[發(fā)明專利]一種奶牛體型線性鑒定指標(biāo)獲取系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210530735.6
• 申請日: 2012-12-10
• 公開（公告）號: CN103040471A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱德海;郭浩;馬欽;陳洪;王慶;張勝利;王鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: A61B5/107
• 分類號: A61B5/107;A61B5/00
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計算機視覺領(lǐng)域，特別涉及一種奶牛體型線性鑒定指標(biāo)獲取系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

優(yōu)化奶牛品種、提高牛奶產(chǎn)量與品質(zhì)是奶業(yè)生產(chǎn)中的核心環(huán)節(jié)，奶牛體型線性鑒定是奶牛優(yōu)化育種工作的一項重要內(nèi)容，奶牛體型線性鑒定指標(biāo)繁多，數(shù)據(jù)處理工作量大，在線實時獲取奶牛體型線性鑒定指標(biāo)具有生產(chǎn)意義。

目前在實際生產(chǎn)中，對于奶牛的體型線性鑒定指標(biāo)多數(shù)為人工應(yīng)用半圓儀、卡尺、皮尺等量具進行測量或?qū)＜抑苯佑^察打分，鑒定指標(biāo)數(shù)據(jù)獲取利用人工完成，工作量極大；目前，多數(shù)論文是利用圖像處理技術(shù)，進行了奶牛體型線性鑒定系統(tǒng)的硬件及軟件設(shè)計，實現(xiàn)了對奶牛的體型性狀參數(shù)的測量，最后對奶牛進行等級鑒定，但該技術(shù)對奶牛的位姿要求嚴(yán)格，否則誤差較大,實用性不強，在實際生產(chǎn)當(dāng)中還是以人工專家打分為主。在國外，為了測度動物的體型，須建立結(jié)構(gòu)化專用裝置，方便圖像采集和標(biāo)定，繼而對感興趣參照點進行線性測量，但是建立結(jié)構(gòu)化裝置系統(tǒng)復(fù)雜、成本較高。

所以，目前采用的鑒定指標(biāo)獲取方法主要基于二維圖像和結(jié)構(gòu)化設(shè)備限制奶牛的位姿來實現(xiàn)獲取，對奶牛的位姿或采集環(huán)境要求較嚴(yán)格，特別是在國內(nèi)目前的實際生產(chǎn)過環(huán)境下，不容易滿足，所以在實際應(yīng)用中還是以專家測評為主，而且二維圖像技術(shù)本身不能獲取和奶牛身體曲面形狀相關(guān)的指標(biāo)。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，三維重建與點云處理技術(shù)已較普及，現(xiàn)有的激光或其他點云獲取設(shè)備也可用于體型測量技術(shù)，但其非常昂貴，為此，需要一種低成本的基于彩色深度圖像的奶牛體型線性鑒定指標(biāo)獲取系統(tǒng)及方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種奶牛體型線性鑒定指標(biāo)獲取系統(tǒng)及方法，在實現(xiàn)對奶牛體型線性鑒定指標(biāo)獲取的同時，保證了測量的準(zhǔn)確性，提高生產(chǎn)效率，降低成本。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種奶牛體型線性鑒定指標(biāo)獲取方法，包括以下步驟：

S1、根據(jù)被測奶牛的最大尺寸，確定多個傳感器的位置；

S2、根據(jù)所述多個傳感器對應(yīng)的視場，確定世界坐標(biāo)系及多個相對坐標(biāo)系，計算所述多個相對坐標(biāo)系到所述世界坐標(biāo)系的變換矩陣，并存儲標(biāo)定結(jié)果；

S3、根據(jù)所述標(biāo)定結(jié)果，實時獲取所述多個傳感器中的數(shù)據(jù)并對其進行融合，輸出最終融合結(jié)果；

S4、對所述最終融合結(jié)果進行選擇和測量，獲取奶牛體型線性鑒定指標(biāo)。

優(yōu)選的，所述多個傳感器為六個，根據(jù)所述六個傳感器對應(yīng)的視場確定世界坐標(biāo)系及兩個相對坐標(biāo)系。

優(yōu)選的，所述步驟S2進一步包括：

S21、根據(jù)所述六個傳感器對應(yīng)的視場，確定第一標(biāo)定參考球、第二標(biāo)定參考球及第三標(biāo)定參考球；所述第一標(biāo)定參考球標(biāo)識所述世界坐標(biāo)系的原點，所述第二標(biāo)定參考球和第三標(biāo)定參考球均與所述第一標(biāo)定參考球相鄰，且分別標(biāo)識世界坐標(biāo)系X軸的正方向和Y軸的正方向，根據(jù)右手定則確定世界坐標(biāo)系的Z軸；

S22、沿所述Z軸方向，按照世界坐標(biāo)系的原點平移后，設(shè)定第四標(biāo)定參考球及第五標(biāo)定參考球，所述第四標(biāo)定參考球標(biāo)識第一相對坐標(biāo)系的原點；所述第五標(biāo)定參考球標(biāo)識第二相對坐標(biāo)系的原點；

S23、計算所述兩個相對坐標(biāo)系到所述世界坐標(biāo)系的變換矩陣，并存儲標(biāo)定結(jié)果。

優(yōu)選的，所述第一、二、三傳感器用于獲取奶牛整個背面的數(shù)據(jù)；所述第四、五、六傳感器位于奶牛的同一側(cè)，其分別對應(yīng)于所述第一、三、二傳感器，用于獲取奶牛側(cè)面的數(shù)據(jù)；所述第一標(biāo)定參考球放置于第二傳感器和第六傳感器對應(yīng)的視場中，確定所述世界坐標(biāo)系；所述第四標(biāo)定參考球放置于第一傳感器和第四傳感器對應(yīng)的視場中，確定所述第一相對坐標(biāo)系；所述第五標(biāo)定參考球放置于第三傳感器和第五傳感器對應(yīng)的視場中，確定所述第二相對坐標(biāo)系。

優(yōu)選的，所述第四標(biāo)定參考球是沿所述Z軸正方向平移后設(shè)定，所述第五標(biāo)定參考球是沿所述Z軸負(fù)方向平移后設(shè)定。

優(yōu)選的，所述步驟S23進一步包括：

S231、獲取六個傳感器的圖像數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)化為以深度方向為Z軸正方向的空間點云數(shù)據(jù)，得到六組以傳感器為坐標(biāo)原點、以深度方向為Z軸正方向的局部坐標(biāo)數(shù)據(jù)以及局部坐標(biāo)系；

S232、利用隨機采樣一致性算法，分割提取所述點云數(shù)據(jù)中對應(yīng)的標(biāo)定參考球，獲取所述標(biāo)定參考球的半徑和圓心位置，根據(jù)設(shè)置的標(biāo)定參考球半徑，計算所述局部坐標(biāo)系到所述世界坐標(biāo)系的變換矩陣，從而得到所述兩個相對坐標(biāo)系到所述世界坐標(biāo)系的變換矩陣。

優(yōu)選的，所述步驟S232進一步包括：

當(dāng)分割提取點云數(shù)據(jù)中對應(yīng)的標(biāo)定參考球為第一標(biāo)定參考球時，直接計算所述局部坐標(biāo)系到所述世界坐標(biāo)系的變換矩陣；