一种基于猪脸识别技术的自动投食器、系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于猪脸识别技术的自动投食器、系统及方法；该自动投食器包括储食桶，其底端设有导管，该导管上设有阀门和识别猪脸的识别装置，导管的底端设有食槽；识别装置用于对猪脸图像进行识别，确定当前猪的进食数量和进食频率，判断当前猪是否需要进食；该自动投食系统由上述的多个自动投食器并联组成，每一自动投食器对应一条进食通道，可根据猪脸识别结果实现自动投食。本发明专利技术搭建了以猪脸识别为基础的智能养殖服务平台，开创了一套全流程、全链条、全生态的猪脸识别自动投喂系统，解决了生猪养殖过程中出现的高浪费、高污染、高耗能问题，为中小规模养殖企业降低养殖成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于猪脸识别技术的自动投食器、系统及方法
本专利技术涉及自动化应用和图像识别
，特别是指一种基于猪脸识别技术的自动投食器、系统及方法。
技术介绍
对于发展中国家而言，智慧农业是消除贫困、实现后发优势、经济发展后来居上、实现赶超策略的主要途径，而畜牧养殖业是农业的重要一环。另一方面，在目前的猪养殖业中，对于猪的喂食一般分为两种方式；一种方式是公开喂食，圈养；也即一圈猪共享一个食槽，这种喂食方式效率高，喂食速度快，但是容易造成因为猪抢食造成的浪费，无法让每头猪都精准进食。另一种喂食方式是分开喂食；也即每头猪均有单独的喂食区域，该种方式能够保证喂食的精准，但是操作繁琐，猪圈改造成本高，不适用于中小型养猪场。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于猪脸识别技术的自动投食器、系统及方法，以至少部分解决现有的养猪场喂食系统所存在的上述问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于猪脸识别技术的自动投食器，所述自动投食器包括用于储存猪食的储食桶，所述储食桶的底端设有用于输送猪食的导管，所述导管上设有用于控制导管闭合的阀门，所述导管的底端设有用于容纳从所述导管流出的猪食的食槽；所述导管上还设有用于对待喂食的猪进行猪脸识别感应的识别装置。进一步地，所述识别装置包括红外线摄像头、图像处理器和显示器；其中，所述红外线摄像头用于采集待喂食猪的猪脸图像；所述图像处理器用于采用预设处理算法对采集的猪脸图像进行识别，将识别结果通过所述显示器显示，并根据识别结果确定当前猪的进食数量和进食频率，判断当前猪是否需要进食。进一步地，所述预设处理算法包括猪脸检测算法和猪脸识别模型；其中，所述猪脸检测算法用于对所述红外线摄像头采集到的猪脸图像进行灰度化处理、猪脸检测、边缘裁剪、旋转校正和尺寸重调并提取出多个面部特征点；所述猪脸识别模型用于根据提取出的面部特征点将相应的猪脸图像编码为预设维度的特征向量，并分别计算所述特征向量与预设数据库中所有图像向量的复杂度不变距离，将计算出的复杂度不变距离超过预设阀值且与所述特征向量间的复杂度不变距离值最小的图像作为识别结果，将所述识别结果所对应的生猪编号及其预设的相关信息通过所述显示器展示。进一步地，所述面部特征点包括眼睛、鼻子和嘴巴。进一步地，在分别计算所述特征向量与预设数据库中所有图像向量的复杂度不变距离后，所述猪脸识别模型还用于：采用计算出的复杂度不变距离超过预设阀值的图像向量覆盖所述预设数据库中的原始图像向量，以实现所述预设数据库的自我更新。进一步地，所述猪脸识别模型基于卷积神经网络搭建而成，其输入层为经过所述猪脸检测算法处理后的猪脸图像，由一层卷积层进行采样，其后又由两个采样模块组成，每个采样模块均包括两个卷积层和一个池化层，后面为两个全连接层和一个输出层；所述猪脸识别模型统一采用ReLU作为激活函数。相应地，为解决上述技术问题，本专利技术还提供如下技术方案：一种基于猪脸识别技术的自动投食系统，所述自动投食系统包括如上所述的自动投食器，每一所述自动投食器分别对应一条进食通道；所述进食通道的一端设置有供待喂食猪走入所述进食通道的走入门，另一端设置有供所述进食通道内的猪走出所述进食通道的走出门；当猪走到所述走入门时，若所述进食通道内没有猪在进食且所述走出门处于关闭状态，所述自动投食器控制所述走入门打开；在当前猪进入所述进食通道后，所述自动投食器控制所述走入门关闭；当所述识别装置判断当前猪需要进食时，控制所述阀门打开，使得所述储食桶内的猪食通过所述导管流入所述食槽，供当前猪食用；当所述进食通道内的猪进食完毕或所述识别装置判断当前猪不需要进食时，控制所述走出门打开，驱离猪离开所述进食通道，并在当前猪走出所述进食通道后关闭所述走出门。进一步地，所述自动投食系统还包括食物储存器，所述食物储存器与各储食桶连通。相应地，为解决上述技术问题，本专利技术还提供如下技术方案：一种通过上述的基于猪脸识别技术的自动投食系统实现的基于猪脸识别技术的自动投食方法，所述自动投食方法包括：当猪走到走入门时，若进食通道内没有猪在进食且走出门处于关闭状态，控制走入门打开；并在当前猪进入进食通道后，控制走入门关闭；通过红外线摄像头获取猪脸图像，并将猪脸图像发送至图像处理器；根据所述猪脸图像中的猪脸特征点进行猪脸检测，检测到猪脸后根据边缘特征点确定猪脸图像并进行预处理，包括灰度化、边缘裁剪和旋转对齐；对经过预处理后的猪脸图像进行尺寸调整，并输入到猪脸识别模型中；根据所述猪脸识别模型的输出结果，判断当前猪是否需要喂食；若当前猪需要进食，则控制所述阀门打开，使得所述储食桶内的猪食流入所述食槽；当猪进食完毕或判断当前猪不需要进食时，控制所述走出门打开，驱离猪离开所述进食通道，并在当前猪走出所述进食通道后关闭所述走出门。进一步地，所述猪脸识别模型对猪脸图像的识别过程包括：根据猪脸图像中的面部特征点将猪脸图像编码为预设维度的特征向量；分别计算所述特征向量与预设数据库中所有图像向量的复杂度不变距离；将复杂度不变距离超过预设阀值且与所述特征向量间的复杂度不变距离值最小的图像作为识别结果，同时采用复杂度不变距离超过预设阀值的图像向量覆盖所述预设数据库中的原始图像向量，以实现所述预设数据库的自我更新。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：本专利技术的自动投食器可以自动对猪脸进行识别，并根据识别结果精确测量出每头猪每天的进食量，根据猪的进食量实现按需喂食，达到高效环保的效果。通过该自动投食器组成的自动投食系统，可以保证同一时间下只有一头猪进食，保证猪每天的进食定量，极大地降低了饲料成本。而且本专利技术的系统中的每一个自动投食器可独立运作亦可合并运作，可以灵活应用到中小型养殖企业中。附图说明图1为本专利技术的第一实施例提供的基于猪脸识别技术的自动投食器的结构示意图；图2为本专利技术的猪脸识别模型的网络结构示意图；图3为本专利技术的第三实施例提供的基于猪脸识别技术的自动投食方法的流程示意图。附图标记说明：1、储食桶；2、导管；3、阀门；4、食槽；5、识别装置。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。第一实施例请参阅图1，本实施例提供一种基于猪脸识别技术的自动投食器，该自动投食器包括用于储存猪食的储食桶1，储食桶1的底端设置有用于输送猪食的导管2，导管2上设置有用于控制导管2闭合的阀门3，该阀门3可以是电磁阀；导管2的底端设置有用于容纳从导管2流出的猪食的食槽4；此外，导管2上还设置有用于对待喂食的猪进行猪脸识别感应的识别装置5。上述识别装置5包括红外线摄像头、图像处理器和显示器；其中，红外线摄像头用于采集待喂食猪的猪脸图像，采用红外线摄像头可以提高光线不足环境下猪脸图像采集的成功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于猪脸识别技术的自动投食器，其特征在于，包括用于储存猪食的储食桶，所述储食桶的底端设有用于输送猪食的导管，所述导管上设有用于控制导管闭合的阀门，所述导管的底端设有用于容纳从所述导管流出的猪食的食槽；所述导管上还设有用于对待喂食的猪进行猪脸识别感应的识别装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于猪脸识别技术的自动投食器，其特征在于，包括用于储存猪食的储食桶，所述储食桶的底端设有用于输送猪食的导管，所述导管上设有用于控制导管闭合的阀门，所述导管的底端设有用于容纳从所述导管流出的猪食的食槽；所述导管上还设有用于对待喂食的猪进行猪脸识别感应的识别装置。


2.如权利要求1所述的基于猪脸识别技术的自动投食器，其特征在于，所述识别装置包括红外线摄像头、图像处理器和显示器；其中，
所述红外线摄像头用于采集待喂食猪的猪脸图像；所述图像处理器用于采用预设处理算法对采集的猪脸图像进行识别，将识别结果通过所述显示器显示，并根据识别结果确定当前猪的进食数量和进食频率，判断当前猪是否需要进食。


3.如权利要求2所述的基于猪脸识别技术的自动投食器，其特征在于，所述预设处理算法包括猪脸检测算法和猪脸识别模型；其中，
所述猪脸检测算法用于对所述红外线摄像头采集到的猪脸图像进行灰度化处理、猪脸检测、边缘裁剪、旋转校正和尺寸重调并提取出多个面部特征点；
所述猪脸识别模型用于根据提取出的面部特征点将相应的猪脸图像编码为预设维度的特征向量，并分别计算所述特征向量与预设数据库中所有图像向量的复杂度不变距离，将计算出的复杂度不变距离超过预设阀值且与所述特征向量间的复杂度不变距离值最小的图像作为识别结果，将所述识别结果所对应的生猪编号及其预设的相关信息通过所述显示器展示。


4.如权利要求3所述的基于猪脸识别技术的自动投食器，其特征在于，所述面部特征点包括眼睛、鼻子和嘴巴。


5.如权利要求3所述的基于猪脸识别技术的自动投食器，其特征在于，在分别计算所述特征向量与预设数据库中所有图像向量的复杂度不变距离后，所述猪脸识别模型还用于：
采用计算出的复杂度不变距离超过预设阀值的图像向量覆盖所述预设数据库中的原始图像向量，以实现所述预设数据库的自我更新。


6.如权利要求3所述的基于猪脸识别技术的自动投食器，其特征在于，所述猪脸识别模型基于卷积神经网络搭建而成，其输入层为经过所述猪脸检测算法处理后的猪脸图像，由一层卷积层进行采样，其后又由两个采样模块组成，每个采样模块均包括两个卷积层和一个池化层，后面为两个全连接层和一个输出层；所述猪脸识别模型统一采用ReLU作为激活函数。


7.一种基于猪脸识别技术的自动投食系统，其特征在于，包括多个如权利要求1-6中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨国庆，李擎，崔家瑞，徐坤亮，苗正，牛拓，张家伦，张梦琳，
申请(专利权)人：北京科技大学，北京一棵小树农业科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11