一种羊生殖健康预警系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了提供了一种羊生殖健康预警系统及方法，通过采集母羊的三轴加速度数据得到母羊的行为数据，并对行为数据进行预处理得到母羊产前行为信息，对行为信息进行特征提取得到特征值，根据特征值对母羊产前运动行为进行识别得到样本行为数据，将样本行为数据输入至已训练好的长短期记忆网络LSTM中进行训练以对母羊产前行为进行分类得到分类结果，根据分类结果进行羊生殖健康预警，可以描述多个特征在母羊产前行为识别中得作用和对行为识别产生的效果，实现了母羊产前行为数据准确、稳定、高效地远距离传输，并将采集数据通过无线数据传入计算机进行数据处理，可以提高行为数据的实时处理和健康预警的准确性。据的实时处理和健康预警的准确性。据的实时处理和健康预警的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种羊生殖健康预警系统及方法


[0001]本专利技术属于家畜健康管理
，尤其涉及一种羊生殖健康预警系统及方法。

技术介绍

[0002]动物的生长情况和健康状态都能通过其行为反映出来，因此预警和诊断牲畜疾病时其行为的监测数据成为主要的数据来源。分娩前母羊易受到外界环境影响而导致流产，对于孕育多胎的母羊也会因为应用无知补充不足而出现瘫痪等疾病，而对于产前的母羊来说，出现任何一种情况都会对母羊的健康产生影响，严重还会危及其生命，产前母羊患病的表现多为举动异常、步态不稳、不愿走动等。及时准确地检测出产前母羊患病情况对提高母羊的繁殖效率和改善饲养者的经济效益具有重要的现实意义，因此，亟需对产前母羊疾病进行预警是非常有必要的。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种构建母羊产前运动过程中出现的四种典型行为特征所相对应的数据模型、提高母羊产前行为特征分类结果的正确率的羊生殖健康预警系统及方法，来解决上述存在的技术问题，具体采用以下技术方案来实现。
[0004]第一方面，本专利技术提供了一种羊生殖健康预警系统，包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种羊生殖健康预警系统，其特征在于，包括：数据获取单元，用于采集母羊的三轴加速度数据得到母羊的行为数据，并对所述行为数据进行预处理得到母羊产前行为信息，其中，所述预处理包括去噪、加窗和倾斜校正；特征提取单元，用于对所述行为信息进行特征提取得到特征值，其中，选取加速度数据时域特征三个，即x、y、z三个轴向数据的方差，频域特征取取是三个轴向数据主峰频率的均值以及三个轴向数据频率能量值的前五个值，共计十九个特征值；行为识别单元，用于根据所述特征值对母羊产前运动行为进行识别得到样本行为数据，其中，所述运动行为包括行走、站立、趴卧和刨地，采用聚类算法和神经网络分类算法对母羊产前运动行为进行识别；预警单元，用于将所述样本行为数据输入至已训练好的长短期记忆网络LSTM中进行训练以对母羊产前行为进行分类得到分类结果，根据分类结果进行羊生殖健康预警。2.根据权利要求1所述的羊生殖健康预警系统，其特征在于，将所述样本行为数据输入至已训练好的长短期记忆网络LSTM中进行训练以对母羊产前行为进行分类得到分类结果，包括：采用j∈{1,2...J}作为某个窗口内全部的运动行为关键特征点，并利用t∈{1,2...T}对某个行为动作所代表的窗口数目进行表示，每一个LSTM完成数据输入的接收，对上个窗口中所输出同类别的运动行为特征点的分析结果以及当前时间范围内相邻的运动节点的输出结果进行数据输入，并通过LSTM输出到下一个运动行为特征表示窗口以及相邻的运动行为特征点内，其对应的表达式为h
j,t
＝f(x
j,t
h
j
‑
1,t
,h
j,t
‑1)，LSTM的运算过程由函数f来表示表；采用两个遗忘门其中表示在空间和空间特性中，遗忘门表示这在LSTM计算过程中，内部行为特征变化单元是否会出现数据遗忘计算的情况，即在一定概率范围内对上一个层次中得行为特征所出现的变化结果；输入门的表达式为i
j,t
＝σ(W
f
*[h
j,t
‑1,h
j
‑
1,t
,X
j,t
]+b
i
)，输入门完成算法结构内所输入的数据的整合处理工作，其输入的数据包含有前一时间范围内所出现的母羊行为变化特征，当前时间范围内的运动行为特征点以及当前时间段中母羊运动行为发生点所处的位置坐标。3.根据权利要求2所述的羊生殖健康预警系统，其特征在于，还包括：对母羊的运动行为特征状态进行更新的表达式为其中，当前的LSTM中得运动行为特征状态由C
j,t
来表示，两个遗忘门可共同实现对运动行为特征状态的控制；通过以下关系式对输出门进行计算即o
j,t
＝σ(W
o
*[h
j,t
‑1,h
j
‑
1,t
,X
j,t
]+b
o
)，输出门可实现对待输出数据的处理，通过以下关系式来对输出门进行表示即在完成对LSTM节点的相关运算后，将结果输出到输出层和下一时空迭代。
4.根据权利要求1所述的羊生殖健康预警系统，其特征在于，根据所述特征值对母羊产前运动行为进行识别得到样本行为数据，包括：预设训练样本集D＝{(x
i
,y
i
)|i＝1,2...n}，其中x
i
∈R
n
表示第i个特征向量，R
n
表示样本空间，y
i
∈{
‑
1,1}表示两类类别标记，n表示样本集总个数，超平面可用分类函数f(x)＝ω
T
x+b表示，其中ω表示超平面方向参数，b表示划分超位移参数，T表示向量的转置，当f(x)＝0时，x便是位于超平面上的点；将所有支持向量的几何间隔最大化得到最大间隔分类器即SVM的基本型表达式为使用拉格朗日乘子法并进行转化得到的表达式为其中α
i
表示第i个约束条件添加的拉格朗日乘子，α表示n个拉格朗日乘子的集合，L(ω,b,α)表示得到的拉格朗日函数；先求解L(ω,b,α)对ω、b的最小值，再求解其对α的极大值，最终转化为其中i、j表示任意两个样本的编号。5.根据权利要求4所述的羊生殖健康预警系统，其特征在于，采用高斯核函数将三轴加速度数据映射到高维空间中，使其变得线性可分，高斯核函数的表达式为其中||x
i
‑
x
j
||表示任意两个输入向量的模，σ表示高斯核函数的核参数，再采用一对一法对饮水、采食和反刍三种行为两两组合以共建三个二分类器，最后将测试样本依次输入三个二分类器并进行投票，将得票数最多的分类器输出的结果作为最终的行为分类结果。6.根据权利要求1所述的羊生殖健康预警系统，其特征在于，对所述行为信息进行特征提取得到特征值，包括：提取母羊行为识别的传感器信号中得时域特征均方根值的表达式为其中N表示行为识别样本数目，V
i
表示i时刻的传感器加速度值；训练基于LSTM的母羊识别的行为的加速度坐标差值与对应RMS的预测模型，通过训练集内与RMS值相映射的实际母羊行为识别的加速度坐标的前后时序关系，以及所预测的坐标差值计算出各项参数，对相邻两个时刻所具有的估计值以及观测值进行综合考虑，实现对状态变量的更新，并能估测出当前需要；在完成对LSTM模型的训练后，可通过对预测集RMS的引入来实现对加速...

【专利技术属性】
技术研发人员：冉铭，
申请(专利权)人：贵州省吉尔斯循环农业有限公司，
类型：发明
国别省市：