[發明專利]一種基于局部特征的群養豬身份識別方法

有效

• 申請號: 202010036019.7
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111242035B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 朱偉興;黃煒嘉;李新城
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G06V40/10
• 分類號: G06V40/10;G06V10/52;G06V10/50;G06V10/56;G06V10/80
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種基于局部特征的群養豬身份識別方法。首先，獲取俯視群養豬視頻序列，從視頻序列中提取豬個體圖像，計算每個像素不同顏色分量二進制形式，將重要有效位進行組合獲得灰度圖像；然后，使用多尺度濾波器與灰度圖像卷積，獲得多尺度的幅度響應和相位響應，在不同尺度下，分別計算幅度響應和相位響應在不同方向之間的差異，對差異的方向信息進行編碼；最后，將圖像分成若干子塊，計算各個子塊幅度編碼和相位編碼的直方圖，在不同尺度下，直方圖相同取值處融合，并級聯成特征向量，基于支持向量機進行分類和識別。

技術領域

本發明涉及機器視覺，模式識別等技術，具體涉及一種俯視狀態下群養豬監控視頻中，基于局部特征的群養豬身份識別方法。

背景技術

對動物個體進行身份識別是動物行為的智能感知與分析領域的關鍵問題之一。豬、牛、羊等大型動物因與人類關系密切、經濟價值高而受到廣泛關注。相比于采用射頻識別技術(RFID)，基于生物特征的身份識別技術具有穩定、便捷等優點。從豬只俯視圖像中可以觀察到由豬的肌肉、毛發和皮膚表面的顏色變化等共同形成的身體表面特征。充分利用這些特征可以區分不同的豬個體。本發明給出一種提取豬只身體表面的局部模式進行群養豬身份識別的方法。避免了通常使用放置電子耳標的侵入性，不會造成豬只應激反應，降低了人工成本，為自動分析畜禽行為提供的技術保證。

發明內容

考慮到基于射頻的識別技術(RFID)具有侵入性等局限性，本發明分析豬只身體的輪廓、背腹部的顏色及毛發共同構成的特征，用局部特征進行描述，給出一種新的局部特征的提取方法用于群養豬身份識別。

本發明所采用的技術方案是：基于局部特征的群養豬身份識別方法，包括以下步驟：

(1)對豬個體RGB彩色圖像，分別計算每個像素彩色分量的二進制形式，取其重要有效位重新組合，考慮不同顏色分量的大小并按照人眼視覺效應，轉換為灰度圖像；

(2)計算豬個體灰度圖像的多尺度幅度響應和相位響應，在多個尺度下，分別計算鄰域像素濾波響應不同方向之間的差異，計算不同方向上差異的大小，對主要差異的方向信息進行編碼，得到多尺度局部方向信息編碼圖；

(3)比較編碼圖各子塊不同尺度下幅度編碼直方圖、相位編碼直方圖的取值，在相同直方圖取值處，對不同尺度下的直方圖進行融合，將較大的直方圖取值作為多尺度融合后的幅度響應特征、相位響應特征，降低特征維度。

進一步，所述步驟(1)具體包括：

首先，在豬舍正上方安裝攝像頭，對采集的群養豬視頻序列分幀，對每一幀圖像進行目標提取，獲得單只豬個體的RGB彩色圖像；然后，對豬個體RGB彩色圖像的每個顏色分量進行計算，設轉換后的灰度圖像中每個像素用8位二進制數來表示，從第0位(最低位)到第7位(最高位)重要性逐漸增加，將RGB三個通道的強度值中最重要有效位提取出來；再根據人眼視覺效應對顏色的敏感程度，按照綠色、紅色、藍色分量的排列順序重新組合成成二進制數，計算得到像素的灰度值，各個顏色分量可以選取2位，3位，4位等進行組合，獲得不同灰度級數量的灰度圖像；不同于僅僅依據人眼視覺效應對RGB顏色分量的敏感程度進行簡單加權計算灰度值的方法，重要有效位的組合更多地反映了不同顏色之間的差異，有利于后續對灰度圖像的特征提取。

進一步，步驟(2)所述內容，具體包括：首先，對豬個體灰度圖像，使用多尺度的Gabor濾波器作為掩模取代通常使用的單一尺度的方向模板，將豬個體圖像與Gabor濾波器卷積，獲得多尺度的方向信息；考慮到豬舍是在自然光下，豬個體之間光照差別大，而相位響應對光照不敏感，所以，不僅計算了幅度響應，也對相位響應進行了計算；然后，在每個尺度，分別計算幅度響應和相位響應相鄰方向之間的差異信息，如果為幅度響應，如下式所示：

D_u,v(x,y)＝[A_u,v(x,y)-A_u+1,v(x,y)],u＝0,1,...6