[發明專利]一種基于支撐時相的奶牛跛行檢測方法與系統

在審

• 申請號: 202010092952.6
• 申請日: 2020-02-14
• 公開（公告）號: CN111339850A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 劉剛;康熙;張旭東
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;A01K29/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 程琛

本發明實施例提供一種基于支撐時相的奶牛跛行檢測方法與系統。該方法包括：采集奶牛行走視頻，從所述奶牛行走視頻中提取奶牛牛蹄移動影像；基于所述奶牛牛蹄移動影像計算支撐時相集合；采用基于所述支撐時相集合的奶牛跛行分類算法，對奶牛跛行進行檢測和分類，得到奶牛跛行分類結果；基于奶牛跛行分類結果，檢測已存在跛行奶牛的單條牛腿，得到跛行腿檢測結果。本發明實施例通過采用自主設計的基于支撐時相的跛行檢測算法，旨在內部比較奶牛四只牛腿在行走過程中的差異，用于奶牛跛行檢測，有效地減少常規跛行檢測方法中個體特異性的影響，提高計算機視覺奶牛跛行檢測和分類精度，并實現了跛行腿的檢測。

技術領域

本發明涉及養殖信息化技術領域，尤其涉及一種基于支撐時相的奶牛跛行檢測方法與系統。

背景技術

在奶牛養殖業中，奶牛跛行不僅影響奶牛產奶量，降低奶牛生活福利，還會導致繁殖能力下降，提高淘汰率，美國高盛研究報告《人工智能與精準農業》中顯示，奶牛平均跛行率為23.5％，每年造成經經濟損失110億美元。因此對跛行奶牛的及時、準確檢測，可以及時對跛行奶牛進行治療，減少奶牛病痛與經濟損失。

早期的奶牛跛行檢測以養殖者人眼觀察為主，這種方式主要可以檢測重度跛行奶牛，但是對于重度跛行的奶牛，通常足夠沒有時間得到治療。計算機視覺奶牛跛行檢測技術通過攝像機對奶牛行走視頻進行收集，并通過計算機中的圖像處理技術對奶牛運動中的行為特征進行提取，最后通過檢測算法對奶牛是否跛行以及跛行程度進行判斷。近些年來，電子技術越來越多的應用于乳制品行業，計算機視覺技術由于其價格適中、非接觸信息獲取方法，并且圖像獲取后檢測算法更貼近于已有成熟研究的評分系統，所以適用于奶牛跛行檢測，利用計算機視覺檢測奶牛跛行技術被廣泛的研究。

目前，基于計算機視覺的奶牛跛行檢測方法主要以計算奶牛行走時的弓背曲率為主，通過對視頻中的奶牛圖像進行提取，利用奶牛臀部到頸部圓擬合實現奶牛行走時背部姿態的提取，基于背部曲率值，計算出代表單頭母牛跛行狀態的分數。其他方法包括軌跡重疊檢測方法，即健康奶牛行走過程中，后蹄應超過前蹄位置，利用可見光相機收集奶牛在通道中行走視頻，從圖像中利用圖像處理技術提取了奶牛牛蹄落地位置，對奶牛跛行進行檢測。以及利用奶牛頭部、頸部和背部連接線斜率，對奶牛跛行程度進行判斷等方法。

而奶牛是復雜的、存在個體差異的、時變的系統，不同的奶牛大小不同，跛行后特征表現不同，因此常規的計算機視覺奶牛跛行檢測方法受奶牛個體特異性影響。并且現有的方法僅能檢測奶牛是否跛行，對跛行程度進行分級，無法檢測造成跛行的牛腿(跛行腿)，無法滿足養殖場檢測需要。

發明內容

本發明實施例提供一種基于支撐時相的奶牛跛行檢測方法與系統，用以解決現有技術中對奶牛跛行的測量不夠精確，且檢測結果無法精確到具體牛腿的問題。

第一方面，本發明實施例提供一種基于支撐時相的奶牛跛行檢測方法，包括：

采集奶牛行走視頻，從所述奶牛行走視頻中提取奶牛牛蹄移動影像；

基于所述奶牛牛蹄移動影像計算支撐時相集合；

采用基于所述支撐時相集合的奶牛跛行分類算法，對奶牛跛行進行檢測和分類，得到奶牛跛行分類結果；

基于奶牛跛行分類結果，檢測已存在跛行奶牛的單條牛腿，得到跛行腿檢測結果。

優選地，所述采集奶牛行走視頻，從所述奶牛行走視頻中提取奶牛牛蹄移動影像，具體包括：

通過視頻采集設備對所述奶牛行走視頻進行采集；

通過視頻分幀和圖像處理對所述奶牛行走視頻中的奶牛牛蹄進行跟蹤定位，提取所述奶牛牛蹄移動影像。

優選地，所述基于所述奶牛牛蹄移動影像計算支撐時相集合，具體包括：

通過所述奶牛牛蹄移動影像，獲取奶牛單個牛蹄抬起時間和奶牛單個牛蹄落地時間；