ITUB20150404A1 - Metodo e relativo apparato per la determinazione senza contatto del punteggio di condizione corporea e del peso di un animale. - Google Patents

Description

Metodo e relativo apparato per la determinazione senza contatto del punteggio di condizione corporea e del peso di un animale

La presente invenzione riguarda un metodo per la determinazione senza contatto del punteggio di condizione corporea (Body Condition Score) e del peso di un animale.

Inoltre, la presente invenzione riguarda anche un apparato per la valutazione senza contatto del punteggio di condizione corporea di un animale che implementa il metodo.

Pi? precisamente, la presente invenzione riguarda un metodo per il calcolo del punteggio di condizione corporea o body condition score ? BCS mediante l?elaborazione matematica di alcuni tratti morfologici caratteristici del soggetto osservato, che fa uso di almeno un generatore laser, di almeno una telecamera, di almeno un sistema di elaborazione dati e di un programma che implementa uno specifico metodo matematico di interpretazione. Tale metodo di determinazione del BCS risulta essere invariante rispetto all?et?, alle dimensioni, alla razza e al sesso dell?animale. Tale metodo risulta inoltre essere robusto ai possibili errori di posizionamento dell?apparato rispetto all?animale.

Stato della tecnica

Il Body Condition Score - BCS ? un metodo di valutazione della condizione corporea di un animale tradizionalmente eseguito in modo visivo e tattile da parte di un tecnico adeguatamente addestrato.

Normalmente il punteggio di condizione corporea viene determinato sulla base di una scala da 1 a 5 in cui il punteggio minimo 1 corrisponde ad un soggetto molto magro ed il punteggio massimo 5 corrisponde ad un soggetto obeso.

I punteggi intermedi indicano: 2 soggetto magro, 3 soggetto in forma, 4 soggetto grasso.

La scala suddetta prevede anche dei punteggi intermedi di quarti di punto, come ad esempio i punteggi 2.25 o 3.75 e simili.

Nel seguito sar? considerato il BCS misurato su una scala da 1 a 5, sebbene nel mondo siano utilizzate anche scale BCS con punteggi che variano da 1 a 9 (o simili), che risultano comunque riconducibili mediante una trasformazione lineare al sistema di valutazione su base 5.

Essendo una valutazione visiva soggettiva e dipendente dalla razza e dalla specie, sono state notate differenze non trascurabili tra i rilevamenti effettuati da tecnici diversi (problemi di ripetibilit? della valutazione). Ci? produce errori importanti nell?applicazione dei modelli predittivi descritti nell?arte nota che si basano sul BCS per la valutazione del benessere animale e la corretta gestione dell?allevamento.

Il BCS ? un utile strumento d?analisi dello stato di salute di un animale e del suo bilancio energetico, in grado di fornire, mediante opportuna elaborazione, indicazioni di massima sulle razioni alimentari impiegate e sulla gestione della riproduzione negli animali da produzione (e.g. bovini, ovicaprini, suini), in particolare delle bovine da latte. Infatti la valutazione delle variazioni di peso corporeo non rappresenta un buon indicatore del processo di mobilitazione dei grassi per la produzione di latte. Per questo motivo il metodo di valutazione del Body Condition Score ha ricevuto una notevole considerazione come mezzo per stimare la mobilitazione dei tessuti nelle bovine da latte (Domecq et al., 1997b; Flamenbaum et al., 1995).

L?obesit? pu? essere la risultante di un?alimentazione non adeguata negli ultimi 3-4 mesi della lattazione, periodo in cui la produzione di latte inizia naturalmente ad abbassarsi e la bovina tende ad accumulare riserve corporee in eccesso.

Anche periodi troppo lunghi fuori lattazione (periodo di ?asciutta?) o un?alimentazione troppo ricca in questa fase possono causare un?eccessiva condizione corporea dell?animale.

E? noto che una bovina troppo grassa ? molto probabilmente soggetta a parti difficili e, dopo il parto, presenter? certamente un?assunzione di sostanza secca molto scarsa, con aumento dell?incidenza di problemi metabolici quali sindrome della vacca grassa, chetosi, e simili, e conseguentemente cali produttivi.

Un?eccessiva magrezza invece pu? causare abbassamenti di produzione di latte e del tenore di grasso nel latte, a causa delle insufficienti riserve d?energia e proteine.

E? noto che le bovine vengono anche chiamate vitelle, manze o vacche in base all?et?, in particolare, le vitelle sono le bovine da zero ad un anno di vita, le manze da uno a tre anni di vita e le vacche da tre anni in poi oppure sotto i tre anni se hanno partorito almeno una volta.

Il BCS pu? venire utilmente impiegato anche per la gestione delle manze per valutare in soggetti magri, la possibilit? che non crescano abbastanza in fretta da consentire il raggiungimento della pubert? attorno ai 13 - 15 mesi d?et?, con problemi di taglia inadeguata al primo parto e conseguente scarsa produzione durante la successiva lattazione.

D?altra parte ? dimostrato che manze troppo grasse hanno produzioni inferiori rispetto ad altre bovine di peso corretto alla maturit?.

La condizione corporea della bovina ? in continuo cambiamento durante il ciclo della lattazione e di conseguenza, anche il BCS ideale varia in base alla fase di lattazione, secondo andamenti noti, come mostrato nella figura 1 allegata.

Le vacche giovani si trovano in condizione di bilancio energetico negativo e mobilizzano riserve corporee per fronteggiare questa fase in cui per ogni chilo di peso mobilizzato, la produzione di latte aumenta di circa sette chili.

Le vacche o bovine a fine lattazione si trovano in bilancio positivo e tendono a riguadagnare la condizione corporea persa subito dopo il parto.

In generale la valutazione del BCS fornisce utili indicazioni sullo stato di salute degli animali osservati, siano essi da produzione (i.e. bovini, ovicaprini, suini, equini) o da affezione (e.g. cani e gatti). Nel seguito verr? considerato prevalentemente l?ambito degli animali da produzione ed in particolare delle bovine da latte, senza per questo limitare l?applicabilit? del trovato a qualsiasi altra specie del regno animale.

Come mostrato nelle figure 2, 3 e 4 qui allegate, il metodo tradizionale di valutazione del BCS ? basato sull?apprezzamento visivo e tattile di zone corporee prestabilite, individuabili in una bovina da latte prevalentemente a livello della natica, della zona lombare M, del dorso, della punta d?anca, della punta della natica e della base della coda, possibilmente in condizioni di soggetto rilassato, in quanto la rigidit? muscolare pu? compromettere l?accuratezza dell?osservazione.

Come ? evidente dalla precedente descrizione, questo tipo di valutazione visiva e tattile presenta notevoli svantaggi quali l?elevata soggettivit? della valutazione, che implica una scarsa ripetibilit? del valore numerico con il passare del tempo per lo stesso tecnico e per tecnici diversi, la notevole quantit? di tempo impiegato per effettuare le necessarie osservazioni sull?animale e l?elevato costo associato alla formazione continua che ? necessario impartire ai tecnici.

Recentemente, tale metodo di valutazione visiva e tattile ? stato semplificato mediante l?ausilio di mezzi informatici, come ad esempio programmi applicativi per personal computer portatili, palmari, tablet e smartphone.

Questi programmi applicativi guidano il tecnico nel riconoscimento di tratti caratteristici morfologici di un bovino da associare ad un determinato punteggio, in modo da ridurre il tempo necessario per misurare il BCS, trascriverlo, trasmetterlo ed elaborarlo.

Esistono anche programmi pi? recenti nei quali si cerca di ridurre il numero di caratteri morfologici da osservare, in modo tale da ridurre ulteriormente il tempo necessario. In ogni caso ? l?osservatore che, seppur guidato, esprime il giudizio. Dunque permane, seppur mitigato, il problema della soggettivit? della misura e della sua scarsa ripetibilit?.

Esistono anche programmi che permettono di catturare fotografie dell?animale da diversi punti di vista ed offrono degli strumenti grafici per poter evidenziare in post-elaborazione sull?immagine i caratteri morfologici principali.

Tuttavia, non sempre le immagini risultano essere di buona qualit?, poich? una foto esposta in maniera non opportuna pu? risultare troppo scura o troppo chiara, cancellando quelle ombre che forniscono informazioni sulla tridimensionalit? del soggetto. E? comunque il tecnico a svolgere il lavoro di riconoscimento dei tratti morfologici, quindi permane il carattere di soggettivit? della misura.

Sono poi stati sviluppati sistemi automatici di valutazione del BCS e del peso mediante analisi di immagini bidimensionali.

Un esempio ? rappresentato dal documento US5474085 nel quale viene descritto un sistema di tipo statico che esegue una valutazione termografica degli animali. In questo caso, considerata la staticit? del modello geometrico, viene messa in relazione in modo diretto la quantit? di pixel nell?immagine termica associata ad un determinato animale con il suo peso.

Un ulteriore esempio ? rappresentato dai documenti US5483441 e US5576949 che descrivono sistemi che analizzano pi? immagini bidimensionali, come ad esempio immagini contemporanee dall?alto e dal lato dell?animale e/o immagini eseguite in istanti successivi sull?animale in movimento, all?interno di una sistema di telecamere e sensori con geometria fissa e nota.

Questi tipi di sistemi consentono di ricavare delle misure assolute, ad esempio di altezza, larghezza e lunghezza, da cui possono essere ricavate valutazioni di BCS e/o peso mediante comparazione con modelli di animali con caratteristiche note.

Un altro esempio ? rappresentato dal documento US5944598 nel quale viene descritto un sistema che estrae il profilo dell?animale da un?immagine e determina i parametri geometrici del sistema, valutando la distanza fra il soggetto osservato e lo strumento di misura, ad esempio mediante un telemetro laser. Dal profilo si ricavano valutazioni morfologiche e/o sulla massa.

Il principale limite di questi sistemi automatici di valutazione consiste nella complessit? applicativa generale della soluzione nell?ambito di una stalla. Ci? comporta costi elevati e scarsa robustezza della soluzione.

Recentemente sono stati sviluppati sistemi automatici di valutazione del BCS e del peso mediante scansione tridimensionale.

Un esempio ? rappresentato dal documento US20140029808 che descrive un sistema che esegue una scansione tridimensionale, ad esempio mediante telemetri laser a tempo di volo, i quali stimano il BCS analizzando la nuvola di punti generata dai telemetri e comparandola con un insieme di modelli di riferimento associati ai diversi valori di BCS.

Un altro esempio ? rappresentato dal documento US8351656 che descrive un sistema che esegue una scansione tridimensionale, ad esempio mediante luce strutturata, telecamere stereoscopiche e telemetri laser, i quali stimano il peso analizzando la nuvola di punti generata dai sistemi di acquisizione e comparandola con un insieme di modelli di riferimento.

In questo caso, il dispositivo viene realizzato in una soluzione portatile e vengono applicate una serie di soluzioni matematiche per determinare l?orientamento e la posizione dell?animale rispetto allo strumento di misura.

Un ulteriore documento US6377353 fa uso del metodo sopra descritto per ricavare valutazioni di tipo morfometrico.

Il documento US6549289 descrive lo stesso principio di analisi tridimensionale mediante luce strutturata osservata mediante un sistema stereoscopico di telecamere, applicato effettuando calcoli di triangolazione.

Anche nel caso di questa classe di soluzioni, il principale limite consiste nell?elevata complessit? della soluzione tecnologica, che si adatta poco all?ambito applicativo della stalla e alla formazione dei tecnici che normalmente vi operano.

Queste soluzioni risultano essere pertanto molto costose e molto delicate.

Alla luce di quanto sopra ?, pertanto, scopo della presente invenzione quello di realizzare un metodo ed un apparato che superino gli svantaggi della tecnica nota.

In particolare, scopo della presente invenzione ? quello di implementare un metodo per il calcolo del BCS che sia automatico e di semplice realizzazione.

Un altro scopo della presente invenzione ? quello di realizzare un apparato che implementa il metodo, che sia economico, di semplice realizzazione, robusto e compatibile con l?ambiente delle stalle nelle quali viene impiegato ed applicabile a qualsiasi animale, indipendentemente da specie, razza, sesso, et? e senza la necessit? di calcolarne le dimensioni.

Forma pertanto oggetto specifico della presente invenzione un metodo ed un apparato come definito dalle rivendicazioni indipendenti.

Preferite forme realizzative sono definite nelle rivendicazioni dipendenti.

Descrizione del trovato

La presente invenzione verr? ora descritta a titolo illustrativo ma non limitativo, secondo le sue preferite forme di realizzazione, con particolare riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui: la figura 1 mostra un grafico di arte nota che rappresenta l?andamento tipico del valore del body condition score (BCS) di un bovino da latte in buona salute rispetto all?andamento della produzione di latte;

le figure 2, 3 e 4 mostrano grafici di arte nota relativi ai caratteri morfologici di un animale da esaminare per fornire un punteggio di BCS;

la figura 5 mostra uno schema a blocchi dell?apparato oggetto della presente invenzione;

la figura 6a mostra una prima forma di realizzazione dell?apparato, di tipo portatile a comando manuale, di figura 5;

la figura 6b mostra l?apparato di figura 6a in uso da parte di un tecnico nell?ambito di una stalla di bovini da latte;

la figura 7 mostra una curva di intersezione di un piano laser, generato dell?apparato di figura 5, sulla regione lombare in una vacca da latte;

la figura 8 mostra un?elaborazione della curva di intersezione di figura 7;

la figura 9 mostra la fase di determinazione dei punti di tangenza alla curva di intersezione del metodo oggetto della presente invenzione;

la figura 10 mostra uno schema a blocchi del metodo di determinazione dei punti di tangenza alla curva di intersezione;

la figura 11 mostra una seconda forma di realizzazione dell?apparato di figura 5, di tipo automatico fisso applicata in un box di pesatura;

la figura 12 mostra la medesima seconda forma di realizzazione dell?apparato di figura 5, di tipo automatico fisso applicata in una sala di mungitura di tipo rotativo;

la figura 13 mostra una terza forma di realizzazione dell?apparato di figura 5, di tipo automatico mobile su guidovia aerea in una sala di mungitura ?a spina di pesce?;

la figura 14 mostra un diagramma a blocchi relativo alle funzioni di acquisizione e controllo nella prima forma di realizzazione dell?apparato oggetto dell?invenzione;

la figura 15 mostra un diagramma a blocchi relativo alle funzioni di acquisizione e controllo nella seconda e terza forma di realizzazione dell?apparato oggetto dell?invenzione; e

la figura 16 mostra un diagramma a blocchi relativo alle funzioni di pre-processing ed elaborazione presenti in tutte le forme di realizzazione dell?apparato oggetto dell?invenzione.

E? oggetto della presente invenzione un apparato ed un metodo per il calcolo del punteggio di condizione corporea o body condition score - BCS, mediante il rilevamento e l?elaborazione matematica di alcuni tratti morfologici negli animali.

Facendo riferimento alla figura 5, l?apparato D comprende almeno un generatore laser 103, almeno una telecamera o fotocamera 102, almeno un?unit? di controllo 101 ed almeno un?unit? di elaborazione dati E. L?unit? di elaborazione dati pu? essere ad esempio remota.

Per generatore laser si intende un generatore laser che proietti sull?animale un insieme di punti discreti o continui al fine di evidenziare sull?animale una linea di interesse morfologico.

In tale definizione ricade anche un generatore laser in grado di produrre un qualsiasi pattern laser, come ad esempio una riga oppure un piano, da cui sia possibile desumere una linea di intersezione.

Detto apparato D pu? comprendere inoltre dei sensori di posizione P per rilevare il posizionamento dell?apparato D rispetto alla posizione dell?animale.

Fra questi sensori P pu? esservi un sensore di inclinazione, come un accelerometro, un giroscopio ed un magnetometro, e opzionalmente almeno un sistema di localizzazione spaziale, come un GPS.

Detto apparato D si interfaccia con un sistema di controllo locale 101 che provvede al pre-processamento dei dati, come criptazione dei dati, memorizzazione all?interno dell?immagine e compressione, accessibile mediante un?interfaccia utente I.

Tali dati vengono poi trasmessi ad un sistema di elaborazione dati E che provvede alla loro elaborazione mediante un algoritmo che sar? descritto in dettaglio nel seguito. Tale sistema di elaborazione dati E ? da considerarsi remoto in via preferenziale, in virt? della necessit? di una notevole capacit? di calcolo per poter elaborare le immagini in tempo reale.

Pur tuttavia non si esclude la possibilit? che il sistema di elaborazione E possa essere integrato all?interno dell?unit? di controllo 101, in virt? del continuo incremento prestazionale dei dispositivi mobili, come uno smartphone.

Detto apparato D pu? essere costituito da almeno uno smartphone equipaggiato opportunamente con elementi hardware che permettano di effettuare la rilevazione, un primo processamento dei dati, la trasmissione dei dati e la ricezione e visualizzazione dei risultati.

Facendo riferimento alle figure 6a e 6b, una prima forma di realizzazione dell?apparato D comprende un braccio di estensione 105 che viene impugnato da un tecnico 108 ad una prima estremit? e che supporta l?unit? di elaborazione dati 101 su una seconda estremit?. Il pulsante 106 consente al tecnico di comandare lo scatto di una fotografia anche quando l?apparato viene completamente allungato in posizione di misura, come illustrato in figura 6b.

Detta unit? di elaborazione dati 101 ? in questo caso uno smartphone, nel quale ? integrata la fotocamera 102.

Alla seconda estremit? del braccio di estensione 105 ? collegato un braccio laser 104, formando fra loro un opportuno angolo che renda agevole da parte del tecnico 108 il posizionamento del laser 103 in corrispondenza della regione lombare 109 dell?animale osservato. In via preferenziale, ma non limitativa, tale angolo ? di 135?.

All?estremit? del braccio laser 104 ? collegato il generatore laser 103, comandato dal sistema di controllo 101, il quale riceve a sua volta il comando di scatto dal tecnico 108 mediante il pulsante 106 posto in corrispondenza della prima estremit? di detto braccio di estensione 105. Anche l?interfaccia utente I integrata nel sistema di controllo 101 prevede controlli di comando e feedback ridondanti rispetto al pulsante 106. Tipicamente il pulsante 106 risulta utile nel caso in cui debba essere misurato il BCS di animali grandi rispetto alle dimensioni del tecnico 108, come nel caso di un bovino 107.

Nel caso di animali piccoli, come ovicaprini, il tecnico 108 potr? impugnare il braccio 105 in prossimit? del sistema di controllo 101, potendo cos? interagire direttamente mediante l?interfaccia utente I.

L?apparato D viene posizionato in corrispondenza della regione lombare dell?animale 107 da parte di detto tecnico 108.

Il tecnico 108 preme l?attuatore 106 per comandare al sistema di controllo 101 di attivare il generatore laser 103.

Tale generatore laser 103 produce almeno un piano laser che interseca il corpo del?animale 107 nella zona mediana della regione lombare delineando una curva di intersezione 109 che viene registrata dalla fotocamera 102.

Lo scopo di questo apparato D ? rilevare una sezione verticale del dorso dell?animale in regione lombare.

A tale scopo l?apparato D viene posizionato dal tecnico 108 affinch? il piano laser prodotto dal generatore laser 103 sia il pi? possibile perpendicolare alla spina dorsale dell?animale.

E? stato osservato che variazioni nell?inclinazione del piano laser nell?ordine di ? 15? rispetto alla verticale, non producono variazioni significative ai fini della valutazione del BCS.

L?unit? di controllo 101, utilizzando tecniche note, cripta e comprime l?immagine ed i relativi dati registrati dall?insieme dei sensori P quali un accelerometro e/o un magnetometro e/o un giroscopio e/o un Global Positioning System - GPS e/o un localizzatore Wireless Fidelity - WiFi e simili, ed eventualmente i dati anagrafici dell?animale, in un unico pacchetto e provvede a trasmetterlo al sistema di elaborazione dati E.

Il sistema di elaborazione dati E provvede a decriptare, utilizzando tecniche note, le informazioni ricevute registrandole in una banca dati e associandole al profilo dello specifico animale 107.

Il sistema di elaborazione dati E provvede poi ad elaborare l?immagine con opportuni procedimenti di elaborazione digitale delle immagini al fine di estrarre in modo efficiente ed efficace le coordinate dei pixel che descrivono la curva di interferenza 109 nel dominio dell?immagine.

Le coordinate di tali pixel possono essere poi utilizzate per determinare secondo il metodo, che verr? di seguito descritto, i punti di tangenza P 1 e P' 1 mostrati nelle figura 7 e 8.

Mediante un?espressione matematica che verr? indicata nel seguito, il sistema di elaborazione E pu? quindi calcolare il valore del BCS, associarlo alla data della misura e registrarlo nel profilo dell?animale 107.

Facendo riferimento alle figure 9 e 10, il metodo di determinazione del BCS, oggetto dell?invenzione, risulta essere invariante rispetto alla specie, alla razza, all?et? e alle dimensioni dell?animale 107.

Il metodo risulta inoltre essere robusto ai possibili errori di posizionamento relativo dell?apparato D rispetto all?animale 107.

Il metodo di valutazione del BCS si basa sulla valutazione del grasso presente nella regione lombare dell?animale 107.

In particolare viene proposto un metodo di calcolo che prende in esame una sezione verticale della regione lombare. Tale sezione viene ricavata generando un piano laser perpendicolare alla spina dorsale, che interseca il corpo dell?animale 107 nella regione lombare.

La curva prodotta da tale intersezione ? illustrata nelle figure 6a, 7 e 8. In tali rappresentazioni viene considerato il caso in cui il soggetto osservato sia un bovino, ma anche nel caso di altri animali il profilo lombare 109 risulta essere analogo.

Facendo riferimento alla figura 2, in figura 2a viene evidenziata la regione lombare L nel caso dei bovini e in figura 2b nel caso dei caprini.

Nella parte mediana M della regione lombare L viene proiettato il piano laser perpendicolare alla spina dorsale, che interseca il corpo dell?animale lungo una curva di intersezione 109.

Si definisce inoltre un primo lato di un animale 107, convenzionalmente chiamato lato destro, ed un secondo lato opposto al primo, convenzionalmente chiamato lato sinistro.

Nelle figure 7 e 8, si pu? osservare una tipica curva di intersezione 109 in regione lombare, con uno sviluppo sinistro 109L sul lato sinistro LS rispetto alla direzione della spina dorsale S dell?animale, ed uno sviluppo destro 109R sul lato destro RS rispetto alla spina dorsale dell?animale.

L?inventore ha svolto numerose ricerche che lo hanno portato a determinare che dalla forma di detta curva di intersezione ? possibile ricavare un body condition score che riflette lo stato di ingrassamento di un animale, in particolare bovino, come mostrato in una sezione nel seguito.

Detto P M il punto massimo relativo, si considerino una prima retta ? ed una seconda retta ? passanti per P M e tangenti alla curva 109.

Sia P 1 il punto di tangenza tra la seconda retta ? e la curva 109, P' 1 il punto di tangenza tra la prima retta ? e la curva 109, P B il punto di intersezione tra la retta passante per P 1 e P' 1 e la retta ad essa perpendicolare e passante per P M , h il segmento PM P B , b 1 il segmento P1P B , b' 1 il segmento P' 1P B .

Si consideri una terza retta ? , parallela al h

segmento P1P ' 1 e distante dal segmento P 2 1P ' 1 stesso.

Siano P 2 e P' 2 i punti di intersezione tra detta terza retta ? e la curva 109, h ' il segmento PM P H pari h

ad , b 2 il segmento P2P H , b' 2 il segmento P' 2P H .

2

Siano ? 2 l?angolo compreso fra PMP 2 e P2P ' 2 , ? 1 l?angolo compreso fra P2P 1 e P1P ' 1 , ?' 2 l?angolo compreso fra i segmenti PMP' 2 e P'2 P 2 , ?' 1 l?angolo compreso fra i segmenti P'2 P ' 1 e P'1 P 1 .

La formula matematica proposta nel presente brevetto per la valutazione del BCS ha la seguente forma:

(1)

dove:

(2)

Le formule (2) rappresentano le medie delle tangenti per il lato destro ed il lato sinistro della sezione lombare rispetto alla spina dorsale.

Il calcolo del BCS pu? anche essere effettuato mediante la seguente formula:

(1?)

In particolare, nella formula (1) si effettua un rapporto delle medie delle tangenti mentre nella formula (1?) si effettua una media dei rapporti delle tangenti.

I due metodi nella pratica producono risultati che differiscono in modo del tutto trascurabile. Per dimostrare ci? si consideri:

La (1) e la (1?) divengono:

Come ? facile desumere, se k = h allora le due espressioni (1) e (1?) coincidono. Considerando scostamenti tra gli angoli entro il 10% (ma anche entro il 20%), ? facile verificare che k e h variano fra 0.9 e 1.1, il che produce uno scostamento massimo dell?1% fra i valori generati dalle (1) e (1?). Tale scostamento risulta del tutto trascurabile ai fini della valutazione BCS in oggetto. Inoltre, quando si trasforma il BCS calcolato secondo l?invenzione tramite la formula (7) data nel seguito per confrontarlo con scale di standard internazionali, lo scostamento risulta ancora pi? piccolo.

Nel caso in cui il piano laser sia perfettamente perpendicolare alla spina dorsale, il soggetto osservato 107 sia in posizione rilassata e non siano presenti particolari anomalie morfologiche allora:

(2?)

Si consideri che:

(3)

Da cui la formula (2) diviene:

(4)

e la formula (1) diviene:

(5)

La formula (1?) diviene:

(5?)

Un caso particolare ? costituito dalla situazione in cui la curva di interferenza 109 non sia disponibile per intero. Ci? si pu? verificare ad esempio nel caso in cui l?immagine ripresa dalla telecamera 102 sia parzialmente coperta oppure nel caso in cui si fotografi solamente una parte dell?animale. Ci? si pu? verificare ad esempio in un mattatoio dopo che l?animale ? stato macellato (post mortem). In tal caso al termine della catena di macellazione, subito prima di essere immesso in cella frigorifera per il processo di frollatura, l?animale, diviso in due mezzane, viene classificato secondo una procedura standardizzata. In Europa, ad esempio, viene utilizzato il sistema di classificazione SEUROP, secondo cui i bovini vengono ordinati secondo categoria, conformazione muscolare e presenza di grasso. La conformazione ? indicata dalle lettere S, E, U, R, O, P, che si riferiscono allo sviluppo muscolare; S eccezionale, con profili molto convessi e alte rese quanti-qualitative di macellazione; P scarso, con profili rettilinei e basse rese quanti-qualitative.

In tale contesto pu? essere vantaggiosamente applicato il metodo qui descritto, nel caso particolare in cui si consideri solamente met? della curva rappresentata in figura 8. Tale condizione ? contemplata dal caso particolare (2?) in cui le due semicurve siano uguali e simmetriche rispetto alla linea della spina dorsale. In tal caso la formula (1) diviene:

(1?)

dove:

(2?)

Le formule (2?) rappresentano le tangenti relative ad un solo lato della sezione lombare rispetto alla spina dorsale.

Sulla base della (3), le formule (2?) divengono:

(4?)

e la formula (1?) diviene quindi:

(5?)

Si tratta sostanzialmente, in questo caso, di acquisire solo uno sviluppo laterale della curva di intersezione e di completare tale curva calcolando lo sviluppo sull?altro lato come sviluppo speculare rispetto alla direzione della spina dorsale. Il resto del procedimento ? identico, salvo che le formule si semplificano grazie alla simmetria.

Le formule (5), (5?) e (5?) rappresentano un ottimo indicatore dello stato di ingrassamento secondo quanto gi? discusso indipendente da specie, razza, sesso, et? e dimensioni dell?animale.

Tuttavia, i valori numerici risultanti non rientrano nella medesima scala normalmente utilizzata nella pratica comune dai tecnici valutatori.

Come illustrato nelle figure 3 e 4 ed in base a quanto descritto in precedenza, il punteggio BCS normalmente utilizzato a livello internazionale varia in una scala da 1 a 5 (solo in alcuni paesi sono utilizzate scale differenti, come da 1 a 9, comunque riconducibili l?una all?altra mediante trasformazioni lineari).

Per ottenere dalla formula (5) un punteggio analogo ? necessario applicare una funzione di trasformazione:

(6)

In prima istanza la funzione f (R ) pu? essere approssimata in modo lineare:

(7)

Dalla formula (5) e dalla formula (7), la formula (6) pu? essere scritta come segue:

(8)

Analogamente, utilizzando la formula (5?) si ha:

(8?)

Analogamente, utilizzando la formula (5?) si ha:

(8?)

E? possibile esplicitare i termini delle formule (8) e (8?) in funzione delle coordinate bidimensionali nel dominio dell?immagine:

I parametri k i sono evidentemente variabili in base a razza, specie, prassi di valutazione e possono essere determinati empiricamente sulla base di un campione di riferimento il cui BCS sia stato valutato da tecnici esperti.

Tale metodo risulta essere particolarmente efficace nella determinazione del BCS per le bovine da latte di razza Holstein. Gli esperimenti effettuati mostrano che la formula (8) risulta essere applicabile con un ottimo grado di approssimazione con i medesimi parametri k i alle bovine di razza Holstein indipendentemente dall?et?, dallo stadio di lattazione e dal numero di parti (giovenca, primipara o multipara).

Un?importante caratteristica delle formule (1), (5) e (8) ? l?invarianza rispetto alla grandezza h.

Ci? implica l?invarianza rispetto all?effetto prospettico introdotto dalla telecamera o fotocamera 102.

Infatti, l?inclinazione relativa dalla telecamera o fotocamera 102 rispetto al generatore laser 103, a parit? di curva di intersezione nel dominio reale, produce una curva nel dominio dell?immagine pi? o meno schiacciata, quindi con un diverso valore di h. La formula (8) risulta indipendente da h, quindi il valore del BCS cos? stimato non cambia in base all?inclinazione dell?apparato D rispetto all?animale 107.

Un?ulteriore importante caratteristica del metodo oggetto dell?invenzione consiste nella modalit? di determinazione dei punti P 1 e P' 1, come punti di tangenza alla curva 109 di interferenza fra il piano laser e la regione lombare del soggetto osservato 107. Si consideri di estrarre dall?immagine ripresa, mediante un procedimento di elaborazione digitale delle immagini, i pixel appartenenti alla curva 109.

Si consideri di aver riconosciuto N pixel, si indichi con Pi l?i-esimo pixel della curva 109 e con PM il massimo della curva. Con riferimento alla figura 9, si consideri la retta passante per PM e Pi di equazione:

(9)

dove:

Con riferimento al diagramma di figura 9, l?algoritmo per la determinazione del punto di tangenza alla curva ? basato sulla comparazione iterativa fra il valore assunto dalla retta (9) nel punto di ascissa xi+ 1 e l?ordinata yi+ 1 del punto Pi+ 1.

Il punto di tangenza P T viene individuato nel momento in cui si verificata la condizione seguente:

(10)

Il significato di tale condizione ? facilmente desumibile dalla figura 9.

L?individuazione dei due punti di tangenza alla curva, indicati in figura 7 con P i e P' i permette di applicare efficacemente la formula (8) anche nel caso in cui il soggetto osservato assuma una postura asimmetrica. Nel caso in cui si osservi un bovino ? frequente che l?animale stazioni con una delle zampe posteriori avanzata rispetto all?altra. Ci? implica che la curva di intersezione fra piano laser e zona lombare sia inclinata su un lato.

Il metodo appena descritto per la determinazione dei punti di tangenza P i e P' i consente di superare tale problema.

Tale metodo risulta vantaggioso anche per ridurre l?influenza sulla misura di un?eventuale inclinazione del piano laser rispetto alla spina dorsale. L?interfaccia utente I ? dotata di una livella che indica in tempo reale il corretto posizionamento dello strumento, in modo tale che il tecnico 108 al momento dello scatto della fotografia, sia aiutato a posizionare il piano laser in modo perpendicolare alla spina dorsale. Tuttavia pu? capitare che l?animale sia molto grande e/o che il tecnico si trovi in una posizione particolarmente scomoda rispetto all?animale, per cui per intercettare con il piano laser la zona mediana della regione lombare, l?unica soluzione ? quella di inclinare indietro lo strumento.

Tale condizione produrrebbe un allungamento delle ?code? della curva 109.

Tale condizione influenzerebbe in modo non lineare il valore di h e quindi la quota a cui rilevare la

larghezza della curva.

Con l?algoritmo di individuazione dei punti di tangenza appena descritto viene ridotto l?insieme dei punti della curva effettivamente significativi, in quanto vengono eliminate le code della curva di intersezione.

Dal momento che il BCS rappresenta un indice sintetico dello stato di ingrassamento del soggetto osservato ? possibile utilizzare il valore di BCS ricavato mediante la formula (8) come regressore, assieme alla razza, all?et? e al sesso del soggetto osservato per ricavarne con buona approssimazione il peso corporeo.

Ci? pu? essere effettuato mediante una regressione polinomiale sulla base di una popolazione di riferimento di razza nota e uniforme. La seguente espressione rappresenta un esempio di tale regressione polinomiale:

(11)

dove la prima formula rappresenta il peso P m di un soggetto di sesso maschile, di et? E e BCS=B.

La seconda formula rappresenta il peso P f di un soggetto di sesso femminile, di et? E e BCS=B.

Evidentemente le formule (11) sono specifiche per razza e specie. Gli incroci di razze (cross-breed) andranno trattati come una razza a se stante.

Il metodo per la determinazione dei parametri m i e n i della regressione ? noto in letteratura e si basa sulla registrazione dei valori di peso, BCS, et? e sesso in una popolazione di riferimento.

Una seconda configurazione dell?apparato D oggetto dell?invenzione pu? essere utilizzata per realizzare degli impianti stazionari di tipo automatico. L?apparato D pu? essere vantaggiosamente installato sulla sommit? di quegli ambienti confinati in cui gli animali devono essere chiusi per un breve intervallo temporale per ragioni funzionali, come la pesatura, la visita veterinaria e/o somministrazione di farmaci, la mungitura. In particolare l?apparato D pu? essere utilizzato per la misura automatica del BCS all?interno di box di contenimento e/o pesatura, all?interno dei robot di mungitura, nell?ambito di sale di mungitura di tipo rotativo.

In via esemplificativa di tale seconda configurazione, si consideri la figura 11, dove viene schematizzata l?installazione dell?apparato D all?interno di un box di pesatura B per bovini. La medesima metodologia ? applicabile in ogni altro genere di condizione in cui l?animale 107 sia bloccato in una posizione nota. Ci? consentir? di posizionare l?unit? di controllo 101 ed il generatore laser 103 in modo tale da intercettare in modo ottimale la regione lombare dell?animale 107 con uno o pi? piani laser. Il comando di acquisizione dell?immagine, o sequenza di immagini, pu? essere dato manualmente da un tecnico mediante un controllo remoto, il quale svolgerebbe la funzione del pulsante 106. In alternativa, ove siano presenti dei cancelli anteriore e/o posteriore posso essere utilizzati degli interruttori di finecorsa che consentano all?unit? di controllo di stabile il momento in cui ? effettivamente presente l?animale all?interno del box. A tale scopo possono essere vantaggiosamente impiegati anche altri tipi di sensori di presenza come sensori ad infrarossi, a microonde, lettori RFID ove l?animale sia dotato di transponder per l?identificazione elettronica. Al medesimo scopo pu? essere implementato all?interno dell?unit? di controllo un?applicazione di motion detection che consenta di rilevare la presenza dell?animale, determinando automaticamente il momento ottimale per l?acquisizione dell?immagine.

Nello stesso modo, l?identificazione dell?animale pu? essere eseguita manualmente dal tecnico mediante un terminale remoto interfacciato in radiofrequenza all?unit? di controllo 101. In alternativa, allo scopo di automatizzare il processo, l?unit? di controllo 101 pu? essere interfacciata ad un lettore RFID indicato in figura con la lettera R. Ulteriore possibile alternativa applicabile nell?ambito degli animali pezzati o dotati di una marcatura sul dorso, consiste nell?implementazione di una applicazione software per il riconoscimento automatico di tali macchie e/o marcature, riprese mediante la telecamera 102, allo scopo di identificare univocamente l?animale.

In tale seconda configurazione l?apparato D pu? essere interfacciato con altri strumenti di misura ivi presenti, come ad esempio il terminale di pesatura T per la registrazione contestuale del peso dell?animale, il lattometro nell?ambito dei robot di mungitura, altri terminali remoti per la registrazione da parte dei veterinari e/o dei tecnici dei medicamenti somministrati e/o delle profilassi eseguite e/o di ogni altro genere di esame o annotazione utile.

Con riferimento alla figura 12, la seconda configurazione dell?apparato D pu? essere installata nelle sale di mungitura di tipo rotativo. Ci? implica, come gi? illustrato in figura 11, che detta unit? di controllo 101 e detta fotocamera o telecamera 102 (ad esempio integrata nell?unit? di controllo 101) sia posizionata su un supporto posto superiormente rispetto all?animale 107, detto generatore laser 103 posto superiormente rispetto all?animale in corrispondenza della regione lombare e posizionato in modo tale da generare almeno un piano laser perpendicolare alla spina dorsale dell?animale. In questo tipo di sale di mungitura gli animali girano su una sorta di giostra, quindi posizionando l?apparato D in modo fisso sospeso a soffitto, come illustrato in figura 12, tutti gli animali vi passeranno sotto, in posizione nota, prima di uscire dalla giostra. Un trigger automatico (e.g. sensore fotoelettrico, interruttore meccanico, sensore di prossimit?) svolger? la funzione del pulsante 106 di cui alle figure 6a e 6b, comunicando all?unit? di controllo 101 il momento ottimale in cui eseguire l?acquisizione dell?immagine mediante la fotocamera 102. Anche in questo caso sono applicabili tutte le soluzioni di identificazione degli animali e di interfacciamento del tecnico gi? illustrate nel caso di installazione all?interno del box di pesatura.

Una terza configurazione dell?apparato D oggetto dell?invenzione pu? essere utilizzata per realizzare impianti mobili di tipo automatico. Infatti l?apparato D pu? essere montato su una guidovia aerea che ne operi la movimentazione automatica all?interno di una sala di mungitura. Tale configurazione ? applicabile a qualsiasi genere di sala (e.g. spina di pesce, fast exit, parallela). In questo tipo di implementazione deve comunque essere rispettato lo schema geometrico fra telecamera 102 (normalmente integrata nell?unit? di controllo 101), generatore laser 103 ed animale 107, come illustrato in figura 6b, relativamente al caso di strumento portatile ed in figura 11, relativamente al caso di installazione fissa in un box di pesatura.

In via esemplificativa di tale terza configurazione dell?apparato D, si consideri la figura 13, in cui l?apparato D oggetto dell?invenzione viene installato in una sala di mungitura del tipo a ?spina di pesce?. In tale sala, durante la fase di mungitura, gli animali sono bloccati in posizioni note. In tale ambito l?unit? di controllo 101 ? pu? essere vantaggiosamente sospesa su un binario aereo 110, insieme a detta fotocamera o telecamera 102 e solidalmente al braccio laser 104, il quale supporta almeno un generatore laser 103?. In questa configurazione l?apparato D ? movimentato lungo la guidovia aerea 110 dal motore 111 mediante opportuni organi di trasmissione del moto (e.g. cinghia, catena, vite) e riceve il comando di scatto della fotografia mediante opportuni trigger automatici (e.g. sensore fotoelettrico, interruttore meccanico, sensore di prossimit?) che svolgono la funzione del pulsante 106 di cui alle figure 6a e 6b, comunicando all?unit? di controllo 101 il momento ottimale in cui scattare durante il movimento lungo la guidovia. I trigger devono essere evidentemente posizionati in corrispondenza di ogni animale. La velocit? di shutter della fotocamera 102 ed il sistema di illuminazione della sala devono essere adeguati alla velocit? a cui si intende spostare l?apparato D, affinch? le immagini risultino nitide e bene esposte. Medesima soluzione risulta applicabile ad ogni altro genere di sala di mungitura (e.g. tipo ?parallelo? e ?fast exit?). Anche in questa terza configurazione possono essere vantaggiosamente applicate tutte le soluzioni di identificazione degli animali e di interfacciamento del tecnico gi? illustrate per la seconda configurazione.

Il metodo e l?apparato D sopra descritti possono essere impiegati anche per valutare il BCS di un animale deceduto (ad esempio post mortem lungo la linea di macellazione), al fine di classificarne la carcassa, ed in ogni caso di un animale non intero.

Facendo riferimento alle figure 14, 15 e 16, si illustrano le funzioni di acquisizione, controllo, preprocessing ed elaborazione sia nel caso di configurazione manuale che nel caso di configurazione automatica.

In particolare si faccia riferimento alla figura 14, relativa allo strumento portatile controllato manualmente da un tecnico, secondo la prima configurazione dell?apparato D. Prima di effettuare la misura del BCS, il tecnico 108 esegue una fase 1 che consiste nell?identificazione dell?animale 107 da esaminare, registrando manualmente un nuovo record anagrafico nell?unit? di elaborazione dati 101 oppure selezionando manualmente il soggetto all?interno di un database contenuto in detta unit? di elaborazione dati 101. Tale processo pu? essere accelerato mediante l?implementazione di un?interfaccia vocale nell?unit? di controllo 101 basata su soluzioni di tecnica nota come l?ASR (Automatic Speech Recognition) ed il TTS (Text To Speech). In questo modo il tecnico pu? identificare l?animale pronunciando le ultime cifre della marca auricolare identificativa o le cifre del numero aziendale associato all?animale, o anche pronunciando il nome dell?animale. Evidentemente tali dati devono essere stati precaricati nel database integrato nell?unit? di controllo 101, la quale, una volta decodificato il comando vocale pu? dare conferma al tecnico mediante il TTS.

Tale processo di identificazione pu? essere automatizzato mediante dispositivi di identificazione elettronica come transponder sottocutanei o marche auricolari elettroniche o boli endoruminali elettronici o pedometri elettronici o collari elettronici e simili.

Infatti nel caso in cui l?animale 107 esaminato sia dotato di uno di questi identificativi elettronici a radiofrequenza, il tecnico 108 pu? identificarlo mediante un lettore portatile di tipo RFID (Radio Frequency IDentification), ad esempio collegato mediante opportuni cablaggi, oppure via bluetooth o WiFi con l?unit? di controllo 101 o integrato in detta unit? di controllo 101.

In questo modo la fase 1 di identificazione risulterebbe agevole e rapida.

Il tecnico 108 a questo punto preme il pulsante 106. Il processo 2, appena rilevata la pressione del pulsante, esegue la fase 3 di accensione del generatore laser. Il tecnico, con l?ausilio della proiezione del piano laser visibile sulla schiena dell?animale, provvede ad effettuare la fase 4 di posizionamento ottimale dell?apparato D rispetto al soggetto 107 osservato, al fine di riprendere il carattere morfologico utilizzato per la determinazione del BCS (i.e. profilo lombare). Nel momento in cui il tecnico ha individuato la posizione ottimale, preme nuovamente il pulsante 106. Tale azione viene rilevata dal processo 5 che provvede ad eseguire la fase 6 di acquisizione dell?immagine e spegnimento del laser. Se il tecnico vuole acquisire altre foto del medesimo soggetto, allora il processo riparte dalla fase 2, altrimenti provvede all?identificazione di un nuovo animale tornando alla fase 1.

Nel caso in cui lo strumento sia di tipo portatile secondo la prima configurazione, il tecnico 108 si pone anteriormente o posteriormente rispetto all?animale 107 e posiziona l?apparato D in modo tale che il piano laser risulti perpendicolare alla spina dorsale e tale da intersecare l?animale nella regione mediana dei lombi, a met? fra le protuberanze delle anche e l?inizio della cassa toracica, come illustrato in figura 6b. Risulta particolarmente vantaggioso il posizionamento del tecnico 108 anteriormente rispetto all?animale 107, possibilmente mentre l?animale sta mangiando, perch? in tale condizione detto tecnico 107 pu? effettuare la misura in sicurezza permanendo nella ?zona pulita? della stalla, al di fuori dei box di contenimento degli animali.

L?apparato D risulta essere robusto alla soggettivit? del tecnico nel suo posizionamento in termini di altezza e di inclinazione rispetto al soggetto osservato 107.

Si faccia ora riferimento alla figura 15, relativa allo strumento fisso in configurazione automatica, secondo la seconda e la terza configurazione dell? apparato D.

La fase F0 consiste nel processo di rilevamento di un nuovo animale.

La seconda configurazione prevede che l?apparato D sia fisso e che sia l?animale a spostarsi fino a raggiungere la posizione di misura, mentre la terza configurazione prevede che gli animali siano fissi in posizioni note e sia l?apparato D a spostarsi nelle posizioni ottimali di misura.

In queste due configurazioni il rilevamento della presenza di un nuovo animale pu? essere effettuato manualmente da un tecnico mediante un controllo remoto, il quale svolgerebbe la funzione del pulsante 106 o automaticamente mediante opportuni sensori. Ad esempio, dove presenti cancelli di contenimento anteriore e/o posteriore, possono essere utilizzati degli interruttori di finecorsa che consentano all?unit? di controllo 101 di stabile il momento in cui ? effettivamente presente l?animale in posizione. A tale scopo possono essere vantaggiosamente impiegati anche altri tipi di sensori di presenza come sensori ad infrarossi, a microonde, ad ultrasuoni, meccanici, lettori RFID ove l?animale sia dotato di transponder per l?identificazione elettronica. Al medesimo scopo pu? essere implementato all?interno dell?unit? di controllo un?applicazione di motion detection che consenta di rilevare la presenza dell?animale, determinando automaticamente il momento ottimale per l?acquisizione dell?immagine.

Una volta rilevata la presenza di un nuovo soggetto in posizione di misura, il sistema passa alla fase 1 di identificazione del soggetto. Il processo di identificazione pu? essere sequenziale e sincrono con le altre fasi di analisi o completamente asincrono e separato. In entrambe i casi, l?unit? di controllo 101 avr? bisogno del risultato del processo di identificazione.

Tale processo di identificazione pu? essere eseguito secondo varie tecniche di arte nota: manualmente dal tecnico mediante un terminale remoto interfacciato in radiofrequenza all?unit? di controllo 101. In alternativa, allo scopo di automatizzare il processo, l?unit? di controllo 101 pu? essere interfacciata ad un lettore RFID, ove l?animale sia dotato di identificativo elettronico. Ulteriore possibile alternativa applicabile nell?ambito degli animali pezzati o dotati di una marcatura sul dorso, consiste nell?implementazione di una applicazione software per il riconoscimento automatico di tali macchie e/o marcature, allo scopo di identificare univocamente l?animale.

Una volta rilevato ed identificato il soggetto, il sistema provvede all?accensione del laser (fase F3), all?acquisizione di almeno un?immagine (fase F6) e allo spegnimento del laser (fase F8).

Completata tale sequenza il sistema torna al processo di rilevamento presenza in fase F0. In figura 16 vengono illustrati i processi di pre-processing e di elaborazione dati.

Il pre-processing viene preferenzialmente implementato nell?unit? di controllo 101, la quale, appena disponibile una nuova immagine (fase S1) provvede alla criptazione di tutti i dati disponibili (e.g. dati dell?animale, dati rilevati mediante sensori, dati rilevati mediante altri sistemi di misura collegati, dati inseriti da un tecnico, la fotografia o la sequenza di fotografie scattate), alla loro codifica all?interno di un unico pacchetto dati compresso secondo tecniche di arte nota (e.g. tecniche di watermarking) e alla loro trasmissione verso l?unit? di elaborazione remota o verso il processo di elaborazione locale (fase S2).

Il processo di elaborazione delle immagini viene preferenzialmente implementato in un?unit? centrale remota (processore), dotata di tutte le caratteristiche di capacit? di calcolo, memoria, ridondanza, business continuty, disaster recovery, etc.

Tale processo ? costantemente in attesa di nuove immagini da elaborare (fase E1). Nel momento in cui viene ricevuta una nuova immagine da un?unit? di controllo 101, il sistema centrale (che contiene almeno un processore) ne esegue l?elaborazione (fase E2) secondo i seguenti passi:

- estrazione, decompressione e decriptazione dei dati contenuti all?interno del pacchetto ricevuto,

- verifica di consistenza dei dati,

- elaborazione dell?immagine, secondo tecniche di image processing di arte nota, allo scopo di estrarre i punti corrispondenti al profilo di intersezione 109, illustrato nelle figure 7 e 8, - applicazione del processo descritto in figura 10 per la determinazione dei punti di tangenza alla curva 109,

- applicazione della formula (5) generale (nel senso che la (5) non ? razza specifica, la (8) s?),

- applicazione della formula (8) per la determinazione del BCS per la specifica razza, - applicazione della formula (11) per la determinazione del peso,

- memorizzazione delle informazioni nelle opportune tabelle del database centrale.

Una volta completata la fase di elaborazione, i dati posso essere resi disponibili all?utente (fase E3) (e.g. trasmessi all?apparato D e/o pubblicati su una pagina web).

La regione lombare risulta particolarmente significativa ai fini della valutazione del BCS nella sua parte mediana, fra le protuberanze delle anche e l?inizio della scatola toracica, come illustrato in figura 2, poich? ? in tale regione che vengono prioritariamente accumulati i grassi in caso di maggiore disponibilit? e pi? velocemente vengono mobilitati in condizioni di necessit?. La migliore valutazione del BCS mediante la formula (8) si ha quindi posizionando l?apparato D in modo tale che il piano laser cada proprio in tale zona mediana dei lombi.

In via generale la curva di intersezione 109 tende ad appiattirsi andando verso la coda e a diventare pi? concava e tondeggiante verso il torace.

In ogni caso ? stato osservato che spostamenti in avanti o in dietro rispetto alla posizione ottimale, pur sempre all?interno della regione lombare, producono piccole variazioni del BCS secondo la formula (8), normalmente non superiori al 2%, quindi del tutto ininfluenti ai fini della stima del BCS per l?utilizzo comune.

Prove sperimentali

Si fornisce di seguito una tabella di comparazione tra il BCS valutato da un veterinario esperto ed il sistema in due distinte sessioni di test sullo stesso gruppo di animali.

Questo test ? stato eseguito in ?doppio cieco? su soggetti di razza Holstein in due sessioni di prova (A e B), registrando il giudizio formulato da un veterinario esperto ed elaborato dal sistema in oggetto secondo la formula (8). Nella prima colonna ? riportato il numero aziendale identificativo degli animali, in terza e sesta colonna vengono riportati i valori di BCS stimati dal sistema nelle due prove A e B, in quarta e settima colonna sono riportati i giudizi espressi dal veterinario esperto. Come si vede il sistema mostra un?elevatissima ripetibilit? nella determinazione del BCS sugli stessi soggetti. Inoltre nell?85% dei casi la differenza tra il giudizio del sistema e quello del valutatore esperto ? inferiore al quarto di punto.

Novit? rispetto alla tecnica nota

L?apparato D ed il metodo oggetto della presente invenzione presentano alcune peculiarit? sostanziali rispetto alla tecnica nota.

In particolare, il metodo di determinazione del BCS ed i relativi strumenti applicativi consentono di eseguire in modo automatico la misura del BCS superando in modo definitivo il problema della soggettivit? della valutazione visiva da parte di un valutatore.

Nel caso di applicazione portatile, il sistema proposto riduce in modo significativo (5 ? 10 secondi) il tempo di rilevamento e valutazione del BCS rispetto a qualsiasi altro sistema portatile o metodo visivo.

Nel caso di applicazione portatile per la misura del BCS nei bovini, contrariamente alla pratica comune di osservare gli animali posteriormente e quindi all?interno del box di contenimento degli animali (zona sporca), il tecnico pu? effettuare le misure posizionandosi anteriormente rispetto all?animale, all?esterno dei box.

Risulta particolarmente vantaggioso utilizzare lo strumento mentre gli animali mangiano con la testa ?incastrata? nella recinzione di contenimento. In tal modo il tecnico, restando nel corridoio di alimentazione, cio? in zona pulita, pu? effettuare il rilevamento del BCS su tutti gli animali ?incastrati? in rapida sequenza, in massima sicurezza e minimizzando il tempo richiesto per la misura dell?intera mandria.

Inoltre, nel caso di applicazione portatile, il sistema proposto risulta essere robusto ai possibili errori di posizionamento relativamente al soggetto osservato.

Ci? rende il sistema sostanzialmente indipendente dall?abilit? del tecnico che lo utilizza.

La maggiore abilit? potr? influenzare unicamente la velocit? di acquisizione. Tale caratteristica ? dovuta al fatto che la formula (8) per la determinazione del BCS ? indipendente da h e che la curva di intersezione viene analizzata a partire dai punti di tangenza, determinati mediante il metodo descritto in figura 10. Ci? infatti implica che variazioni nella posizione del sistema di misura relativamente al soggetto osservato, come inclinazione e quota, non influenzino in modo sensibile il valore del BCS.

Nel caso di applicazione combinata con un sistema di identificazione elettronica del soggetto osservato, la velocit? di acquisizione aumenta ulteriormente.

Nel caso di applicazione su animali con manto pezzato o dotati di una marcatura che li renda riconoscibili visivamente (e.g. un codice stampato sul dorso), il sistema proposto pu? vantaggiosamente utilizzare metodi di image processing per identificare l?animale sulla base della sola immagine, semplificando e velocizzando ulteriormente il procedimento di misura.

Il metodo proposto pu? essere applicato sia in strumenti di tipo portatile che in soluzioni di tipo stazionario. In particolare pu? essere vantaggiosamente installato in modo stazionario con funzionamento automatico in qualsiasi sala di mungitura, robot di mungitura e box di pesatura o contenimento degli animali.

Il metodo proposto pu? altres? essere applicato per il rilevamento aereo, ad esempio installato a bordo di un drone o n-copter.

Nell?ambito del monitoraggio delle mandrie tale soluzione pu? essere vantaggiosamente combinata con altre soluzioni di identificazione dei capi su base visiva e/o morfometrica e/o biometrica.

Importante novit? del trovato consiste nell?indipendenza della valutazione del BCS da specie, razza, sesso, et? e dimensioni del soggetto osservato, in quanto il meccanismo di accumulo dell?energia sotto forma di grassi in specifiche regioni del corpo e la loro mobilitazione in caso di necessit? ? simile in tutti gli animali.

Ulteriore novit? del trovato consiste nella sua facile implementazione, nella robustezza alle variazioni ambientali, nella sostanziale indipendenza dalle capacit? dell?utilizzatore, nell?applicabilit? in soluzioni portatili. Tali caratteristiche rendono il trovato particolarmente adatto al contesto applicativo di una stalla.

In quel che precede sono state descritte le preferite forme di realizzazione e sono state suggerite varianti della presente invenzione, ma ? da intendersi che gli esperti del ramo potranno apportare modifiche e cambiamenti senza con ci? uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1) Metodo per la determinazione del body condition score di un animale (107) morto o vivente di qualunque specie e razza, in particolare un bovino, provvisto di una regione lombare (L), comprendente una zona mediana (M), un primo lato (LS o RS) della regione lombare rispetto alla spina dorsale (S) dell?animale o un primo lato ed un secondo lato (LS e RS) della regione lombare rispetto alla spina dorsale (S) dell?animale, caratterizzato dal fatto di eseguire le seguenti fasi: A. proiettare una riga laser generata da un dispositivo generatore laser (103) sul corpo dell?animale (107) in detta regione lombare (L), in particolare nella zona mediana (M), in modo tale che il piano di riga laser proiettata sia perpendicolare rispetto alla spina dorsale con una tolleranza di 0-15?, in particolare sia sostanzialmente perpendicolare; B. rilevare otticamente un?immagine di una curva di intersezione (109) laser prodotta dall?intersezione di detta riga laser della fase A con il corpo dell?animale (107) in detta regione lombare (L), detta curva di intersezione (109) presentando un massimo relativo P M sulla spina dorsale dell?animale ed un primo sviluppo (109L o 109R) su detto primo lato oppure un primo ed un secondo sviluppo (109L o 109R) rispettivamente su detto primo e secondo lato (LS, RS); C. inviare detta immagine della fase B ad un?unit? di processamento dati (E); D. processare in detta unit? di processamento dati (E) detta immagine della fase B secondo le seguenti sotto-fasi: D1. Individuare le coordinate del punto di massimo relativo P M ; D2. Determinare una prima retta (?,?) di tangenza a detta curva di intersezione (109), detta prima retta di tangenza partendo dal punto di massimo relativo P M e toccando la curva di intersezione (109) in un primo punto di tangenza P 1 su detto primo lato, oppure in aggiunta alla prima retta di tangenza determinare anche una seconda retta di tangenza (?,?) che parte dal punto di massimo relativo P M e tocca la curva di intersezione (109) in un secondo punto di tangenza P' 1 su detto secondo lato; D3. Nel caso in cui sia stato calcolato nella fase D2 solamente detto primo punto di tangenza P 1, assumere come secondo sviluppo (109L, 109R) della curva di intersezione la proiezione speculare di detto primo sviluppo rispetto alla direzione della spina dorsale, e assumere come secondo punto di tangenza P' 1 il punto speculare a detto primo punto di tangenza P 1 rispetto alla direzione della spina dorsale; D4. Calcolare un primo punto di spezzata P 2 ed un secondo punto di spezzata P' 2come intersezione tra detta curva di intersezione (109) e una retta parallela (?) ad un segmento di base che va da P 1 a P' 1, la retta parallela (?) essendo posizionata in modo tale che la perpendicolare a detta retta parallela (?) e passante per P M intersechi su detta retta parallela un punto P H e su detto segmento di base un punto P B tali che il segmento PH P B sia sostanzialmente uguale al segmento PM P H ; D5. Calcolare il body condition score come

   oppure

   in cui ? 2 ? l?angolo compreso fra i segmenti PMP 2 e P2P ' 2 , ? 1 ? l?angolo compreso fra i segmenti P2P 1 e P1P ' 1, ?' 2 ? l?angolo compreso fra i segmenti PMP' 2 e P'2 P 2 , ?' 1 l?angolo compreso fra i segmenti P'2 P ' 1 e P'1 P 1 , ed in cui si pone ?2 =? ' 2 e ?1 =? ' 1 nel caso in cui sia stata effettuata l?assunzione della fase D3.
2. 2) Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l?immagine rilevata nella fase B ? inviata ad un sistema di controllo (101) che comprime l?immagine e vi associa ulteriori dati riguardanti detto animale (107), e la invia a detta unit? di processamento dati (E), che ? ad esempio remota.
3. 3) Metodo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti ulteriori dati sono dati rilevati da uno o pi? sensori, in particolare scelti nell?insieme comprendente: accelerometro, magnetometro, giroscopio, termometro, GPS, localizzatore WiFi, e dati anagrafici di detto animale (107).
4. 4) Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il body condition score R della sotto-fase D5 ? calcolato con la formula:

   oppure

   dove b 1 ? il segmento P1P B , b' 1 ? il segmento P' 1P B , b 2 ? il segmento P2P H e b' 2 ? il segmento P' 2 P H , in cui si pone b2 =b ' 2 e b1 =b ' 1 nel caso in cui sia stata effettuata l?assunzione della fase D3.
5. 5) Metodo secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che il body condition score ? calcolabile con la formula

   in cui i parametri k i sono specifici per la popolazione osservata di appartenenza di detto animale (107) e vengono determinati sulla base di un campione di riferimento.
6. 6) Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il calcolo di detti punti di tangenza P 1 oppure in P 1 e P' 1 di detta sotto-fase D2 avviene mediante un metodo comprendente le seguenti fasi: D2(a). Estrarre, da detta immagine di detta fase B, un numero N di pixel appartenenti a detta curva di intersezione (109), mediante un procedimento di elaborazione digitale delle immagini, dove Pi ? l?iesimo pixel di detta curva di intersezione (109) e PM ? il pixel associato al punto massimo di detta curva di intersezione (109); D2(b). Calcolare la retta passante per PM e Pi con l?equazione:

   in cui:

   dove xi, yi sono le coordinate di detto pixel Pi; D2(c). Effettuare una comparazione iterativa fra il valore assunto da detta retta nel punto di ascissa xi+ 1 e di ordinata yi+ 1 fino a quando si verifica la condizione:

   D2(d). Se la condizione di detta fase D2(c) si ? verificata, associare il valore ottenuto per ascissa e ordinata ad un punto di tangenza; D2(e). Se la condizione di detta fase D2(c) non si ? verificata, ritornare alla fase D2(b).
7. 7) Apparato (D) per la determinazione del body condition score di un animale (107), comprendente almeno un generatore laser (103), almeno una telecamera o fotocamera (102), almeno un sistema di controllo (101) ed almeno un sistema di elaborazione dati (E), in cui detto sistema di elaborazione dati (E) comprende un programma per elaboratore tale che, quando eseguito, realizza la fase D del metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6.
8. 8) Apparato (D) secondo la rivendicazione precedente comprendente ulteriormente almeno un sensore di posizione (P) configurato per rilevare il posizionamento di detto apparato (D) rispetto alla posizione di detto animale (107).
9. 9) Apparato (D) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 7 e/o 8 caratterizzato dal fatto che detto apparato (D) ? portatile e comprende: un braccio di estensione (105) adatto ad essere impugnato ad una prima estremit? e che supporta detto sistema di controllo (101), come ad esempio uno smartphone, in cui ? integrata detta fotocamera (102), su una seconda estremit?; un braccio laser (104) collegabile ad una prima estremit? a detto braccio di estensione (105) con cui forma ad esempio un angolo di 135?, e comprendente detto generatore laser (103) su una seconda estremit?; e un attuatore (106), disposto su detta prima estremit? di detto braccio di estensione (105), configurato per comandare detto generatore laser (103).
10. 10) Apparato (D) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10, caratterizzato dal fatto di comprendere un sensore di presenza dell?animale in una zona predeterminata, detto sensore di presenza dell?animale inviando la rilevazione a detto sistema di controllo (101) per l?avvio delle fasi A e B del metodo.
11. 11) Apparato (D) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10, caratterizzato dal fatto di comprendere un lettore di tag identificativo posto su detto animale, detto lettore di tag identificativo essendo connesso a detto sistema di controllo (101).