利用计算机视觉技术估测种猪体重

有效生产的关键就是通过连续监测来维持最优生 长率和饲料转化率。 长率和饲料转化率。体重则是影响这两个指标的 重要因素， 重要因素，体重测量是生产管理中的一项重要环 它可以为评价动物的营养，生长环境， 节，它可以为评价动物的营养，生长环境，卫生 条件提供重要的依据。 条件提供重要的依据。 在种猪场日常饲养管理中， 在种猪场日常饲养管理中，经常需要对种猪进行 定期称重，然后根据体重变化检查饲料是否适当， 定期称重，然后根据体重变化检查饲料是否适当， 以便调整日粮以及日后的选种。 以便调整日粮以及日后的选种。
利用计算机视觉技术 估测种猪体重
汇报人：杨艳 导师：滕光辉 单位：中国农业大学
一、研究意义
现代化养猪，就是采用先进的科学技术，借助一 现代化养猪，就是采用先进的科学技术， 定设施，创造适宜猪营养需要的饲料供应体系， 定设施，创造适宜猪营养需要的饲料供应体系， 良好的生活环境，卫生条件， 良好的生活环境，卫生条件，配套的健康保健措 施等；并且能够达到高生产水平，高劳动效率， 施等；并且能够达到高生产水平，高劳动效率， 高经济效益和优质产品的生产目的， 高经济效益和优质产品的生产目的，且具有一定 规模。 规模。 但就目前来看，我国的养猪生产水平和科技发展， 但就目前来看，我国的养猪生产水平和科技发展， 总体同国外养猪先进国家相比还存在很大差距， 总体同国外养猪先进国家相比还存在很大差距， 如一年提供的商品猪数量和饲料利用效率等。 如一年提供的商品猪数量和饲料利用效率等。这 体现在生产管理、环境条件等各个方面。 体现在生产管理、环境条件等各个方面。
计算机视觉技术的优点
可以实时连续地监测家畜的体重，测量其形态参数。 可以实时连续地监测家畜的体重，测量其形态参数。 有效地显示了家畜生长环境以及它们的行为变化，为 有效地显示了家畜生长环境以及它们的行为变化， 环境调控提供依据。 环境调控提供依据。 帮助饲养者观测家畜的生长率，以便控制饲料，调节 帮助饲养者观测家畜的生长率，以便控制饲料， 营养结构，减少废弃物的排放。 营养结构，减少废弃物的排放。 有助于根据生长率判断健康状况，有利于日后的选种 有助于根据生长率判断健康状况， 和育肥以及选择最佳的屠宰时间。 和育肥以及选择最佳的屠宰时间。 饲养者有更多的时间观察家畜的健康和福利。 饲养者有更多的时间观察家畜的健康和福利。大大了 节省了人力物力，提高了生产效益和市场效益。 节省了人力物力，提高了生产效益和市场效益。
传统方法与视觉方法的对比
传统人工测量 体重箱，电子秤人工测量 体重箱， 只能靠经验人士肉眼识别 不方便，耗时，误差 不方便，耗时， 造成应激 接触式测量 需要大量人力 机械的 不能有技术上的改进 计算机视觉技术 间接估算体尺、体重 间接估算体尺、 识别猪的形态 方便，快捷，精确 方便，快捷， 避免物理伤害 无接触式测量 大量节省人力 电子的 能不断提高技术
谢谢大家
二、研究方法
（1）构造计算机视觉硬件系统
红外电子耳号 装置
环境参数采集 装置
（2）图像采集
（3）图像预处理：由于现场条件的限制，图像在拍摄过 图像预处理：由于现场条件的限制，
程中，会受到光照的影响或噪声的干扰，因此需要在处理 程中，会受到光照的影响或噪声的干扰， 之前对图片进行预处理，以提高图片的质量。 之前对图片进行预处理，以提高图片的质量。
根据种猪的饲养管理， 根据种猪的饲养管理，我们主要选用了四个主要 体尺（体长、体高、投影面积、体宽） 体尺（体长、体高、投影面积、体宽）作为特征 参量。 参量。 投影面积： 投影面积：计算闭环区域的像素个数 体高：计算对象在水平位置投影的白色象素点个数 体高： 体长： 体长：猪区域的主轴的长度 体宽： 体宽：猪背部和主轴垂直的最大宽度
D(x,y) =
g(x,y)+b(x,y) - r(x,y) [g(x,y)+b(x,y) + r(x,y)]1.5
（4）图像分割：我们在这里选用阈值分割算法来分割图 图像分割：
像，选取象素的颜色分量来进行阈值分割的效果较好 。 颜色分量分析：我们根据图像的红r 三个分量， 颜色分量分析：我们根据图像的红r绿g蓝b三个分量，构 建一个图像D 该图像突出背景部分，减小前景部分： 建一个图像D，该图像突出背景部分，减小前景部分：
投影面积与体重的线性相关性： 投影面积与体重的线性相关性：
Y=0.0368XY=0.0368X-3.9257
R=0.94
W=0.003 x S^1.2811 x H^0.6121
R=2.8%
误差产生的来源主要有： 误差产生的来源主要有：1）客观条件带来的误差，在用电 客观条件带来的误差， 子秤测量体重时， 子秤测量体重时，猪的来回晃动给数据的读取带来一定的误 由于实际条件的限制， 差。2）由于实际条件的限制，图像的分割和处理效果带来 的误差。 的误差。
传统的测量方法： 传统的测量方法： （1）体重箱 （2）电子秤 自动喂料系统
视频图像方法（一种无接触式的方法） 视频图像方法（一种无接触式的方法） 现代计算机和视频技术的发展为猪体尺、 现代计算机和视频技术的发展为猪体尺、体重的 测量提供了精确、便捷的方法。 测量提供了精确、便捷的方法。利用计算机视觉 技术， 技术，获取和分析处理视频图像来评估种猪的体 估算体重，从而可以监测种猪的生长， 尺、估算体重，从而可以监测种猪的生长，也有 助于研究猪的行为，为猪舍的环境调控提供依据。 助于研究猪的行为，为猪舍的环境调控提供依据。
发展趋势：
（1）实验条件 （2）硬件设备 （3）软件算法
本研究是利用二维参数来测量体重，由于动物的形态特征 本研究是利用二维参数来测量体重， 比较复杂， 比较复杂，单纯的二维方法并不能完全反映它们的形态特 因此力于寻求一种更精确的3D方法。 3D方法 征，因此力于寻求一种更精确的3D方法。从获取的二维投 影图像中提取动物的三维结构信息， 影图像中提取动物的三维结构信息，这样可以更加准确地 测量出物体的几何参数， 测量出物体的几何参数，进而估计出其他的形态学参数 如体长，体高，胸围，体重等）， ），并且还能连续监测动 （如体长，体高，胸围，体重等），并且还能连续监测动 物的行为，预估出它们的生长模型， 物的行为，预估出它们的生长模型，从而更加有效地改善 动物的生长环境，提高生产效益。 动物的生长环境，提高生产效益。 由于图像分析处理的难度，本研究还只限于处理单个对象， 由于图像分析处理的难度，本研究还只限于处理单个对象， 建议日后研究应多向群体和真实生产条件下深入。 建议日后研究应多向群体和真实生产条件下深入。且不同 种类的猪需要不同的算法找出体重和体尺之间的相关性， 种类的猪需要不同的算法找出体重和体尺之间的相关性， 通过提高软硬件的复杂性和精确度来获取更完美的图片， 通过提高软硬件的复杂性和精确度来获取更完美的图片， 提高系统的精确度和实用性。 提高系统的精确度和实用性。
（6）体重的估算：结合人工测量的体重，得出体尺和体 体重的估算：结合人工测量的体重，
重的回归方程式，作为新样本的计算公式。 重的回归方程式，作为新样本的计算公式。根据猪的种类不 生长阶段不同，回归公式也不一样， 同，生长阶段不同，回归公式也不一样，也就是并没有通用 的公式。 的公式。
三、结果与讨论
计算阈值
10 9 8 7 x 10
4源自文库
：根据直方图选择阈值
象象象象
6 5 4 3 2 1 0
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0.18
0.2
D图图图象象图
D图像的直方图，根据直方图得到阈值 0.0262
采用RGB颜色信息分割效果图
*二值化图像和后处理
（5）特征提取： 特征提取：