專利名稱：一種基于機器視覺的豬的呼吸頻率檢測方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機器視覺技術和對豬的行為進行檢測與識別技術，具體涉及基于機器視覺的豬的呼吸頻率的精密測量方法和裝置。
背景技術：
養(yǎng)豬行業(yè)已由傳統(tǒng)粗放型的養(yǎng)殖模式轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色環(huán)保集約型的養(yǎng)殖模式，觀測豬呼吸頻率的傳統(tǒng)方法是通過目測豬的胸部和腹部的起伏運動情況來實現(xiàn)的，由于豬舍內(nèi)環(huán)境差，長時間在豬舍中觀察會影響工作人員的健康，而且僅靠人工觀察，人的疲勞和認知程度等因素都會導致信息疏漏，所以，這種方法耗時、費力且不準確，因此，尋找更可靠、更精確、更方便的豬呼吸頻率檢測方法成了本領域的迫切需求。近年來，基于機器視覺的動物行為的智能識別與分析方法得到了應用，采用視頻攝像機現(xiàn)場采集動物的運動狀況，獲取動物運動軌跡，計算和記錄相關實驗數(shù)值，分析動物的行為狀況；系統(tǒng)硬件一般由視頻輸入器、圖像采集卡、微處理器和顯示屏等組成；系統(tǒng)軟件由通信、參數(shù)設置、圖像采集、識別、行為分析、數(shù)值計算、并行處理、數(shù)據(jù)存儲查詢、顯示、報警等模塊組成；具有非接觸無損、數(shù)字化、采樣周期可調(diào)、可實時在線自動跟蹤動物運動軌跡。但這種方法只能對動物的整體運動行為進行識別與分析，而至今未見有對豬的呼吸頻率進行檢測的文獻報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于機器視覺的豬的呼吸頻率檢測方法，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)無接觸的呼吸頻率檢測，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的目測方法，減少人力投入和增加準確性。本發(fā)明的另一目的提供一種基于機器視覺的豬的呼吸頻率檢測裝置，該裝置安裝簡單，測量精度高，適應環(huán)境能力強，能實現(xiàn)無接觸的呼吸頻率檢測。本發(fā)明一種基于機器視覺的豬呼吸頻率檢測方法采用的技術方案是通過測量豬的俯視腹側曲線的運動規(guī)律，計算豬的呼吸頻率，其具體步驟為
1)豬體的視頻圖像采集和預處理
將視頻采集設備安裝于豬舍頂部，使其光軸垂直于豬舍地面，連續(xù)采集視頻圖像，并預處理得到豬的俯視邊緣輪廓像；
2)確定豬的俯視邊緣輪廓圖像質(zhì)心( ，yt)位置，當質(zhì)心位置靜止時間超過設定閾值，進入步驟3)；
3)獲取豬的俯視側腹曲線圖，建立坐標系；
4)計算豬的呼吸頻率
在所述坐標系內(nèi)，測量豬的一側腹線上的豬肩部側端點A與腰角端點B間曲線隨時間的波動，其波動頻率為豬的呼吸頻率。進一步，所述步驟1)的預處理方法為背景差分法和邊緣檢測算法。
進一步，所述質(zhì)心(^ , Λ )位置的確定方法為
權利要求
1.一種基于機器視覺的豬呼吸頻率檢測方法，其特征在于通過測量豬的俯視腹側曲線的運動規(guī)律，計算豬的呼吸頻率，其具體步驟為1)豬體的視頻圖像采集和預處理將視頻采集設備安裝于豬舍頂部，使其光軸垂直于豬舍地面，連續(xù)采集視頻圖像，并預處理得到豬的俯視邊緣輪廓像；2)確定豬的俯視邊緣輪廓圖像質(zhì)心( ，Λ)位置，當質(zhì)心位置靜止時間超過設定閾值，進入步驟3)；3)獲取豬的俯視側腹曲線圖，建立坐標系；4)計算豬的呼吸頻率在所述坐標系內(nèi)，測量豬的一側腹線上的豬肩部側端點A與腰角端點B間曲線隨時間的波動，其波動頻率為豬的呼吸頻率。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于機器視覺的豬呼吸頻率檢測方法，其特征在于所述步驟1)的預處理方法為背景差分法和邊緣檢測算法。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于機器視覺的豬呼吸頻率檢測方法，其特征在于所述質(zhì)心(A，)位置的確定方法為.1 H 1 H x^= Σ xi ,凡=—Σ·^.⑴ Ti tf其中η是豬的俯視邊緣輪廓線所有像素點的個數(shù)，( , Λ)是豬的俯視邊緣輪廓線的像素點。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于機器視覺的豬呼吸頻率檢測方法，其特征在于所述步驟3)的坐標系的建立方法為通過邊緣提取得到只包含下邊緣的邊界跟蹤結果圖像，找出其最小外接矩形，將所述外接矩形的水平對稱軸設為X軸，從左到右掃描外接矩形下邊緣的最低點Q，通過該點建立 Y軸。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于機器視覺的豬呼吸頻率檢測方法，其特征在于所述步驟4)的豬肩部側端點A的確定采用曲線的凹凸點識別法。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種基于機器視覺的豬呼吸頻率檢測方法，其特征在于所述步驟4)的豬肩部側端點B點的確定采用邊界曲線局部曲率最大的方法。
7.一種基于機器視覺的豬呼吸頻率檢測裝置，包括視頻采集設備、傳輸模塊、處理模塊和顯示及存儲模塊，其特征在于所述視頻采集設備設置于豬舍中心位置距離地面固定高度處，其光軸垂直于豬舍地面，用于進行豬體視頻圖像的采集；所述處理模塊用于對所述主體視頻圖像的預處理、獲取豬的俯視側腹曲線圖，建立坐標系和計算豬的呼吸頻率；所述傳輸模塊用于在視頻采集設備和處理模塊之間傳輸視頻圖像；所述顯示及存儲模塊用于顯示豬的呼吸頻率并進行存儲。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于機器視覺的豬的呼吸頻率檢測方法及裝置，該方法采用視頻攝像機現(xiàn)場采集動物的運動狀況，獲取動物運動軌跡，通過測量豬的俯視腹側曲線的運動規(guī)律，計算豬的呼吸頻率，能夠?qū)崿F(xiàn)無接觸的呼吸頻率檢測，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的目測方法，減少人力投入和增加準確性；該裝置包括視頻采集設備、傳輸模塊、處理模塊和顯示及存儲模塊，安裝簡單，測量精度高，適應環(huán)境能力強。
文檔編號A61B5/08GK102499687SQ201110364450
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月17日 優(yōu)先權日2011年11月17日
發(fā)明者朱偉興, 李新城, 武志磊, 馬長華 申請人:江蘇大學