數(shù)字農(nóng)業(yè)若干技術(shù)在畜禽業(yè)應(yīng)用簡(jiǎn)報(bào)之二中國(guó)種豬信息網(wǎng)

數(shù)字農(nóng)業(yè)假設(shè)干技術(shù)在畜禽業(yè)

運(yùn)用簡(jiǎn)報(bào)之二中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)報(bào)告人：滕光輝研討意義研討現(xiàn)狀研討進(jìn)展利用雙目視覺檢測(cè)豬體高的研討研討意義傳統(tǒng)方式圍欄稱稱重車圖像工程技術(shù)技術(shù)程度提高省時(shí)省力無(wú)接觸式防止應(yīng)激易于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)可盡量防止損壞圖像工程技術(shù)圖像分析圖像處置圖像了解圖像工程圖像分三個(gè)層次籠統(tǒng)性數(shù)據(jù)量廣泛運(yùn)用于：生物、醫(yī)學(xué)、遙感、測(cè)繪、工業(yè)自動(dòng)化及農(nóng)業(yè)等丹麥Nabil等(1996)：豬體背部設(shè)置一部攝像機(jī)，利用預(yù)先在距地面半米高處設(shè)置好的標(biāo)桿對(duì)系統(tǒng)進(jìn)展定標(biāo)，采集圖像后計(jì)算得到豬體背部的面積，并利用面積的對(duì)數(shù)得到與體重對(duì)數(shù)的線性關(guān)系。國(guó)外相關(guān)研討簡(jiǎn)介日本的H.Minagawa等(2003)：建立如右圖的平臺(tái)，根據(jù)閱歷公式估計(jì)豬體重，設(shè)備可以在一個(gè)導(dǎo)軌上挪動(dòng)，改動(dòng)光源成分增大背景與豬體之間的反差，簡(jiǎn)化圖像處置算法設(shè)計(jì)英國(guó)Schofield的研討：在豬進(jìn)入飼喂器時(shí)，利用背部的攝像機(jī)采集豬體背部圖像，求取背部區(qū)域內(nèi)象素?cái)?shù)目，以此回歸豬體重。2004JiahuaWu,RobinTillett,NigelMcFarlaneetal.Extractingthethree-dimensionalshapeoflivepigsusingstereophotogrammetry.ComputersandElectronicsinAgriculture.2004,4:203~222對(duì)于三維技術(shù)的運(yùn)用，國(guó)外也有研討。文獻(xiàn)中引見了利用立體攝像合成三維圖像的方法。系統(tǒng)采用六部攝像頭，三個(gè)方位〔每個(gè)方位兩部〕：側(cè)面，反面，后面采集圖像。每個(gè)方位布置了一個(gè)閃光燈，采集圖像時(shí)進(jìn)展補(bǔ)光，閃光燈中的一盞由計(jì)算機(jī)控制，另兩盞由第一個(gè)閃光燈控制。采集系統(tǒng)布置在豬舍一角，將實(shí)驗(yàn)豬只根據(jù)豢養(yǎng)配方不同分成兩組以獲得體型上的差別。實(shí)驗(yàn)開場(chǎng)階段人工引導(dǎo)豬進(jìn)入采集區(qū)域，等其順應(yīng)后人就不再干涉，僅設(shè)置一些吃的東西誘使豬進(jìn)入采集區(qū)域。實(shí)驗(yàn)的豬體重由30kg生長(zhǎng)到80kg，實(shí)驗(yàn)繼續(xù)了14個(gè)周，圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)經(jīng)過(guò)IEEE4接口傳至計(jì)算機(jī)保管在一個(gè)硬盤中；這個(gè)采集系統(tǒng)沒(méi)有引見觸發(fā)設(shè)備，主要著力引見三維合成，利用三個(gè)角度獲得的六張圖像合成了三維圖，其研討的主要目的是建立一個(gè)不同周齡、飼料配方、體重、姿態(tài)的豬體型數(shù)據(jù)庫(kù)。2004R.P.White,C.P.Schofield,D.M.Greenetal.Theeffectivenessofavisualimageanalysis(VIA)systemformonitoringtheperformanceofgrowing/finishingpigs.AnimalScience2004,78:409-418.國(guó)外研討比較成熟的可視圖像分析〔VIA〕系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)實(shí)時(shí)地獲取豬體尺寸和外形信息，為了客觀評(píng)價(jià)該系統(tǒng)的運(yùn)用效果，文獻(xiàn)三中引見了評(píng)價(jià)該系統(tǒng)性能所進(jìn)展的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)施和數(shù)據(jù)處置的整個(gè)過(guò)程。選擇由代表性的不同體型、性別、日齡等的豬進(jìn)展實(shí)驗(yàn)，評(píng)價(jià)結(jié)果闡明：1〕VIA系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)到8－10天的豬體參數(shù)變化；2〕根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)〔ANN〕和變量歸一化分析〔canonicalvariatesanalysis〕對(duì)該系統(tǒng)性能進(jìn)展分析，可以得出該系統(tǒng)可以識(shí)別出豬體的類型和性別，對(duì)不同類型的豬體識(shí)別正確率最低在64％，最高在81％，且利用ANN分析得到的識(shí)別正確率較后者高，以為VIA系統(tǒng)是一個(gè)有實(shí)踐意義的系統(tǒng)，可以成為整個(gè)綜合管理系統(tǒng)〔IMS〕的一部分。體形體重豢養(yǎng)豬生長(zhǎng)模型算法控制機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)耗費(fèi)總氮監(jiān)測(cè)背膘IMA飼喂站等子系統(tǒng)預(yù)定目的IntegratedManagementSystem〔IMA〕可以利用VIA系統(tǒng)提供的參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)測(cè)模型的實(shí)時(shí)優(yōu)化利用IMA可以經(jīng)過(guò)改動(dòng)飼料配方控制豬體的增重可以部分實(shí)現(xiàn)對(duì)背膘的控制，但并不理想，還需求獲取一些與背膘有關(guān)的反響信息，有望從VIA系統(tǒng)獲得在控制增重的同時(shí)減少了廢棄物的排放VIA系統(tǒng)和飼喂系統(tǒng)可以為研討安康情況和福利情況提供途徑主要功能2004A.R.Frost,A.P.French,R.D.Tillettetal.Avisionguidedrobotfortrackingalive,looselyconstrainedpig.ComputersandElectronicsinAgriculture,2004,44:93–106一些傳感器可以獲得豬體的生理目的，如：背膘厚、心跳率、呼吸率、肌體組成等，經(jīng)常獲取這些生理目的對(duì)各項(xiàng)控制措施有重要意義。但這些傳感器不易操作，利用人工布置或操作這些傳感器那么需求較強(qiáng)的專業(yè)技巧，特別是要要常獲取這些信息時(shí)，難度更大。出于這個(gè)問(wèn)題，文獻(xiàn)以背膘厚為檢測(cè)對(duì)象，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于機(jī)器視覺的智能系統(tǒng)。超聲波背膘傳感器有其固定的測(cè)試部位，為了準(zhǔn)確、自動(dòng)化地布置測(cè)背膘傳感器的位置，利用采集到的背部圖像，提取出背部輪廓的四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)位置，根據(jù)這四點(diǎn)的坐標(biāo)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算求得傳感器應(yīng)該布置的位置，再控制氣動(dòng)的機(jī)械機(jī)構(gòu)將傳感器布置到位。國(guó)外研討總結(jié)有對(duì)單只豬的研討也由對(duì)多只豬的研討；有二維圖像的也有三維圖像的；灰度圖像研討較多，彩色較少。由僅估計(jì)體重到豬各項(xiàng)體尺、面積包括體重等的生長(zhǎng)參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)有對(duì)系統(tǒng)硬件進(jìn)展研討也有對(duì)如何評(píng)價(jià)系統(tǒng)進(jìn)展研討的利用機(jī)器視覺及智能控制向智能化的方向開展國(guó)外其他研討JiahuaWu研討利用立體視覺合成豬體三維圖像的方法Doeschl研討豬在生長(zhǎng)過(guò)程中在尺寸和外形方面的變化，延續(xù)監(jiān)測(cè)了豬體背部11個(gè)參數(shù)，描畫豬生長(zhǎng)變化過(guò)程White對(duì)建立的可視圖像分析系統(tǒng)，可以獲取豬體背部尺寸和外形信息，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)了該系統(tǒng)的運(yùn)用效果，以為系統(tǒng)可以成為豬場(chǎng)整個(gè)綜合管理系統(tǒng)的一部分其他主要包括：豬體定位算法、彩色圖像分析技術(shù)及算法模型穩(wěn)定性研討等國(guó)內(nèi)研討現(xiàn)狀中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)研討：劉艷國(guó)：豬活體等級(jí)評(píng)定以貼在豬背部知尺寸的長(zhǎng)方形塊為規(guī)范，用數(shù)碼相機(jī)采集豬體圖像，研討了種豬背部去除頭部和尾部后剩余的投影面積與體重的相關(guān)性實(shí)測(cè)了與豬宰殺等級(jí)有關(guān)的體形參數(shù)，建立了這些參數(shù)實(shí)測(cè)值與宰后目的及豬肉等級(jí)的關(guān)模型；再利用數(shù)碼相機(jī)獲取豬體圖像，經(jīng)過(guò)圖像處置獲取體尺參數(shù)，并利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了豬肉等級(jí)的預(yù)測(cè)模型。國(guó)內(nèi)研討文獻(xiàn)國(guó)內(nèi)有一些利用體尺參數(shù)估計(jì)體重的閱歷或公式，與圖像技術(shù)相關(guān)的主要有以下幾篇：2005劉艷國(guó).圖像處置技術(shù)在活體豬等級(jí)評(píng)定中的運(yùn)用.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文2006呂剛.計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在豬肉質(zhì)評(píng)定中的運(yùn)用.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文.2006年5月2006楊艷.利用二維數(shù)字圖像估算種豬體重.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).2006，11〔3〕：61-64系統(tǒng)定標(biāo)問(wèn)題國(guó)內(nèi)研討不夠系統(tǒng)、深化圖像采集方式對(duì)體高的思索缺乏存在問(wèn)題國(guó)內(nèi)外研討現(xiàn)狀分析目前的任務(wù)研討目的：利用機(jī)器視覺原理實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)〔每天〕遠(yuǎn)程無(wú)接觸檢測(cè)〔丈量〕種豬體尺，包括：體高、體長(zhǎng)、背寬、背部面積等，及時(shí)掌握豬體的生長(zhǎng)情況和環(huán)境信息并對(duì)豬體重進(jìn)展預(yù)測(cè)，為管理決策提供根據(jù)主要研討內(nèi)容：豬個(gè)體識(shí)別；豬體圖像的采集、傳輸、處置；體尺參數(shù)的提取、存儲(chǔ)；環(huán)境參數(shù)的采集、存儲(chǔ)；利用體尺參數(shù)進(jìn)展生長(zhǎng)過(guò)程監(jiān)測(cè)，研討決策算法，對(duì)生長(zhǎng)形狀進(jìn)展評(píng)價(jià)。雙目視覺攝象機(jī)標(biāo)定

用CCD攝像機(jī)CMOS攝像器線性標(biāo)定、自標(biāo)定、雙目視覺標(biāo)定提取對(duì)應(yīng)的圖象特征尋覓同一個(gè)空間點(diǎn)在兩幅圖象中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，得到視差圖根據(jù)視差信息求解三維空間信