一种母猪发情识别方法及其系统、电子设备与流程

1.本发明涉及一种畜禽生理智能监测与识别技术领域，具体地涉及一种母猪发情识别方法及其系统、电子设备。


背景技术：

2.现代养猪业正朝着规模化和集约化的养殖方向发展，母猪是猪场的核心群体，是猪场经营的成败的关键。母猪正常发情和适时配种是决定着母猪生产效率。提高母猪的年生产力，可以减少饲养量，节约饲料，减少猪舍和劳力，减低成本。母猪往往采用定位栏饲养，生活空间较小，饲养过程中，需要经常观察母猪是否到了发情期，若不能及时发现母猪发情现象，会影响了母猪的繁殖生产性能。
3.目前的母猪饲养中，主要通过人工压背判断母猪是否发情，压背时观察母猪静立和耳朵竖立的情况。由于规模化猪场的饲养密度越来越大，使技术人员工作量大量增加，且母猪发情识别需要的经验技术较高，一般员工需要经过长期的培训才可以从是发情工作。
4.因此，现有技术有待于进一步发展。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种母猪发情识别方法及其系统、电子设备，以解决现有技术存在的问题。
6.为达到上述技术目的，根据本发明的第一方面，提供了一种母猪发情识别方法，所述方法包括：
7.通过定位模块采集目标母猪的定位信息，获取目标母猪的定位信息，根据目标母猪的定位信息控制按摩模块移动，通过图像采集模块采集目标母猪身体各部位动作的图像序列，解析图像序列获得图像序列数据，根据图像序列数据确定目标母猪背部高度，控制按摩模块给目标母猪背部施加压力模拟公猪趴背并按摩目标母猪乳房，对图像序列数据进行进一步分析判断并根据判断结果输出有关于目标母猪发情的信号。
8.具体地，所述通过图像采集模块采集目标母猪身体各部位动作的图像序列包括：
9.通过图像采集模块中的红外热成像传感器采集目标母猪身体各部位的红外热成像图像序列，所述红外热成像传感器包括第一摄像头，所述第一摄像头用于采集目标母猪的耳朵的图像序列；所述图像采集模块还包括第二摄像头，所述第二摄像头用于采集目标母猪的臀部的图像序列。
10.具体地，所述方法还包括：
11.若目标母猪的耳朵的红外热成像图像数据内存在灰度值大于或等于第一预设阈值的像素点，则将该像素点确定为目标点，根据目标点确定目标范围，所述目标范围需要包括当前帧红外热成像图像数据内的所有目标点，根据目标范围建立目标搜索框并计算目标搜索框的左上角坐标和右下角坐标，并根据目标搜索框的左上角坐标和右下角坐标分别计算目标搜索框的左上角坐标和右下角坐标的变化幅度，判断目标搜索框的左上角坐标和右
下角坐标的变化幅度之和是否小于或等于第二预设阈值，并根据判断结果输出有关于目标母猪发情的信号。
12.具体地，所述方法还包括：
13.若目标搜索框的左上角坐标和右下角坐标的变化幅度之和小于或等于第二预设阈值，输出目标母猪发情的信号。
14.具体地，所述方法还包括：
15.若目标搜索框的左上角坐标和右下角坐标的变化幅度之和大于第二预设阈值，输出目标母猪未发情的信号。
16.具体地，所述方法还包括：
17.若目标母猪的臀部的红外热成像图像数据内存在灰度值大于或等于第三预设阈值的像素点，则将该像素点确定为目标点，根据目标点确定目标范围，所述目标范围需要包括当前帧红外热成像图像数据内的所有目标点，根据目标范围建立目标搜索框并计算目标搜索框的左上角坐标和右下角坐标，并根据目标搜索框的左上角坐标和右下角坐标分别计算目标搜索框的左上角坐标和右下角坐标的变化幅度，判断目标搜索框的左上角坐标和右下角坐标的变化幅度之和是否小于或等于第四预设阈值，并根据判断结果输出有关于目标母猪发情的信号。
18.具体地，所述方法包括：
19.若目标搜索框的左上角坐标和右下角坐标的变化幅度之和小于或等于第四预设阈值，输出目标母猪发情的信号。
20.具体地，所述方法包括：
21.若目标搜索框的左上角坐标和右下角坐标的变化幅度之和大于第四预设阈值，输出目标母猪未发情的信号。
22.根据本发明的第二方面，提供了一种母猪发情识别系统，包括：
23.图像采集模块100，用于采集目标母猪身体各部位动作的图像序列；
24.按摩模块400，用于给目标母猪背部施加压力模拟公猪趴背并按摩目标母猪乳房；
25.定位模块，用于采集目标母猪的定位信息；
26.控制模块，通过定位模块采集目标母猪的定位信息，获取目标母猪的定位信息，根据目标母猪的定位信息控制按摩模块移动，通过图像采集模块100采集目标母猪身体各部位动作的图像序列，解析图像序列获得图像序列数据，根据图像序列数据确定目标母猪背部高度，控制按摩模块给目标母猪背部施加压力模拟公猪趴背并按摩目标母猪乳房，对图像序列数据进行进一步分析判断并根据判断结果输出有关于目标母猪发情的信号。
27.根据本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括：
28.存储器；以及处理器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时实现根据权利要求1至8中任意一项所述的母猪发情识别方法。
29.本发明的有益效果是：
30.本发明在母猪发情的传统经验的基础上，利用图像识别与机械自动化技术，构建母猪发情识别方法及其系统、电子设备，实现母猪的智能化测情。有效的减少工人的工作量，降低了测情行业的准入门槛，降低成本。本发明通过巧妙的设计，开创性的利用红外热成像摄像头采集目标母猪身体各部位动作的图像序列，解析图像序列获得图像序列数据，
根据图像序列数据确定目标母猪背部高度，控制按摩模块给目标母猪背部施加压力模拟公猪趴背并按摩目标母猪乳房，对图像序列数据进行进一步分析判断并根据判断结果输出有关于目标母猪发情的信号，将复杂的母猪发情智能识别的问题简化，无需复杂算法建模，很大程度上降低了本发明的应用成本，提高了本发明的智能化程度，很大程度上拓展了本发明的应用场景。
附图说明
31.图1是本发明具体实施例中提供的母猪发情识别方法的流程图；
32.图2是本发明具体实施例中提供的母猪发情识别系统的示意图；
33.图3是本发明具体实施例中提供的母猪发情识别系统的结构示意图。
具体实施方式
34.为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本技术保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。
35.下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。
36.请参阅图1，本实施例提供了一种母猪发情识别方法，所述方法包括：
37.s100、通过定位模块采集目标母猪的定位信息，控制模块获取目标母猪的定位信息，根据目标母猪的定位信息控制按摩模块移动。
38.这里需要说明的是，步骤s100之前还包括：
39.预设第一预设阈值、第二预设阈值、第三预设阈值和第四预设阈值。
40.s200、通过图像采集模块采集目标母猪身体各部位动作的图像序列，解析图像序列获得图像序列数据。
41.具体地，所述通过图像采集模块采集目标母猪身体各部位动作的图像序列包括：
42.通过图像采集模块中的红外热成像摄像头组采集目标母猪身体各部位的红外热成像图像序列，所述红外热成像摄像头组包括第一红外热成像摄像头，所述第一红外热成像摄像头用于采集目标母猪的耳朵的图像序列；所述图像采集模块还包括第二红外热成像摄像头，所述第二红外热成像摄像头用于采集目标母猪的臀部的图像序列。
43.s300、根据图像序列数据确定目标母猪背部高度，控制按摩模块给目标母猪背部施加压力模拟公猪趴背并按摩目标母猪乳房。
44.s400、对图像序列数据进行进一步分析判断并根据判断结果输出有关于目标母猪发情的信号。
45.具体地，所述方法还包括：
46.若目标母猪的耳朵的红外热成像图像数据内存在灰度值大于或等于第一预设阈值的像素点，则将该像素点确定为目标点，根据目标点确定目标范围，所述目标范围需要包括当前帧红外热成像图像数据内的所有目标点，根据目标范围建立目标搜索框并计算目标搜索框的左上角坐标和右下角坐标，并根据目标搜索框的左上角坐标和右下角坐标分别计
算目标搜索框的左上角坐标和右下角坐标的变化幅度，判断目标搜索框的左上角坐标和右下角坐标的变化幅度之和是否小于或等于第二预设阈值，并根据判断结果输出有关于目标母猪发情的信号。
47.这里需要说明的是，当目标母猪的耳朵的红外热成像图像数据内存在灰度值大于或等于第一预设阈值的像素点，证明该像素点为目标母猪的耳朵的像素点，否则，该像素点为环境像素点。
48.具体地，所述方法还包括：
49.若目标搜索框的左上角坐标和右下角坐标的变化幅度之和小于或等于第二预设阈值，输出目标母猪发情的信号。
50.这里需要说明的是，若目标搜索框的左上角坐标和右下角坐标的变化幅度之和小于或等于第二预设阈值，证明目标母猪的耳朵存在静立反应，此时输出目标母猪发情的信号，实现母猪的智能化测情，将复杂的母猪发情智能识别的问题简化，提高了本发明的智能化程度。
51.具体地，所述方法还包括：
52.若目标搜索框的左上角坐标和右下角坐标的变化幅度之和大于第二预设阈值，输出目标母猪未发情的信号。
53.这里需要说明的是，若目标搜索框的左上角坐标和右下角坐标的变化幅度之和大于第二预设阈值，证明目标母猪的耳朵不存在静立反应，输出目标母猪未发情的信号。
54.具体地，所述方法还可以包括：
55.若目标母猪的臀部的红外热成像图像数据内存在灰度值大于或等于第三预设阈值的像素点，则将该像素点确定为目标点，根据目标点确定目标范围，所述目标范围需要包括当前帧红外热成像图像数据内的所有目标点，根据目标范围建立目标搜索框并计算目标搜索框的左上角坐标和右下角坐标，并根据目标搜索框的左上角坐标和右下角坐标分别计算目标搜索框的左上角坐标和右下角坐标的变化幅度，判断目标搜索框的左上角坐标和右下角坐标的变化幅度之和是否小于或等于第四预设阈值，并根据判断结果输出有关于目标母猪发情的信号。
56.这里需要说明的是，当目标母猪的臀部的红外热成像图像数据内存在灰度值大于或等于第三预设阈值的像素点，证明该像素点为目标母猪的臀部的像素点，否则，该像素点为环境像素点。
57.具体地，所述方法包括：
58.若目标搜索框的左上角坐标和右下角坐标的变化幅度之和小于或等于第四预设阈值，输出目标母猪发情的信号。
59.这里需要说明的是，若目标搜索框的左上角坐标和右下角坐标的变化幅度之和小于或等于第四预设阈值，输出目标母猪发情的信号。证明目标母猪的臀部存在静立反应，此时输出目标母猪发情的信号，实现母猪的智能化测情，将复杂的母猪发情智能识别的问题简化，提高了本发明的智能化程度。
60.具体地，所述方法包括：
61.若目标搜索框的左上角坐标和右下角坐标的变化幅度之和大于第四预设阈值，输出目标母猪未发情的信号。
62.这里需要说明的是，若目标搜索框的左上角坐标和右下角坐标的变化幅度之和大于第四预设阈值，证明目标母猪的臀部不存在静立反应，此时输出目标母猪未发情的信号，实现母猪的智能化测情，将复杂的母猪发情智能识别的问题简化，提高了本发明的智能化程度。
63.可以理解的是，本发明在母猪发情的传统经验的基础上，利用图像识别与机械自动化技术，构建母猪发情识别方法及其系统、电子设备，实现母猪的智能化测情。有效的减少工人的工作量，降低了测情行业的准入门槛，降低成本。本发明通过巧妙的设计，开创性的利用红外热成像摄像头采集目标母猪身体各部位动作的图像序列，解析图像序列获得图像序列数据，根据图像序列数据确定目标母猪背部高度，控制按摩模块给目标母猪背部施加压力模拟公猪趴背并按摩目标母猪乳房，对图像序列数据进行进一步分析判断并根据判断结果输出有关于目标母猪发情的信号，将复杂的母猪发情智能识别的问题简化，无需复杂算法建模，很大程度上降低了本发明的应用成本，提高了本发明的智能化程度，很大程度上拓展了本发明的应用场景。
64.请参阅图2-图3，本发明提供另一种具体实施例，该实施例提供了母猪发情识别系统，所述系统包括：
65.图像采集模块100，用于采集目标母猪身体各部位动作的图像序列；
66.按摩模块400，用于给目标母猪背部施加压力模拟公猪趴背并按摩目标母猪乳房；
67.定位模块200，用于采集目标母猪的定位信息；
68.控制模块300，通过定位模块200采集目标母猪的定位信息，获取目标母猪的定位信息，根据目标母猪的定位信息控制按摩模块移动，通过图像采集模块100采集目标母猪身体各部位动作的图像序列，解析图像序列获得图像序列数据，根据图像序列数据确定目标母猪背部高度，控制按摩模块400给目标母猪背部施加压力模拟公猪趴背并按摩目标母猪乳房，对图像序列数据进行进一步分析判断并根据判断结果输出有关于目标母猪发情的信号。
69.具体地，所述图像采集模块100包括第一红外热成像摄像头3，所述第一红外热成像摄像头3用于采集目标母猪7的耳朵的图像序列。
70.具体地，所述图像采集模块100还包括第二红外热成像摄像头5，所述第二红外热成像摄像头5用于采集目标母猪7的臀部的图像序列。
71.可以理解的是，图像采集模块100采集目标母猪7的耳朵的图像序列以及目标母猪7的臀部的图像序列并发送至控制模块300，控制模块300通过目标母猪7的耳朵以及臀部动作判断目标母猪7是否发情，测量结果准确，大大降低了工作人员的工作量。
72.具体地，所述图像采集模块100还包括深度相机4，所述深度相机4用于确认母猪背部的高度，所述控制模块300根据母猪背部的高度移动按摩模块400并将按摩模块400固定在目标母猪7背部。
73.可以理解的是，通过深度相机4确定母猪背部的高度，测量结果准确，大大提高了本发明的可靠性和实用性，进一步拓展了本发明的应用空间。
74.具体地，所述按摩模块400包括导轨1、导轨卡钳2和母猪固定装置，所述导轨卡钳2设置于所述导轨1上，所述控制模块300和所述导轨卡钳2控制连接，所述控制模块300控制所述导轨卡钳2在导轨1上移动。
75.具体地，所述母猪固定装置包括按摩垫圈6和电动伸缩装置，所述按摩垫圈6固定连接于所述电动伸缩装置的一端，所述电动伸缩装置的另一端固定连接于导轨卡钳2上，所述控制模块300和所述电动伸缩装置控制连接，所述控制模块300控制电动伸缩装置伸缩。
76.具体地，所述按摩垫圈6包括背带机构，所述背带机构包括第一背带机构9和第二背带机构，所述第一背带机构9和第二背带机构的一端与电动伸缩装置的一端固定连接形成爪形结构，用于固定母猪，所述第二背带机构和第一背带机构9与控制模块300电连接，所述控制模块300可控制第一背带机构9和第二背带机构开合。
77.这里需要说明的是，所述第一背带机构9和第二背带机构为金属制成，控制模块300在控制第一背带机构9和第二背带机构闭合后，控制模块300控制电动伸缩杆继续伸长一端距离，用于向目标母猪7的背部施加压力，模拟公猪趴背，更好的实现母猪发情识别，进一步提高了本发明的实用性和可靠性，无需人工压背，大大降低了工作人员的工作量，很大程度上节约了人力成本。
78.具体地，所述第一背带机构9和第二背带结构的另一端均设置有粘接结构12，用于在第一背带机构9和第二背带机构闭合后互相粘接。
79.可以理解的是，此设置可以进一步提高第一背带机构9和第二背带机构闭合后的稳定性和牢固性，进一步提高了本发明的可靠性。
80.具体地，所述第一背带机构9和/或靠近粘接结构12的位置设置有腹带8，所述腹带8上设置有按摩装置10，所述第一背带机构9和第二背带机构互相粘接后，所述按摩装置10位于母猪的乳房位置。
81.具体地，所述腹带8上还设置有弹性开关11，所述弹性开关11和所述按摩装置10电连接，当所述第一背带机构9和第二背带机构互相粘接后，所述弹性开关11受到来自于母猪的紧固压力导通，按摩装置10开启，当所述第一背带机构9和第二背带机构打开后，压力消失，弹性开关11断开，按摩装置10停止。
82.可以理解的是，此设置可实现按摩装置10的自动启停，无需人工干预，进一步降低了工作人员的工作量，进一步提高了本发明的可用性和实用性。
83.这里需要说明的是，本实施例中的控制模块300包括pc端，本实施例中的定位模块200包括nfc芯片。pc端用于测情模型的训练、指令的传出、数据的储存与汇总、母猪发情的记录和通知养殖员母猪的配种；nfc芯片用于猪只识别；测情设别包括带压背重的按摩垫圈6、第一红外热成像摄像头3、第二红外热成像摄像头5、导轨1、导轨卡钳2和深度相机4；带压背重的按摩垫圈6且在母猪腰背处，模拟真实的公猪压背。在设备运行时，通过pc端发起指令，按摩装置10通过导轨1精确定位到母猪上方，与此同时通过nfc芯片识别猪只，通过深度相机4确定目标母猪7背部的高度，然后根据高度自动调节垫圈高度，自动夹住目标母猪7腰背部，启动带压背重的按摩垫圈6的按摩装置10，按摩目标母猪7乳房。通过第一红外热成像摄像头3拍摄目标母猪7耳部的变化，第二红外热成像摄像头5拍摄不同角度目标母猪7臀部以及生猪整体的移动变化，并将所拍摄的数据上传至pc端，通过pc端进行数据处理，确定一定时间内母猪是否持续出现两耳竖立以及静立反应。若通过数据处理发现，当第一红外热成像摄像头3与第二红外热成像摄像头5所传输的数据均判定目标母猪7发情时，则认为目标母猪7已经发情，并通过数据传输，将目标发情母猪于pc端中标注为发情，并通知养殖员对目标发情母猪进行配种。
84.通过第一红外热成像摄像头3和第二红外热成像摄像头5采集目标母猪7耳朵和猪体的图像数据，将采集的第一样本图像数据集输入测情模型，并对测情模型进行训练及校正，直至测情模型达到所设置的阈值；将第二样本图像数据集，输入测情模型进行验证，若通过验证则得到测情模型，若测情模型为达到阈值，则进行回归训练，直至测情模型验证通过，得到最终测情模型。
85.带压背重的按摩垫圈6用于模拟公猪压背，位于第一红外热成像摄像头3和第二红外热成像摄像头5中间。深度相机4主要用于识别母猪腰背部的高度，然后根据高度自动调节垫圈高度，自动夹住母猪腰背部，并且进行相应的按摩。
86.第一红外热成像摄像头3拍摄目标母猪7耳部变化，来判断母猪耳部是否竖立，第二红外热成像摄像头5拍摄母猪臀部变化，判断母猪臀部是否静立不动。
87.导轨1和导轨卡钳2采用不锈钢材质。
88.本发明实施例的具体工作过程如下：
89.如图1-3所示，本发明的按摩垫圈6、红外热成像摄像头和第二红外热成像摄像头5通过导轨卡钳2固定在导轨1上，按摩垫圈6位于母猪腰背处，深度相机4用于识别母猪腰背部的高度，然后根据高度自动调节垫圈高度，使其自动夹住母猪腰背部，并且进行相应的按摩。第一红外热成像摄像头3对准母猪耳部，第二红外热成像摄像头5对准母猪臀部。
90.(1)系统启动，设备自动通电，连接数据库和互联网，进行数据储存工作的准备，通过手机app或客户端，对整个系统进行控制。
91.(2)在导轨1上安装导轨卡钳2，并将按摩垫圈6安装在导轨卡钳2上，通过深度相机4识别母猪腰背部的高度，然后根据高度自动调节垫圈高度，自动夹住母猪腰背部，并通过按摩体对母猪进行相应的按摩，用于对母猪进行按摩乳房与模拟公猪的压背过程。
92.(3)利用2个红外热成像摄像头分别安装在按摩垫圈6前后，第一红外热成像摄像头3对准母猪耳部，第二红外热成像摄像头5对准母猪臀部，并采集母猪处于按摩垫圈6按摩行为时的信息图像，之后将图像传入到数据库，并将数据库与互联网相连接，使识别结果可以通过app和网页等进行查看。
93.(4)通过第一红外热成像摄像头3和第二红外热成像摄像头5判断母猪的发情状况，若第一红外热成像摄像头3判定母猪耳部竖立且第二红外热成像摄像头5判定母猪臀部静立不动，则判定被测母猪发情。
94.(5)通过pc端储存所测数据，分析母猪发情的周期，通知养殖员对发情母猪进行配种。
95.在优选实施例中，本技术还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
96.存储器；以及处理器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时实现所述的母猪发情识别方法。该计算机设备可以广义地为服务器、终端，或任何其他具有必要的计算和/或处理能力的电子设备。在一个实施例中，该计算机设备可包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、通信接口等。该计算机设备的处理器可用于提供必要的计算、处理和/或控制能力。该计算机设备的存储器可包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质中或上可存储有操作系统、计算机程序等。该内存储器可为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口和通信接口可用于与外部的设备通过网络连接和通信。该计算机程序被处理
器执行时执行本发明的方法的步骤。
97.本发明可以实现为一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在由处理器执行时导致本发明实施例的方法的步骤被执行。在一个实施例中，所述计算机程序被分布在网络耦合的多个计算机设备或处理器上，以使得所述计算机程序由一个或多个计算机设备或处理器以分布式方式存储、访问和执行。单个方法步骤/操作，或者两个或更多个方法步骤/操作，可以由单个计算机设备或处理器或由两个或更多个计算机设备或处理器执行。一个或多个方法步骤/操作可以由一个或多个计算机设备或处理器执行，并且一个或多个其他方法步骤/操作可以由一个或多个其他计算机设备或处理器执行。一个或多个计算机设备或处理器可以执行单个方法步骤/操作，或执行两个或更多个方法步骤/操作。
98.本领域普通技术人员可以理解，本发明的方法步骤可以通过计算机程序来指示相关的硬件如计算机设备或处理器完成，所述的计算机程序可存储于非暂时性计算机可读存储介质中，该计算机程序被执行时导致本发明的步骤被执行。根据情况，本文中对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器的示例包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)、闪存、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘等。易失性存储器的示例包括随机存取存储器(ram)、外部高速缓冲存储器等。
99.以上描述的各技术特征可以任意地组合。尽管未对这些技术特征的所有可能组合进行描述，但这些技术特征的任何组合都应当被认为由本说明书涵盖，只要这样的组合不存在矛盾。
100.以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。