[發明專利]一種計算機視覺的母豬哺乳行為識別方法

有效

• 申請號: 201811186647.2
• 申請日: 2018-10-12
• 公開（公告）號: CN109492535B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 薛月菊;楊阿慶;甘海明;楊曉帆;陳暢新;李詩梅
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/32;G06K9/62
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

本發明公開了一種計算機視覺的母豬哺乳行為識別方法,包括步驟：1)采集哺乳期母豬和仔豬的俯視視頻段；2)基于光流特征，計算運動像素強度、占空比和聚集度等時空特征，提取時間序列關鍵幀；3)利用DeepLab卷積網絡分割出關鍵幀中母豬和仔豬，根據形狀匹配算法自動定位哺乳感興趣區域，獲得時空感興趣區域；4)在時空感興趣區域中設置識別單元，提取仔豬運動特征，包括仔豬運動分布指數特征和基于母豬腹線的法線方向光流的仔豬吸吮運動特征；5)將仔豬運動特征輸入SVM分類模型，實現母豬哺乳行為自動識別。本發明利用了哺乳行為中母豬和仔豬的時空運動信息，識別豬場環境下的母豬哺乳行為，從而解決了豬場人工監測難的問題。

技術領域

本發明涉及計算機視覺視頻分析和交互行為識別的技術領域，尤其是指一種計算機視覺的母豬哺乳行為識別方法。

背景技術

據統計，仔豬斷奶前死亡率高達25-33％，影響到整個豬場的經濟效益。母豬哺乳時長和哺乳頻率關系到仔豬成長，健康和福利狀況，因此對母豬哺乳行為的監測顯得尤為重要。目前，主要通過人工監測母豬哺乳狀態，記錄哺乳信息，為進一步人工干預提供決策依據。然而該方法耗時、耗力且主觀性強。利用計算機視覺自動監測技術替代人工監測方式成為豬場管理必須解決的一個課題。

當前基于計算機視覺技術對動物的行為識別的方法已被廣泛應用。其通常包括兩個方式：1)采用圖像處理手段分析物體幾何形狀和空間距離。公開號CN107437069公開了一種基于輪廓的豬只飲水行為識別方法。該類方式沒有把運動信息納入行為分析中，無法反映行為的時序運動特征，且識別結果依賴高精度的前景分割；2)采用時序信息分析運動狀態，根據前后幀物體的位置變化獲取物體運動信息，并描述物體運動狀態。公開號CN107679463A專利公開了一種采用機器視覺技術識別群體豬攻擊行為的分析方法，將物體運動的加速度作為物體運動特征識別豬只攻擊行為。公開號CN 108491807 A公開了一種奶牛發情行為實時監測方法及系統，采用光流特征和輪廓特征識別奶牛發情行為。

母豬哺乳行為是一種母豬和豬群的交互行為，當前基于視頻的對母豬的哺乳行為識別的研究鮮有報道。鑒于此，亟需提供一種母豬哺乳行為自動識別方法，以實現對母豬哺乳行為的準確監測。本發明提供一種基于空間分布和時序運動特征的母豬哺乳行為識別方法，將物體空間關系和運動特征結合起來，并提出一種新的光流特征，自動識別母豬哺乳行為，為豬場管理決策提供數據支持，提高豬只健康狀況和豬場經濟效益。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提出了一種計算機視覺的母豬哺乳行為識別方法，克服傳統人工監測耗時、耗力的問題，自動識別哺乳行為，為進一步管理決策提供數據支持，提高豬只健康狀況和豬場經濟效益。能夠在母豬和仔豬體型不一、花色不均且與背景顏色對比度不大和照明條件改變等復雜因素干擾下，實現較高精度的母豬哺乳行為視頻識別。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案為：一種計算機視覺的母豬哺乳行為識別方法，包括以下步驟：

1)采集哺乳期母豬和仔豬的俯視視頻，并獲取光流圖像序列；

2)根據每幀的光流分布特征，計算哺乳運動像素的運動強度、占空比和空間聚集度，提取關鍵幀；

3)采用DeepLab深度網絡分割關鍵幀中的母豬和仔豬，并利用形狀匹配算法及母豬和仔豬空間分布特征，自動定位出哺乳的時空感興趣區域；

4)在時空感興趣區域中設置識別單元，提取識別單元中仔豬的運動特征，特征包括仔豬運動分布指數特征和基于母豬腹線的法線方向光流的仔豬吸吮運動特征；

5)將識別單元中提取的仔豬運動特征輸入SVM分類模型，實現母豬哺乳行為自動識別。

在步驟1)中，采集哺乳期母豬和仔豬的俯視視頻，并獲取光流圖像序列，包括以下步驟：