[發明專利]一種柵欄過道式牛體健康數據提取裝置及其智能提取方法

在審

• 申請號: 202310001539.8
• 申請日: 2023-01-03
• 公開（公告）號: CN115918571A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 張淦;張東彥;李威風;嚴海峰;周云飛;陳漢
• 申請（專利權）人: 合肥夔牛電子科技有限公司
• 主分類號: A01K29/00
• 分類號: A01K29/00;G06V40/10;G06V40/18;G06V10/10;G06V10/26;G06V10/82;G06T7/60
• 代理公司: 合肥國和專利代理事務所(普通合伙) 34131
• 代理人: 張祥騫;吳娜

1.一種柵欄過道式牛體健康數據提取裝置，包括柵欄過道(7)，所述柵欄過道(7)的底部安裝有電子體重秤(8)，其特征在于：所述的柵欄過道(7)上安裝有均與服務器相連接的攝像頭A(1)、攝像頭B(2)、攝像頭C(3)、攝像頭D(4)、攝像頭E(5)和攝像頭F(6)，所述的攝像頭A(1)、攝像頭B(2)和攝像頭C(3)均為可見光圖像采集攝像頭，所述的攝像頭D(4)、攝像頭E(5)和攝像頭F(6)均為可見光及紅外圖像采集攝像頭。

2.根據權利要求1所述的一種柵欄過道式牛體健康數據提取裝置，其特征在于：所述的攝像頭A(1)布置在柵欄過道(7)的中部頂端且其攝像范圍垂直向下，攝像頭B(2)布置在柵欄過道(7)的左側且其攝像范圍朝向攝像頭C(3)，攝像頭C(3)布置在柵欄過道(7)的右側且其攝像范圍朝向攝像頭B(2)；所述的攝像頭D(4)布置在柵欄過道(7)的前部頂端且其攝像范圍為后下方45°，攝像頭E(5)布置于柵欄過道(7)的左前部下方且其攝像范圍與水平面以及前視圖切面夾角均為45°，攝像頭F(6)布置于柵欄過道(7)的右前部下方且其攝像范圍與水平面以及前視圖切面夾角均為45°。

3.根據權利要求1所述的一種柵欄過道式牛體健康數據提取裝置的智能提取方法，其特征在于，包括以下步驟：

31)牛進出柵欄狀態的獲取：實時監控電子體重秤(8)數據，當體重秤數據超過閾值時，記錄牛進入過道時刻為t1；當體重秤數據低于閾值時，記錄牛離開過道時刻為t2，將t1和t2之間時刻的牛體重和攝像頭A(1)、攝像頭B(2)、攝像頭C(3)、攝像頭D(4)、攝像頭E(5)和攝像頭F(6)采集的圖像數據保存，記為當前牛體的健康數據標簽；

32)牛正面圖像的合成處理：利用攝像頭D(4)、攝像頭E(5)和攝像頭F(6)采集的三個角度牛臉可見光圖像，合成出正面無傾斜牛面部可見光圖像；

33)牛體身份的識別：根據合成出的正面無傾斜牛面部圖像，采用yolov5目標檢測模型定位牛臉，并使用另一個yolov5網絡定位牛眼睛、鼻子、耳朵和嘴巴，計算如下八個指標：牛眼睛像素數、牛眼區域平均灰度值、牛眼中心距離、牛鼻子像素數、牛鼻子區域平均灰度值、牛嘴巴像素數、牛嘴巴區域平均灰度值、牛耳朵中心距離，并與數據庫中牛臉圖像進行匹配，判斷牛的身份；

34)牛體型參數的計算：獲取牛通過柵欄時的攝像頭A(1)、攝像頭B(2)和攝像頭C(3)采集的圖像，通過圖像分割方法將牛和背景分開，計算每幅圖像中牛的體長、體寬和體高，取最大值作為牛的體長、體寬和體高，并進行牛體型參數的計算，其表達式如下：

BL＝max(bl₁、bl₂、……、bl_n)，

BW＝max(bw₁、bw₂、……、bw_n)，

BH＝max(bh₁、bh₂、……、bh_n)，

其中，BL、BW、BH分別代表牛的體長、體寬、體高的測量結果，bl_n、bw_n、bh_n分別代表每一幅牛的圖像分析得到的體長、體寬、體高，n是圖像采集的數量；

35)牛體溫數據的測量：

351)使用ITG網絡模型，將同一時刻攝像頭D(4)、攝像頭E(5)和攝像頭F(6)采集的紅外圖像合成牛臉正面紅外圖像，通過u-net語義分割模型將牛臉和背景分割，計算得到牛臉長度和寬度；

352)將合成的牛臉紅外圖像與可將光牛臉圖像對齊，直接定位出牛臉圖像中牛眼睛、牛鼻孔中點位置；

取牛眼睛中點連線上方0.2倍牛臉長度H作為圓心、0.4倍牛臉寬度W作為半徑，進行作圓處理，將其作為牛額頭位置；取其平均值作為本幀圖像牛體溫；

353)分析一頭牛所有的牛額頭紅外圖像，按照上述方法計算每幀圖像牛體溫，取其最大值作為牛體溫測量結果，其公式如下：

BT＝max(bt₁,bt₂，……bt_n)，

其中，BT為牛體溫的最終測量結果，bt_n為每一幀圖像計算得到的牛體溫，n是圖像采集的數量；

36)牛體重的測量：將測得的牛體重數據剔除出異常值后，擬合成為正態分布曲線，取正態分布曲線的均值作為牛體重數據；

37)牛體健康數據的存儲：將牛體身份、牛體型參數、牛體溫數據、牛體重數據進行存儲，形成牛體健康數據。