数字农业若干技术在畜禽业应用简报之二中国种猪信息网

数字农业若干技术在畜禽业

应用简报之二中国农业大学报告人：滕光辉研究意义研究现状研究进展利用双目视觉检测猪体高的研究研究意义4环境控制依据

4生产性能指标

3猪宰杀等级评定

2反映营养状况

1反映生长状态

5选择最佳屠宰时间

实时监测猪体尺体重传统方式不足费时费力接触测量造成应激设备易坏连续监测困难技术改进困难围栏称称重车图像工程技术

技术水平提高省时省力无接触式避免应激

易于实现实时

可尽量避免损坏图像工程技术图像分析图像处理图像理解图像工程图像分三个层次抽象性数据量广泛应用于：生物、医学、遥感、测绘、工业自动化及农业等丹麦Nabil等(1996)：猪体背部设置一部摄像机，利用预先在距地面半米高处设置好的标杆对系统进行定标，采集图像后计算得到猪体背部的面积，并利用面积的对数得到与体重对数的线性关系。

国外相关研究简介日本的H.Minagawa等(2003)：

建立如右图的平台，根据经验公式估计猪体重，设备可以在一个导轨上移动，改变光源成分增大背景与猪体之间的反差，简化图像处理算法设计

英国Schofield的研究：在猪进入饲喂器时，利用背部的摄像机采集猪体背部图像，求取背部区域内象素数目，以此回归猪体重。2004JiahuaWu,RobinTillett,NigelMcFarlaneetal.Extractingthethree-dimensionalshapeoflivepigsusingstereophotogrammetry.ComputersandElectronicsinAgriculture.2004,4:203~222对于三维技术的应用，国外也有研究。文献中介绍了利用立体摄像合成三维图像的方法。系统采用六部摄像头，三个方位（每个方位两部）：侧面，背面，后面采集图像。每个方位布置了一个闪光灯，采集图像时进行补光，闪光灯中的一盏由计算机控制，另两盏由第一个闪光灯控制。采集系统布置在猪舍一角，将试验猪只根据饲养配方不同分成两组以获得体型上的差异。试验开始阶段人工引导猪进入采集区域，等其适应后人就不再干预，仅设置一些吃的东西诱使猪进入采集区域。试验的猪体重由30kg生长到80kg，试验持续了14个周，图像数据存储通过IEEE1394接口传至计算机保存在一个硬盘中；这个采集系统没有介绍触发设备，主要着力介绍三维合成，利用三个角度获得的六张图像合成了三维图，其研究的主要目的是建立一个不同周龄、饲料配方、体重、姿态的猪体型数据库。2004R.P.White,C.P.Schofield,D.M.Greenetal.Theeffectivenessofavisualimageanalysis(VIA)systemformonitoringtheperformanceofgrowing/finishingpigs.AnimalScience2004,78:409-418.国外外研研究究比比较较成成熟熟的的可可视视图图像像分分析析（（VIA））系系统统，，可可以以实实现现自自动动实实时时地地获获取取猪猪体体尺尺寸寸和和形形状状信信息息，，为为了了客客观观评评价价该该系系统统的的使使用用效效果果，，文文献献三三中中介介绍绍了了评评价价该该系系统统性性能能所所进进行行的的实实验验设设计计、、实实施施和和数数据据处处理理的的整整个个过过程程。。选选择择由由代代表表性性的的不不同同体体型型、、性性别别、、日日龄龄等等的的猪猪进进行行实实验验，，评评价价结结果果表表明明：：1））VIA系系统统可可以以监监测测到到8－－10天天的的猪猪体体参参数数变变化化；；2））根根据据实实验验数数据据利利用用人人工工神神经经网网络络（（ANN））和和变变量量归归一一化化分分析析（（canonicalvariatesanalysis））对对该该系系统统性性能能进进行行分分析析，，可可以以得得出出该该系系统统能能够够识识别别出出猪猪体体的的类类型型和和性性别别，，对对不不同同类类型型的的猪猪体体识识别别正正确确率率最最低低在在64％％，，最最高高在在81％％，，且且利利用用ANN分分析析得得到到的的识识别别正正确确率率较较后后者者高高，，认认为为VIA系系统统是是一一个个有有实实际际意意义义的的系系统统，，能能够够成成为为整整个个综综合合管管理理系系统统（（IMS））的的一一部部分分。。体形体重饲养猪生长模型算法控制机构实现消耗总氮监测背膘IMA饲喂站等子系统预定目标IntegratedManagementSystem（（IMA））可以以利利用用VIA系系统统提提供供的的参参数数实实现现对对预预测测模模型型的的实实时时优优化化利用用IMA可可以以通通过过改改变变饲饲料料配配方方控控制制猪猪体体的的增增重重可以以部部分分实实现现对对背背膘膘的的控控制制，，但但并并不不理理想想，，还还需需要要获获取取一一些些与与背背膘膘有有关关的的反反馈馈信信息息，，有有望望从从VIA系系统统获获得得在控控制制增增重重的的同同时时减减少少了了废废弃弃物物的的排排放放VIA系系统统和和饲饲喂喂系系统统能能够够为为研研究究健健康康状状况况和和福福利利情情况况提提供供途途径径主要要功功能能2004A.R.Frost,A.P.French,R.D.Tillettetal.Avisionguidedrobotfortrackingalive,looselyconstrainedpig.ComputersandElectronicsinAgriculture,2004,44:93––106一些些传传感感器器能能够够获获得得猪猪体体的的生生理理指指标标，，如如：：背背膘膘厚厚、、心心跳跳率率、、呼呼吸吸率率、、肌肌体体组组成成等等，，经经常常获获取取这这些些生生理理指指标标对对各各项项控控制制措措施施有有重重要要意意义义。。但但这这些些传传感感器器不不易易操操作作，，利利用用人人工工布布置置或或操操作作这这些些传传感感器器则则需需要要较较强强的的专专业业技技巧巧，，特特别别是是要要要要常常获获取取这这些些信信息息时时，，难难度度更更大大。。出出于于这这个个问问题题，，文文献献以以背背膘膘厚厚为为检检测测对对象象，，设设计计了了一一个个基基于于机机器器视视觉觉的的智智能能系系统统。。超超声声波波背背膘膘传传感感器器有有其其固固定定的的测测试试部部位位，，为为了了准准确确、、自自动动化化地地布布置置测测背背膘膘传传感感器器的的位位置置，，利利用用采采集集到到的的背背部部图图像像，，提提取取出出背背部部轮轮廓廓的的四四个个关关键键点点位位置置，，根根据据这这四四点点的的坐坐标标，，经经过过运运算算求求得得传传感感器器应应该该布布置置的的位位置置，，再再控控制制气气动动的的机机械械机机构构将将传传感感器器布布置置到到位位。。国外研究究总结有对单只只猪的研研究也由由对多只只猪的研研究；有有二维图图像的也也有三维维图像的的；灰度度图像研研究较多多，彩色色较少。。由仅估计计体重到到猪各项项体尺、、面积包包括体重重等的生生长参数数实时监监测有对系统统硬件进进行研究究也有对对如何评评价系统统进行研研究的利用机器器视觉及及智能控控制向智智能化的的方向发发展国外其他他研究JiahuaWu研研究利用用立体视视觉合成成猪体三维维图像的方法Doeschl研究猪猪在生长长过程中中在尺寸寸和形状状方面的的变化，，连续监测了猪猪体背部部11个个参数，描述猪猪生长变变化过程程White对建建立的可可视图像像分析系系统，可可以获取取猪体背背部尺寸寸和形状状信息，，利用人人工神经经网络评价了该该系统的的使用效效果，认为系系统能够够成为猪猪场整个个综合管管理系统统的一部部分其他主要要包括：：猪体定位位算法、彩色图像像分析技技术及算法模型型稳定性性研究等国内研究究现状中国农业业大学研研究：刘艳国：：猪活体体等级评评定以贴在猪猪背部已已知尺寸寸的长方方形块为为标准，，用数码码相机采采集猪体体图像，，研究了了种猪背背部去除除头部和和尾部后后剩余的的投影面面积与体体重的相相关性实测了与与猪宰杀杀等级有有关的体体形参数数，建立立了这些些参数实实测值与与宰后指指标及猪猪肉等级级的关模模型；再再利用数数码相机机获取猪猪体图像像，通过过图像处处理获取取体尺参参数，并并利用BP神经经网络建建立了猪猪肉等级级的预测测模型。。国内研究究文献国内有一一些利用用体尺参参数估计计体重的的经验或或公式，，与图像像技术相相关的主主要有以以下几篇篇：2005刘艳国.图像处理理技术在在活体猪猪等级评评定中的的应用.中国农农业大学学硕士论论文2006吕刚.计算机机视觉觉技术术在猪猪肉质质评定定中的的应用用.中国国农业业大学学硕士士论文文.2006年年5月月2006杨艳.利用二二维数数字图图像估估算种种猪体体重.中国国农业业大学学学报报.2006，，11（3）：：61-64系统定定标问问题国内研研究不不够系系统、、深入入图像采采集方方式对体高高的考考虑不不足存在问题国内外外研究究现状状分析析目前的的工作作研究目目的：：利用机机器视视觉原原理实实现实实时（（每天天）远远程无无接触触检测测（测测量））种猪猪体尺尺，包包括：：体高高、体体长、、背宽宽、背背部面面积等等，及及时掌掌握猪猪体的的生长长状况况和环环境信信息并并对猪猪体重重进行行预测测，为为管理理决策策提供供依据