基于热红外的奶牛跛行运动特征检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种基于热红外的奶牛跛行运动特征检测方法及装置，方法包括：基于热红外相机采集奶牛行走视频；基于奶牛行走视频提取奶牛在行走过程中的身体图像；基于所述行走过程中的身体图像，确定各身体图像中奶牛关键位置的位置坐标；根据各身体图像中奶牛关键位置的位置坐标的变化，计算奶牛跛行运动特征。本发明专利技术实施例可以有效避免光照、环境变化对奶牛跛行运动特征检测的影响，提高奶牛跛行运动特征获取的准确性。

【技术实现步骤摘要】
基于热红外的奶牛跛行运动特征检测方法及装置
本专利技术涉及精准农业中的畜禽高效安全养殖信息化领域，尤其涉及一种基于热红外的奶牛跛行运动特征检测方法及装置。
技术介绍
奶牛跛行不仅影响奶牛产奶量，降低奶牛生活福利，还会导致繁殖能力下降，提高淘汰率，每年造成经经济损失110亿美元。对跛行奶牛的及时、准确检测，可以及时对跛行奶牛进行治疗，减少奶牛病痛与经济损失。早期的奶牛跛行检测以养殖者人眼观察为主，这种方式主要可以检测重度跛行奶牛，但是对于重度跛行的奶牛，通常没有足够时间得到治疗，并且这种方法费时费力，主观因素较强，检测精度较低。计算机视觉奶牛跛行检测技术通过摄像机对奶牛行走视频进行收集，并通过计算机中的图像处理技术对奶牛运动中的行为特征进行提取，最后通过检测算法对奶牛是否跛行以及跛行程度进行判断。近些年来，电子技术越来越多的应用于乳制品行业，计算机视觉技术由于其价格适中、非接触信息获取方法，并且图像获取后检测算法更贴近于已有成熟研究的评分系统，所以适用于奶牛跛行检测，利用计算机视觉检测奶牛跛行技术被广泛的研究。目前，基于计算机视觉的奶牛跛行特征获取主要以可见光视频为主，因为可见光相机具有价格低廉、图像分辨率较高等优点。通过可见光视频对奶牛图像进行特征提取，包括获取奶牛的背部特征、头部运动特征及步态不均匀特征等，以此判断奶牛是否存在跛行情况。随着科技的发展，热红外相机也逐渐应用到了智能养殖业中，红外热成像是一种无创、无辐射、快速发展的成像方法，相比于可见光相机，热红外相机可以获取物体发出的红外辐射，通过探测器测定目标本身和背景之间的红外线差，可以得到不同的红外图像，称为热图像。在智能养殖业中，热红外相机通过捕获与动物身体某部分表面温度直接相关的红外辐射，来检测皮肤表面的局部温度异常，热红外相机已经应用到了包括奶牛乳房炎检测、跛行检测等疾病检测中。基于热红外相机的奶牛乳房炎检测方法是通过图像处理方法定位奶牛乳房位置，并根据乳房体表温度判断乳房是否存在发炎情况。针对奶牛跛行检测，由于奶牛蹄部感染引起的炎症会导致表面温度升高，温度升高是炎症的表现之一，通过比较热红外图像中患肢与对应另一侧的肢体的温度，检测奶牛蹄病。这种方法适用于肢体疾病的早期诊断，因为温度变化通常发生在奶牛感到疼痛和跛行之前。但这种方法需要近距离拍摄局部温度以确保温度准确，需要人为操作，效率较低，不适用于系统的、实时的跛行检测，并且仅利用了图像中的温度参数，相当于一种温度测量方法，忽略了其中图像参数的作用。基于可见光视频的奶牛跛行检测系统则可以搭建在奶牛通道一侧，当奶牛挤奶后通过通道，通过分析奶牛行走特征判断奶牛是否跛行。然而可见光相机对视频的获取效果会受到光线、环境变化的影响。例如在光线较强的情况下，会出现曝光模糊的现象；当挤奶操作在夜里进行时，环境黑暗，可见光相机很难提取奶牛行走视频，因此会影响跛行检测效果。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术实施例提供一种基于热红外的奶牛跛行运动特征检测方法及装置。第一方面，本专利技术实施例提供一种基于热红外的奶牛跛行运动特征检测方法，包括：基于热红外相机采集奶牛行走视频；基于奶牛行走视频提取奶牛在行走过程中的身体图像；基于所述行走过程中的身体图像，确定各身体图像中奶牛关键位置的位置坐标；其中，所述关键位置包括奶牛头部、奶牛肩部、奶牛背部、奶牛臀部和奶牛蹄部中的一种或多种；根据各身体图像中奶牛关键位置的位置坐标的变化，计算奶牛跛行运动特征；所述奶牛跛行运动特征包括头部摆动幅度、行走速度、弓背曲率和步态中的一种或多种。进一步地，所述基于奶牛行走视频提取奶牛在行走过程中的身体图像，具体包括：基于奶牛行走视频对奶牛进行跟踪；采用三帧差法提取奶牛在行走过程中的身体轮廓图像。进一步地，所述基于所述行走过程中的身体图像，确定各身体图像中奶牛关键位置的位置坐标，具体包括：基于所述行走过程中的身体图像，利用图像处理方法获取各身体图像中奶牛关键位置；根据各身体图像中奶牛关键位置确定各身体图像中奶牛关键位置的位置坐标。进一步地，所述根据各身体图像中奶牛关键位置的位置坐标的变化，计算奶牛跛行运动特征，具体包括：根据奶牛头部的位置坐标计算奶牛头部摆动幅度；和/或，根据奶牛头部、奶牛肩部、奶牛背部、奶牛臀部和奶牛蹄部中的一种或多种关键位置的位置坐标计算奶牛行走速度；和/或，根据奶牛头部、奶牛肩部以及奶牛背部顶点的位置坐标计算奶牛弓背曲率；和/或，根据奶牛蹄部的位置坐标计算奶牛步态。第二方面，本专利技术实施例提供了一种基于热红外的奶牛跛行运动特征检测装置，包括：采集模块，用于基于热红外相机采集奶牛行走视频；提取模块，用于基于奶牛行走视频提取奶牛在行走过程中的身体图像；确定模块，用于基于所述行走过程中的身体图像，确定各身体图像中奶牛关键位置的位置坐标；其中，所述关键位置包括奶牛头部、奶牛肩部、奶牛背部、奶牛臀部和奶牛蹄部中的一种或多种；计算模块，用于根据各身体图像中奶牛关键位置的位置坐标的变化，计算奶牛跛行运动特征；所述奶牛跛行运动特征包括头部摆动幅度、行走速度、弓背曲率和步态中的一种或多种。进一步地，所述提取模块，具体用于：基于奶牛行走视频对奶牛进行跟踪；采用三帧差法提取奶牛在行走过程中的身体轮廓图像。进一步地，所述确定模块，具体用于：基于所述行走过程中的身体图像，利用图像处理方法获取各身体图像中奶牛关键位置；根据各身体图像中奶牛关键位置确定各身体图像中奶牛关键位置的位置坐标。进一步地，所述计算模块，具体用于：根据奶牛头部的位置坐标计算奶牛头部摆动幅度；和/或，根据奶牛头部、奶牛肩部、奶牛背部、奶牛臀部和奶牛蹄部中的一种或多种关键位置的位置坐标计算奶牛行走速度；和/或，根据奶牛头部、奶牛肩部以及奶牛背部顶点的位置坐标计算奶牛弓背曲率；和/或，根据奶牛蹄部的位置坐标计算奶牛步态。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上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如上第一方面所述的基于热红外的奶牛跛行运动特征检测方法的步骤。第四方面，本专利技术实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面所述的基于热红外的奶牛跛行运动特征检测方法的步骤。由上述技术方案可知，本专利技术实施例提供的基于热红外的奶牛跛行运动特征检测方法及装置，基于热红外相机采集奶牛行走视频；基于奶牛行走视频提取奶牛在行走过程中的身体图像；基于所述行走过程中的身体图像，确定各身体图像中奶牛关键位置的位置坐标；根据各身体图像中奶牛关键位置的位置坐标的变化，计算奶牛跛行运动特征，从而可以有效避免光照、环境变化对奶牛跛行运动特征检测的影响，提高奶牛跛行运动特征获取的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于热红外的奶牛跛行运动特征检测方法，其特征在于，包括：/n基于热红外相机采集奶牛行走视频；/n基于奶牛行走视频提取奶牛在行走过程中的身体图像；/n基于所述行走过程中的身体图像，确定各身体图像中奶牛关键位置的位置坐标；其中，所述关键位置包括奶牛头部、奶牛肩部、奶牛背部、奶牛臀部和奶牛蹄部中的一种或多种；/n根据各身体图像中奶牛关键位置的位置坐标的变化，计算奶牛跛行运动特征；所述奶牛跛行运动特征包括头部摆动幅度、行走速度、弓背曲率和步态中的一种或多种。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于热红外的奶牛跛行运动特征检测方法，其特征在于，包括：
基于热红外相机采集奶牛行走视频；
基于奶牛行走视频提取奶牛在行走过程中的身体图像；
基于所述行走过程中的身体图像，确定各身体图像中奶牛关键位置的位置坐标；其中，所述关键位置包括奶牛头部、奶牛肩部、奶牛背部、奶牛臀部和奶牛蹄部中的一种或多种；
根据各身体图像中奶牛关键位置的位置坐标的变化，计算奶牛跛行运动特征；所述奶牛跛行运动特征包括头部摆动幅度、行走速度、弓背曲率和步态中的一种或多种。


2.根据权利要求1所述的基于热红外的奶牛跛行运动特征检测方法，其特征在于，所述基于奶牛行走视频提取奶牛在行走过程中的身体图像，具体包括：
基于奶牛行走视频对奶牛进行跟踪；
采用三帧差法提取奶牛在行走过程中的身体轮廓图像。


3.根据权利要求1所述的基于热红外的奶牛跛行运动特征检测方法，其特征在于，所述基于所述行走过程中的身体图像，确定各身体图像中奶牛关键位置的位置坐标，具体包括：
基于所述行走过程中的身体图像，利用图像处理方法获取各身体图像中奶牛关键位置；
根据各身体图像中奶牛关键位置确定各身体图像中奶牛关键位置的位置坐标。


4.根据权利要求1所述的基于热红外的奶牛跛行运动特征检测方法，其特征在于，所述根据各身体图像中奶牛关键位置的位置坐标的变化，计算奶牛跛行运动特征，具体包括：
根据奶牛头部的位置坐标计算奶牛头部摆动幅度；
和/或，
根据奶牛头部、奶牛肩部、奶牛背部、奶牛臀部和奶牛蹄部中的一种或多种关键位置的位置坐标计算奶牛行走速度；
和/或，
根据奶牛头部、奶牛肩部以及奶牛背部顶点的位置坐标计算奶牛弓背曲率；
和/或，
根据奶牛蹄部的位置坐标计算奶牛步态。


5.一种基于热红外的奶牛跛行运动特征检测装置，其特征在于，包括：
采集模块，用于基于热红外相机采集奶牛行走视频；
提取模块，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘刚，康熙，张旭东，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11