一种基于位置信息的动物运动行为判别方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及运动行为识别技术领域，特别是一种基于位置信息的动物运动行为判别方法及装置。通过获取待处理动物运动行为的三轴加速度数据，根据三轴加速度数据对运动行为中的至少站立行为和进食行为进行识别分类；获取与三轴加速度数据对应时刻的动物的位置信息，并将位置信息与动物进食区域进行比对；根据D‑S证据理论算法对识别分类出的站立行为和进食行为进行判别得到真实的站立行为和真实的进食行为，先根据三轴加速度数据对运动行为进行分类，再将加速数据和位置数据相结合对易混淆的行为进行区分，能够有效提高行为分类的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于位置信息的动物运动行为判别方法及装置
本专利技术涉及运动行为识别
，特别是一种基于位置信息的动物运动行为判别方法及装置。
技术介绍
目前，由于人工神经网络的快速发展，其已成为模式识别的强有力的工具。神经网络的运用展开了新的领域，解决其它模式识别不能解决的问题，其分类功能特别适合于模式识别与分类的应用，BP神经网络是目前应用最多的一种神经网络形式，可应用于物体的运动行为判别中。将BP神经网络应用至物体的运动行为判别中，因其误差和函数可能有局部最小值、所得的网络容错能力差、学习率不稳定等缺点，致使将其运用于判别运动行为时，分类效果不理想。奶牛行为是奶牛健康和福利水平的重要指标，奶牛行为准确判别是现代畜牧业的重要研究内容。现有的奶牛行为判别分类多停留在运动状态的层面，无法有效的将运动状态中奶牛的其他生理行为与单纯的运动状态进行分类处理，尤其是奶牛的进食行为与站立行为，导致识别出的运动行为信息不准确，影响对奶牛行为的判断，进而对奶牛的饲养造成一定的负面影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于位置信息的动物运动行为判别方法及装置，用以解决现有动物运动行为判别方法无法有效的将运动状态中进食行为与站立状态进行分类，导致识别出的行为信息不准确的问题。为了实现运动行为的准确识别，解决现有运动行为判别方法无法有效的将运动状态中进食行为与站立状态进行分类，导致识别出的行为信息不准确的问题。本专利技术提供一种基于位置信息的动物运动行为判别方法，包括以下步骤：1)获取待处理动物运动行为的三轴加速度数据，根据三轴加速度数据对运动行为中的至少站立行为和进食行为进行识别分类；2)获取与三轴加速度数据对应时刻的动物的位置信息，并将位置信息与动物进食区域进行比对；3)根据D-S证据理论算法对识别分类出的站立行为和进食行为进行判别得到真实的站立行为和真实的进食行为。有益效果是，根据位置信息将站立行为中的进食与真实的站立行为进行区分，先根据三轴加速度数据对运动行为进行分类，再将加速数据和位置数据相结合对易混淆的行为进行区分，能够有效提高行为分类的准确性。进一步地，为了解决相近的加速度数据特征易被错误归类的问题，准确识别进食与站立，所述D-S证据理论算法如下：(1)站立行为的分类结果和位置信息作为独立判据，以及进食行为、站立行为和不确定行为作为判断结果，建立初始信度表；(2)进食区域设置有颈枷，动物的位置信息包括动物的后腿位置，根据动物的后腿位置和颈枷的距离对独立判据分别构建基本信任分配函数；(3)根据D-S合成规则对基本信任分配函数中各焦元合成，得到证据融合结果，实现真实的站立行为和真实的进食行为进行判别。进一步地，为了快速实现对三轴加速度数据的对应的行为分类识别，将BP网络作为弱分类器，通过训练集的三轴加速度数据反复训练BP网络输出的多分类结果的决策值，再通过AdaBoost算法构造由多个BP网络弱分类器组成的强分类器，步骤1)中通过所述强分类器对运动行为中的至少站立行为和进食行为进行识别分类。进一步地，为了得到精准的定位信息，以便于后续D-S证据理论的建立，在包括有所述进食区域的养殖区域的边界上设置至少六个无线传感器，根据无线传感器和设置在动物后腿上的无线腿部标签并经过相似度算法处理后定位得到动物的后腿位置。为了对定位信息进行校正，使其在误差范围内，进一步地，还通过参考定位传感器获取参考定位传感器与各无线传感器的各测量距离，根据各测量距离和对应标定的实际距离得到误差修正参数，根据所述误差修正参数对动物的后腿位置进行校正。本专利技术提供一种基于位置信息的动物运动行为判别装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：1)获取待处理动物运动行为的三轴加速度数据，根据三轴加速度数据对运动行为中的至少站立行为和进食行为进行识别分类；2)获取与三轴加速度数据对应时刻的动物的位置信息，并将位置信息与动物进食区域进行比对；3)根据D-S证据理论算法对识别分类出的站立行为和进食行为进行判别得到真实的站立行为和真实的进食行为，先根据三轴加速度数据对运动行为进行分类，再将加速数据和位置数据相结合对易混淆的行为进行区分，能够有效提高行为分类的准确性。进一步地，为了解决相近的加速度数据特征易被错误归类的问题，准确识别进食与站立，上述装置中所述D-S证据理论算法如下：(1)站立行为的分类结果和位置信息作为独立判据，以及进食行为、站立行为和不确定行为作为判断结果，建立初始信度表；(2)进食区域设置有颈枷，动物的位置信息包括动物的后腿位置，根据动物的后腿位置和颈枷的距离对独立判据分别构建基本信任分配函数；(3)根据D-S合成规则对基本信任分配函数中各焦元合成，得到证据融合结果，实现真实的站立行为和真实的进食行为进行判别。进一步地，为了快速实现对三轴加速度数据的对应的行为分类识别，上述装置中将BP网络作为弱分类器，通过训练集的三轴加速度数据反复训练BP网络输出的多分类结果的决策值，再通过AdaBoost算法构造由多个BP网络弱分类器组成的强分类器，步骤1)中通过所述强分类器对运动行为中的至少站立行为和进食行为进行识别分类。进一步地，为了得到精准的定位信息，以便于后续D-S证据理论的建立，上述装置中在包括有所述进食区域的养殖区域的边界上设置至少六个无线传感器，根据无线传感器和设置在动物后腿上的无线腿部标签并经过相似度算法处理后定位得到动物的后腿位置。为了对定位信息进行校正，使其在误差范围内，进一步地，该装置还通过参考定位传感器获取参考定位传感器与各无线传感器的各测量距离，根据各测量距离和对应标定的实际距离得到误差修正参数，根据所述误差修正参数对动物的后腿位置进行校正。附图说明图1是本专利技术的一种基于位置信息的动物运动行为判别方法的原理流程图；图2是本专利技术的奶牛养殖区域中锚节点固定位置的设置示意图；图3是本专利技术中奶牛养殖区域划分为相同尺寸的虚拟栅格图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明。本专利技术提供一种基于位置信息的动物运动行为判别方法，该方法可以用于多种类型动物的运动行为的判别，但都基于三轴加速度传感器检测的运动数据，本专利技术以奶牛的运动行为为例，将三轴加速度传感器设置于奶牛右后腿上，实时获取奶牛的进食、快走、慢走、平躺、站立、站立动作与躺卧动作7种不同行为。如图1所示，包括以下步骤：1)获取待处理奶牛运动行为的三轴加速度数据和与三轴加速度数据对应时刻的动物的位置信息。通过三轴加速度传感器获得奶牛进食、平躺、站立、躺卧动作、站立动作、慢走、快走7种行为右后腿关节以下处的三轴加速度数据，采用定位装置获取奶牛7种行为对应的位置信息。优选定位装置为设置在奶牛后腿上的无线腿部标签。图1中直接通过数据库获取信息，但数据库的信息为通过上述方式获取的。通过无线传感器网络移动节点定位得到位置数据，运用相似度算法获得奶牛位置信息，具体步骤如下：如图2所示，在牛舍即养殖区域周围均匀布置6个无线传感器，即图2中的6个锚节点，其中，锚节点1被设置为汇聚节点，然后收集由每个其他锚节点发送的信息(位置、ID等)，其中养殖区域毗临过道一侧靠近颈枷位置即为奶牛的进食区域。图2中沙床为奶牛躺卧休息区域。若牛舍为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于位置信息的动物运动行为判别方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取待处理动物运动行为的三轴加速度数据，根据三轴加速度数据对运动行为中的至少站立行为和进食行为进行识别分类；2)获取与三轴加速度数据对应时刻的动物的位置信息，并将位置信息与动物进食区域进行比对；3)根据D‑S证据理论算法对识别分类出的站立行为和进食行为进行判别得到真实的站立行为和真实的进食行为。

【技术特征摘要】
1.一种基于位置信息的动物运动行为判别方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取待处理动物运动行为的三轴加速度数据，根据三轴加速度数据对运动行为中的至少站立行为和进食行为进行识别分类；2)获取与三轴加速度数据对应时刻的动物的位置信息，并将位置信息与动物进食区域进行比对；3)根据D-S证据理论算法对识别分类出的站立行为和进食行为进行判别得到真实的站立行为和真实的进食行为。2.根据权利要求1所述的基于位置信息的动物运动行为判别方法，其特征在于，所述D-S证据理论算法如下：(1)站立行为的分类结果和位置信息作为独立判据，以及进食行为、站立行为和不确定行为作为判断结果，建立初始信度表；(2)进食区域设置有颈枷，动物的位置信息包括动物的后腿位置，根据动物的后腿位置和颈枷的距离对独立判据分别构建基本信任分配函数；(3)根据D-S合成规则对基本信任分配函数中各焦元合成，得到证据融合结果，实现真实的站立行为和真实的进食行为进行判别。3.根据权利要求2所述的基于位置信息的动物运动行为判别方法，其特征在于，将BP网络作为弱分类器，通过训练集的三轴加速度数据反复训练BP网络输出的多分类结果的决策值，再通过AdaBoost算法构造由多个BP网络弱分类器组成的强分类器，步骤1)中通过所述强分类器对运动行为中的至少站立行为和进食行为进行识别分类。4.根据权利要求2所述的基于位置信息的动物运动行为判别方法，其特征在于，在包括有所述进食区域的养殖区域的边界上设置至少六个无线传感器，根据无线传感器和设置在动物后腿上的无线腿部标签并经过相似度算法处理后定位得到动物的后腿位置。5.根据权利要求4所述的基于位置信息的动物运动行为判别方法，其特征在于，还通过参考定位传感器获取参考定位传感器与各无线传感器的各测量距离，根据各测量距离和对应标定的实际距离得到误差修正参数，根据所述误差修正参数对动物的后腿位置进行校正。6.一种基于位置信息的动物运动行为判别装置，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊，张海洋，路远方，冯浩，张亚丹，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南,41