一种生猪口蹄疫实时预警的方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种生猪口蹄疫实时预警的方法及系统，其中，该方法包括：利用视频编解码技术对获取的高清视频进行压缩处理，分别保存到流媒体服务器中用于显示和数据存储服务器中用于保存；通过滤波算法对日常监控的视频图像进行预处理；变换颜色空间对预处理后的图像进行颜色特征提取，建立颜色特征向量；利用支持向量机算法对口蹄疫标准特征向量库中的颜色特征进行训练，生成口蹄疫识别器对获取视频图像的颜色特征向量进行识别，从而确定是否需要作出报警。实施本发明可以对获取的视频数据进行充分的利用，从而将工作人员从“徒劳”的状态中大幅度的解放出来，实现生猪口蹄疫疫情的实时预警。
【专利说明】
一种生猪口蹄疫实时预警的方法及系统
技术领域
[0001] 本发明涉及动物疫情监控技术领域，尤其涉及一种生猪口蹄疫实时预警的方法及 系统。
【背景技术】
[0002] 随着生猪养殖规模的集成化和规模化，每年都有大量的生猪产品在全国各地进行 流通，给动物卫生检疫部门带了十分繁重的任务。同时，由于生猪的来源比较复杂，在流通 和进入屠宰场的过程中一些疾病的爆发频率也越来越高。
[0003] 传统的生猪口蹄疫监测工作是由具有专业知识的疫情监测人员来完成的，受制于 人力的不足和被检疫生猪数量较多的矛盾，检验检疫部门只能对检疫的对象进行随机抽 检，最后利用生物学方法对抽检的样本进行实验。
[0004] 随着计算机科学、信息技术、视频监控等技术手段的发展，远程视频监控系统被利 用到生猪口蹄疫监测的领域来。利用远程视频监控系统对需要监控的生猪屠宰点进行全面 覆盖，监控人员通过肉眼对可能存在的生猪口蹄疫视频进行截图分析，初步判断是否存在 疑似口蹄疫疫情。
[0005] 虽然该远程视频监控系统对动物检疫人员的工作和生猪口蹄疫的爆发有很好的 监督和预防作用，但是该方法需要对数据存储和查询这一关键技术进行深入的了解和研 究。此外，当外来生猪进入屠宰场时，监控中心的工作人员就要通过视频系统对进入的生猪 进行实时的监控，一旦发现生猪的体表皮肤有可疑的症状发生时，就需要赶紧向上级动物 疫情监管部门汇报。大部分时间里被监控的将要被屠宰的生猪都是健康的，工作人员基本 都处于"徒劳"的状态，未能实现对可疑病变的自动化识别和筛选，检测效率也不是很高。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种生猪口蹄疫实时预警 的方法及系统，合理地对获取的视频数据进行保存和利用，从而提高工作人员的监测效率， 实现生猪口蹄疫疫情的实时预警。
[0007] 为了解决上述问题，本发明提出了一种生猪口蹄疫实时预警的方法，所述方法包 括：
[0008] 利用视频编解码技术对获取的高清视频进行压缩处理，分别保存到流媒体服务器 和数据存储服务器中用于显示和保存；
[0009] 通过滤波算法对日常监控的视频图像进行去预处理；
[0010] 变换颜色空间对预处理后的图像进行颜色特征提取，建立颜色特征向量；
[0011] 利用支持向量机算法对口蹄疫标准图像进行样本训练生成疫情识别器，从而确定 当前获取图像中的生猪是否存在疑似口蹄疫症状。
[0012] 所述变换颜色空间对预处理后的图像进行颜色特征提取，建立颜色特征向量包 括：
[0013] 各个监控点获取的高清视频图像通过H.264视频编解码技术进行压缩传输；
[0014] 将压缩后的视频图像发送到流媒体服务器中，然后传输到显示终端；
[0015] 将压缩后的视频图像发送到数据存储服务器中进行保存。
[0016] 所述通过滤波算法对日常监控的视频图像进行去预处理包括：
[0017]滤波模板的中心点到图像任意一点的"距离"定义为:Dk= |f(Xm，yn)2-f(xi，yi)2|， 其中为图像上的任意像素点，f(xm，yn)为该任意像素点的领域像素点；
[0018] 进一步的我们可以得到
。其中，N-1表示模板覆盖的 像素点的个数，k表示第k个邻域点，则阈值『=D,.).其中参数A为一个常量；
[0019] 统计值?^中是否存在大于T的像素点f(Xm，yn)，如果存在大于T的邻域像素点时： 我们首先对该类像素点的个数n 1进行统计，然后对十字型窗口模板进行重新的定义。利用 我们重新定义好的模板窗口，再一次判断#大于T的个数n 2。判断n1+n2的和是否大于阈值 n，如果大于n则判断该点为噪声点，就要对该点进行中值滤波处理，从而改变改点的像素 值，使之能最大限度的保持像素点的原有值。
[0020] 所述变换颜色空间对预处理后的图像进行颜色特征提取，建立颜色特征向量包 括：
[0021] 利用阈值法和数学形态学的方法对滤波后的图像进行前景提取，从而消除背景色 的影响；
[0022]将获取的前景图像从RGB颜色空间转换到LAB颜色空间，然后对转换的图像进行降 维处理，来缩小颜色空间的范围；
[0023] 选取A通道图像，设定分割阈值T对A图像进行分割从而获取病变区域；
[0024] 提取病变标本的各种颜色特征值，包括不同颜色通道的均值、方差、相关系数。
[0025] 所述利用支持向量机算法对口蹄疫标准图像进行样本训练生成疫情识别器，从而 确定分割的病变区域是否存在疑似口蹄疫症状。
[0026] 选择C-SVM类型损失函数的参数值来应对分类过程中允许产生的误差，核函数 选择径向基核函数(RBF)，设定合适的参数y ;
[0027] 利用支持向量机算法(svm)来对病变标本的特征值进行训练，从而获取口蹄疫识 别器；
[0028] 利用训练好的口蹄疫识别器对获取的疑似病变区域进行识别，从而决定是否向疫 情监控人员发出预警信号。
[0029] 实施本发明实例，利用图像识别的方法对存储生猪图像和疫情信息的视频进行充 分的研究和分析，设计出一种生猪口蹄疫实时预警的系统，能够快速的对生猪口蹄疫进行 识别，方便动物疫情监控人员进行口蹄疫疫情的预防。
【附图说明】
[0030] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其它的附图。
[0031] 图1是本发明实施例中的一种生猪口蹄疫实时预警的方法的流程示意图；
[0032] 图2是本发明实施例中的一种生猪口蹄疫实时预警的系统结构示意图；
[0033] 图3是本发明实施例中具体识别生猪口蹄疫的图像。
【具体实施方式】
[0034] 图1是本发明实施例中的一种生猪口蹄疫实时预警的方法的流程示意图。如图1所 示，该方法包括：
[0035] S101，用视频编解码技术对获取的高清视频进行压缩处理，分别保存到流媒体服 务器中用于显示和数据存储服务器中用于保存；
[0036] S102,通过滤波算法对日常监控的视频图像进行预处理；
[0037] S103,变换颜色空间对预处理后的图像进行颜色特征提取，建立颜色特征向量；
[0038] S104，利用支持向量机算法对口蹄疫标准特征向量库中的颜色特征进行训练，生 成口蹄疫识别器对获取视频图像的颜色特征向量进行识别，从而确定是否需要作出报警； [0039]其中，S101包括:通过H. 264视频编解码技术进行压缩传输，然后将压缩后的视频 图像分为两部份进行发送:一部分发送到流媒体服务器中，另一部分发送到数据存储服务 器中。流媒体服务器主要用于视频图像在终端的显示和在线点播，数据存储服务器主要用 来存取日常获取的图像和口蹄疫标准图像。
[0040] 其中，S102包括:设置像素点见利用滤波算法对数据存储服务器中的日常获取图 像进行预处理，防止图像信号在传输过程中受到"噪声"的干扰;定义滤波模板的中心点到 视频图像任意一点的"自定义距离"，通过"自定义距离"和设置的权值来得出需要进行滤波 处理的阈值;滤波模板中"自定义距离"若存在大于阈值的像素点，则记录像素点的个数并 重新定义滤波模板，再一次判断滤波模板中"自定义距离"是否存在大于阈值的像素点，并 对该像素点的个数进行记录;统计两次记录中像素点个数是否大于某一常量，若大于则对 中心点作中值滤波处理。
[0041] 其中S103包括:利用阈值分割算法和数学形态学的方法对滤波后的图像进行前景 色提取;对获取的前景图像从RGB颜色空间转换到LAB颜色空间，然后分别缩小L、A、B三个颜 色通道的取值，实现对LAB颜色空的重新量化;取量化后图像的A颜色通道，设计合适的阈值 T分割出病变的区域;提取病变标本的各种颜色特征值，包括不同颜色通道的均值、方差、相 关系数。
[0042] 其中S104包括:选择C-SVM类型损失函数的参数值|，来应对分类过程中允许产生 的误差。选择径向基核函数(RBF)的参数值y结合支持向量机算法(svm)来对口蹄疫标本图 的颜色特征值进行训练，从而获取口蹄疫识别器;利用口蹄疫疫情识别器对获取的疑似病 变区域的颜色特征进行识别，从而决定是否向疫情监控人员发出预警信号。
[0043]图2示出了本发明实施例中的一种生猪口蹄疫实时预警的系统结构示意图，其包 括:监控点的高清摄像头将获取的视频图像经过压缩解析分别发送到流媒体服务器用于日 常的画面显示和数据存储服务器进行保存。数据存储服务器主要保存两部分的数据:一类 是日常获取的视频图像，用来进行疫情识别；一类是疫情标准图像主要用来进行样本的特 征训练，从而设计出更精准的疫情识别器。针对疫情标准库的图像我们需要利用特真提取 器对标准库图像进行特征提取建立疫情特征向量库，然后利用支持向量机算法来设计疫情 识别器，该过程是一个线下计算的过程不需要满足实时性;针对日常获取的视频图像我门 需要经过预处理，检测出疑似病变区域，该过程是一个线上的过程需要满足实时性。然后， 利用特征提取器对检测出的疑似病变区域进行特征提取，建立特征向量。最后，设置出合适 的阈值，利用疫情识别器对建立的特征向量进行识别，若识别为疫情就进行报警处理，并将 该特征向量加入到疫情标准图像库中。
[0044] 图3是本发明实施例中具体识别生猪口蹄疫的图像，该图像的五个颜色特征值，既 H颜色通道灰度均值、S颜色通道灰度方差、A颜色通道灰度方差、B颜色通道灰度方差、A和B 的灰度方差商分别为:0.1、0.12、5.3、9.0、0.6,利用口蹄疫识别器对该图像特征进行识别， 结果与实际情况相符合，这表明本发明的方法是可行的。
[0045] 以上对本发明实施例所提供的一种生猪口蹄疫实时预警的方法进行了详细介绍， 本文应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于 帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思 想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对 本发明的限制。
【主权项】
1. 一种生猪口蹄疫实时预警的方法，其特征在于，所述方法包括： 利用视频编解码技术对获取的高清视频进行压缩处理，分别保存到流媒体服务器和数 据存储服务器中用于显示和保存； 通过滤波算法对日常监控的视频图像进行预处理； 变换颜色空间对预处理后的图像进行颜色特征提取，建立颜色特征向量； 利用支持向量机算法对口蹄疫标准图像进行样本训练生成疫情识别器，从而确定当前 获取图像中的生猪是否存在疑似口蹄疫症状。2. 如权利要求1所述的一种生猪口蹄疫实时预警的方法，其特征在于利用视频编解码 技术对获取的高清视频进行压缩处理，分别保存到流媒体服务器和数据存储服务器中用于 显示和保存的步骤包括： 各个监控点获取的高清视频图像通过H.264视频编解码技术进行压缩传输； 将压缩后的视频图像发送到流媒体服务器中，然后传输到显示终端； 将压缩后的视频图像发送到数据存储服务器中进行保存。3. 如权利要求1所述的一种生猪口蹄疫实时预警的方法，其特征在于通过滤波算法对 日常监控的视频图像进行去预处理的步骤主要包括： 定义滤波模板的中心点到视频图像任意一点的"自定义距离"，通过"自定义距离"和设 置的权值来得出需要进行滤波处理的阈值； 滤波模板中"自定义距离"若存在大于阈值的像素点，则记录像素点的个数并重新定义 滤波模板，再一次判断滤波模板中"自定义距离"是否存在大于阈值的像素点，并对该像素 点的个数进行记录； 统计两次记录中像素点个数是否大于某一常量，若大于则对中心点作中值滤波处理。4. 如权利要求1所述的一种生猪口蹄疫实时预警的方法，其特征在于变换颜色空间对 预处理后的图像进行颜色特征提取，建立颜色特征向量的步骤主要包括： 利用阈值分割算法和数学形态学的方法对滤波后的图像进行前景色提取； 对获取的前景图像从RGB颜色空间转换到LAB颜色空间，然后进行降维处理，缩小颜色 空间沮围； 提取缩小颜色空间范围图像的单通道图像，比较病变区域在哪个颜色通道的特征最明 显，从而选择合适的颜色通道； 设计合适的阈值T，对选择的通道图像进行分割，从而获取病变区域； 提取病变标本的各种颜色特征值，包括不同颜色通道的均值、方差、相关系数。5. 如权利要求1所述的一种生猪口蹄疫实时预警的方法，其特征在于利用支持向量机 算法对口蹄疫标准图像进行样本训练生成疫情识别器，从而确定当前获取图像中的生猪是 否存在疑似口蹄疫症状的步骤主要包括： 选择C-SVM类型损失函数的参数值ξ，来应对分类过程中允许产生的误差。 核函数选择径向基核函数(RBF)，设定合适的参数γ ; 利用支持向量机算法（svm)来对病变标本的颜色特征值进行训练，从而获取口蹄疫疫 情识别器； 利用口蹄疫疫情识别器对获取的疑似病变区域的颜色特征进行识别，从而决定是否向 疫情监控人员发出预警信号。6. -种生猪口蹄疫实时预警的系统，其特征在于，所述系统包括： 视频解码设备将压缩处理后的视频发送到流媒体服务器和数据存储服务； 流媒体服务器用于视频在终端的实时播放和回放； 数据存储服务器中的口蹄疫图像标准库用做样本的训练，得到更精确的识别器； 预处理模块用于对数据存储服务器中日常获取的视频图像进行去噪处理； 特征提取模块对预处理后的图像进行特征提取； 通过口蹄疫识别器对提取的图像特征进行识别。
【文档编号】G06K9/62GK105930678SQ201610338126
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】陈松楠, 张莉, 刘陆民, 商信华, 杜永强
【申请人】信阳农林学院