[發明專利]一種奶牛養殖場地面尿液面積的仿真測量裝置與方法

有效

• 申請號: 201710825206.1
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107578408B
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 張衛正;張偉偉;張煥龍;李萌;劉巖;陳啟強;鄒東堯;甘勇
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業學院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/136;G06T7/62;G06T7/90;G01B11/28
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 孫詩雨;栗改

1.一種奶牛養殖場地面尿液面積的仿真測量方法，其特征在于，其步驟如下：

步驟一：搭建設置有CCD相機和IR相機的采集平臺，CCD相機的鏡頭位于IR相機的鏡頭的上方，CCD相機的視野包含IR相機的視野；

步驟二：在地面上人工創建80個、由30℃的藍色溫水填充的尿液坑，尿液坑附近放置校正鋁板，保證尿液坑和校正鋁板位于CCD相機和IR相機的視場中心，針對同一個尿液坑，采集平臺分別利用CCD相機獲取每個尿液坑的彩色圖像、利用IR相機獲取每個尿液坑的IR圖像；從而實現80個尿液坑的彩色圖像和IR圖像的采集；

步驟三：利用校正鋁板對同一個尿液坑的彩色圖像和IR圖像分別進行校正，利用三次內插法對彩色圖像和IR圖像進行灰度插值，并計算彩色圖像和IR圖像中單個像素所分別代表的實際面積；

校正鋁板的外部輪廓的長寬為1.0m×0.6m、內部輪廓的長寬為0.8m×0.4m；

根據如下公式對IR圖像中8個角點在圖像坐標系的坐標與對應的現實世界坐標系中的坐標的轉換關系進行計算：

其中，R、C分別是圖像坐標系中的坐標，u、v分別表示現實世界坐標的橫坐標和縱坐標，m₀、m₁、m₂、m₃、m₄、m₅、n₀、n₁、n₂、n₃、n₄、n₅表示轉換系數；將校正鋁板的外部輪廓的角點a₁、a₂、a₃和a₄與校正鋁板的內部輪廓的角點a₅、a₆、a₇和a₈在圖像坐標系的坐標和現實世界坐標系中的坐標代入公式(1)，求解出轉換系數m₀、m₁、m₂、m₃、m₄、m₅、n₀、n₁、n₂、n₃、n₄、n₅；將IR圖像中的圖像坐標系中所有的表示像素位置的坐標代入公式(1)，解出公式中每一個圖像坐標所對應的現實世界坐標系的坐標；

步驟四：根據RGB顏色空間對校正后的彩色圖像設定閾值，通過閾值將尿液坑從彩色圖像中分割出來，計算尿液坑的像素數，像素數乘以彩色圖像的單個像素所代表的實際面積即為尿液坑的實際面積A_GT；

步驟五：對校正后的IR圖像通過溫度閾值去除圖像中的鋁板區域，然后進行自適應閾值處理：thld_min<T_r,c<thld_max得到二值化圖像，統計二值化圖像中尿液坑的像素數，像素數乘以IR圖像中單個像素所代表的實際面積即為尿液坑面積A_IR；其中，T_r，c為坐標校正后的IR圖像的坐標(r，c)處的溫度，最大閾值thld_max為坐標校正后的IR圖像中去除校正鋁板區域后圖像中的最大溫度值，thld_min為坐標校正后的IR圖像中去除校正鋁板區域后圖像中的最小閾值；

步驟六：建立80個尿液坑通過IR圖像測量得到的尿液的實際坑面積A_IR和通過彩色圖像測量得到的尿液坑的實際面積A_GT的散點圖，通過線性回歸得到A_IR和A_GT的關系模型：A_GT＝1.0257×A_IR；以單獨采用IR相機獲取IR圖像，然后進行處理得到的尿液坑的實際面積乘以1.0257，作為尿液坑的最終面積。