DE60312869T2

DE60312869T2 - Bildaufnahmesystem und -verfahren zur auswertung der körperlichen verfassung

Info

Publication number: DE60312869T2
Application number: DE60312869T
Authority: DE
Inventors: David Sharony
Original assignee: VET-TECH Ltd; Vet Tech Ltd
Current assignee: VET-TECH Ltd; Vet Tech Ltd
Priority date: 2002-07-25
Filing date: 2003-07-27
Publication date: 2008-01-24
Anticipated expiration: 2023-07-28
Also published as: US20060126903A1; EP1537531A1; US7853046B2; DE60312869D1; EP1537531B1; ATE358304T1; AU2003281732A1; IL150915A0; WO2004012146A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet von Überwachungsverfahren und bezieht sich auf ein Überwachungsverfahren und -system zur Bewertung des Unterhautfetts von Tieren, wie z. B. Milchkühen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Das Messen einer Vielzahl von Eigenschaften von Tieren, wie Z. B. Kühen oder Schlachtvieh, ist von großer Bedeutung für Landwirte. Techniken, welche auf die Bestimmung von Tiermerkmalen abzielen, z. B. die Identifikation eines bestimmten Tieres, die Erkennung und Bestimmung der Position eines Tieres oder eines bestimmten Teiles davon oder physischer Eigenschaften eines Tieres, die seinen wirtschaftlichen Wert bestimmen, sind entwickelt worden und beispielsweise in den folgenden Patenten offenbart.
Das U.S.-Patent Nr. 6,377,353 offenbart ein Verfahren zur volumetrischen Messung eines Tiers durch Projektion eines Lichtmarkenmusters auf das Tier und Bestimmung der vertikalen, horizontalen und Tiefen-Dimension für jeden projizierten Punkt, wodurch ein 3D-Modell für die volumetrische Messung erstellt wird.
Das U.S.-Patent Nr. 5,412,420 offenbart ein Verfahren zur Messung phänotypischer dreidimensionaler (3D-)Eigenschaften von Milchkühen. Ein 3D-Bild wird erzeugt durch Projektion mehrerer Laserstrahlen und Messung ihrer Reflektionen mit einer einzigen Laserkamera, die eine Oberfläche des Tieres abtastet und an jedem Punkt den Abstand zwischen der Kamera und der Oberfläche des Tieres misst. Dadurch wird eine Gesamt-Modellierung der Oberfläche des Tieres bereitgestellt. Die Kamera erzeugt eine detaillierte Karte des gesamten Tieres innerhalb des abgetasteten Raums und weist dabei jedem Oberflächenpunkt, der ein Lasersignal empfängt, Intensitäts- und Bandbreiten-Werte zu. Das gewonnene Bild wird dann durch lineare, winkeltechnische oder volumetrische Mittel analysiert. Es gibt zurzeit 15 Konformations-Eigenschaften, die bei Holstein-Kühen gemessen werden. Nachdem jede Eigenschaft vom System gemessen wurde, wird sie in eine Skala von 1 bis 50 eingetragen. Diese Eintragung in eine Skala von 1 bis 50 ist als die "Bewertung" jeder Eigenschaft bekannt und vergleicht jede Kuh, die vermessen wird, mit denjenigen, die die biologischen Extreme der Rasse repräsentieren.
Das U.S.-Patent Nr. 6,234,109 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erkennung und Bestimmung der Position eines bestimmten Teils eines Tieres, z. B. der Zitze einer Milchkuh, um eine tierbezogene Vorrichtung zur bestimmten Position des Teils hin zu führen. Die Vorrichtung umfasst eine Quelle für strukturiertes Licht, um einen Oberflächenbereich zu beleuchten, um die Identifikation dieses bestimmten Teils zu ermöglichen. Die Quelle für strukturiertes Licht wird gewonnen durch Verwendung eines Rasters, das mit einem Licht emittierenden Element assoziiert ist. Die Vorrichtung umfasst auch ein Bilderfassungs- und Prozessormittel, das angeordnet ist, um mindestens ein durch das Licht geformtes Bild zu erfassen und zu verarbeiten, und Kontrollmittel, um zu bestimmen, ob das beleuchtete Objekt den bestimmten Teil einschließt, durch Vergleichen des Bildes des beleuchteten Objekts mit Referenzkriterien, die verschiedene Objekte definieren, und wenn ja, um die Position davon im beleuchteten Objekt festzustellen.
Die U.S.-Patente Nr. 5,483,441 und 5,576,949 offenbaren ein System zur Tierbewertung durch Bilderfassung. Gemäß dieser Technik wird ein Tier zur Bestimmung von Eigenschaften oder Merkmalen davon bewertet. Das Tier wird bewertet, während es sich durch erste und zweite Szenen bewegt, die verschiedenen ersten und zweiten Blickfeldern entlang zweier im Wesentlichen senkrechter Sichtlinien entsprechen. Die Bewertung wird durch das Vergleichen des so gewonnenen Graupegels mit bestimmten Schwellenwerten durchgeführt.
Das U.S.-Patent Nr. 5,398,290 offenbart ein System zur Messung von intramuskulärem Fett bei lebenden Rindern durch eine Ultraschallvorrichtung, um ein Ultraschallbild eines inneren Muskelabschnitts zu erzeugen. Das Bild enthält Sprenkel, die durch die Streuung von Ultraschallwellen durch das intramuskuläre Fett verursacht werden. Bilddaten, welche die Sprenkel darstellen, werden in einem Computer als Pixel-Grauzonen analysiert, um ein Maß von intramuskulärem Fett zu erzeugen.
Die Überwachung des Unterhautfetts (body condition score, BCS) von Milchkühen ist eine sehr wichtige Hilfe in der Beurteilung ihres Herden-Managements. Das BCS ist bekannt als eine Herden-Technik zur Bestimmung der Energiebilanz von Milchkühen, um unter anderem die Menge von Nahrung zu bestimmen, die für eine bestimmte Gruppe von Milchkühen benötigt wird. Gemäß diesem Verfahren wird ein Bereich am Körper der Kuh in der Nähe ihrer Schwanzwurzel untersucht. Dieses Verfahren besteht in der Sichtprüfung der Umgebung der Schwanzwurzel, durchgeführt von einem Fachmann, der den Zustand der Milchkuh bestimmt und einer bestimmten Kuh eine entsprechende Note aus mehreren genehmigten Noten gibt. Die Ergebnisse einer solchen manuellen Prüfung hängen in hohem Maße von der Erfahrung des Spezialisten ab, der die Prüfung durchführt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Daher besteht eine Notwendigkeit im Fachgebiet, die automatische Überwachung des Körperzustands durch Bereitstellung eines neuen Abbildungsverfahrens und -systems zu vereinfachen.
Der Hauptgedanke der vorliegenden Erfindung besteht in der Abbildung eines Bereichs von Interesse am Körper, um eine dreidimensionale Darstellung des Bereichs von Interesse zu erhalten, und in der Analyse der dreidimensionalen Darstellung, um Daten zu erhalten, welche die Krümmung (das Oberflächenrelief) dieses Bereichs anzeigen, und bestimmte Referenzdaten zu verwenden, um den Körperzustand zu bestimmen. Dies kann erreicht werden, indem aus der 3D-Darstellung des Bereichs von Interesse ein vordefinierter messbarer Parameter ermittelt wird, der die Krümmung des Bereichs von Interesse angibt. Dann können zuvor erstellte Referenzdaten, welche die Körperkonditions-Skalen darstellen, und entsprechende Werte des vordefinierten messbaren Parameters verwendet werden, um den ermittelten Wert dieses Parameters für den jeweiligen abgebildeten Körper zu analysieren und den entsprechenden Wert der Körperkonditions-Skala zu berechnen.
Der Begriff "Krümmung" bezeichnet Daten, die für eine topographische Karte (Oberflächenrelief) des Bereichs von Interesse stehen, und stellt eigentlich die Oberfläche dar, die durch das Volumen (die Tiefe) des Bereichs von Interesse bestimmt ist. Vorzugsweise wird die Krümmung mit Bezug auf eine vordefinierte Ebene (Referenz-Ebene) tangential zum Bereich von Interesse bestimmt. Im Hinblick auf die Überwachung des Unterhautfetts (BCS) von Milchkühen schließt der Bereich von Interesse den dorsalen und/oder den hinteren Teil der Kuh in der Nähe ihrer Schwanzwurzel ein, und die Referenz-Ebene ist vorzugsweise tangential zum dorsalen und/oder zum hinteren Teil der Kuh an dem Punkt von sowohl Sitzbeinhöckern als auch Schwanz.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist nützlich, um die aktuelle Energiebilanz und die Tendenz derselben eines Tieres zu bewerten (um so die korrekte Anpassung der Ernährung des jeweiligen Tieres zu ermöglichen), und um Unregelmäßigkeiten in den Bewegungs- und Koordinationsmustern eines Tieres (die auf eine Krankheit hindeuten) zu ermitteln, ebenso wie um ein Modell eines Körperteils (eines menschlichen oder tierischen Körpers) zu erstellen.
So wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Abbildungsverfahren zur Verwendung in der automatischen Überwachung des Körperzustands eines Tieres bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

(i)Abbildung eines vordefinierten Bereichs von Interesse am Tierkörper und Erzeugung von Daten, die dafür kennzeichnend sind;
(ii)Verarbeitung der erzeugten Daten, um eine dreidimensionale Darstellung des Bereichs von Interesse zu erhalten;
(iii)Analyse der dreidimensionalen Darstellung zur Bestimmung eines vordefinierten messbaren Parameters, der ein Oberflächenrelief des Bereichs von Interesse, den Körperzustand des abgebildeten Tiers anzeigend, anzeigt.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, um die Ernährung eines Tiers zu optimieren, wobei das Verfahren die automatische Überwachung der Energiebilanz des Tieres umfasst, wobei die Überwachung Folgendes umfasst:

i)Abbildung eines vordefinierten Bereichs von Interesse am Tierkörper und Erzeugung von Daten, die dafür kennzeichnend sind;
ii)Verarbeitung der erzeugten Daten, um eine dreidimensionale Darstellung des Bereichs von Interesse zu erhalten;
iii)Analyse der dreidimensionalen Darstellung zur Bestimmung eines vordefinierten messbaren Parameters, der ein Oberflächenrelief des Bereichs von Interesse, den Energiezustand des Tiers anzeigend, anzeigt. Die Abbildung schließt die Erfassung eines oder mehrerer Bilder des Bereichs von Interesse ein, durch Beleuchtung des Bereichs von Interesse mit strukturiertem Licht (d.h. ein- oder zweidimensionaler Bereich räumlich getrennter Lichtkomponenten) und Erfassung von Licht, das von den beleuchteten Bereichen gestreut wird. Das Bild wird dann zur Berechnung des vordefinierten messbaren Parameters verarbeitet, der die Krümmung (das Oberflächenrelief) des Bereichs von Interesse angibt, und zur Verwendung bestimmter Referenzdaten, um einen Wert des Körperzustands zu ermitteln, der dem berechneten Wert des vordefinierten Parameters entspricht. Die Referenzdaten werden zuvor erstellt durch Anwendung von Messungen, sowohl mit der herkömmlichen als auch mit der erfinderischen Technik, auf Tiere, und stellen die Körperkonditions-Skalen (Werte) und die entsprechenden Werte des vordefinierten messbaren Parameters dar. Die Bilderfassung kann von einem oder zwei Pixelmuster-Detektoren durchgeführt werden. Vorzugsweise wird eine Videokamera verwendet, um sequentiell eine Vielzahl von Bildern zu erfassen. Vorzugsweise werden die Bilder während einer relativen Verschiebung zwischen dem Tier und der Kamera erfasst, z. B. bewegt sich das Tier entlang einem vordefinierten Weg. Der messbare Parameter, der die Krümmung des Bereichs von Interesse anzeigt, kann mindestens eines der Folgenden sein: ein Abstand (eine Höhe) des äußersten Punkts auf der topographischen Karte (definiert als ein Abstand zwischen der Referenz-Ebene und einem Punkt in dem Bereich von Interesse, der am weitesten von der Referenz-Ebene entfernt ist), die Fläche eines Querschnitts der topographischen Karte in einer Ebene senkrecht zu der Referenz-Ebene (Oberfläche definiert durch die beleuchteten Oberflächenbereiche in der Ebene senkrecht zu der Referenz-Ebene) und den äußersten Punkt auf der Karte einschließend, und mindestens ein Teil des Volumens (Tiefe) definiert durch mindestens einen vordefinierten Bereich der topographischen Karte (beleuchtete Oberflächenbereiche) im Verhältnis zu der Referenz-Ebene. Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Abbildungsverfahren zur Verwendung in der automatischen Überwachung des Unterhautfetts (BCS) einer Milchkuh bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
(i) Abbildung eines Bereichs von Interesse, der den dorsalen Teil und/oder den hinteren Teil der Kuh in der Nähe ihrer Schwanzwurzel einschließt, und Erzeugung von Daten, die dafür kennzeichnend sind;
(ii) Verarbeitung der erzeugten Daten, um eine dreidimensionale Darstellung des Bereichs von Interesse zu erhalten;
(iii) Analyse der dreidimensionalen Darstellung zur Bestimmung eines vordefinierten messbaren Parameters, der ein Oberflächenrelief des Bereichs von Interesse, das BCS der abgebildeten Kuh anzeigend, anzeigt.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Überwachung des Körperzustands eines Tiers bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

– Bereitstellung von Referenzdaten, welche die Körperkonditions-Skalen darstellen, und entsprechenden Werten eines vordefinierten messbaren Parameters, welcher die Krümmung eines Bereichs von Interesse am Körper angibt;
– Abbildung des Bereichs von Interesse durch Beleuchtung eines Arrays beabstandeter Stellen am Körper innerhalb des Bereichs von Interesse, Sammeln von Licht, das von den beleuchteten Stellen reflektiert wird, und Erzeugen von Daten, die dafür kennzeichnend sind;
– Verarbeitung der erzeugten Daten, um eine dreidimensionale Darstellung des Bereichs von Interesse zu erhalten und einen Wert des vordefinierten messbaren Parameters aus der dreidimensionalen Darstellung zu berechnen; und
– Verwendung der Referenzdaten, um die Körperkonditions-Skala entsprechend dem berechneten Wert des vordefinierten messbaren Parameters zu bestimmen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Überwachung des Unterhautfetts (BCS) einer Milchkuh bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
– Bereitstellung von Referenzdaten, welche die BCS-Skalen darstellen, und entsprechenden Werten eines vordefinierten messbaren Parameters, welcher die Krümmung eines Bereichs von Interesse, einschließlich des dorsalen Teils und/oder des hinteren Teils der Kuh in der Nähe ihrer Schwanzwurzel einschließt;
– Abbildung des Bereichs von Interesse durch Beleuchtung eines Arrays beabstandeter Stellen am Kuhkörper innerhalb des Bereichs von Interesse, Erfassung von Licht, das von den beleuchteten Bereichen reflektiert wird, und Erzeugung von Daten, die dafür kennzeichnend sind;
– Verarbeitung der erzeugten Daten, um eine dreidimensionale Darstellung des Bereichs von Interesse zu erhalten und einen Wert des vordefinierten messbaren Parameters anhand der dreidimensionalen Darstellung zu berechnen; und
– Verwendung der Referenzdaten, um die BCS-Skala entsprechend dem berechneten Wert des vordefinierten messbaren Parameters zu berechnen.

Die Verarbeitung der Daten, die das erfasste Bild anzeigen, schließt die Bestimmung einer Verschiebung der Position jeder der beleuchteten Stellen auf der Oberfläche des Körpers, verursacht durch die Krümmung der Oberfläche, ein. Wenn ein einziges Bild erfasst wird, ist eine solche Verschiebung ein Abstand zwischen der tatsächlichen Position der beleuchteten Stelle auf der gekrümmten Oberfläche und der entsprechenden Stelle entlang der Trajektorie der entsprechenden Lichtkomponente (d. h. einer theoretischen Position der entsprechenden Stelle auf der Oberfläche, wenn die Oberfläche im Wesentlichen flach wäre). Wenn zwei Bilder mit verschiedenen Erfassungswinkeln von Licht erfasst werden, das von dem Bereich von Interesse reflektiert wird, ist die Verschiebung ein Abstand zwischen Positionen der zwei beleuchteten Stellen eines zusammengehörigen Paares von Stellen in den beiden Bildern (Parallaxe). Zu diesem Zweck schließt die Verarbeitung vorzugsweise die Bestimmung der Mittelpunkte aller beleuchteten Stellen ein. Die Verschiebung zeigt die Höhe des entsprechenden Punkts in der Karte (3D-Darstellung) an und wird bestimmt unter Verwendung von Daten, welche die Position der Detektoren zueinander und zu dem Bereich von Interesse oder die Position des einzelnen Detektors zum Bereich von Interesse und zu den Trajektorien der einfallenden Lichtkomponenten angeben.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Überwachung des Zustands eines Tieres bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

– Abbildung der Kuh beim Gehen entlang eines vordefinierten Wegs und Erzeugung von Daten, die die erfassten Bilder anzeigen;
– Analyse der Daten, um das Vorhandensein eines bestimmten Bewegungsmusters oder einer fehlenden Koordination im Gang der Kuh zu bestimmen.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann somit verwendet werden, um das Fehlen von Koordination, die Fortbewegung und einige neurologische Störungen zu bestimmen, die mit Erkrankungen des Nervensystems zusammenhängen, wie z. B. den "Rinderwahnsinn", zerebrokortikale Nekrose, Tumore, Parasitosen, Meningitis, Tollwut, Trauma, Kompression und Intoxikosen des Tiers.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Abbildungsverfahren zur Verwendung in der automatischen Überwachung des Unterhautfetts (BCS) einer Milchkuh bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

– die Abbildung eines ersten Bereichs von Interesse am Körper der Kuh in der Nähe des Taillen-Teils der Kuh und eines zweiten Bereichs von Interesse am Körper der Kuh in der Nähe ihres Schwanzteils, und die Erzeugung abgebildeter Daten;
– die Verarbeitung der abgebildeten Daten, um eine dreidimensionale Darstellung des ersten Bereichs von Interesse und des zweiten Bereichs von Interesse zu erhalten;
– die Analyse der dreidimensionalen Darstellung, um einen vordefinierten messbaren Parameter zu bestimmen, der ein Oberflächenrelief des Bereichs von Interesse anzeigt, wodurch ein erster und ein zweiter BCS-Wert für den ersten bzw. den zweiten Bereich von Interesse bestimmt werden, wobei ein Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten BCS-Wert eine Tendenz im Kuh-Energiebilanz-Zustand anzeigt.

Der Taillen-Teil des Körpers der Kuh ist von Interesse, da er die transversalen Prozesse der Lendenwirbel und die Spinous-Prozesse der Lendenwirbel anzeigt. Zum Beispiel zeigen die BCS-Werte 3.2 und 3.1, gemessen im ersten Bereich von Interesse (transversale Prozesse der Lendenwirbel und Spinous-Prozesse der Lendenwirbel) bzw. im zweiten Bereich von Interesse (dem Schwanzteil der Kuh) an, dass die Kuh einen zunehmenden Überschuss der Energiebilanz hat, und umgekehrt zeigen die BCS-Werte 3.1 und 3.2, gemessen im ersten bzw. zweiten Bereich von Interesse, an, dass die Kuh ein zunehmendes Defizit der Energiebilanz hat.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System zur Überwachung des Körperzustands eines Tieres bereitgestellt, wobei das System Folgendes umfasst:

(a) eine optische Vorrichtung, einschließlich eines Beleuchtungs-Aufbaus, bedienbar, um strukturiertes Licht in Form eines Arrays räumlich getrennter Lichtkomponenten zu erzeugen, um dadurch ein Array von Stellen innerhalb eines vordefinierten Bereichs von Interesse auf dem Körperteil zu beleuchten, und eines Licht-Erfassungs-Aufbaus, bedienbar, um mindestens ein Bild des beleuchteten Körperteils zu erfassen, durch Sammeln von Licht, das davon gestreut wird, und Daten zu erzeugen, die das erfasste Bild anzeigen;
(b) eine Steuereinheit, die mit der optischen Vorrichtung verbunden werden kann, wobei die Steuereinheit einen Speicher zum Speichern von Referenzdaten umfasst, welche die Körperkonditions-Skalen darstellen, und von entsprechenden Werten eines vordefinierten messbaren Parameters, der das Oberflächenrelief des vordefinierten Bereichs von Interesse des Körperteils anzeigt; und eine Datenverarbeitungs- und -analyseeinrichtung, die vorprogrammiert ist, um die Daten zu verarbeiten, welche das erfasste Bild anzeigen, um eine dreidimensionale Darstellung des abgebildeten Bereichs zu erhalten, einen Wert des messbaren Parameters für den abgebildeten Körperteil zu berechnen und den berechneten Wert im Hinblick auf die Referenzdaten zu analysieren, um so die Körperkonditions-Skala des jeweiligen Tieres zu bestimmen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System zur Überwachung des Unterhautfetts (BCS) einer Milchkuh bereitgestellt, wobei das System Folgendes umfasst:

(a) eine optische Vorrichtung, einschließlich eines Beleuchtungs-Aufbaus, bedienbar, um strukturiertes Licht in Form eines Arrays räumlich getrennter Lichtkomponenten zu erzeugen, um dadurch ein Array von Stellen innerhalb eines vordefinierten Bereichs von Interesse auf einem Körperteil der Milchkuh zu beleuchten, und eines Licht-Erfassungs-Aufbaus, bedienbar, um mindestens ein Bild des beleuchteten Körperteils zu erfassen, durch Sammeln von Licht, das davon gestreut wird, und Daten zu erzeugen, die das erfasste Bild anzeigen;
(b) eine Steuereinheit, die mit der optischen Vorrichtung verbunden werden kann, wobei die Steuereinheit einen Speicher zum Speichern von Referenzdaten umfasst, welche die BCS-Skalen darstellen, und von entsprechenden Werten eines vordefinierten messbaren Parameters, der das Oberflächenrelief des vordefinierten Bereichs von Interesse angibt, der mindestens einen der folgenden Körperteile einschließt: den hinteren Teil der Kuh in der Nähe ihrer Schwanzwurzel und mindestens einen dorsalen Teil der Kuh; und eine Datenverarbeitungs- und -analyse-Einrichtung, die vorprogrammiert ist, um die Daten zu verarbeiten, welche das erfasste Bild anzeigen, um eine dreidimensionale Darstellung des Bereichs von Interesse zu erhalten und einen Wert des messbaren Parameters für die jeweilige abgebildete Kuh zu berechnen und den berechneten Wert im Hinblick auf die Referenzdaten zu analysieren, um so die BCS-Skala der jeweiligen Milchkuh zu ermitteln.

Der Beleuchtungs-Aufbau kann eine der folgenden Konfigurationen haben: Er kann aus einem einzigen Licht emittierenden Element und einer Maske bestehen, die mit einem Array beabstandeter Licht emittierender Bereiche, beabstandet durch Licht blockierende Bereiche, ausgestattet ist; er kann aus einem Array beabstandeter Licht emittierender Elemente (Laser) bestehen; er kann eine Abtastvorrichtung, d. h. eine Lichtquelle (z. B. ein Laser) sein, die sich schnell bewegt und den Bereich abtastet; er kann aus einer oder mehreren linearen Lichtquellen oder einer geradlinigen Abtastung bestehen oder eine Diffraktionsmaske einschließen, die ein Muster erzeugt.
Im Speziellen wird die vorliegende Erfindung verwendet, um das BCS von Milchkühen mit dem Ziel zu bestimmen, die Ernährung der Kühe zu optimieren, und ist daher im Folgenden im Hinblick auf diese spezifische Anwendung beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Um die Erfindung zu verstehen und zu sehen, wie sie in der Praxis umgesetzt werden kann, werden nun bevorzugte Ausführungsformen, rein als nicht einschränkende Beispiele, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin:
1 eine schematische Darstellung der Hauptbestandteile des Abbildungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
die 2A bis 2C drei verschiedene Beispiele eines Beleuchtungs-Aufbaus zeigen, der geeignet ist, in dem System in 1 verwendet zu werden;
3A schematisch den Bereich von Interesse am Körperteil der Milchkuh darstellt, beleuchtet durch den Beleuchtungs-Aufbau von entweder 2B oder 2C;
3B das Experiment der Abbildung des Bereichs von Interesse mit dem Beleuchtungs-Aufbau in 2A darstellt;
4 ein Flussdiagramm der Haupt-Arbeitsschritte in einem Verfahren gemäß der Erfindung ist;
die 5A–5C die Grundlagen der Berechnung eines spezifischen messbaren Parameters verdeutlichen, der die Krümmung des Bereichs von Interesse angibt;
5D schematisch das Muster der Flecken auf dem dorsalen und/oder dem hinteren Teil einer Kuh darstellt und
6D ein Flussdiagramm der Bildverarbeitungsschritte gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist, welche die Erfassung zweier Bilder mit verschiedenen Lichterfassungs-Winkeln verwendet.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In 1 ist schematisch ein Abbildungssystem 100 gemäß der Erfindung zur Bestimmung des BCS einer Milchkuh (dairy cow, DC) dargestellt. An der Kuh ist typischerweise eine Markierung (nicht dargestellt) mit einem Identifikationscode befestigt, z. B. an ihrem Bein (z. B. Vorderbein), Hals, Ohr oder an irgendeiner anderen Stelle. Das Abbildungssystem 100 schließt eine optische Vorrichtung 102 und eine Steuereinheit 110 ein.
Die optische Vorrichtung 102 schließt eine Beleuchtungs-Vorrichtung 104 und einen Licht-Erfassungs-Aufbau 105 ein. Der Licht-Erfassungs-Aufbau 105 schließt einen Pixelmuster-Detektor 106 ein, der vorzugsweise eine Videokamera ist, und kann wahlweise einen zusätzlichen Pixelmuster-Detektor 108 (dargestellt mit gestrichelten Linien) einschließen. Der Beleuchtungs-Aufbau 104 wird so konstruiert und bedient, dass er strukturiertes Licht in Form eines Arrays (ein- oder zweidimensionalen Arrays) von Lichtkomponenten erzeugt, wie weiter unten mit Bezug auf die 2A–2C genauer beschrieben ist. Die Kamera(s) 106 ist (sind) im Verhältnis zum Körper (einer Stelle, wo der Körper sich während des Überwachungsverfahrens befinden soll) so angeordnet und ausgerichtet, dass sie Bilder eines vordefinierten Bereichs von Interesse aufnimmt (aufnehmen). Wenn mehrere Detektoren verwendet werden, werden diese so im Verhältnis zu der Stelle, wo sich die Kuh befindet, ausgerichtet, dass sie Bilder von im Wesentlichen demselben Bereich von Interesse, aber mit jeweils verschiedenen Winkeln der Lichterfassung aufnehmen. Die Ausgabe der Kamera(s) kann an die Steuereinheit 110 angeschlossen werden. Die Steuereinheit ist typischerweise ein Computersystem (vorzugsweise vorprogrammiert als das so genannte "Expertensystem") mit einer Speichereinrichtung 110A zum Speichern u. a. von vordefinierten Referenzdaten, einer Datenverarbeitungs- und -analyse-Einrichtung 110B sowie einer Eingabe-Schnittstelle 110C, einer Datenausgabe-Einrichtung 110D (Display) usw.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung, in diesem spezifischen Beispiel die Überwachung des BCS einer Milchkuh, schließt der abzubildende Bereich von Interesse den dorsalen Teil der Kuh und/oder den hinteren Teil einer Milchkuh in der Nähe der Schwanzwurzel 114 der Kuh ein. Daher ist der Beleuchtungs-Aufbau 104 so zu der Stelle, wo sich die Kuh befindet, ausgerichtet, dass er hinter und über dem entsprechenden Körperteil platziert wird. Vorzugsweise ist ein zusätzlicher abzubildender Bereich von Interesse, für die weiter unten beschriebenen Zwecke, ein Taillen-Teil der Kuh 114A, der die transversalen Prozesse der Lendenwirbel und die Spinous-Prozesse der Lendenwirbel einschließt.
Die 2A–2C zeigen drei nicht einschränkende Beispiele für die Implementierung des Beleuchtungs-Aufbaus 104. In dem Beispiel in 2A schließt der Beleuchtungs-Aufbau 104 ein eindimensionales Array von Licht emittierenden Elementen (z. B. Laser) ein, die arbeiten, um ein Array von räumlich getrennten Lichtstrahlen, allgemein 112A, zu erzeugen, um so ein Array beabstandeter Stellen (z. B. Punkte) innerhalb eines Bereichs von Interesse zu beleuchten. Der Beleuchtungs-Aufbau ist die so genannte "Laserstrahl-Box"), die z. B. 40 Laserstrahlen erzeugt, wobei die Strahl-Achsen einen Abstand von z. B. 2 cm zueinander haben. Die Box 104 ist an ihrer Vorderfläche (die der Kuh zugewandt ist) mit einem optischen Fenster 107 (z. B. einem Glasfenster) geformt. Es kann eine Stromversorgung von 4,5V und 500 mA verwendet werden. In dem Beispiel in 2B besteht der Beleuchtungs-Aufbau 104 aus einem zweidimensionalen Array von Licht emittierenden Elementen, z. B. Lasern, allgemein 104A, von denen jedes arbeitet, um einen Lichtstrahl 112A zu erzeugen, um dadurch eine Matrix (zweidimensionales Array) beabstandeter Stellen (z. B. Punkte) in einem Bereich von Interesse zu beleuchten.
In dem Beispiel in 2C umfasst der Beleuchtungs-Aufbau 104 ein einziges Licht emittierendes Element 104B, das einen Lichtstrahl 113 erzeugt, und eine Maske (Gitter) 116 in Form eines Arrays (eindimensionales Array oder zweidimensionales Array wie im vorliegenden Beispiel gezeigt) von durchlässigen Bereichen (z. B. Löchern) 118, die durch nicht durchlässige (blockierende) Bereiche getrennt sind. So teilt die Maske (das Gitter) 116 den emittierten Lichtstrahl 113 in ein zweidimensionales Array räumlich getrennter Lichtkomponenten 112B auf, um so ein zweidimensionales Array beabstandeter beleuchteter Stellen in dem Bereich von Interesse zu erzeugen. Allgemein ausgedrückt, sind die Lichtkomponenten, die entweder durch das Array Licht emittierender Elemente 104A oder durch das Array von Löchern 118 erzeugt werden, in einem vordefinierten Muster angeordnet, z. B. einer Matrixform, die z. B. aus geraden Zeilen und Spalten besteht.
3A zeigt schematisch den hinteren Teil der Kuh (ein Beispiel für den geeigneten Bereich von Interesse) mit einer Matrix beleuchteter Stellen (Punkte) 120, die den gesamten abgebildeten Bereich bedecken. 3B stellt das Experiment der Abbildung des Bereichs von Interesse mit einem eindimensionalen Array von Lichtstrahlen dar: Die Verschiebung der Positionen der beleuchteten Stellen von denjenigen, die auf einer flachen Oberfläche möglich sind, hängt mit der Krümmung der abgebildeten Oberfläche zusammen.
Die wichtigsten relevanten Teile für die Benotung der Kuh sind die Sitzbeinhöcker (Tuber ischii), der Hooks Bone (Tuber coaxe), der Thurl und das sakrale Ligament. Der mittlere Teil des beleuchteten Körperteils entlang der Schwanzwurzel ist typischerweise konvex, während die Bereiche zu beiden Seiten der Schwanzwurzel konvex, flach oder konkav sein können. Der Grad der Konkavität dieser Bereiche hängt mit dem Körperzustand einer Kuh zusammen. Gemäß dem herkömmlichen Verfahren untersucht ein Fachmann (Tierarzt) den hinteren Teil der Kuh visuell, und manchmal auch manuell, um den Grad der Konkavität und/oder Konvexität der relevanten Bereiche und das BCS der Kuh zu bestimmen, das die subkutane Menge von Fettgewebe angibt, die die Energiebilanz der Kuh anzeigt.
Um die automatische Bestimmung des BCS von Milchkühen zu ermöglichen, nutzt die vorliegende Erfindung das Abbildungssystem von 1 (mit einer oder zwei Kameras) und ein spezielles Bildverarbeitungsverfahren. Wie oben erwähnt, schließt der Erfassungs-Aufbau vorzugsweise eine Videokamera ein, die arbeitet, um 25 Rahmen pro Sekunde aufzunehmen. Die Kamera kann eine herkömmliche industrielle Farb-Videokamera (z. B. 5 × 5 × 10 cm) sein, die mit entsprechender Fokussierungsoptik, Blende, Verschluss und Verschlusszeit und Weißabgleich-Mitteln ausgestattet ist.
Zunächst wird für die erforderliche Ausrichtung zwischen den Systemelementen (der Leuchte und dem (den) Detektor(en)) und der Position der Kuh oder dem Weg der Kuh gesorgt. Im Allgemeinen werden Bilder des dorsalen und/oder des hinteren Teils der Kuh von oberhalb und hinter der Kuh aufgenommen, in (einem) vordefinierten Höhenwinkel(n), der (die) zum Beispiel im Bereich zwischen 45° und 90° liegt (liegen). Wenn die Kamera in einem anderen als dem gewünschten Winkel montiert ist, wird das Bild zunächst zwecks Einheitlichkeit umgewandelt, um diese Anforderung zu erfüllen. Diese Umwandlung kann z. B. eine Rotationsumwandlung oder eine Vielzahl von Rotationsumwandlungen sein, mit denen die Ebene des Bildes in die gewünschte Richtung gedreht wird. Zum Beispiel multipliziert eine geeignete Matrix (welche die Rotationsumwandlung durchführt) den Vektor von Punkten, die die Punkte des Bildes darstellen, um den resultierenden Vektor zu ergeben, der die gedrehte Ebene, d. h. das gedrehte Bild, darstellt.
Bei Verwendung einer einzigen Videokamera wird diese vorzugsweise mit einer Erhöhung von 90° und einem Abstand von 145 cm vom Rücken der Kuh positioniert, um ein scharfes Bild aufzunehmen (wobei sich die Laserlinie in der Mitte des Bildrahmens befindet). Die Kamera wird einmal während der Installation kalibriert. Der Fokus wird auf einen durchschnittlichen Abstand vom Kuhrücken festgesetzt. Die Belichtung wird so eingestellt, dass ein Kontrast zwischen den Laserpunkten und der hellstmöglichen Fläche auf der dunklen Fläche aufrechterhalten wird. Das Kamera-Kalibrationsstadium schließt die beiden folgenden Schritte ein: Erfassung einer Reihe von Bildern in vordefinierten Abständen und Speicherung der Bilder (in der Speichereinrichtung der Steuereinheit); Verarbeitung der Bilder zur Erfassung der Laserpunkte; Kalibration der Verarbeitung (Softwaremodell) zwecks Erzeugung einer Tiefenschärfe, um so die gewünschte Genauigkeit der Messungen der Flächenprofil-Tiefe zu erhalten (mit ungefähr 1 mm Toleranz). Die ermittelte Tiefe der Positionen der Punkte wird dann in eine dreidimensionale Kurve umgesetzt.
Wie in 4 dargestellt, sind die Haupt-Arbeitsschritte des Systems wie folgt. Die optische Vorrichtung (Beleuchtungs- Aufbau 104 und Licht-Erfassungs-Aufbau 105, die in 1 dargestellt sind) wird betätigt, um Daten zu erfassen, die ein oder mehrere Bilder des Bereichs von Interesse darstellen (Schritt A). Dies wird durchgeführt durch Beleuchtung eines Arrays (ein- oder zweidimensionales Array) von Stellen innerhalb des Bereichs von Interesse am Körper der Kuh, Erfassung von Licht, das vom Bereich von Interesse reflektiert (gestreut) wird, durch eine oder zwei Kameras und Erzeugung einer Ausgabe, welche die die so erfassten Bilder enthält. Diese Ausgabedaten werden von der Steuereinheit 110 empfangen und von der Datenverarbeitungs- und -analyse-Einrichtung (Software) verarbeitet, die entsprechend vorprogrammiert ist (z. B. mit einer Echtzeit-Bildeinfangungs-Software mit einer Ereignismeldung immer dann, wenn ein neuer Rahmen eingefangen wird), um den Abbildungsprozess zu steuern und eine dreidimensionale Darstellung der Körperoberfläche innerhalb des Bereichs von Interesse zu erhalten (Schritt B) und die 3D-Darstellung weiterzuverarbeiten, um das BCS der abgebildeten Kuh zu bestimmen (Schritt C). Dies wird durchgeführt durch Berechnung eines Werts eines vordefinierten messbaren Parameters, der die Krümmung (das Oberflächenrelief) des Bereichs von Interesse anzeigt, und Verwendung zuvor erstellter (und im Speicher der Speichereinheit gespeicherter) Referenzdaten in Form von BCS-Skalen und entsprechenden Werten des vordefinierten messbaren Parameters, um den berechneten Wert zu analysieren und die entsprechende BCS-Skala zu bestimmen.
Allgemein ausgedrückt wird, um den messbaren Parameter zu berechnen, der die Krümmung des Bereichs von Interesse anzeigt, eine Verschiebung zwischen den zwei Bildern für jede der beleuchteten Stellen (Punkte) auf der Oberfläche des Körpers der Kuh, verursacht durch die Krümmung der Oberfläche, bestimmt. Wenn ein einziges Bild erfasst wird, ist eine solche Verschiebung ein Abstand zwischen der tatsächlichen Position der beleuchteten Stelle im Verhältnis zu den anderen Stellen und einer "theoretischen" Position der entsprechenden Stelle auf der Oberfläche, wenn sie im Wesentlichen flach wäre (d. h. der entsprechenden Stelle auf der Körperoberfläche entlang der Trajektorie der entsprechenden Lichtkomponente). Wenn zwei Bilder von zwei Detektoren aufgenommen werden (oder von demselben Detektor, aber an verschiedenen relativen Positionen im Verhältnis zu dem Bereich von Interesse, z. B. während der Bewegung der Kuh im Verhältnis zum Detektor), wird diese Verschiebung als ein Abstand zwischen den zwei beleuchteten Stellen eines zusammengehörigen Paares in den zwei Bildern definiert. Die Verschiebung zeigt die Höhe des jeweiligen Punktes in der Topographie-Karte (dreidimensionale Darstellung des Bereichs von Interesse) an, die festgelegt wird anhand von Daten, welche die Position der Detektoren zueinander und zum Bereich von Interesse angeben, oder die Position des einzelnen Detektors im Verhältnis zu dem Bereich von Interesse und zur Leuchten-Trajektorie.
Der messbare Parameter gibt die Krümmung des Bereichs von Interesse, d. h. eine topographische Karte (Oberflächenrelief) des Bereichs von Interesse an und stellt das Volumen (die Tiefe) des Bereichs von Interesse dar. Diese Krümmung wird mit Bezug auf eine vordefinierte Referenz-Ebene (reference plane, RP in 1) definiert, die im vorliegenden Beispiel senkrecht zu der Linie zwischen der Kamera und dem hinteren Teil der Kuh und tangential zum Bereich von Interesse ist, d. h. zu dem dorsalen und/oder dem hinteren Teil der Kuh an dem Punkt von Sitzbeinhöcker und Schwanzwurzel. Im Allgemeinen wird die Referenz-Ebene als eine Ebene in der Nähe der Schwanzwurzel ausgewählt.
Vorzugsweise wird das System der vorliegenden Erfindung an einem vordefinierten Ort zur Überwachung des Zustands der Milchkuh, wenn sie einen vordefinierten (im Wesentlichen geraden) Weg entlang geht, installiert. Wie oben erwähnt, ist die Kuh durch einen spezifischen Identifikationscode gekennzeichnet, der auf einer an der Kuh befestigten Markierung angegeben ist. Eine solche ID-Markierung kann optisch sein (Strichcode), ein HF-Markierung (die einen HF-Resonanzkreis trägt), eine magnetische Markierung oder eine beliebige andere automatische Identifikations-Technik. Die Konstruktion und Funktionsweise der Markierung sind nicht Teil der Erfindung.
Eine solche Markierung kann von jeder bekannten geeigneten Art sein und muss daher nicht explizit beschrieben werden, außer um anzumerken, dass sie vorzugsweise an einem vordefinierten Körperteil der Kuh, z. B. an ihrem Vorderbein, befestigt wird. Wenn die Kuh den vordefinierten Weg entlanggeht und ihr Vorderbein eine Position erreicht, an der sich der ID-Leser befindet, wird die Kuh identifiziert und ein entsprechendes Signal (vom ID-Leser) erzeugt, um das Abbildungssystem entweder sofort oder eine bestimmte Zeit danach zu aktivieren, abhängig von einem Abstand zwischen der ID-Position und dem Bereich von Interesse und einer Prognose der Bewegungsgeschwindigkeit der Kuh. Es wird darauf hingewiesen, dass alternativ oder zusätzlich das Abbildungssystem oder zumindest seine Optik relativ zur Position der Kuh beweglich ist. Es wird auch darauf hingewiesen, dass das System der vorliegenden Erfindung eine Fernsteuerung verwenden kann, die per Funk mit der optischen Vorrichtung in Verbindung stehen kann. Das System kann arbeiten, indem es die erforderliche Anzahl von Bildern einfängt und Daten, welche die Bilder anzeigen, sowie Daten, welche die ID der Kuh angeben, an eine entfernte (Zentral-)Einheit sendet, wo die Daten angemessen verarbeitet werden.
Vorzugsweise wird eine Sequenz von Bildern der sich bewegenden Kuh erfasst, um so einen Mangel an Koordination oder ein Bewegungsproblem der Kuh beim Gehen zu identifizieren. Das Vorhandensein eines bestimmten Musters dieses Fortbewegungs- und/oder Koordinationsproblems deutet auf ein bestimmtes Problem (eine bestimmte Krankheit) hin, zum Beispiel auf Hinken, eine neurologische Störung, die mit Erkrankungen des Nervensystems zusammenhängt, wie Z. B. "Rinderwahnsinn", zerebrokortikale Nekrose, Tumore, Parasitosen, Meningitis, Tollwut, Trauma, Kompression und Intoxikosen des Tiers.
Wie bereits erwähnt, ist ein anderer Bereich von Interesse zur Überwachung des BCS der Milchkuh der Teil der Kuh. Es ist festgestellt worden, dass ein Unterschied zwischen den BCS-Werten, die an den transversalen Prozessen der Lendenwirbel und den Spinous-Prozessen der Lendenwirbel und Schwanzpartien der Kuh gemessen werden, die Tendenz im Energiebilanz-Zustand der Kuh anzeigen. Die BCS-Werte 3.2 und 3.1 zum Beispiel, gemessen an den transversalen Prozessen der Lendenwirbel und den Spinous-Prozessen der Lendenwirbel bzw. der Schwanzpartie der Kuh, zeigen an, dass die Kuh einen steigenden Überschuss der Energiebilanz hat, und umgekehrt zeigen die BCS-Werte 3.1 und 3.2, gemessen an den transversalen Prozessen der Lendenwirbel und den Spinous-Prozessen der Lendenwirbel bzw. der Schwanzpartie der Kuh, an, dass die Kuh ein steigendes Defizit der Energiebilanz hat.
Die 5A–5C zeigen exemplarisch die Bestimmung des messbaren Parameters gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung.
5A zeigt eine 3D-Topographie-Karte TP, rekonstruiert aus der (den) Karte(n) von Punkten, die von einer oder zwei Kameras von dem Bereich von Interesse (Rücken der Kuh) eingefangen wurden. Diese Punkte entsprechen der Streuung der beleuchteten Stellen, erzeugt durch das strukturierte einfallende Licht. Es kann zum Beispiel eine Matrix von 120 Laserquellen als Beleuchtungs-Aufbau verwendet werden. Wie in 5B gezeigt, kann der messbare Parameter ein Abstand h (Höhe) zwischen der Referenz-Ebene RP und dem Punkt P₁ in der Topographie-Karte sein, der am weitesten von der Referenz-Ebene entfernt ist, oder eine Querschnittsfläche (cross-sectional area, CA) eines Querschnittssegments ES der Karte in einer Ebene P' senkrecht zu der Referenz-Ebene und bestimmt durch ein Paar am weitesten entfernter Punkte P₁ und P₂ an gegenüberliegenden Seiten der zentralen Ebene des Bildes. Ein solcher messbarer Parameter kann ein Volumen V (eine Tiefe) mindestens eines Teils der Topographie-Karte sein, die in 5A dargestellt ist. Die Topographie-Karte besteht aus einer Vielzahl von Höhenebenen, die Konturen von Ebenen konstanter Höhe (C₁-C₅) in der 2D-Darstellung der 3D-Topographie-Karte, gezeigt in 5C, bestimmen. Ein Pfeil B stellt die Schwanzwurzel dar, die typischerweise eine Symmetrieachse des Bildes des strukturierten Lichts ist. Die Punkte A und C sind die Endpunkte in dem 2D-Bild entlang einem Hüllsegment, das durch die zwei oben definierten Punkte P₁ und P₂ verläuft. Somit gibt es mehrere Verfahren, um den messbaren Parameter, der die Krümmung angibt (den so genannten Curvature Factor Measure oder CFM) zu berechnen. Gemäß einem Verfahren ist dieser Parameter der Abstand zwischen der Referenz-Ebene RP und dem Punkt auf dem Liniensegment ES, der am weitesten von der Referenz-Ebene RP entfernt ist. Gemäß einem anderen Verfahren ist dieser Parameter die Querschnittsfläche CA, die zwischen dem Hüllsegment ES und seiner Projektion auf die Referenz-Ebene AC eingeschlossen ist. Vorzugsweise ist der messbare Parameter das Volumen mindestens eines Teils der Topographie-Karte, der zwischen dem Hüllsegment, worin der relevante Teil der Topographie-Karte durch ein Rechteck mit einer bestimmten Fläche um das Liniensegment ES herum bestimmt wird (das gesamte strukturierte Lichtraster LG oder ein Teil davon), und der Projektion dieser Fläche auf die Referenz-Ebene eingeschlossen ist. Diese Berechnung umfasst praktisch die Integration der Höhenwerte der beleuchteten Stellen (Mittelpunkte dieser Stellen) über das Bild innerhalb der bestimmten Fläche oder gleichwertig die Addition der Abstände zwischen dem Hüllsegment und der Referenz-Ebene über alle Mittelpunkte der beleuchteten Stellen innerhalb der bestimmten Fläche. Dies kann geschrieben werden als:
worin P(i, j) – Ref(i, j) der Höhenunterschieds-Wert zwischen dem Hüllsegment und der Referenz-Ebene am Punkt (i, j) ist und AreaUnit die durchschnittliche Fläche um eine beleuchtete Stelle (Punkt) in der strukturierten Lichtmatrix ist, oder genauer die Quadratur des durchschnittlichen Abstands zwischen den Mittelpunkten der benachbarten beleuchteten Punkte in der strukturierten Lichtmatrix. Daher kann der CFM-Wert in Volumeneinheiten, z. B. Kubikzentimetern (cm³), angegeben werden.
Die Genauigkeit bei der Berechnung der Mittelpunkte der beleuchteten Stellen wird auf ungefähr ein Zehntel eines Pixels geschätzt. Die Höhengenauigkeit wird auf ungefähr 1/2000 des Bildfelds der Kamera geschätzt, was bei einem gemessenen Volumen von 600 mm·600 mm·600 mm ungefähr 0,5 mm beträgt, weniger als der erwartete Fehler aufgrund des Fells einer Kuh. Die maximale erwartete Tiefe der Konkavität beträgt ungefähr 150 mm. Wenn der BCS-Wert mit einer Genauigkeit von 0,25 berechnet werden soll, gibt es 16 verschiedene Werte zwischen BCS 1 und 5. Daher ist eine Höhengenauigkeit von 150 mm/16 oder 9,375 mm für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ausreichend. Die geschätzte Genauigkeit ist 5-mal besser. Das System arbeitet heute mit den folgenden 13 BCS-Skalenwerten: 1,00; 1,50; 2,00; 2,25; 2,50; 2,75; 3,00; 3,25; 3,50; 3,75; 4,00; 4,50 und 5,00. Mit der Genauigkeit von 1 Dezimalstelle (0,1) können 50 BCS-Werte erreicht werden (1,00; 1,10; 1,20;...4,80; 4,90; 5,00).
5D stellt schematisch das Muster der Punkte auf dem hinteren Teil einer Kuh dar. Es wird darauf hingewiesen, dass im Grunde die Abbildung und Analyse des Oberflächenreliefs auf einer Seite des Kuhschwanzes für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ausreicht.
Der hintere Teil einer Kuh kann tiefe Dellen (bei mageren Kühen mit niedrigem BCS) oder flache Dellen oder überhaupt keine Dellen (bei normalen Kühen mit moderatem BCS) umfassen. Dementsprechend kann das CFM positiv oder negativ sein oder Null betragen. Die Erfinder haben festgestellt, dass bei Kühen mit einem BCS von ungefähr 3,50 der Wert von CFM ungefähr Null beträgt. Daher ist bei Kühen mit einem BCS von unter 3,50 der CFM-Wert negativ, während Kühe mit einem BCS von über 3,50 einen positiven CFM-Wert haben.
Die Verwendung von Bezugsdaten in Form einer großen Menge von Abtastungen von Kühen mit bekannten BCS-Werten macht es möglich, die CFM-Werte zu berechnen, die aus der Bildverarbeitung für jede Abtastung resultieren, und sie mit dem jeweiligen BCS-Wert zu korrelieren. So kann eine Korrelation zwischen CFM- und BCS-Werten bestimmt werden. Diese Korrelation ist nicht notwendigerweise eine lineare Transformation und wird möglicherweise gar nicht durch eine mathematische Formel dargestellt, sondern einfach nur experimentell ermittelt. In einem solchen Fall wird die Korrelation in einer Tabelle dargestellt, die Paare von Punkten korreliert, worin der erste Punkt ein CFM-Wert ist und der andere Punkt ein BCS-Wert ist.
Es wird nun Bezug auf 6 genommen, die ein Flussdiagramm der Arbeitsstadien der Bildverarbeitung unter Berücksichtigung der Bilderfassung mit zwei Kameras oder einer einzigen Videokamera exemplarisch darstellt. In ersterem Fall stehen die zu verarbeitenden Daten für zwei Bilder des hinteren Teils der Kuh, die gleichzeitig von zwei Kameras mit zwei verschiedenen Winkeln der Lichterfassung aufgenommen wurden.
Zunächst wird ein Kalibrationsstadium durchgeführt, um interne Variablen der Kamera(s) und externe Variablen der Kamera(s) zu kompensieren (Schritt I). Solche internen Variablen schließen Vergrößerung, Kalibration und Verzerrung ein, während externe Variablen der Kamera(s) zum Beispiel die relativen Winkel der Kamera(s) im Raum sind.
Dann wird die Kalibration der Mittelpunkte aller beleuchteten Stellen durch geeignete Bildverarbeitung (z. B. einschließlich Mustererkennung) durchgeführt – Schritt II. Das Zentrum des Punkts kann als der hellste Punkt oder der Gleichgewichtsschwerpunkt im Punkt identifiziert werden. Beim Arbeiten mit zwei Kameras schließt die Verarbeitung von Daten, die von den zwei Kameras stammen, das Finden der zusammengehörigen Paare beleuchteter Stellen, d. h. zweier Bilder derselben beleuchteten Stelle, ein. Da eine solche beleuchtete Stelle praktisch keine punktähnliche Stelle, sondern ein Fleck, länglicher Bereich, eine Linie usw. ist, beginnt die Verarbeitung mit dem Finden des Mittelpunkts jeder der beleuchteten Stellen in jedem der zwei Bilder. Bei Lichtflecken ist die Mitte einfach der geometrische Mittelpunkt jedes Flecks. Der Mittelpunkt kann durch jedes bekannte geeignete Verfahren gefunden werden, z. B. durch die Erfassung äußerster Punkte im beleuchteten Bereich entlang zweier zueinander rechtwinkliger Achsen und die Berechnung des Mittelpunkts der so gebildeten geometrischen Struktur. Bei Linien ist der Mittelpunkt als der Punkt maximaler Lichtintensität entlang der beleuchteten Linie definiert. Dann werden (bei der Arbeitsweise mit zwei Kameras) zusammengehörige Paare zwischen den Mittelpunkten der beleuch teten Stellen in den beiden Bildern bestimmt, d. h. die Position jedes beleuchteten Flecks im ersten Bild wird der entsprechenden Position im zweiten Bild zugeordnet (Schritt III). Im Allgemeinen würde die Abbildung einer flachen Oberfläche, z. B. einer flachen Wand, mit Hilfe einer Matrix beleuchteter Punkte in einem Bild resultieren, das aus einer Matrix von Punkten mit demselben Muster besteht wie dasjenige der Matrix einfallender Lichtkomponenten, z. B. einem zweidimensionalen linearen Array. Bei der Beleuchtung des dorsalen und/oder des hinteren Teils einer Kuh, der eine gekrümmte Oberfläche ist, werden die Positionen einiger Punkte gegenüber denen im "flachen" Bild aufgrund der Oberflächenkrümmung verschoben. Weiterhin kann es sein, dass manche dieser Punkte, z. B. an Stellen extremer Krümmung, wo ein Punkt mit einem anderen Punkt zusammenfallen kann, überhaupt nicht im Bild erscheinen. Deshalb kann es in den zwei Bildern nicht zugeordnete Punkte geben, aber es sollte deutlich sein, dass der zugeordnete Punkt in einem Bild immer mit einem einzigen Punkt im anderen Bild verknüpft ist. Es sollte deutlich sein, dass beim Arbeiten mit nur einer Videokamera dieser Schritt III wegfällt.
In einem weiteren Schritt (Schritt IV) werden 3D-Koordinaten jeder beleuchteten Stelle auf der Oberfläche der Kuh berechnet, unter Verwendung der Daten, welche die Position der Mittelpunkte der Flecken darstellen (oder, bei zwei Kameras, Daten, welche die zweidimensionalen Koordinaten der Paare von Mittelpunkten der zusammengehörigen beleuchteten Stellen darstellen), und der Daten, welche die dreidimensionale (3D-) Position der Kamera(s) darstellen. Dies kann durch das Triangulationsverfahren erreicht werden. Die Grundlagen dieser Technik sind in sich bekannt und müssen daher nicht detailliert beschrieben werden, außer um Folgendes anzumerken. Das Triangulations-Verfahren beruht auf der Messung einer Verschiebung (genannt Parallaxe) eines abgebildeten Objekts in zwei Bildern. Genauer gesagt, wenn das Objekt von zwei Kameras mit einem Abstand dazwischen aufgenommen wird (oder von einer Kamera, die zwei verschiedene Bilder in zwei weit auseinander liegenden Positionen aufnimmt), wird die relative Position des Objekts zwischen den beiden Bildern verschoben, d. h. das Bild das Objekts ändert seine Position im Verhältnis zum Hintergrund. Die Messung dieser Verschiebung ermöglicht die Bestimmung des Abstands des Objekts vom Hintergrund oder von der/den Kamera(s) oder findet seine Position im Raum. Dadurch werden die 3D-Positionen aller beleuchteten Punkte im Bereich von Interesse berechnet, unter der Annahme, dass die peripheren beleuchteten Punkte als Hintergrund für die Berechnung in der ersten Approximation dienen können. Wenn die peripheren beleuchteten Punkte nicht aufgrund der Oberflächenkrümmung verschoben werden oder wenn diese Verschiebung zu vernachlässigen ist, reicht die Verwendung einer einzigen Kamera aus, um die Abweichung jedes der inneren beleuchteten Punkte von seiner vermuteten Position in Abwesenheit der Oberflächenkrümmung zu berechnen. Diese Verschiebung, gemeinsam mit den relativen Positionen der Kamera und der Lichtquelle im Verhältnis zum Bereich von Interesse, ermöglicht es, die "Höhe" jedes beleuchteten Punkts relativ zu einer Abbildungsebene zu berechnen. Wenn nur eine Videokamera verwendet wird, wird jede Punkttiefe berechnet durch Messung des Abstands zwischen diesem Punkt und einer geraden Bezugslinie zwischen den zwei Sitzbeinhöckern (Tuber ischii), wie in 5D dargestellt. Hierzu ist eine einseitige Messung ausreichend, oder wenn Daten von beiden Seiten vorhanden sind, wird die höchste Seite berücksichtigt.
Die so gewonnenen 3D-Koordinaten werden dann verwendet, um das Curvature Factor Measure (CFM) zu berechnen, das das Unterhautfett der Kuh angibt – Schritt V. Hierzu wird eine zweidimensionale (2D-)Darstellung des hinteren Teils der Kuh in 3D erstellt, zum Beispiel auf folgende Art. Zunächst wird die Referenz-Ebene RP ausgewählt. Dann werden die im vorhergehenden Stadium berechneten Punkte auf die ausgewählte Referenz-Ebene aufgetragen. Hierzu müssen ihre Koordinaten möglicherweise gemäß dem Koordinatensystem der ausgewählten Ebene umgewandelt werden. Die ersten zwei Koordinaten jedes Punkts (X_i, Y_i) stehen für seine Position innerhalb der Referenz-Ebene RP, während die dritte Koordinate (Z_i) die Höhe des Punkts über/unter der Referenz-Ebene RP angibt. Diese Daten, welche die Höhe der Punkte anzeigen, werden verwendet, um das OEM zu berechnen. Die virtuelle 3D-Oberfläche ist somit die Grundlage für die OEM-Messungen. Das BCS wird dann aus dem berechneten CFM-Wert und den Bezugsdaten gewonnen wie oben beschrieben (Schritt VI).
Es sollte deutlich sein, dass bei einer einzigen Kamera die Bildverarbeitung im Allgemeinen ähnlich ist wie bei zwei Kameras und sich davon durch die zwei folgenden Modifikationen unterscheidet. (a) Das Finden zusammengehöriger Paare von Punkten (Zentren der beleuchteten Punkte) fällt weg, da es nur ein einziges Bild gibt, und (b) Die Berechnung der 3D-Position eines bestimmten beleuchteten Punkts auf dem Körperteil der Kuh wird vorgenommen durch Berücksichtigung der Position der Lichtquelle und der Richtung des Lichtstrahls von der Lichtquelle zur relevanten Lichtmarke entlang der Trajektorie des Strahls. Diese Modifikationen beeinflussen die Bestimmung der Verschiebung zur Berechnung der 3D-Position jedes beleuchteten Punkts, d. h. zur Rekonstruktion der topographischen Karte. Wie oben beschrieben, wird die Verschiebung zwischen der tatsächlichen Position des beleuchteten Punkts und einer "theoretischen" Position des entsprechenden Bereichs auf der Oberfläche, wenn sie im Wesentlichen flach wäre, bestimmt, um das CFM zu berechnen.
Das System der vorliegenden Erfindung wurde in drei Tagen an mehr als 500 Milchkühen getestet. Die Tests waren vollautomatisiert, ohne die normale Arbeit im Stall zu behindern. Die Ergebnisse, die mit dem System der vorliegenden Erfindung erzielt wurden, waren denjenigen, die vom Fachmann (Tierarzt) manuell erzielt wurden, sehr nahe, und es wurde eine sehr gute Reproduzierbarkeit der Systemfunktion beobachtet.
Der Fachmann wird rasch erkennen, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen an den Ausführungsformen der Erfindung wie oben exemplarisch beschrieben vorgenommen werden können, ohne von ihrem Schutzumfang, wie er in den und durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, abzuweichen.

Claims

Ein Aufzeichnungsverfahren zur Verwendung in der automatischen Überwachung des Körperzustandes eines Tieres, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: i) Aufzeichnung eines vordefinierten Abschnitts von Interesse am Tierkörper und Erzeugen von Daten, die dies anzeigen; ii) Verarbeitung der erzeugten Daten, um eine dreidimensionale Darstellung des Abschnitts von Interesse zu erhalten, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: iii) Analysieren der dreidimensionalen Darstellung, um einen vordefinierten messbaren Parameter zu bestimmen, der ein Oberflächenrelief des Abschnitts von Interesse darstellt, den Körperzustand anzeigend.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, das die Verwendung des Oberflächenreliefs des Abschnitts von Interesse zur Angabe des Energie-Zustands des Tieres umfasst, um es so zu ermöglichen, die Ernährung des Tieres anhand des erkannten Energie-Zustands des Tieres zu optimieren.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, um das Unterhautfett (body condition score, BCS) einer Milchkuh zu bestimmen, wobei der Abschnitt von Interesse mindestens einen der folgenden Körperteile einschließt: den hinteren Teil der Kuh in der Nähe ihrer Schwanzwurzel und mindestens einen der dorsalen Teile der Kuh.
Das Verfahren gemäß einem beliebigen der obigen Ansprüche, worin die Aufzeichnung Folgendes umfasst: Beleuchten des Abschnitts von Interesse mit strukturiertem Licht in Form einer Reihe beabstandeter Lichtkomponenten, um so eine Reihe beabstandeter Stellen im Abschnitt von Interesse zu beleuchten, und Sammeln von Licht, das von den beleuchteten Stellen reflektiert wird.
Das Verfahren gemäß einem beliebigen der obigen Ansprüche, worin die Verarbeitung der dreidimensionalen Darstellung Referenzdaten nutzt, welche die Körperkonditions-Skalen darstellen, und entsprechende Werte des vordefinierten messbaren Parameters, welcher die Krümmung (das Oberflächenrelief) des Abschnitts von Interesse angibt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 5, worin der vordefinierte messbare Parameter, der die Krümmung des Abschnitts von Interesse angibt, für eine Tiefe des Abschnitts von Interesse steht.
Das Verfahren gemäß einem beliebigen der obigen Ansprüche, worin der spezifische messbare Parameter die Krümmung der Oberfläche des Abschnitts von Interesse mit Bezug auf eine vordefinierte Referenz-Ebene angibt, die praktischerweise tangential zum dorsalen oder hinteren Teil der Kuh am Punkt von Pin-Bone und Schwanz ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 7, worin der spezifische messbare Parameter für mindestens eines der Folgenden steht: einen Abstand zwischen der Referenz-Ebene und einem Punkt in dem Abschnitt von Interesse, der am weitesten von der Referenz-Ebene entfernt ist; eine Oberfläche, die durch die beleuchteten Oberflächen-Stellen bestimmt wird, in einer Ebene senkrecht zu der Referenz-Ebene, und die den am weitesten entfernten Punkt einschließt; und mindestens Teil eines Volumens, welches durch die beleuchteten Oberflächen-Stellen und die Referenz-Ebene bestimmt wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 4, worin die Reihe einfallender Lichtkomponenten durch eine der folgenden Techniken erzeugt wird: Führen eines Lichtstrahls, der von einem Licht emittierenden Element erzeugt wird, durch eine Maske, die im Pfad des emittierten Lichtstrahls angeordnet ist, wodurch der emittierte Lichtstrahl in die Reihe der räumlich getrennten Lichtkomponenten aufgeteilt wird, bzw. Verwendung von Licht, das von einer Reihe Licht emittierender Elemente erzeugt wird.
Das Verfahren gemäß einem beliebigen der obigen Ansprüche, worin die Verarbeitung der erzeugten Daten die Bestimmung einer relativen Verschiebung der beleuchteten Stellen von einer relativen Position der entsprechenden Lichtkomponente in der Reihe von Lichtkomponenten umfasst, wobei die Verschiebung durch die Krümmung der beleuchteten Oberfläche verursacht wird und die Krümmung anzeigt, worin die Verschiebung vorzugsweise für einen Abstand zwischen der jeweiligen beleuchteten Stelle und der Referenz-Ebene darstellt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 10, worin die Aufzeichnung des Abschnitts von Interesse eines der Folgenden umfasst: Aufzeichnung eines Bildes von dem Abschnitt von Interesse, wobei die Verschiebung ein Abstand zwischen der beleuchteten Stelle auf der gekrümmten Oberfläche des Körperteils und einer entsprechenden Stelle entlang der Trajektorie der entsprechenden Lichtkomponente ist; und Aufzeichnung mindestens zweier Bilder des Abschnitts von Interesse mit verschiedenen Winkeln der Erfassung von Licht, das von dem Abschnitt von Interesse reflektiert wird, wobei die Verschiebung ein Abstand zwischen zwei beleuchteten Stellen eines zusammengehörigen Paares von Stellen in den beiden Bildern ist.
Das Verfahren gemäß einem beliebigen der obigen Ansprüche, worin die Aufzeichnung die Erfassung einer Sequenz von Bildern des Abschnitts von Interesse durch eine einzige Kamera in verschiedenen relativen Positionen zwischen der Kamera und dem Abschnitt von Interesse umfasst, wobei die Kamera praktischerweise eine Videokamera ist, wobei die Aufzeichnung praktischerweise während einer Bewegung des Tieres entlang einem vordefinierten Weg durchgeführt wird.
Das Verfahren gemäß einem beliebigen der obigen An spräche, worin die Verarbeitung der erzeugten Daten die Bestimmung zentraler Punkte aller beleuchteten Stellen in dem Bild des Abschnitts von Interesse umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 13, worin die Daten, welche die erfassten Bilder darstellen, das Vorhandensein mindestens eines der folgenden Zustände anzeigen: eine fehlende Koordination in der natürlichen Bewegung der Kuh und Änderungen in der natürlichen Bewegung der Kuh.
Das Verfahren gemäß einem beliebigen der obigen Ansprüche, das die Aufzeichnung eines zusätzlichen Abschnitts von Interesse in der Nähe der transversalen Prozesse der Lendenwirbel und der Spinous-Prozesse der Lendenwirbel der Kuh und die Bestimmung des BCS mit Bezug auf diesen zusätzlichen Abschnitt von Interesse umfasst, wodurch die Bestimmung einer Tendenz der Energiebilanz-Änderung für die abgebildete Kuh ermöglicht wird.
Das Verfahren gemäß einem beliebigen der obigen Ansprüche zur Überwachung des Zustands eines Tieres, vorzugsweise einer Kuh, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: – Aufzeichnung der Kuh beim Gehen entlang eines vordefinierten Wegs und Erzeugen von Daten, welche die erfassten Bilder anzeigen; – Analysieren der Daten, um das Vorhandensein eines bestimmten Musters der Fortbewegung oder einer fehlenden Koordinierung im Gang der Kuh zu bestimmen, wobei das Muster das Vorhandensein neurologischer Störungen im Zusammenhang mit Erkrankungen des Nervensystems des Tieres anzeigt.
Das Verfahren gemäß einem beliebigen der obigen Ansprüche zur Verwendung in der automatischen Überwachung des Unterhautfetts (BCS) einer Milchkuh, worin: – die Aufzeichnung des vordefinierten Abschnitts von Interesse Folgendes umfasst: die Aufzeichnung eines ersten Abschnitts am Körper der Kuh in der Nähe der transversalen Prozesse der Lendenwirbel und der Spinous-Prozesse der Lendenwirbel der Kuh und eines zweiten Abschnitts am Körper der Kuh in der Nähe ihres Schwanzteils, und die Erzeugung der abgebildeten Daten, die dies anzeigen; – die Verarbeitung der abgebildeten Daten die Erfassung der dreidimensionalen Darstellung des ersten und des zweiten Abschnitts umfasst; – die Analyse der dreidimensionalen Darstellung die Bestimmung erster und zweiter BCS-Werte für den ersten bzw. den zweiten Abschnitt umfasst, wobei ein Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten BCS-Wert eine Tendenz im Energiebilanz-Zustand der Kuh anzeigt.
Ein System zur Überwachung des Körperzustands eines Tieres, wobei das System Folgendes umfasst: (a) eine optische Vorrichtung (102), einschließlich eines Beleuchtungs-Aufbaus (104), bedienbar, um strukturiertes Licht in Form einer Reihe räumlich getrennter Lichtkomponenten zu erzeugen, um dadurch eine Reihe von Stellen innerhalb eines vordefinierten Abschnitts von Interesse auf einem Körperteil des Tieres zu beleuchten, und eines Licht-Erfassungs-Aufbaus (105), bedienbar, um mindestens ein Bild des beleuchteten Körperteils zu erfassen, durch Sammeln von Licht, das davon gestreut wird, und Daten zu erzeugen, die das erfasste Bild anzeigen, gekennzeichnet durch: (b) eine Steuereinheit (110), die mit der optischen Vorrichtung (102) verbunden werden kann, wobei die Steuereinheit eine Speicher-Einrichtung (110A) umfasst, um Referenzdaten zu speichern, welche die Körperkonditions-Skalen darstellen, und entsprechende Werte eines vordefinierten messbaren Parameters, der die Krümmung des vordefinierten Abschnitts von Interesse anzeigt; und eine Datenverarbeitungs- und -analyse-Einrichtung (110B), die vorprogrammiert ist, um die Daten zu verarbeiten, welche das erfasste Bild anzeigen, um einen Wert des messbaren Parameters für das spezifische abgebildete Tier zu berechnen und den berechneten Wert im Hinblick auf die Referenzdaten zu analysieren, um so die Körperkonditions-Skala des spezifischen Tieres zu bestimmen.
Das System gemäß Anspruch 18, konfiguriert zur Überwachung eines Unterhautfettwertes (BCS) von Milchkühen, wobei der Abschnitt von Interesse mindestens einen der folgenden Teile des Körpers der Kuh einschließt: mindestens einen der dorsalen Teile und den hinteren Teil der Kuh in der Nähe ihrer Schwanzwurzel.
Das System gemäß Anspruch 18 oder 19, worin der Beleuchtungs-Aufbau (104) eine der folgenden Konfigurationen hat: umfasst ein Licht emittierendes Element, bedienbar, um einen Lichtstrahl auszusenden, und eine Maske, die im Pfad des emittierten Lichtstrahls angeordnet ist, um ihn in die Reihe räumlich getrennter Lichtkomponenten aufzuteilen, bzw. umfasst eine Reihe von Licht emittierenden Elementen, bedienbar, um die Reihe von Lichtkomponenten auszusenden.
Das System gemäß einem beliebigen der Ansprüche 18 bis 20, worin der Erfassungs-Aufbau (105) einen einzigen Pixelmatrix-Detektor umfasst, der praktischerweise eine Videokamera ist, wobei die Steuereinheit (110) eine Einrichtung zur digitalen Aufzeichnung einzelner Bilder umfasst.
Das System gemäß einem beliebigen der Ansprüche 18 bis 20, worin der Erfassungs-Aufbau (105) zwei Pixelmuster-Detektoren umfasst, worin die beiden Pixelmatrix-Detektoren mit Bezug auf den Abschnitt von Interesse vorzugsweise so ausgerichtet sind, dass sie zwei Bilder mit jeweils verschiedenen Erfassungs-Winkeln erfassen.
Das System gemäß einem beliebigen der Ansprüche 18 bis 22, worin die Datenverarbeitungs- und -analyse-Einheit (110B) bedienbar ist, um eine Verschiebung jeder der beleuchteten Stellen innerhalb der Reihe der beleuchteten Stellen zu bestimmen, welche durch die Krümmung der beleuchteten Oberfläche verursacht wird, wobei die Verschiebung die Krümmung anzeigt.
Das System gemäß Anspruch 23, worin die Verschiebung als eines der Folgenden gemessen wird: ein Abstand zwischen der beleuchteten Stelle auf der gekrümmten Oberfläche des Körperteils und einer entsprechenden Stelle entlang der Trajektorie der entsprechenden Lichtkomponente; und ein Abstand zwischen den zwei beleuchteten Stellen eines zusammengehörigen Paares von Stellen in den zwei Bildern.
Das System gemäß einem beliebigen der Ansprüche 18 bis 24, worin die Verarbeitungs- und Analyse-Einheit (110B) bedienbar ist, um Mittelpunkte aller beleuchteten Stellen zu bestimmen.
Das System gemäß einem beliebigen der Ansprüche 18 bis 25, worin der vordefinierte messbare Parameter, der die Krümmung des Abschnitts von Interesse anzeigt, eine Tiefe des Abschnitts von Interesse darstellt, oder die Krümmung der Oberfläche des Abschnitts von Interesse mit Bezug auf eine vordefinierte Referenz-Ebene, wobei die Referenz-Ebene vorzugsweise tangential zum hinteren Teil der Kuh am Punkt von Pin-Bone und Schwanz ist.
Das System gemäß Anspruch 26, worin der vordefinierte messbare Parameter mindestens eines der Folgenden darstellt: einen Abstand zwischen der Referenz-Ebene und einem Punkt in dem Abschnitt von Interesse, der am weitesten von der Referenz-Ebene entfernt ist; eine Oberfläche, die bestimmt wird durch die beleuchteten Oberflächen-Stellen in einer Ebene senkrecht zu der Referenz-Ebene und den am weitesten entfernten Punkt einschließend; und mindestens einen Teil eines Volumens, das durch die beleuchteten Oberflächen-Stellen und die Referenz-Ebene bestimmt wird.
Das System gemäß Anspruch 26 oder 27, worin die Verschiebung einen Abstand zwischen der entsprechenden beleuchteten Stelle und der Referenz-Ebene darstellt.
Das System gemäß einem beliebigen der Ansprüche 18 bis 28, worin die Datenverarbeitungs- und -analyse-Einheit (110B) vorprogrammiert wird, um die Daten zu analysieren, welche die Bilder anzeigen, die während des natürlichen Gehens einer Milchkuh erfasst werden, um das Vorhandensein eines bestimmten Bewegungsmusters oder einer fehlenden Koordination im Gang der Kuh zu bestimmen.