DE19918100B4

DE19918100B4 - Vorrichtung und Verfahren zur berührungslosen Gewichtsermittlung von lebenden Tieren, insbesondere von Schweinen in ihrer Haltungsumwelt, vorzugsweise in ihren Buchten

Info

Publication number: DE19918100B4
Application number: DE1999118100
Authority: DE
Inventors: Helmut Niklaus; Jan Huenemoerder; Hartmut Prandke
Original assignee: Huenemorder Jan; Niklaus Helmut Dr; Prandke Hartmut Drscnat
Current assignee: MEIER, WOLFGANG, DE
Priority date: 1999-04-22
Filing date: 1999-04-22
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2019-04-23
Also published as: DE19918100A1

Abstract

Vorrichtung zur Gewichtsermittlung von lebenden Tieren durch optische Erfassung, Bildanalyse und Korrelationsrechnung, insbesondere von Schweinen in ihrer Haltungsumwelt dadurch gekennzeichnet, daß eine mobile kompakte Vorrichtung mit Bilderfassungseinheit, Abstandsmesseinrichtung und Positionierungshilfe zur optischen Erfassung des Tieres eingesetzt wird und durch einen integrierten Rechner zur Erhöhung der Messgenauigkeit mehrere Stufen der Bildaufbereitung und der Korrelationsanalyse durchlaufen werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur berührungslosen Ermittlung der Körpermasse von lebenden Tieren, insbesondere von Schweinen. Dabei können sich die Tiere frei in ihrer Haltungsumwelt bewegen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zu schaffen, welches durch eine Bedienperson mit geringem apparativen Aufwand eine hinreichend genaue und gut reproduzierbare Bestimmung der Körpermasse eines lebenden Tieres, insbesondere eines Schweines ermöglicht, ohne daß das Tier seine Bucht verlassen oder zu einem bestimmten Ort geführt werden muß.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung und ein Verfahren, bei dem mittels bildlicher Erfassung des lebenden Tieres durch eine mobile Vorrichtung, vorzugsweise in den Buchten vor Ort im Stall und elektronischer Bildverarbeitung ein digitalisiertes Bild unter Zuordnung des Abstandes Tier – optische Erfassung erzeugt wird, aus dem verschiedene ein- und zweidimensionale Parameter des Tierkörpers bestimmt werden und durch eine Regression die Gewichtsermittlung des Tieres erfolgt.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur berührungslosen Gewichtsermittlung von lebenden Tieren, insbesondere von Schweinen, die sich in ihrer Haltungsumwelt frei bewegen.
Es ist bekannt, lebende Schweine mittels verschiedener mechanischer und elektronischer Waagen zu wiegen, um einheitliche Tiere vermarkten zu können. Diese Methode ist sehr arbeitsaufwendig und stressreich für Mensch und Tier. Aus diesem Grunde hat sich eine berührungslose Ermittlung der Lebendmasse von Tieren als sehr vorteilhaft erwiesen.
So ist aus der WO 92/14116 bekannt, daß mittels eines Schiebegestells Leuchtpunkte oder Leuchtbalken auf das Tier projiziert werden, um damit die Schulterbreite und die Körperlänge festzustellen. Über eine festgelegte Bewertungsskala mit Punktbewertungen von 1 bis 6 wird festgestellt, ob ein Tier schlachtreif ist. Die reine Schulterbreite und Körperlängenmessung ist aber aufgrund sehr verschieden ausfallender Körperformen eine relativ ungenaue Methode.
Außerdem ist das Positionieren der Leuchtmarken auf dem Tier mit relativ großen Fehlern behaftet. Aus wissenschaftlichen Einrichtungen und der Industrie ist bekannt, daß Verfahren der elektronischen Bildverarbeitung zur Bewertung von Objekten, Beurteilung der Fleischbeschaffenheit und ähnliches genutzt werden.
Weiterhin ist aus der DE 196 190 99 C1 bekannt, Geflügelschlachttierkörper ebenfalls mittels bildlicher Erfassung und elektronischer Bildverarbeitung hinsichtlich Körpermasse und Zusammensetzung des Schlachtkörpers (Gütebewertung) zu analysieren. Dabei werden an beiden Beinen aufgehängte Schlachttierkörper mittels eines Förderaggregates in definiertem Abstand an einer Videokamera bzw. Bilderfassungseinheit vorbeigeführt und bereits vor der Zerlegung bewertet. Mit der Erfassung von Außenkonturen und unter Zuhilfenahme bestimmter Körperpunkte sowie mittels einer Approximation eines ovalen Bereiches des Geflügelrumpfes, Stärke der Oberkeulen und dgl. erfolgt die Gewichtsbestimmung des an beiden Beinen hängenden Geflügelkörpers und einzelner Körperteile vorzugsweise Online, um im Verarbeitungsprozeß Einfluß auf die Sortierung und Bewertung der Schlachtkörper nehmen zu können.
Aus der Zeitschrift PIG INTERNATIONAL Jan. 99 ist ebenfalls bekannt, daß die Fa. Hunday Elektronics Ltd, GB, einen speziellen Fütterungsstand entwickelt hat, in dem ein Schwein mittels elektronischer Ohrmarke während des Betretens des Fütterungsstandes identifiziert wird. Der Fütterungsstand hat im Stellbereich des Schweines nach unten abfallende schräge Seitenwände, um abzusichern, daß das Tier gerade unter der Optik bzw. Kamera steht. Die Seitenwände sind zur Verstärkung des Kontrastes schwarz gestaltet. Eine fest installierte Kamera über dem Stellbereich des Schweines nimmt etwa 50 Bilder pro Tier und Tag auf, vorausgesetzt die Tiere besuchen in der beschriebenen Häufigkeit den Fütterungsstand. Über eine Computeranalyse erfolgt die Ermittlung des Tiergewichtes.
In der WO 95/23 336 wird ein Verfahren mit einer Wärmebildkamera beschrieben. Hier werden die durch die Wärmebildkamera erfassten thermisch unterschiedlichen Flächen für eine Gewichtsschätzung herangezogen. Der starre Abstand der Erfassungseinheit, unterschiedliche Winkel der Optik zum Tier und nicht gewichtsrelevante Auswertungsflächen führen zu Ungenauigkeiten und sind außerdem bei Anwendung von Thermografietechnik sehr teuer.
Diese beschriebenen Verfahren sind jedoch mit den dargestellten technischen Lösungen nicht zur Gewichtsermittlung lebender Tiere, vorzugsweise von Schweinen bei freier Bewegung in ihrer Haltungsumwelt geeignet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgrabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur berührungslosen Ermittlung der Lebendmasse von sich frei bewegenden Tieren in ihrer Haltungsumwelt zu schaffen, daß mit geringem apparativen Aufwand eine genaue und gut reproduzierbare Bestimmung der Lebendmasse mittels eines mobilen, leicht tragbaren und durch eine Person bedienbaren, über den Schweinen geführten Gerätes ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung nach dem Anspruch 1 und ein Verfahren nach dem Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Vorrichtung und das Verfahren zur berührungslosen Lebendmasseermittlung von Tieren mittels bildlicher Erfassung und elektronischer Bildverarbeitung zeichnen sich insbesondere durch Folgendes aus:

a.) Die Vorrichtung besteht aus einer kardanisch aufgehängten Bilderfassungs- und Messapparatur, bestehend aus einer Videokamera, einem Sensor zur Messung des Abstandes Kamera-Tier und einem Lichtzeiger zur optischen Markierung der Bildmitte sowie einem Mirkocomputer zur Bildanalyse und Korrelationsrechnung, der von der Messapparatur räumlich abgesetzt sein kann.
b.) manuelles Bewegen der Bilderfassungs- und Messapparatur senkrecht über das auszuwertende lebende Tier, vorzugsweise in der Bucht, wobei durch die kardanische Aufhängung der Geräteanordnung und die optische Markierung der Bildmitte gesichert ist, daß die bildliche Erfassung des Tieres in jedem Fall senkrecht von oben und mittig zum Tierkörper erfolgt;
c.) Erfassung des Bildes mittels Videokamera durch Betätigung des Auslösers durch die Bedienperson, wenn die optische Markierung durch den Lichtzeiger eine mittige Ausrichtung der Bilderfassungseinrichtung über dem Tierrücken anzeigt;
d.) Messung des Abstandes mittels Abstandssensor zwischen Tierrücken und Bilderfassungseinrichtung zum Zeitpunkt der Bilderfassung;
e.) Bestimmung der Außenkontur des Tierkörpers durch computergestützte digitale Bildanalyse;
f.) Korrektur des Konturbildes des Tierkörpers mit Hilfe des erfassten Abstandes Tier – Kamera sowie Korrektur von störenden Körperhaltungen des Tieres, insbesondere Körperkrümmungen und Berechnung eines approximierten Konturbildes durch Abschneiden des Kopfbereiches;
g.) Bestimmung von ein- und zweidimensionalen Parametern des Tierkörpers, insbesondere der Projektionsfläche und gattungsspezifische Längen- und Breitenmaße;
h.) Durchführung einer Korrelationsanalyse zur Bestimmung des Körpergewichtes aus den ermittelten ein- und zweidimensionalen Parametern des Tierkörpers, wobei eine Korrelation zweidimensionaler Parameter, insbesondere der Projektionsfläche des korrigierten Tierkörpers zum Körpergewicht durchgeführt wird und das Ergebnis dieser Korrelation mit Hilfe eindimensionaler Parameter, insbesondere der Schulterbreite, der Schinkenbreite und der Baubreite präzisiert wird;
i.) Ausgabe der Messergebnisse über eine elektronische Anzeige;

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigt
1 eine Vorrichtung als Bilderfassungs- und Messapparatur, bestehend aus einer Videokamera 1, einem Sensor zur Messung des Abstandes Kamera-Tier 2, einem Lichtzeiger 3 zur optischen Markierung der Bildmitte, einer kardanischen Aufhängung 4 sowie einem Mikrocomputer 5 zur Bildanalyse und Korrelationsrechnung, der von der Bilderfassungs- und Messapparatur an einer Führungslanze 6 räumlich abgesetzt sein kann.
2 die senkrecht von oben erfasste Körperfläche A eines Schweines, wobei durch Abschneiden des Kopfes 1 mittels einer konvexen Konturlinie 2 als vordere Begrenzung ein korrigiertes, entlang der Mittellängsachse 3 idealisiertes Konturbild entsteht.
Zur Durchführung der Korrelationsanalyse zur Bestimmung des Körpergewichtes werden sowohl zweidimensionale Parameter, z. B. die Fläche A, als auch eindimensionale Parameter L, D1 bis D4 herangezogen.

Claims

Vorrichtung zur Gewichtsermittlung von lebenden Tieren durch optische Erfassung, Bildanalyse und Korrelationsrechnung, insbesondere von Schweinen in ihrer Haltungsumwelt dadurch gekennzeichnet, daß eine mobile kompakte Vorrichtung mit Bilderfassungseinheit, Abstandsmesseinrichtung und Positionierungshilfe zur optischen Erfassung des Tieres eingesetzt wird und durch einen integrierten Rechner zur Erhöhung der Messgenauigkeit mehrere Stufen der Bildaufbereitung und der Korrelationsanalyse durchlaufen werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Bilderfassungs- und Messapparatur aus einer Videokamera 1, einem Sensor 2 zur Messung des Abstandes Kamera-Tier und einer Optik zur Erzeugung eines Lichtzeigers 3 zur optischen Markierung der Bildmitte des durch die Videokamera erfassten Bildbereiches sowie einem Mikrocomputer 5 zur Bildanalyse und Korrelationsrechnung besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Bilderfassungs- und Messapparatur 4 so aufgehängt ist, daß die Blickrichtung der Videokamera 1 unabhängig von der Positionierung stets senkrecht nach unten zeigt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderfassungs- und Messapparatur durch ein kardanisches Gelenk aufgehängt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor 2 zur Abstandsmessung Kamera-Tier berührungslos nach einem optischen oder akustischen Messverfahren arbeitet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß der im Moment der Auslösung der Kamera gemessene Abstandswert Kamera-Tier simultan mit der Bildinformation zum Mikrocomputer 5 übertragen wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösung der bildlichen Erfassung mit simultaner Abstandsmessung durch eine Bedienperson erfolgt, nachdem die optische Markierung eine mittige Ausrichtung der Bilderfassungseinrichtung über dem Tierrücken anzeigt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösung der bildlichen Erfassung mit simultaner Abstandsmessung automatisch erfolgt, wenn durch die optische Markierung eine mittige Ausrichtung der Bilderfassungseinrichtung über dem Tierrücken festgestellt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand Tier-Kamera zur Sicherung einer weitgehend verzerrungsfreien Aufnahme kontinuierlich registriert und angezeigt wird.
Verfahren zur Gewichtsermittlung von lebenden Tieren durch optische Erfassung, Bildanalyse und Korrelationsrechnung, insbesondere von Schweinen in ihrer Haltungsumwelt dadurch gekennzeichnet, daß eine Bilderfassungs- und Messeinrichtung senkrecht über das zu bewertende lebende Tier in einfacher Weise positioniert werden kann, wobei durch die spezielle Aufhängung und durch die optische Markierung der Bildmitte gesichert ist, daß die bildliche Erfassung des Tieres in jedem Fall senkrecht von oben und mittig zum Tierkörper erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß das durch digitale Bildverarbeitung ermittelte Konturbild des Tierkörpers mit Hilfe des erfassten Abstandes Tier-Kamera skaliert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11 dadurch gekennzeichnet, daß eine Korrektur des Konturbildes des Tierkörpers von störenden, messwertverfälschenden Körperhaltungen des Tieres durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12 dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Konturbild des Tierkörpers ein approximiertes Konturbild erzeugt wird, indem der Kopfbereich des Tieres eliminiert wird, indem zwischen den Punkten der maximalen Schulterbreite eine definierte konvexe Kurvenlinie als vordere Begrenzung des Tierkörpers in das Konturbild eingefügt wird und in analoger Weise können eventuell vorhandene störende Einflüsse des Schwanzes oder anderer Körperteile eliminiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13 dadurch gekennzeichnet, daß aus der korrigierten und approximierten Konturlinie des Tierkörpers die Projektionsfläche und gattungsspezifische Längen- und Breitenmaße zur Durchführung einer Korrelationsanalyse zur Bestimmung des Lebendgewichtes verwendet werden, wobei eine Korrelation zweidimensionaler Parameter zum Gewicht durchgeführt wird und das Ergebnis dieser Korrelation mit Hilfe eindimensionaler Parameter präzisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, daß die eindimensionalen Parameter insbesondere Schulterbreite, Schinkenbreite und Bauchbreite sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15 dadurch gekennzeichnet, daß eine stereographische Aufnahme des Tierkörpers erfolgt und zur Gewichtsermittlung ebenfalls dreidimensionale Parameter ermittelt und zur Gewichtsbestimmung mit herangezogen werden.