TW201616394A - 四足動物發情偵測方法 - Google Patents

Abstract

一種四足動物發情偵測方法，係用以解決習知乳牛發情偵測方法之準施行成本過高的問題，該四足動物發情偵測方法包含：一影像讀取步驟，係藉由一控制單元讀入一攝影裝置所拍攝之影像畫面；一影像分割步驟，利用相鄰影像畫面差分法或背景模型差分法將該影像畫面中的前景從背景影像中擷取出來；一二值化步驟，選定一閥值並將該影像畫面各像素的灰階影像色階與該閥值進行比對，以產生一二值化圖形；及一影像檢測步驟，利用該二值化步驟所產生之二值化圖形計算該影像畫面中的一前景面積，並且根據該面積判斷該影像畫面中是否有駕騎動作產生。

Description

四足動物發情偵測方法

本發明係關於一種四足動物發情偵測方法，尤其是一種利用影像處理技術偵測四足動物之站立發情徵狀，以作為發情狀態的判斷依據之四足動物發情偵測方法。

人為豢養之四足動物(quadruped)的授孕成功率取決於是否在發情的適當時間點進行人工授精，然而人類難以精確預測動物之發情時機，且亦無法如雄性動物具備偵測雌性動物發情的能力，因此如何判斷雌性動物的發情時間點與人工授精的成功率息息相關。

據此，繁殖場、農牧場及畜產養殖場人員通常透過觀察動物發情時所產生之外部徵狀，以辨別其發情狀態。舉例而言，乳牛在發情期間最特別明顯的徵狀就是站立發情(standing heat)，亦即當發情牛被其他牛駕騎(standing mount)時，會有發情站立不動維持幾秒鐘的現象發生，因此透過觀察乳牛的站立發情與駕騎動作，即可間接找出發情牛隻。然而，站立發情持續發生的時間在個別的母牛個體間差異很大，範圍約在6~24小時之間，平均持續時間約為16個小時。若僅仰賴人力以每天兩到三次為期30分鐘的目視觀察週期來監測這種特別的發情行為，大約只有12%至19%的發情牛可被發現的機會。

為解決上述偵測發情牛之機率過低的問題，目前業界廣泛使用之一種習知乳牛發情偵測方法係於牛臀部固定一電子式壓力感測裝置，用以監測站立發情與駕騎動作的發生情形，可以有效取代傳統人為目視的 間歇式觀察法。其中該壓力感測裝置主要黏貼固定於牛背脊上靠近尾根處(例如：牛臀部的骶骨部)，當母牛被駕騎時，駕騎牛的體重會作用在該壓力感測器上，使得相關資訊會透過無線傳輸方式被傳送至終端的管理系統，可記錄牛隻編號、日期、被駕騎的次數與時間，進而評估母牛的發情狀態。舉例而言，中華民國專利公告第443295號「用於母牛發情之偵測器支架、偵測器外殼、以及具有該支架之偵測器總成」專利案即揭示所述壓力感測裝置之一種實施例。

惟，該習知乳牛發情偵測方法有兩個主要的缺點：第一，壓力感測器可能受到牛隻活動影響而承受日曬、雨淋或碰撞，導致壓力感測器發生損壞或脫落情形，因此使用者必須主動對所有牛隻身上的壓力感測器進行檢修，將大幅增加習知乳牛發情偵測方法的施行成本。第二，為了限制偽陽性(false positive)偵測的發生次數，該壓力感測器通常被設定為受到壓迫維持一段預設時間後才觸發，該預設時間通常為2秒左右，雖然藉此能夠有效避免誤判情形，但因為發情母牛受到駕騎的時間有高達40%的機率會少於2秒，造成系統靈敏度大幅降低，上述缺點會導致該習知乳牛發情偵測方法的發情偵測準確率低於預期結果。

綜上所述，有效的發情偵測方法是酪農業重要的獲利關鍵，不適當的發情檢測會導致業者錯過配種時機，讓母牛的受胎率降低，轉而導致胎距延長的巨大損失。惟，習知乳牛發情偵測方法的具有「施行成本過高」及「發情偵測準確率較低」等缺點，有鑑於此，亟需提供一種進一步改良之四足動物發情偵測方法，以提升人工授精的有效時間點預測效率，促進酪農業的技術發展。

本發明之一目的係提供一種四足動物發情偵測方法，能夠利用一攝影裝置朝向四足動物拍攝，並以一控制單元對該攝影裝置所拍攝之 影像畫面進行影像處理，以偵測該影像畫面中是否有駕騎動作產生，進而判定該影像畫面中發生站立發情的情形，具有降低四足動物發情偵測方法的施行成本之功效。

為達到前述發明目的，本發明所運用之技術手段包含有： 一種四足動物發情偵測方法，係藉由一控制單元耦接一攝影裝置，該攝影裝置能夠朝向四足動物拍攝，以取得一影像畫面，該方法包含：一影像讀取步驟，係藉由該控制單元讀入一影像畫面；一影像分割步驟，利用相鄰影像畫面差分法或背景模型差分法將該影像畫面中的前景從背景影像中擷取出來；一二值化步驟，選定一閥值並將該影像畫面各像素的灰階影像色階與該閥值進行比對，以產生一二值化圖形；及一影像檢測步驟，利用該二值化步驟所產生之二值化圖形計算該影像畫面中的一前景面積，並且根據該面積判斷該影像畫面中是否有駕騎動作產生。

本發明之四足動物發情偵測方法，其中，該影像畫面為一RGB影像，另包含一灰階轉換步驟，該影像讀取步驟完成後，該灰階轉換步驟係對該影像畫面進行灰階處理，使該影像畫面形成一灰階影像，並且根據該灰階影像執行該影像分割步驟。

本發明之四足動物發情偵測方法，其中，該影像分割步驟利用相鄰影像畫面差分法將該影像畫面中的前景從背景影像中擷取出來，所述相鄰影像畫面差分法所執行的運算表示如下式所示： 其中，(x,y)為像素座標值，f(x,y)為灰階影像之色階，F_t(x,y)代表時間t時的影像畫面經該影像分割步驟處理後的色階，T_d係為一分割閥值。

本發明之四足動物發情偵測方法，其中，該影像分割步驟利用背景模型差分法將該影像畫面中的前景從背景影像中擷取出來，所述背 景模型差分法所執行的運算表示如下式所示： 其中，(x,y)為像素座標值，f(x,y)為灰階影像之色階，F(x,y)代表影像畫面經該影像分割步驟處理後的色階，b(x,y)為一背景影像之色階，T_d係為一分割閥值。

本發明之四足動物發情偵測方法，其中，該二值化步驟係選定一閥值，並將該影像畫面各像素的灰階影像色階與該閥值進行比對，以產生該二值化圖形，該二值化步驟所執行的運算表示如下式所示： 其中，D(x,y)影像畫面經該二值化步驟處理後的色階，T係為該閥值。

本發明之四足動物發情偵測方法，其中，該二值化步驟使用OTSU自動閥值法計算該閥值。

本發明之四足動物發情偵測方法，其中，該影像檢測步驟利用該二值化圖形計算該影像畫面中的前景面積，該影像畫面之大小為M×N像素，所述面積的計算方式表示如下式所示： 其中，A係為該面積，D(x,y)影像畫面經該二值化步驟處理後的色階。

本發明之四足動物發情偵測方法，其中，該影像讀取步驟係以該控制單元選取該影像畫面當中高於一基準線的部分作為一判斷區塊，該基準線為一般四足動物軀體高度以上的位置，且該控制單元僅針對該影像畫面之判斷區塊進行後續運算。

本發明之四足動物發情偵測方法，其中，該攝影裝置係水平架設於一般四足動物軀體高度以上的位置，且該攝影裝置之視角係高於該 基準線。

本發明之四足動物發情偵測方法，其中，該控制單元另包含一警示單元，用以在該控制單元判定該影像畫面中有駕騎動作產生時，經由該警示單元發出一警示訊息。

本發明之四足動物發情偵測方法，其中，該控制單元另耦接一輔助攝影裝置，該輔助攝影裝置係透過不同視角拍攝該攝影裝置所拍攝的位置，在該控制單元判定該影像畫面中有駕騎動作產生時，該控制單元同時儲存該影像畫面的原始資料以及該輔助攝影裝置所拍攝之影像。

1‧‧‧控制單元

11‧‧‧警示單元

2‧‧‧攝影裝置

3‧‧‧輔助攝影裝置

I‧‧‧影像畫面

V‧‧‧基準線

C1‧‧‧駕騎動物

C2‧‧‧被駕騎動物

S1‧‧‧影像讀取步驟

S2‧‧‧灰階轉換步驟

S3‧‧‧影像分割步驟

S4‧‧‧雜訊濾除步驟

S5‧‧‧二值化步驟

S6‧‧‧影像檢測步驟

第1圖：係本發明一實施例所使用之系統的架構示意圖。

第2圖：係本發明一實施例所使用之系統的攝影裝置朝向四足動物拍攝的運作情形示意圖。

第3圖：係本發明一實施例所使用之系統的攝影裝置所拍攝之影像畫面的示意圖。

第4圖：係本發明一實施例之運作流程圖。

第5圖：係本發明一實施例所使用之另一系統的架構示意圖。

第6圖：係本發明一實施例所使用之另一系統的輔助攝影裝置朝向四足動物拍攝的運作情形示意圖。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：本發明全文所述之「耦接」(coupling)，係指二裝置之間藉由有線實體、無線媒介或其組合(例如：異質網路)等方式，使該二裝置可以相互傳遞資料，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。

本發明全文所述之「像素」(pixels)，係指一影像(image) 組成的最小單位，用以表示該影像之解析度(resolution)，例如：若該影像之解析度為1024×768，則代表該影像共有(1024×768=786432)個像素，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。

本發明全文所述之「色階」(color level)，係指該像素所顯 現顏色分量或亮度的濃淡程度，例如：彩色(color)影像之紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)分量的色階範圍(range)各為0~255；或者，灰階(gray-level)影像之亮度(luminance)的色階範圍可為0~255，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。

請參照第1圖所示，係本發明四足動物發情偵測方法一實施 例所使用之系統的架構示意圖，包含一控制單元1及一攝影裝置2，該攝影裝置2裝置係耦接於該控制單元1。該處理單元2可以為電腦主機、工作站或微控制單元(microcontroller unit,MCU)等習用運算裝置，該攝影裝置2可以為習知監視攝影機、網路攝影機或夜間紅外線攝影機等。該攝影裝置2係可拍攝取得一影像畫面I，該影像畫面I可為彩色或灰階影像，該影像畫面I包含數個像素，各像素具有一色階，該色階可表示的數值範圍為該影像的色階範圍。該控制單元1係耦接該攝影裝置2，以接收該影像畫面I，並據以執行本發明四足動物發情偵測方法較佳實施例所揭示的運作流程，進而偵測該影像畫面I中是否有駕騎動作產生。在本實施例中，該影像畫面I係以彩色影像作為實施態樣進行後續說明，惟不以此為限，依此類推，可應用於黑白影像之駕騎動作偵測，其係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解，在此容不贅述。

請一併參照第2圖所示，其中，該攝影裝置2可以朝向四足 動物C(例如：乳牛)拍攝，以取得如第3圖所示之影像畫面I，該影像畫面I中所攝得的四足動物C可以包含一駕騎動物C1(例如：駕騎牛)與一 被駕騎動物C2(例如：被駕騎牛)。然而，較佳地，該攝影裝置2可以水平架設於一般四足動物C軀體高度以上的位置，且該攝影裝置2之視角係高於一基準線V，該基準線V為一般四足動物C軀體高度以上的位置。藉此，當四足動物C以正常姿勢站立時，該攝影裝置2之視角將高於該基準線V，因此該攝影裝置2所拍攝之影像畫面I不會包含以正常姿勢站立之四足動物C。相對地，當駕騎動作發生時，所述四足動物C係包含一駕騎動物C1與一被駕騎動物C2，其中，由於該駕騎動物C1有駕騎該被駕騎動物C2的動作，因此該駕騎動物C1的軀體高度將超過該基準線V，使得該攝影裝置2之視角V形成朝向該駕騎動物C1。在上述情況下，該攝影裝置22所拍攝之影像畫面I僅會包含該駕騎動物C1。

請參閱第4圖所示，其係本發明四足動物發情偵測方法一實 施例之運作流程圖。其中，該水位量測方法包含一影像讀取步驟S1、一灰階轉換步驟S2、一影像分割步驟S3、一雜訊濾除步驟S4、一二值化步驟S5以及一影像檢測步驟S6，分別敘述如後。

該影像讀取步驟S1，係藉由該控制單元2讀入一影像畫面 I，該影像畫面I由該攝影裝置2所攝錄，在本實施例當中該影像畫面I為一RGB影像，惟本發明不以此為限。該控制單元2可以自該影像畫面I當中選取一判斷區塊R(region of interest)，並且僅針對該影像畫面I之判斷區塊R進行後續運算，惟本發明並不以此為限。更詳言之，該控制單元2可以選取該影像畫面I當中高於一基準線V的部分作為該判斷區塊R，該基準線V為一般四足動物C軀體高度以上的位置，因此該判斷區塊R僅會包含該駕騎動物C1，而不會包含該被駕騎動物C2。然而，若該攝影裝置2係水平架設於一般四足動物C軀體高度以上的位置，且該攝影裝置2之視角係高於該基準線V時，由於該攝影裝置2所拍攝之影像畫面I不會包含以正常姿勢站立之被駕騎動物C2，因此該控制單元2可以直接根據該影像 畫面I進行後續運算，而省略該判斷區塊R之選取動作。後續灰階轉換步驟S2、影像分割步驟S3、雜訊濾除步驟S4、二值化步驟S5以及影像檢測步驟S6係以直接根據該影像畫面I進行運算來作說明，同樣方法可適用於針對該影像畫面I之判斷區塊R進行運算，係本領域技術人員所能理解實施者。

該灰階轉換步驟S2，係對該影像畫面I進行灰階處理，主要原理乃依據該影像畫面I各像素之紅色、綠色、藍色分量的色階，將該影像畫面I色調平均轉換到色階範圍為0~255之灰階影像之色階，該色調轉換方式較佳如下式(1)所示：f(x,y)=0.299×R(x,y)+0.587×G(x,y)+0.114×B(x,y) (1)其中(x,y)為像素座標值，f(x,y)為灰階影像之色階(亮度)，R(x,y)、G(x,y)、B(x,y)代表紅、綠、藍三種色域。該影像畫面I經過轉換過後形成一灰階影像，色彩單一較容易進行影像處理。值得注意的是，在本實施例當中該影像畫面I為一RGB影像，因此必須執行該灰階轉換步驟S2，然而倘若該影像畫面I原為一黑白影像，則本發明四足動物發情偵測方法實施例即可直接省略該灰階轉換步驟S2，係本領域技術人員所能輕易思及者。

該影像分割步驟S3用以將該影像畫面I中的前景從背景影像中擷取出來，以偵測駕騎動物C1是否出現於該影像畫面I內，而常用的靜態背景之前景擷取方法有相鄰影像畫面差分法和背景模型差分法。該攝影裝置2係針對四足動物C進行拍攝，因此該攝影裝置2所拍攝之影像畫面I中的前景即為駕騎動物C1，係本領域技術人員所能理解者。

所述相鄰影像畫面差分法係利用靜態背景的環境中，目標物的移動會導致相鄰影像畫面或多幅影像畫面存在差異，以進行移動目標物的檢測與擷取，進而擷取該影像畫面I中的前景，根據前述影像讀取步驟S1可知，該影像畫面I中的前景即為該駕騎動物C1。詳言之，若該影像分 割步驟S3運用相鄰影像畫面差分法對該影像畫面I進行處理時，該影像分割步驟S3所執行的運算可以表示如下式(2)所示： 其中，F_t(x,y)代表時間t時的影像畫面I經該影像分割步驟S3處理後的色階，T_d係為一分割閥值。換言之，當時間t時像素(x,y)的灰階影像色階f_t(x,y)與時間t-1時同像素的灰階影像色階f_t-1(x,y)之差值大於該分割閥值T_d時，表示有移動之物體在該像素(x,y)內，因此係保留該像素(x,y)的原始色階；反之，若所述差值小於該分割閥值T_d時，則表示無物體在該像素(x,y)內，因此將該像素(x,y)的色階設定為0。藉此方式將該影像畫面I中有物體變化的區域保留下來，用以提供辨識使用，以完成該影像分割步驟S3。

另一方面，所述背景模型差分法係利用固定不變的場景做為 背景影像模型，透過掃描的方式將前景影像中的每個像素點與背景影像做相減，以得到差分畫面，進而擷取該影像畫面I中的前景。詳言之，若該影像分割步驟S3運用背景模型差分法對該影像畫面I進行處理時，該影像分割步驟S3所執行的運算可以表示如下式(3)所示： 其中，F(x,y)代表一影像畫面I經該影像分割步驟S3處理後的色階，b(x,y)為一背景影像之色階(亮度)，T_d係為一分割閥值。換言之，當像素(x,y)的灰階影像色階與該背景影像之同像素的色階之差值大於該分割閥值T_d時，表示有移動之物體在該像素(x,y)內，因此係保留該像素(x,y)的原始色階；反之，若所述差值小於該分割閥值T_d時，則表示無物體在該像素(x,y)內，因此將該像素(x,y)的色階設定為0。該背景影像可以取該所拍攝之影像畫面I中不包含四足動物C者，進行灰階處理後形成，係本領域技術人 員所能理解實施者。

完成前述影像分割步驟S3後，較佳對該影像畫面I執行該 雜訊濾除步驟S4，以降低該影像畫面I當中的雜訊成分，所述雜訊係該攝影裝置2拍攝取得的影像畫面I像素值不能反映真實場景亮度的誤差。該雜訊濾除步驟S4可以運用中值濾波、平均值濾波、高斯值波或拉普拉斯值濾波等各式習用濾波處理運算以對該影像畫面I進行雜訊濾除，本發明並不加以限制。

該二值化步驟S5係選定一閥值T，並將該影像畫面I各像 素的灰階影像色階與該閥值T進行比對，該影像畫面I中灰階影像色階大於該閥值T之像素將轉換成1(白色)，灰階影像色階小於該閥值T之像素將轉換成0(黑色)，以產生一二值化圖形。據此，該二值化步驟S5所執行的運算可以表示如下式(4)所示： 其中，D(x,y)一影像畫面I經該二值化步驟S5處理後的色階。選定該閥值T的方法可為雙峰法、疊代法或OTSU自動閥值法等，且在本實施例當中較佳使用OTSU自動閥值法。

該影像檢測步驟S6利用該二值化步驟S5所產生之二值化圖 形計算該影像畫面I中的前景面積A，其中，若該影像畫面I(或者由該影像畫面I所選取之判斷區塊)之大小為M×N像素，則所述面積A的計算方式可以表示如下式(5)所示： 藉此，該面積A即可用以判斷該影像畫面I中是否有駕騎動作產生。舉例而言，該控制單元1可以在該面積A大於一定像素值(例如：100個像素)時，判定該影像畫面I中包含一駕騎動物C1。

藉由上述方法，當該攝影裝置2之拍攝範圍中沒有駕騎動作 產生時，該攝影裝置2所拍攝之影像畫面I不會包含四足動物C，因此該影像畫面I中僅包含被靜態背景而不存在任何移動的前景影像，經由該影像分割步驟S3後，該影像畫面I中的所有像素的色階均會被設定為0，使得該影像檢測步驟S6所計算之面積A為0，該控制單元1遂能夠判定該影像畫面I中沒有四足動物C產生駕騎動作。

相對地，當該攝影裝置2所拍攝之影像畫面I包含該駕騎動 物C1(如第3圖所示)時，該駕騎動物C1將形成該影像畫面I中的前景，該影像分割步驟S3可以將該駕騎動物C1擷取出來，換言之，經由該影像分割步驟S3後，該影像畫面I中除了該駕騎動物C1以外之像素的色階均會被設定為0，使得該影像檢測步驟S6所計算之面積A即代表該駕騎動物C1於該影像畫面I所具有之面積，該控制單元1遂能夠根據該面積A判斷該影像畫面I中是否有駕騎動作產生。更詳言之，該控制單元1較佳在該面積A大於一定像素值(例如：100個像素)時，判定該影像畫面I中包含一駕騎動物C1，藉此可避免體積較小的異物(例如：昆蟲)進入該攝影裝置2的拍攝範圍時，被誤判為駕騎動物C1的情形發生。

由此可知，本發明四足動物發情偵測方法實施例可藉由一控 制單元1及一攝影裝置2所組成之系統運作，以偵測該攝影裝置2所拍攝之影像畫面I中是否有駕騎動作產生。相較前述習知乳牛發情偵測方法必須於個別牛隻軀幹上設置壓力感測器，且壓力感測器可能發生損壞或脫落情形，使得使用者必須主動對所有牛隻身上的壓力感測器進行檢修，本發明四足動物發情偵測方法實施例僅需設置該控制單元1及該攝影裝置2即可有效施行，確實降低乳牛發情偵測方法的施行成本。

再者，相較習知乳牛發情偵測方法採用壓力感測器進行站立發情徵狀的偵測，其偵測準確率容易受到壓力感測器之靈敏度設定所影 響，本發明四足動物發情偵測方法實施例係利用該攝影裝置2朝向四足動物C拍攝，並以該控制單元1對該攝影裝置2所拍攝之影像畫面I進行影像處理，即可偵測該影像畫面I中是否有駕騎動作產生，確實能夠提升站立發情徵狀偵測準確率。

值得注意的是，本發明四足動物發情偵測方法實施例可以實 時運作，以在該控制單元1判定該影像畫面I中包含一駕騎動物C1時，由負責人員自行至該攝影裝置2所在位置目視判定受該駕騎動物C1駕騎之駕騎動物C2，並且予以紀錄或隔離。然而，負責人員難以全天候關注該控制單元1的輸出裝置，以持續追蹤該控制單元1是否有偵測到影像畫面I中包含駕騎動物C1。據此，請參照第5及6圖所示，在本發明四足動物發情偵測方法所使用之系統當中，該控制單元1較佳另包含一警示單元11，該警示單元11可以為螢幕、燈號或喇叭等，以在該控制單元1判定該影像畫面I中包含駕騎動物C1時，經由該警示單元11發出一警示訊息，以提醒負責人員注意相關情形。所述警示訊息可以為警示畫面、警示燈光或警示音等，視該警示單元11之種類而定。

除此之外，本發明四足動物發情偵測方法實施例亦可在無人 檢視的情況下獨立運作，在該控制單元1判定該影像畫面I中包含一駕騎動物C1時，該控制單元1可以儲存該影像畫面I的原始資料，以供相關人員調閱，進而透過目視方法辨別該影像畫面I中的被駕騎動物C2。惟，如前所述，若該攝影裝置2係水平架設於一般四足動物C軀體高度以上的位置，且該攝影裝置2之視角係高於該基準線V時，由於該攝影裝置2所拍攝之影像畫面I不會包含以正常姿勢站立之被駕騎動物C2，因此，在本發明四足動物發情偵測方法所使用之系統當中，該控制單元1較佳另耦接一輔助攝影裝置3，該輔助攝影裝置3係透過不同視角拍攝該攝影裝置2所拍攝的位置，以完整記錄該駕騎動物C1與該被駕騎動物C2的影像。藉由 設置該輔助攝影裝置3，在該控制單元1判定該影像畫面I中包含一駕騎動物C1時，該控制單元1可以同時儲存該影像畫面I的原始資料以及該輔助攝影裝置3所拍攝之影像，以便相關人員順利透過目視方法辨別該影像畫面I中的被駕騎動物C2。

綜上所述，本發明四足動物發情偵測方法實施例係利用一攝 影裝置2朝向四足動物C拍攝，並以一控制單元1對該攝影裝置2所拍攝之影像畫面I進行影像處理，以偵測該影像畫面I中是否有駕騎動作產生，進而判定該影像畫面I中發生站立發情的情形。據此，本發明四足動物發情偵測方法實施例可藉由該控制單元1及該攝影裝置2所組成之系統運作，相較前述習知乳牛發情偵測方法必須於個別牛隻軀幹上設置壓力感測器，本發明四足動物發情偵測方法實施例確實具有降低四足動物發情偵測方法的施行成本之功效。再者，相較習知乳牛發情偵測方法採用壓力感測器進行站立發情徵狀的偵測，其偵測準確率容易受到壓力感測器之靈敏度設定所影響，本發明四足動物發情偵測方法實施例可偵測該影像畫面I中是否有駕騎動作產生，以利用影像處理技術偵測四足動物之站立發情徵狀，確實能夠達到提升站立發情徵狀偵測準確率之功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

S1‧‧‧影像讀取步驟

S2‧‧‧灰階轉換步驟

S3‧‧‧影像分割步驟

S4‧‧‧雜訊濾除步驟

S5‧‧‧二值化步驟

S6‧‧‧影像檢測步驟

Claims (11)

1. 一種四足動物發情偵測方法，係藉由一控制單元耦接一攝影裝置，該攝影裝置能夠朝向四足動物拍攝，以取得一影像畫面，該方法包含：一影像讀取步驟，係藉由該控制單元讀入一影像畫面；一影像分割步驟，利用相鄰影像畫面差分法或背景模型差分法將該影像畫面中的前景從背景影像中擷取出來；一二值化步驟，選定一閥值並將該影像畫面各像素的灰階影像色階與該閥值進行比對，以產生一二值化圖形；及一影像檢測步驟，利用該二值化步驟所產生之二值化圖形計算該影像畫面中的一前景面積，並且根據該面積判斷該影像畫面中是否有駕騎動作產生。
2. 如申請專利範圍第1項所述之四足動物發情偵測方法，其中，該影像畫面為一RGB影像，另包含一灰階轉換步驟，該影像讀取步驟完成後，該灰階轉換步驟係對該影像畫面進行灰階處理，使該影像畫面形成一灰階影像，並且根據該灰階影像執行該影像分割步驟。
3. 如申請專利範圍第2項所述之四足動物發情偵測方法，其中，該影像分割步驟利用相鄰影像畫面差分法將該影像畫面中的前景從背景影像中擷取出來，所述相鄰影像畫面差分法所執行的運算表示如下式所示： 其中，(x,y)為像素座標值，f(x,y)為灰階影像之色階，F_t(x,y)代表時間t時的影像畫面經該影像分割步驟處理後的色階，T_d係為一分 割閥值。
4. 如申請專利範圍第2項所述之四足動物發情偵測方法，其中，該影像分割步驟利用背景模型差分法將該影像畫面中的前景從背景影像中擷取出來，所述背景模型差分法所執行的運算表示如下式所示： 其中，(x,y)為像素座標值，f(x,y)為灰階影像之色階，F(x,y)代表影像畫面經該影像分割步驟處理後的色階，b(x,y)為一背景影像之色階，T_d係為一分割閥值。
5. 如申請專利範圍第3或4項所述之四足動物發情偵測方法，其中，該二值化步驟係選定一閥值，並將該影像畫面各像素的灰階影像色階與該閥值進行比對，以產生該二值化圖形，該二值化步驟所執行的運算表示如下式所示： 其中，D(x,y)影像畫面經該二值化步驟處理後的色階，T係為該閥值。
6. 如申請專利範圍第5項所述之四足動物發情偵測方法，其中，該二值化步驟使用OTSU自動閥值法計算該閥值。
7. 如申請專利範圍第5項所述之四足動物發情偵測方法，其中，該影像檢測步驟利用該二值化圖形計算該影像畫面中的前景面積，該影像畫面之大小為M×N像素，所述面積的計算方式表示如下式所示： 其中，A係為該面積，D(x,y)影像畫面經該二值化步驟處理後的色階。
8. 如申請專利範圍第1、2、3或4項所述之四足動物發情偵測方法，其中，該影像讀取步驟係以該控制單元選取該影像畫面當中高於一基準線的部分作為一判斷區塊，該基準線為一般四足動物軀體高度以上的位置，且該控制單元僅針對該影像畫面之判斷區塊進行後續運算。
9. 如申請專利範圍第1、2、3或4項所述之四足動物發情偵測方法，其中，該攝影裝置係水平架設於一般四足動物軀體高度以上的位置，且該攝影裝置之視角係高於該基準線。
10. 如申請專利範圍第1、2、3或4項所述之四足動物發情偵測方法，其中，該控制單元另包含一警示單元，用以在該控制單元判定該影像畫面中有駕騎動作產生時，經由該警示單元發出一警示訊息。
11. 如申請專利範圍第第1、2、3或4項所述之四足動物發情偵測方法，其中，該控制單元另耦接一輔助攝影裝置，該輔助攝影裝置係透過不同視角拍攝該攝影裝置所拍攝的位置，在該控制單元判定該影像畫面中有駕騎動作產生時，該控制單元同時儲存該影像畫面的原始資料以及該輔助攝影裝置所拍攝之影像。