[發明專利]一種收集、分析豬行為視頻數據的方法和系統

在審

• 申請號: 201910583728.4
• 申請日: 2019-07-01
• 公開（公告）號: CN110348349A
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 楊志曉;席磊;范艷峰;惠雪;朱坤華;劉統帥;姬真真;石志芳;程璞;馬偉;劉衛東;康靜靜;張景鋒;孫卓越;朱涵涵;楊棟皓;馬玉瑩;馬丁丁
• 申請（專利權）人: 河南牧業經濟學院
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06N3/04
• 代理公司: 河南豫龍律師事務所 41177
• 代理人: 王長坤

1.一種收集、分析豬行為視頻數據的系統，其特征在于，包括依次連接的：

豬床本體模塊，用于豬在休息時進行躺臥，以及對豬觀察的場所；

視頻采集模塊，用于對豬行為狀態的觀察，以及視頻數據指標的采集；

視頻圖像處理與分析模塊，用于對視頻圖像進行收集儲存，并對視頻數據進行處理分析。

2.根據權利要求1所述的一種收集、分析豬行為視頻數據的系統，其特征在于：所述的豬床本體模塊由底板、頂板、側板、床簾構成，底板左右側以及后側設置有側板，側板上端連接有頂板，頂板的前端設置有吊簾，豬可通過吊簾進出豬床本體。

3.根據權利要求1所述的一種收集、分析豬行為視頻數據的系統，其特征在于：所述的視頻采集模塊包括一個攝像機，攝像機采集豬床本體內豬的活動視頻，并將視頻信號傳送給視頻圖像處理與分析模塊。

4.根據權利要求1所述的一種收集、分析豬行為視頻數據的系統，其特征在于：所述的視頻圖像處理與分析模塊由計算機硬件及軟件系統構成，計算機硬件包括信號接收模塊、儲存硬盤、顯示器，軟件系統由視頻保存、視頻顯示、幀提取和保存、圖像標注、圖像壓縮、模型訓練和評價等功能模塊構成。

5.根據權利要求4所述的一種收集、分析豬行為視頻數據的系統，其特征在于：所述的軟件系統中的視頻保存模塊將計算機接收到的視頻保存至本地硬盤，視頻顯示模塊將接收的視頻輸出至顯示器顯示，幀提取和保存模塊負責從接收的視頻中提取圖像幀，并保存至儲存硬盤，圖像標注模塊提供豬行為標注人機接口，供專業人員對圖像的豬行為進行標注，圖像壓縮模塊將標注的圖像壓縮為指定的高度和寬度，并保存為圖像數據庫，模型訓練和評價模塊將圖像數據庫的數據集按一定的比例隨機拆分為互斥的訓練集和測試集，使用訓練集訓練深度學習卷積神經網絡，使用測試集評價神經網絡的性能。

6.一種收集、分析豬行為視頻數據的方法，其特征在于，包括：

S1：在豬床本體內安裝攝像頭，安裝位置以視野最好能夠覆蓋豬床全部區域為原則靈活選擇，攝像頭能夠清晰的拍攝到豬的活動行為，通過攝像頭完成對豬的信息采集，并將攝像頭拍攝到的視頻信號傳遞給計算機硬件；

S2：信號接收模塊將視頻信號進行接收，并儲存在儲存硬盤中，軟件系統中的幀提取和保存模塊提取實時視頻或保存在儲存硬盤的視頻的幀，提取的幀為彩色圖像或灰度圖像，再將圖像保存在儲存硬盤中，通過軟件系統的圖像標注模塊對圖像所反映的豬的行為類別進行標注，由圖像壓縮模塊對標注過的圖像進行壓縮，并將壓縮圖像保存至圖像數據庫；

S3：模型訓練和評價模塊將圖像數據庫全部已標注壓縮圖像隨機拆分為互斥的訓練集和測試集，使用訓練集訓練圖像分類模型，分類模型由卷積神經網絡構成，然后再使用訓練好的分類模型預測測試集的圖像樣本類別，將預測結果與真實結果對比，評價分類模型的性能；

S4：改變分類模型的類型、結構、參數，重復步驟S3，直至模型性能滿足要求。

7.如權利要求6所述的一種收集、分析豬行為視頻數據的方法，其特征在于：所述的步驟S3包括：

S31：模型訓練和評價模塊將圖像數據庫全部已標注壓縮圖像隨機拆分為互斥的訓練集和測試集；

S32：構建具有卷積層Conv1、池化層Pool1、卷積層Conv2、池化層Pool2、全連接層的卷積神經網絡；

S33：使用訓練集訓練卷積神經網絡；

S34：使用訓練好的卷積神經網絡預測測試集的圖像樣本類別；

S35：將預測結果與真實結果對比，考察分類準確率、召回率、f1分數，評價分類模型的性能。