【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及养殖智能化，特别是变结构猪用产床空间结构的智能调节方法。它结合了计算机视觉、边缘计算和自动控制技术，旨在通过实时检测临产母猪的位置和姿态特征，自动调节位置可调栏架位置，实现对变结构猪用产床上处于临产及产后阶段的母猪实施分时段临时限位的目标。
技术介绍
1、在生猪养殖领域，围产期母猪的健康水平和仔猪的存活率最受重视的指标之一。在中国专利技术专利cn2021106188847中公开了一种变结构猪用产床，其利用机器视觉技术自动分析待产母猪产前活动量变化特征，并基于此判断待产母猪是否临近分娩。若判断待产母猪临近分娩，则自动控制位置可调栏架移动，实现对临产母猪的限位。但是中国专利技术专利cn2021106188847公开的技术仅根据待产母猪是否临产来确定调节位置可调栏架位置的时机，忽略了临产母猪实时位置及头部朝向。如果未在临产母猪处于产床中心位置且躯干主轴线平行于位置可调栏架且头部朝向食槽时调节位置可调栏架位置，将导致临产母猪受到位置可调栏架的推挤，且限位后的临产母猪无法进食，这些都极大地影响了中国专利技术专利cn2021106188847中公开的一种变结构猪用产床的实际应用前景。
2、随着计算机视觉技术的快速发展，特别是目标检测算法越来越多地应用于自动识别养殖动物的位置和姿态，计算机视觉技术为生猪智能化养殖提供了强大的技术支撑。与此同时，边缘计算作为一种在数据源近端进行数据处理技术，可以直接部署在养殖舍，这种实地部署结合计算机视觉的实时分析，大大提高了养殖数据处理的速度和效率，减少了数据传输和响应的延迟。将边缘
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是如何实现在母猪临近分娩且其位置适合于限位的前提下，调节位置可调栏架位置对临产母猪进行限位，从而降低新生仔猪被产后母猪挤压致死的概率。
2、技术方案：
3、一种变结构猪用产床的空间结构智能调节方法，基于一种变结构猪用产床，所述变结构猪用产床包括位于产床两侧的左侧位置可调栏架和右侧位置可调栏架，用于采集图像的摄像头，用于执行待产母猪临近分娩预测算法的边缘计算平台。
4、在本专利技术中，设置边缘计算平台连接摄像头接收视频数据并执行空间结构智能调节算法，所述空间结构智能调节算法包括以下步骤：
5、步骤s1：变结构猪用产床上的待产母猪临近分娩预测算法发出分娩预警，边缘计算平台从连接的摄像头视频流中捕获当前帧；
6、步骤s2：使用目标检测算法yolo_v5识别帧中的食槽及临产母猪的头部检测框，提取食槽及临产母猪头部检测框的中心点坐标、宽和高；
7、步骤s3：计算食槽与猪头检测框的交并比iou值，若交并比iou值大于0，转步骤s4，若交并比iou值等于0，捕获视频流下一帧，返回步骤s2；
8、步骤s4：确定临产母猪躯干主轴线是否与位置可调栏架平行，是则转步骤s5，否则转步骤s6；
9、步骤s5：边缘计算平台检测左侧位置可调栏架和右侧位置可调栏架实时位置，执行步骤s5-1至步骤s5-2；
10、步骤s5-1：若只有左侧位置可调栏架或右侧位置可调栏架处于限位位置，边缘计算平台向未处于限位位置的位置可调栏架运动控制直流电机驱动板发出限位指令，驱动该位置可调栏架移动到限位位置，结束产床空间调节任务；
11、步骤s5-2：若左侧位置可调栏架和右侧位置可调栏架都处于非限位位置，边缘计算平台同时向左侧位置可调栏架和右侧位置可调栏架运动控制直流电机驱动板发出限位指令，同时驱动左侧位置可调栏架和右侧位置可调栏架移动到限位位置，结束产床空间调节任务；
12、步骤s6：边缘计算平台检测左侧位置可调栏架和右侧位置可调栏架实时位置，获取临产母猪尾部检测框的中心点坐标(tcxcenter，tcycenter)，执行步骤s6-1至步骤s6-3；
13、步骤s6-1：若左侧位置可调栏架和右侧位置可调栏架都处于非限位位置且tcxcenter<ttlx，ttlx为食槽检测框左上角横坐标；边缘计算平台向右侧位置可调栏架运动控制直流电机驱动板发出限位指令，驱动右侧位置可调栏架移动到限位位置，捕获视频流下一帧，返回步骤s2；
14、步骤s6-2：若左侧位置可调栏架和右侧位置可调栏架都处于非限位位置且tcxcenter>tbrx，tbrx为食槽检测框右下角横坐标；边缘计算平台向左侧位置可调栏架运动控制直流电机驱动板发出限位指令，驱动左侧位置可调栏架移动到限位位置，捕获视频流下一帧，返回步骤s2；
15、步骤s6-3：若左侧位置可调栏架或右侧位置可调栏架已经处于限位位置，捕获视频流下一帧，返回步骤s2。
16、优选的，步骤s4具体包括：
17、步骤s4-1：提取临产母猪躯干检测框的中心点坐标(scxcenter，scycenter)；
18、步骤s4-2：判断临产母猪躯干检测框的中心点坐标中的scxcenter与食槽检测框左上角横坐标ttlx以及食槽检测框右下角横坐标tbrx的大小关系，若ttlx<scxcenter<tbrx，则临产母猪躯干主轴线近似平行于位置可调栏架，转步骤s5，若scxcenter≤ttlx或scxcenter≥tbrx，则临产母猪躯干主轴线并非近似平行于位置可调栏架，转步骤s6。边缘计算平台优选的，将模型权重嵌入到yolo_v5的detect.py中，使其能够实时处理摄像头捕获的新的帧；在detect.py与待产母猪临近分娩预测算法、空间结构智能调节算法之间增加数据交互层，不断地向待产母猪临近分娩预测算法以及空间结构智能调节算法传递检测到的母猪姿态、母猪躯干位置、母猪头部位置、母猪尾部位置及食槽位置数据。
19、本专利技术的有益效果
20、本专利技术通过利用边缘计算平台推理基于yolo_v5的目标检测算法，自动识别母猪的姿态、躯干位置、头部位置尾部位置以及食槽位置，并根据识别结果智能调整位置可调栏架的位置，确保在临产母猪处于头部正对食槽的时候完成限位。避免了位置可调栏架架移动位置时可能发生的对临产母猪的推挤。
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1.一种变结构猪用产床的空间结构智能调节方法，基于一种变结构猪用产床，所述变结构猪用产床包括：位于产床两侧的左侧位置可调栏架和右侧位置可调栏架、用于采集图像的摄像头、用于执行待产母猪临近分娩预测算法的边缘计算平台，其特征在于，边缘计算平台连接摄像头接收视频数据并执行待产母猪临近分娩预测算法，在预测到待产母猪临近分娩时执行产床空间结构智能调节算法，所述产床空间结构智能调节算法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4具体包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，边缘计算平台执行待产母猪临近分娩预测算法和空间结构智能调节算法，具体是将模型权重嵌入到YOLO_v5的detect.py中，使其能够实时处理摄像头捕获的新的帧；在detect.py与待产母猪临近分娩预测算法、空间结构智能调节算法之间增加数据交互层，不断地向待产母猪临近分娩预测算法以及空间结构智能调节算法传递检测到的母猪姿态、母猪躯干位置、母猪头部位置、母猪尾部位置及食槽位置数据。
【技术特征摘要】
1.一种变结构猪用产床的空间结构智能调节方法，基于一种变结构猪用产床，所述变结构猪用产床包括：位于产床两侧的左侧位置可调栏架和右侧位置可调栏架、用于采集图像的摄像头、用于执行待产母猪临近分娩预测算法的边缘计算平台，其特征在于，边缘计算平台连接摄像头接收视频数据并执行待产母猪临近分娩预测算法，在预测到待产母猪临近分娩时执行产床空间结构智能调节算法，所述产床空间结构智能调节算法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆明洲，张仪，陈子康，沈明霞，赵茹茜，姚文，刘龙申，杨若彤，陈天祺，高昕，徐文浩，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：
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