[發(fā)明專利]一種收集、分析豬行為視頻數(shù)據(jù)的方法和系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2019-07-01
• 公開（公告）號: CN110348349A
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發(fā)明（設計）人: 楊志曉;席磊;范艷峰;惠雪;朱坤華;劉統(tǒng)帥;姬真真;石志芳;程璞;馬偉;劉衛(wèi)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(yè)經(jīng)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

本發(fā)明特別涉及一種收集、分析豬行為視頻數(shù)據(jù)的方法和系統(tǒng)，采用豬床本體模塊，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(tài)的觀察，以及視頻數(shù)據(jù)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，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，圖像標注模塊對圖像所反映的豬的行為類別進行標注，圖像壓縮模塊對標注過的圖像進行壓縮，將圖像數(shù)據(jù)庫全部已標注壓縮圖像隨機拆分為訓練集和測試集，訓練集訓練圖像分類模型，使用測試集評價訓練的圖像分類模型，該發(fā)明收集豬床本體內的豬的行為特征并進行標注儲存和分類模型訓練，為基于視頻的豬行為識別提供了技術支撐。

技術領域

本發(fā)明屬于畜禽養(yǎng)殖智能化工藝及設備技術領域，特別涉及一種收集、分析豬行為視頻數(shù)據(jù)的方法和系統(tǒng)。

背景技術

隨著生豬養(yǎng)殖的規(guī)模化、集約化發(fā)展，人工方式已經(jīng)越來越難以滿足養(yǎng)豬的低成本、高效率、安全性等要求。智能化技術有望能夠提高養(yǎng)豬的效率，及時發(fā)現(xiàn)豬的典型行為、各種異常，從而及時、自動、針對性地采取相應的措施，提高養(yǎng)豬的效率，降低養(yǎng)殖成本，做到防患于未然，從而提高養(yǎng)豬企業(yè)的競爭力，人工智能將成為助推養(yǎng)豬業(yè)轉型升級的有力技術手段。

要實現(xiàn)智能養(yǎng)豬，首先要收集大量的豬行為數(shù)據(jù)，例如圖像、聲音等。然后，使用豬的行為數(shù)據(jù)訓練分類模型，將訓練好的模型應用于豬行為的實時預測。目前，已有許多研究者致力于豬的行為識別研究。

豬床是一種重要、廣泛使用的養(yǎng)豬設備。目前，人們已設計出了具有加熱、冷卻、溫控、清糞等自動化功能的豬床，在一定程度上提高了養(yǎng)豬的智能化水平。但是，目前現(xiàn)有的豬床在豬的行為感知方面還有所欠缺。豬床是豬生活的重要空間，豬在一天中有大部分時間將呆在豬床上度過。如果能夠使用豬床收集豬的行為數(shù)據(jù)，進而對豬的行為特征進行智能分析，將為豬行為的智能識別和智能養(yǎng)豬技術提供重要技術支撐，因此，針對上述現(xiàn)象本發(fā)明提出一種收集、分析豬行為視頻數(shù)據(jù)的方法和系統(tǒng)，通過攝像機收集豬在豬床上的行為數(shù)據(jù)，提取圖像幀進行標注、壓縮，建立豬行為的圖像數(shù)據(jù)庫，并訓練豬行為的圖像分類模型，為基于視頻的豬行為識別提供技術支撐。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的是提供一種收集、分析豬行為視頻數(shù)據(jù)的方法和系統(tǒng)，通過豬床來收集豬床內豬的行為數(shù)據(jù)，進而對豬的行為特征進行智能分析，為豬行為的智能識別和智能養(yǎng)豬技術提供技術支撐。

為解決上述技術問題本發(fā)明提供了一種收集、分析豬行為視頻數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，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(tài)的觀察，以及視頻數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)進行處理分析。

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PVC條形吊簾，豬可通過PVC條形吊簾進出豬床。

所述的視頻采集模塊包括一個光學或紅外攝像機，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。

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(tǒng)構成，計算機硬件包括信號接收模塊、儲存硬盤，軟件系統(tǒng)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。

所述的軟件系統(tǒng)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，并保存至本地硬盤，圖像標注提供圖像的豬行為標注人機接口，供專業(yè)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(shù)據(jù)庫，模型訓練和評價模塊將圖像數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)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(jīng)網(wǎng)絡，使用測試集評價神經(jīng)網(wǎng)絡的性能。

本發(fā)明還提供了一種收集、分析豬行為視頻數(shù)據(jù)的方法，包括：