die Entzündung E kann durch die Vorrichtung 10 der 1 oder 2 detektiert werden.
Hierzu zeigt die 3b einen Temperaturverlauf T des aufgenommenen Wärmebilds W der 3a über die Distanz D entlang des Profils des Schweins. In der 3b bezeichnet die Position T0 die Temperatur der Wand des Stalls, T1 bezeichnet die Temperatur des Rückens des Schweins, T2 bezeichnet die Temperatur der Schulter des Schweins, T3 bezeichnet die Temperatur des Knies des Schweins und T4 bezeichnet die Temperatur des Stallbodens. Wie aus der 3b deutlich ersichtlich ist der Temperaturwert T3 deutlich gegenüber den Temperaturwerten T1 und T2 des Schweins erhöht. Wie in 3a gezeigt, befindet sich die Entzündung E gerade an diesem Knie. Hieraus kann man auch ableiten, dass die Entzündung E der 3a den Temperaturwert T3 der 3b (und damit nahezu 36°C) aufweist.
In 4 ist ein schematisches Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 10 zur automatischen Detektion von entzündeten Körperteilen E eines Lebewesens L dargestellt. Das dritte Ausführungsbeispiel der 4 basiert auf dem zweiten Ausführungsbeispiel der 2 und unterscheidet sich von diesem hinsichtlich zweier Aspekte. Anstelle der Lichtschranken 13 der 2 ist als Positionsangabe-Einrichtung in der 4 eine Druckplatte 14 eingesetzt. Die Druckplatte 14 detektiert den Druck, welche die Gewichtskraft des Lebewesens L auf die Druckplatte 14 ausübt, und sendet in Abhängigkeit dessen ein Trigger-Signal an zwei an unterschiedlichen Seiten der Druckplatte 14 angeordnete Bolometer 15. Die Bolometer 15 sind zum Aufnehmen des das Lebewesens L umfassenden Wärmebilds W eingerichtet und stellen Alternativen zu den in den 1 und 2 dargestellten Wärmebildkameras 11 und 12 dar. Es ist auch denkbar, nur ein einziges Bolometer 15 zur Aufnahme eines Wärmebilds zu verwenden.
5 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 10 zur automatischen Detektion von entzündeten Körperteilen E eines Lebewesens L.
Das vierte Ausführungsbeispiel der 5 basiert auf dem zweiten Ausführungsbeispiel der 2 und unterscheidet sich von diesem dadurch, dass die Wärmebildkamera 12 durch einen Spiegel 16 substituiert ist. In diesem Ausführungsbeispiel der 5 ist die Wärmebildkamera 11 dazu eingerichtet, unmittelbar ein Wärmebild W von dem Lebewesen L aufzunehmen und darüber hinaus ein durch den Spiegel 16 reflektiertes Wärmebild W von dem Lebewesen L aufzunehmen. Die Wärmebildkamera 11 umfasst dabei Mittel, um das unmittelbar aufgenommene Wärmebild W und das durch den Spiegel 16 reflektierte Wärmebild W zu differenzieren.
In 6 ist ein schematisches Ablaufdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur automatischen Detektion von entzündeten Körperteilen E eines Lebewesens L dargestellt. Das erste Ausführungsbeispiel der 6 umfasst die folgenden Schritte 100 bis 600:
In Schritt 100 wird ein Wärmebild W des Lebewesens L empfangen. Ausführungsbeispiele für diesen ersten Schritt 100 sind in den 8 und 9 dargestellt.
Das erste Ausführungsbeispiel für Schritt 100 gemäß 8 umfasst die folgenden Schritte 111 und 112.
In Schritt 111 wird ein das Lebewesen L umfassendes Wärmebild W mittels zumindest einer Wärmebildkamera 11, 12 aufgenommen. Beispiele für die Anordnung und Verwendung einer solchen Wärmebildkamera 11 oder 12 sind in den 1, 2 und 5 dargestellt.
In Schritt 112 wird das aufgenommene Wärmebild W zur Selektion des Wärmebilds W des Lebewesens L in dem aufgenommenen Wärmebild W segmentiert.
Die 9 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für diesen ersten Schritt 100 der 1. Gemäß 9 umfasst der Schritt 100 die Schritte 121, 122 und 123:
In Schritt 121 wird ein Strom von das Lebewesen L umfassenden Wärmebildern W mittels zumindest einer Wärmebildkamera 11, 12 aufgenommen.
In Schritt 122 wird dasjenige Wärmebild W aus dem empfangenen Strom von Wärmebildern W ausgewählt, welches das Lebewesen L gänzlich umfasst. Bei diesem Schritt des Auswählens 122 des Wärmebilds W aus dem aufgenommenen Strom von Wärmebildern wird insbesondere eine Positionsangabe-Einrichtung 13, 14 verwendet, welche dazu eingerichtet ist, der Wärmebildkamera 11, 12 eine Position des Lebewesens L relativ zu der Wärmebildkamera 11, 12 anzugeben. Beispiele für solche Positionsangabe-Einrichtungen 13, 14 umfassen Lichtschranken 13 (siehe 2) und Druckplatten 14 (siehe 4).
In Schritt 200 der 6 wird das Wärmebild W des Lebewesens L zur Selektion von bestimmten Körperteilen segmentiert.
In Schritt 300 wird ein jeweiliger Temperatur-Mittelwert in einem jeden der selektierten Körperteile ermittelt.
In Schritt 400 wird ein jeweiliger Temperatur-Extremwert in einem jeden der selektierten Körperteile ermittelt.
In Schritt 500 wird ein Schwellwert mittels der ermittelten Temperatur-Mittelwerte und der ermittelten Temperatur-Extremwerte abgeleitet.
In Schritt 600 wird ein jedes der bestimmten Körperteile, dessen ermittelter Temperatur-Extremwert größer als der abgeleitete Schwellwert ist, als entzündeter Körperteil E klassifiziert.
In 7 ist ein schematisches Ablaufdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur automatischen Detektion von entzündeten Körperteilen E eines Lebewesens L dargestellt.
Das zweite Ausführungsbeispiel der 7 basiert auf dem ersten Ausführungsbeispiel der 6 und umfasst alle Schritte 100 bis 600 und darüber hinaus einen Schritt 700.
In Schritt 700 wird eine Alarmnachricht an eine Rechen-Einrichtung 17 für ein jedes Lebewesen L der Mehrzahl von Lebewesen übertragen, bei welchem zumindest ein Körperteil als entzündeter Körperteil E klassifiziert ist. Folglich wird für jedes Lebewesen L mit einer Entzündung eine Alarmnachricht generiert und an die Rechen-Einrichtung 17 übertragen.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
REFERENZEN

[1] Zoran Zivkovic, „Improved Adaptive Gaussian Mixture Model for Background Subtraction", in IEEE, Proc. ICPR, 2004, Proceedings of the 17th International Conference on (Volume 2), Seiten 28–31

Bezugszeichenliste

1: erste Einheit
2: zweite Einheit
3: dritte Einheit
4: vierte Einheit
5: fünfte Einheit
6: sechste Einheit
10: Vorrichtung
11: Wärmebildkamera
12: Wärmebildkamera
13: Lichtschranke
14: Druckplatte
15: Bolometer
16: Spiegel
17: Rechen-Einrichtung
100–600: Verfahrensschritt
111–112: Verfahrensschritt
121–123: Verfahrensschritt
D: Distanz
E: entzündeter Körperteil / Entzündung
L: Lebewesen
P: Position zur Aufnahme des Wärmebilds
T: Temperaturverlauf
T0: Temperatur der Wand
T1: Temperatur des Rückens
T2: Temperatur der Schulter
T3: Temperatur des Knies
T4: Temperatur des Stallbodens
W: Wärmebild

Claims

Verfahren zur automatischen Detektion von entzündeten Körperteilen (E) eines Lebewesens (L) einer Mehrzahl von Lebewesen (L), mit den Schritten: a) Empfangen (100) eines Wärmebilds (W) des Lebewesens (L), b) Segmentieren (200) des Wärmebilds (W) des Lebewesens (L) zur Selektion von bestimmten Körperteilen, c) Ermitteln (300) eines jeweiligen Temperatur-Mittelwerts in einem jeden der selektierten Körperteile, d) Ermitteln (400) eines jeweiligen Temperatur-Extremwerts in einem jeden der selektierten Körperteile, e) Ableiten (500) eines Schwellwerts mittels der ermittelten Temperatur-Mittelwerte und der ermittelten Temperatur-Extremwerte, und f) Klassifizieren (600) eines jeden der bestimmten Körperteile, dessen ermittelter Temperatur-Extremwert größer als der abgeleitete Schwellwert ist, als entzündeter Körperteil (E).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt a) (100) umfasst: Aufnehmen (111) eines das Lebewesen (L) umfassenden Wärmebilds (W) mittels zumindest einer Wärmebildkamera (11, 12), und Segmentieren (112) des aufgenommen Wärmebilds (W) zur Selektion des Wärmebilds des Lebewesens (L) in dem aufgenommen Wärmebild.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt a) (100) umfasst: Aufnehmen (121) eines Stroms von das Lebewesen (L) umfassenden Wärmebildern (W) mittels zumindest einer Wärmebildkamera (11, 12), Auswählen (122) desjenigen Wärmebilds (W) aus dem aufgenommen Strom von Wärmebildern, welches das Lebewesen (L) gänzlich, insbesondere in einem Mittenbereich des aufgenommenen Wärmebilds gänzlich, umfasst, und Segmentieren (123) des ausgewählten Wärmebilds zur Selektion des Wärmebilds des Lebewesens (L) in dem ausgewählten Wärmebild.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Auswählen (122) des Wärmebilds aus dem aufgenommen Strom von Wärmebildern eine Positionsangabe-Einrichtung (13, 14) verwendet wird, welche dazu eingerichtet ist, der Wärmebildkamera (11, 12) eine Position des Lebewesens (L) relativ zu der Wärmebildkamera (11, 12) anzugeben.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsangabe-Einrichtung (13, 14) eine Lichtschranke (13) und/oder eine Druckplatte (14) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf Temperatur kalibrierte Wärmebildkamera (11, 12) oder ein Bolometer (15) zum Aufnehmen des das Lebewesen (L) umfassenden Wärmebilds (W) verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl N1 von Wärmebildern (W), mit N1 ≥ 2, von N1 Seiten des Lebewesens mittels N1 Wärmebildkameras (11, 12) oder mittels N2 Wärmebildkameras (11), mit 1 ≤ N2 < N1, und N3 in Bezug auf die N2 Wärmebildkameras angeordneten Spiegeln (16), mit 1 ≤ N3 < N1 und N2 + N3 = N1, aufgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lebewesen (L) der Mehrzahl von Lebewesen (L) vor dem Aufnehmen durch die zumindest eine Wärmebildkamera (11, 12) vereinzelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Schritt a) (100) eine Vordergrund-Hintergrund-Segmentierung verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch Übertragen (700) einer Alarmnachricht an eine Rechen-Einrichtung (17) für ein jedes Lebewesen (L) der Mehrzahl von Lebewesen (L), bei welchem zumindest ein Körperteil als entzündeter Körperteil (E) klassifiziert ist.
Computerprogrammprodukt, welches auf einer programmgesteuerten Einrichtung die Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 veranlasst.
Vorrichtung (10) zur automatischen Detektion von entzündeten Körperteilen (E) eines Lebewesens (L) einer Mehrzahl von Lebewesen, mit: einer ersten Einheit (1) zum Empfangen eines Wärmebilds (W) des Lebewesens (L), einer zweiten Einheit (2) zum Segmentieren des Wärmebilds (W) des Lebewesens (L) zur Selektion von bestimmten Körperteilen, einer dritten Einheit (3) zum Ermitteln eines jeweiligen Temperatur-Mittelwerts in einem jeden der selektierten Körperteile, einer vierten Einheit (4) zum Ermitteln eines jeweiligen Temperatur-Extremwerts in einem jeden der selektierten Körperteile, einer fünften Einheit (5) zum Ableiten eines Schwellwerts mittels der ermittelten Temperatur-Mittelwerte und der ermittelten Temperatur-Extremwerte, und einer sechsten Einheit (6) zum Klassifizieren eines jeden der bestimmten Körperteile, dessen ermittelter Temperatur-Extremwert größer als der abgeleitete Schwellwert ist, als entzündeter Körperteil (E).
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einheit (1), die zweite Einheit (2), die dritte Einheit (3), die vierte Einheit (4), die fünfte Einheit (5) und die sechste Einheit (6) in einer Rechen-Einrichtung (17) integriert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechen-Einrichtung (17) ein Computer, ein Tablet oder ein Smartphone ist.
System, mit: zumindest einer Wärmebildkamera (11, 12) zum Aufnehmen eines Wärmebilds (W) des Lebewesens (L), und einer Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 14 zur automatischen Detektion von entzündeten Körperteilen (E) des Lebewesens (L) in Abhängigkeit von zumindest einem durch die Wärmebildkamera (11, 12) aufgenommen Wärmebild (W).