利用猪只感温变色耳标的温度检测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种利用猪只感温变色耳标的温度检测方法，包括猪只感温变色耳标和监控摄像头；步骤一：根据耳标图像的训练模型提取耳标图像，生成多张含单个耳标的矩形图片；步骤二：使用图像处理技术获得当前图片中耳标的粗糙轮廓点集，随后设定两个阈值条件，将获得的粗糙轮廓拟合为一个最大椭圆；步骤三：划分矩形图片为三个区域，在三个区域上分别抽样，获得变色区的相对RGB值；采用局部加权线性回归对变色区的相对RGB值和对应的实际温度进行学习从而获得变色区相对RGB值与温度的对应关系，输出当前图片变色区所对应的温度值。本发明专利技术还公开了一种猪只感温变色耳标的温度检测系统。系统。系统。

【技术实现步骤摘要】
利用猪只感温变色耳标的温度检测方法及系统


[0001]本专利技术属于家畜医疗仪器领域，尤其涉及一种利用猪只感温变色耳标的温度检测方法及系统。

技术介绍

[0002]非洲猪瘟的特征是发病过程短，最急性和急性感染死亡率高达100%，非洲猪瘟自然感染潜伏期5～9天，发病时体温升高至41℃，约持续四天，直到死前四十八小时，体温开始下降，而临床症状直至体温下降方逐渐显露，呈现食欲下降，极度脆弱，脉搏动快，咳嗽，呼吸快约三分之一，显呼吸困难，往往发热后第七天死亡，或症状出现仅一、二天便死亡。
[0003]对于非洲猪瘟疫情，目前尚无安全和有效的疫苗用于预防非洲猪瘟，也无有效药物进行治疗，只能采取扑杀净化措施，所以尽早发现，及时隔离、扑杀是目前对于非洲猪瘟疫情的唯一处理方式。
[0004]目前已有的测温方式都有着无法避免的缺陷，如依托红外摄像头的测温技术，维护成本高且精度不够理想；依托物联网设备的测温技术，需要大量路由器和基站作为辅助，且通讯组网数量有限，难以应对高密度集中化养殖，成本仍较高不具备大规模应用能力；人工测温技术效率低下，经常错过最佳处置时间，测温已造成猪只受惊影响猪只健康。
[0005]申请人在先申请的中国专利申请号为2021106140458的专利涉及一种“家畜感温变色耳标，制备方法及其机器视觉监测系统”。该专利提出了一种造价低廉的感温变色猪耳标，将感温变色材料加入透明热塑性弹性材料TPU中进行注塑或是将含有感温变色粉的胶水涂布于与家畜接触的一侧，当家畜发生发烧等发热症状时，因为温度变化，耳标颜色会发生变化，从而实现直观的体温监测。而且当使用摄像机监控时，即使使用黑白摄像机都可以实现温度监控，完全替代传统的造价昂贵的红外摄像机或物联网测温耳标的实时测温方法，也避免人工测量不及时劳动力成本高的问题。 但是实际使用中存在温度监控不准确的情况，为此需要提供基于家畜感温变色耳标的温度检测方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是利用感温变色耳标，结合机器视觉系统，提供一种利用猪只感温变色耳标的温度检测方法及系统。本专利技术摆脱了传统测温方式对昂贵红外设备的依赖，使用普通监控摄像头；而且采用相对参数代替绝对参数，从而消除颜色RGB值外其他因素对回归模型的干扰；而且采取机器学习中的回归分析模型，拟合出温度与耳标颜色的RGB值之间的多参数回归模型，对于体温异常的猪只进行识别监控，大幅降低铺设成本，基于常规安防监控系统便可实现实时体温检测，以达到最快速度做出反应的目的，大幅度减小损失。
[0007]一种利用猪只感温变色耳标的温度检测方法，包括穿戴在待监测猪只耳上的猪只感温变色耳标，以及在待监测区域内设置的监控摄像头；所述猪只感温变色耳标包括圆形耳标本体和标颈，所述耳标本体的外表面为圆形，从边缘向内包括第一圆环、第二圆环和变色区；所述第一圆环涂覆不可去除的有色颜
料，所述第二圆环涂覆有白色的不可去除颜料，所述变色区与家畜皮肤接触部分含有感温变色粉，所述变色区能够随着接触的家畜温度升高而变色；且所述第一圆环颜料的颜色与第二圆环的颜色不同；具体包括如下步骤：步骤一：利用猪场内的监控摄像头获得猪场图片，根据耳标图像的训练模型提取图片中的耳标图像，将获得的猪场图片分割从而生成多张含单个耳标的矩形图片，从而选出图中所有的耳标；步骤二：将步骤一获得的含单个耳标的矩形图片，利用opencv图像处理技术将图片转为统一尺寸后，选取可能的耳标中心点为椭圆焦点，将椭圆焦点作为耳标几何轮廓的焦点，使用Canny边缘检测算法得到图像的合理边缘点集，再进行二值化处理，将图片转成单通道灰度图像，使用findContours工具检索图像中的轮廓，获得当前图片中耳标的粗糙轮廓点集；随后设定两个阈值条件，将获得的粗糙轮廓拟合为一个最大椭圆，并将拟合出的最大椭圆的外周认为是耳标轮廓，即第一圆环的外边缘；将得到的最大椭圆的参数作为处理后的耳标轮廓的参数，所述参数包括最大椭圆的长轴、短轴和偏转角；步骤三：将步骤一得到的单个耳标的矩形图片由外到内划分为第一参照区、第二参照区和变色区三个区域，分别对应第一圆环、第二圆环和变色区；选取步骤二获得的最大椭圆的轴线上三个区域的各4个抽样点，分别计算三个区域中4个抽样点的平均RGB值，代表三个区域的平均RGB值，再以第一参照区和第二参照区获得的平均RGB值分别为上限和下限，求得变色区的相对RGB值，即变色区RGB值相对于第一参照区值与第二参照区值范围内的位置，计算公式为：变色区的相对RGB值=（变色区RGB值
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第一参照区RGB值）/（第二参照区RGB值
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第一参照区RGB值）；继续对步骤一生成的其余多张含单个耳标的矩形图片执行上述操作，从而获得多个变色区的相对RGB值；创建局部加权线性回归分析模型，将获得的多个变色区相对RGB值和与其对应的实际温度值作为输入层输入，采用局部加权线性回归对两个参数进行机器学习从而获得变色区相对RGB值与温度的对应关系，从而输出当前图片变色区所对应的温度值，即获得佩戴当前耳标的猪只温度。
[0008]进一步的，所述步骤一中“耳标图像的训练模型”的获得方法如下：预先采集包含耳标的猪只图片，使用labelimg标注工具标注出每张图片中的耳标的位置，并将标注的内容作为数据集导入目标检测算法模型进行模型训练，在进行多轮次的训练后，获得图片中所有耳标的具体位置；利用已训练好的训练模型将图片中的耳标以图片的形式保存下来，用于之后的图像处理训练和实际应用中的耳标提取。
[0009]进一步的，所述步骤二中“设定两个阈值条件，将获得的粗糙轮廓拟合为一个最大椭圆”具体包括如下步骤：设定第一阈值等于50作为椭圆的轮廓点集元素个数的阈值，若所述粗糙轮廓点集的点集元素个数大于预设的阈值50，则认为其是可能的外轮廓；否则，舍弃当前轮廓，返回步骤二重新选取椭圆焦点；使用fitEllipse工具，设定第二阈值组的阈值条件为2和5作为筛选当前椭圆轮廓的长短轴参数的阈值，如果当前椭圆轮廓的长短轴长度符合第二阈值组的条件，则认为当前轮廓为拟合出的最大椭圆；如果当前椭圆轮廓的长短轴长度参数不符合当前的阈值条件，则舍弃当前轮廓，返回步骤二重新选取椭圆焦点。
[0010]一种猪只感温变色耳标的温度检测系统，包括：穿戴在待监测猪只耳上的猪只感温变色耳标，所述猪只感温变色耳标包括圆形耳标本体和标颈，所述耳标本体的外表面为圆形，从边缘向内包括第一圆环、第二圆环和变色区；所述第一圆环涂覆有色的不可去除颜料，所述第二圆环涂覆有白色的不可去除颜料，所述变色区中与家畜皮肤接触部分含有感温变色粉，所述变色区能够随着接触的家畜温度升高而变色；且所述第一圆环的颜色与第二圆环的颜色不同；监控摄像头，位于待监测区域内，所述监控摄像头为彩色摄像头；耳标训练模型模块，预先采集包含耳标的猪只图片，使用labelimg标注工具标注出每张图片中的耳标的位置，并将标注的内容作为数据集导入目标检测算法模型进行模型训练，在进行多轮次的训练后，获得图片中所有耳标的具体位置；利用已训练好的训练模型将图片中的耳标以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用猪只感温变色耳标的温度检测方法，包括穿戴在待监测猪只耳上的猪只感温变色耳标，以及在待监测区域内设置的监控摄像头；所述猪只感温变色耳标包括圆形耳标本体和标颈（1），所述耳标本体的外表面为圆形，从边缘向内包括第一圆环（5）、第二圆环（4）和变色区（2）；所述第一圆环（5）涂覆不可去除的有色颜料；所述第二圆环（4）涂覆有白色的不可去除颜料，所述变色区（2）与家畜皮肤接触部分含有感温变色粉，所述变色区能够随着接触的家畜温度升高而变色；且所述第一圆环颜料的颜色与第二圆环的颜色不同；其特征在于，具体包括如下步骤：步骤一：利用猪场内的监控摄像头获得猪场图片，根据耳标图像的训练模型提取图片中的耳标图像，将获得的猪场图片分割从而生成多张含单个耳标的矩形图片，从而选出图中所有的耳标；步骤二：将步骤一获得的含单个耳标的矩形图片，利用opencv图像处理技术将图片转为统一尺寸后，选取可能的耳标中心点为椭圆焦点，使用Canny边缘检测算法得到图像的合理边缘点集，再进行二值化处理，将图片转成单通道灰度图像，使用findContours工具检索图像中的轮廓，获得当前图片中耳标的粗糙轮廓点集；随后设定两个阈值条件，将获得的粗糙轮廓拟合为一个最大椭圆，并将拟合出的最大椭圆的外周认为是耳标轮廓，即第一圆环的外边缘；将得到的最大椭圆的参数作为处理后的耳标轮廓的参数，所述参数包括最大椭圆的长轴、短轴和偏转角；步骤三：将步骤一得到的单个耳标的矩形图片由外到内划分为第一参照区、第二参照区和变色区三个区域，分别对应第一圆环（5）、第二圆环（4）和变色区（2）；选取步骤二获得的最大椭圆的轴线上三个区域的各4个抽样点，分别计算三个区域中4个抽样点的平均RGB值，代表三个区域的平均RGB值，再以第一参照区和第二参照区获得的平均RGB值分别为上限和下限，求得变色区的相对RGB值，即变色区RGB值相对于第一参照区值与第二参照区值范围内的位置，计算公式为：变色区的相对RGB值=（变色区RGB值
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第一参照区RGB值）/（第二参照区RGB值
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第一参照区RGB值）；继续对步骤一生成的其余多张含单个耳标的矩形图片执行步骤二和步骤三的上述操作，从而获得多个变色区的相对RGB值；创建局部加权线性回归分析模型，将获得的多个变色区相对RGB值和与其对应的实际温度值作为输入层输入，采用局部加权线性回归对两个参数进行机器学习从而获得变色区相对RGB值与温度的对应关系，从而输出当前图片变色区所对应的温度值，即获得佩戴当前耳标的猪只温度。2.根据权利要求1所述的利用猪只感温变色耳标的温度检测方法，其特征在于，所述步骤一中“耳标图像的训练模型”的获得方法如下：预先采集包含耳标的猪只图片，使用labelimg标注工具标注出每张图片中的耳标的位置，并将标注的内容作为数据集导入目标检测算法模型进行模型训练，在进行多轮次的训练后，获得图片中所有耳标的具体位置；利用已训练好的训练模型将图片中的耳标以图片的形式保存下来，用于之后的图像处理训练和实际应用中的耳标提取。3.根据权利要求1所述的利用猪只感温变色耳标的温度检测方法，其特征在于，所述步骤二中“设定两个阈值条件，将获得的粗糙轮廓拟合为一个最大椭圆”具体包括如下步骤：
设定第一阈值等于50作为椭圆的轮廓点集元素个数的阈值，若所述粗糙轮廓点集的点集元素个数大于预设的阈值50，则认为其是可能的外轮廓；否则，舍弃当前轮廓，返回步骤二重新选取椭圆焦点；使用fitEllipse工具，设定第二阈值组的阈值条件为2和5作为筛选当前椭圆轮廓的长短轴参数的阈值，如果当前椭圆轮廓的长短轴参数符合第二阈值组的阈值条件，则认为当前轮廓为拟合出的最大椭圆；如果当前椭圆轮廓的长短轴参数不符合当前的阈值条件，则舍弃当前轮廓，返回回步骤二重新选取椭圆焦点。4.一种猪只感温变色耳标的温度检测系统，包括：穿戴在待监测猪只耳上的猪只感温...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋乐，罗奥成，刘宇驰，谢宇涛，武晟祥，陈松林，李国良，杨诗宇，尹太昕，刘子祯，
申请(专利权)人：天津大学四川创新研究院，
类型：发明
国别省市：