[發(fā)明專(zhuān)利]基于深度學(xué)習(xí)和圖像處理的馬體尺測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911016728.2
• 申請(qǐng)日: 2019-10-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110782467B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張婧婧;張靚靚;李勇偉;達(dá)新民;趙新苗;徐靜
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/12
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/12;G06T7/62
• 代理公司: 北京市京大律師事務(wù)所 11321
• 代理人: 劉瑋

1.一種基于深度學(xué)習(xí)和圖像處理的馬體尺測(cè)量方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1、YOLACT的分割：YOLACT將分割問(wèn)題分解為兩個(gè)并行的過(guò)程，利用擅長(zhǎng)產(chǎn)生語(yǔ)義向量的全連接fc層和擅長(zhǎng)產(chǎn)生空間相干掩模的卷積conv層分別產(chǎn)生“掩模系數(shù)”和“原型掩模”，將掩膜和預(yù)測(cè)的相應(yīng)系數(shù)進(jìn)行線(xiàn)性組合，并通過(guò)預(yù)測(cè)的b-box進(jìn)行裁剪，實(shí)現(xiàn)掩膜合成，計(jì)算中通過(guò)單個(gè)矩陣乘法實(shí)現(xiàn)；

步驟2、馬體分割圖像的預(yù)處理：通過(guò)YOLACT分割，獲取藍(lán)色透明的馬體掩膜，將藍(lán)色透明掩膜換成白色掩膜和黑色掩膜，并通過(guò)白色掩膜和黑色掩膜進(jìn)行異或運(yùn)算去除背景，再與原圖點(diǎn)乘，即可得到預(yù)處理的馬體測(cè)量模型；

步驟3、馬體尺測(cè)量點(diǎn)的標(biāo)定：首先進(jìn)行馬體邊緣檢測(cè)，使用canny算子對(duì)經(jīng)過(guò)YOLACT實(shí)例分割的伊犁馬體圖像進(jìn)行輪廓提取，在馬體邊緣檢測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行馬體測(cè)點(diǎn)的Harris角點(diǎn)檢測(cè)，再采用角點(diǎn)檢測(cè)方法尋找馬體尺的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)；

步驟4、馬體尺的測(cè)量：

1)體高的獲取：

對(duì)站姿各異、體型不同的馬體而言，動(dòng)態(tài)網(wǎng)格中各測(cè)點(diǎn)的標(biāo)定均建立在其輪廓圖像中平均像素值變化的基礎(chǔ)之上,計(jì)算方式如公式1所示：

進(jìn)一步的，Hu表示為Hm均值線(xiàn)以上像素縱坐標(biāo)的動(dòng)態(tài)均值，計(jì)算方式如公式2所示：

而Ht則為Hu均值線(xiàn)以上像素縱坐標(biāo)的動(dòng)態(tài)均值，計(jì)算見(jiàn)公式3：

其中，用于標(biāo)定體高的鬐甲頂點(diǎn)A恰好由Ht與馬體輪廓的相交點(diǎn)得到,與此同時(shí)，根據(jù)鬐甲頂點(diǎn)到前后足最低點(diǎn)所在直線(xiàn)Hb的距離，即為馬體的體高，如公式4所示：

其中ax+by+c＝0表示馬體前后足底部的連線(xiàn)；

2)體長(zhǎng)的獲取：

動(dòng)態(tài)網(wǎng)格中Wm線(xiàn)表示馬體像素點(diǎn)橫坐標(biāo)的均值，計(jì)算如公式5所示：

進(jìn)一步地，動(dòng)態(tài)網(wǎng)格中Wu線(xiàn)表示動(dòng)態(tài)網(wǎng)格中Wm與其右邊界線(xiàn)的等分線(xiàn)，計(jì)算如公式6所示：

其中馬面水平朝左時(shí)flag＝1，朝右時(shí)flag＝-1；

在馬體的體長(zhǎng)計(jì)算中，臀端點(diǎn)B正是由Hu與馬體輪廓的尾部交點(diǎn)得到；胸骨前緣點(diǎn)C則定為Wu與其輪廓交點(diǎn)中縱坐標(biāo)較大的點(diǎn)，而體長(zhǎng)的計(jì)算即為臀端點(diǎn)與胸骨前緣點(diǎn)的歐式距離，如公式7所示：

其中(x_B，y_B)為臀端點(diǎn)坐標(biāo)，(x_C，y_C)為胸骨前緣點(diǎn)坐標(biāo)；

3)體長(zhǎng)的修正：

由A(x₁，y1)、B(x1，y1)確定的直線(xiàn)L表示馬體中心線(xiàn)，其與馬體前后足底部的連線(xiàn)ax+by+c＝0平行，且與攝像頭平面l形成角度為α的夾角，其中各參數(shù)間的關(guān)系由公式8表示：

根據(jù)公式7得到的體長(zhǎng)數(shù)值length帶入公式9中，即可得到體長(zhǎng)的修正值len_adjust；

4)胸圍直徑的獲取：

與體高、體長(zhǎng)的二維數(shù)據(jù)相比，基于平面圖像獲取馬體的胸圍和管?chē)笜?biāo)更為困難，為此引入兩項(xiàng)相關(guān)性較強(qiáng)的平面指標(biāo)：胸圍直徑和管?chē)睆剑糜诤笃隈R體胸圍、管?chē)念A(yù)測(cè)；

引入胸圍直徑旨在利用其與胸圍的強(qiáng)相關(guān)性，即二者標(biāo)定的測(cè)點(diǎn)在馬體平面圖像中重合；直線(xiàn)Wm與輪廓交點(diǎn)的縱坐標(biāo)間距即為胸圍直徑d₁，如公式10所示：

5)管?chē)睆降墨@取：

在管?chē)睆接?jì)算中，需要尋找動(dòng)態(tài)網(wǎng)格線(xiàn)Hg，即為足底向上三分之一處與前后足輪廓的交點(diǎn)，從中獲取最小值即為管?chē)睆剑绻?1所示：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于深度學(xué)習(xí)和圖像處理的馬體尺測(cè)量方法，其特征在于：所述馬體測(cè)點(diǎn)的Harris角點(diǎn)檢測(cè)是在馬體邊緣檢測(cè)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)中使用常見(jiàn)的Harris角點(diǎn)檢測(cè)方法篩選出候選的測(cè)量點(diǎn)；通過(guò)調(diào)整角點(diǎn)檢測(cè)的blockSize參數(shù)及ksize參數(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)參數(shù)獲得較多角點(diǎn)時(shí)，測(cè)量所需的測(cè)點(diǎn)與非測(cè)點(diǎn)并不能很好的區(qū)分；反之角點(diǎn)較少時(shí)，部分測(cè)點(diǎn)被遺失。