基于无人机可见光图像Haar-like特征的水稻病害白穂识别

实现稻田精准植保的关键是自然环境下病变区域的准确识别。为实现大面积稻田中白穗的精确识别,该文提出一种小型多旋翼无人机水稻病害白穂识别系统,该系统以无人机平台作为图像采集、处理和识别的基础,首先对白穗图像提取Haar-like特征,其次以Adaboost 算法进行白穗训练识别。以4类Haar-like特征及其组合构建弱分类器,用采集的稻田白穗和背景共700个样本点训练生成强分类器。所得强分类器对测试集中65幅图像中的423个白穗样本点进行识别验证,结果表明：白穗识别率可达93.62%,误识别率为5.44%,该方法可有效抑制一般的稻叶遮挡、稻穗黏连以及光照等复杂背景的影响,适合于自然环境下的稻田白穗现场识别。     

基于头尾定位的群养猪运动轨迹追踪

猪的头/尾位置直观反映了猪的进食、饮水、争斗、追逐等日常活动。从群养猪俯视视频中有效分割粘连的猪个体,找出猪的头/尾部,并以头/尾坐标实现较精准的运动轨迹追踪有着较大的难度。该研究采用改进分水岭分割算法分割视频图像帧中的粘连猪个体;对分割后的猪体提取头/尾轮廓,分别用类Hough聚类和圆度识别算法识别每头猪的头/尾,用运动趋势算法修正头/尾识别的误差,生成以头/尾部为定位坐标的运动轨迹。运算结果和人工标记对比证明类Hough聚类和圆度识别算法的头尾识别正确率分别为71.79%和79.67%;经过运动趋势修正后,以头部为定位坐标生成的运动轨迹与人工标记生成运动轨迹吻合良好;对比头/尾轨迹和质心轨迹可以发现,头/尾轨迹能够更多获取猪个体和群体活动、运动信息。该研究对于实现自动记录和分析猪个体和群体的活动行为提供新的思路和方法。     

基于色饱和度三维几何特征的马铃薯芽眼识别

芽眼准确识别是马铃薯种薯自动切块的前提,为降低误识别率,提高芽眼识别率和可靠性,提出基于色饱和度三维几何特征的马铃薯芽眼识别方法。对S分量在三维几何空间进行分析提出了以其纵向截面曲线及其一阶导数为基础的4个特征向量,利用四特征综合判定准则进行芽眼纵向识别,然后根据芽眼横向特点对芽眼纵向识别结果进行再次筛选,降低芽眼误识别率。试验结果表明:该方法芽眼识别率达91.48%,其中,未发芽芽眼识别率92.21%,已发芽芽眼识别率89.00%,芽眼误识别率4.32%,识别单幅图像的平均耗时为2.68s。因芽眼误识别造成种薯切块无芽眼的概率小于1.01%。试验证明该方法抗干扰能力强,能有效降低误识别率,防止种薯切块无芽眼引起的缺苗现象,可为马铃薯种薯自动切块机芽眼识别提供参考。     

基于DH-YoloX的群养马岗鹅关键行为监测

马岗鹅的行为与其生长状况和福利状况密切相关,马岗鹅关键行为监测对评估其生长性能具有重要的现实意义。为了实现对群养栏马岗鹅关键行为高效率精准监测,该研究探索一种基于YoloX的群养马岗鹅关键行为监测算法（Magang geese behavior monitoring of based on Double Head-YoloX,MGBM-DH-YoloX）,该算法通过减少YoloX的头部数量提升检测效率、使用损失函数减少前景背景干扰、使用迁移训练方式提高网络训练效率等技术对马岗鹅采食、饮水、休息和应激等关键行为及其规律进行分析。MGBM-DH-YoloX首先用Mosaic和Mixup对马岗鹅图像进行数据增强,然后使用增强后的数据集训练模型,并且利用模型检测马岗鹅的关键行为,最后累计得出马岗鹅关键行为的发生时长和行为节律;试验训练集为1 400幅、验证集200幅和测试集为400幅,连续活动视频10 d。结果表明,MGBM-DH-YoloX算法的平均精度为98.98%、检测速度达到81帧/s、内存消耗为2 520.04 MB。对马岗鹅的10 d养殖数据分析发现,MGBM-DH-YoloX能有...     

基于颈环采集节点的母羊产前行为识别方法

针对目前母羊产前行为监测费时费力、精准度较低、可识别行为类型单一等问题，以颈环采集节点获得的加速度数据为研究对象，提出了一种基于区间阈值与遗传算法优化支持向量机（Genetic Algorithm-Support Vector Machine, GA-SVM）分类模型的母羊产前行为识别方法。该方法首先对合加速度数据进行小波降噪和提取轮廓线预处理，再利用区间阈值分类法，识别出行走、趴卧2种行为。在此基础上，采用GA-SVM分类模型实现饮水、采食、反刍3种行为的准确识别。试验表明，颈环采集节点能够实时采集和传输产前母羊颈部的活动信息，并能有效区分5种产前行为活动。可识别行为类型增多，且在适用性方面有了较大提升，平均准确率达到97.88%，比传统的决策树算法、K最近邻（K-Nearest Neighbor, KNN）算法、支持向量机（Support Vector Machine, SVM）算法分别提高了31.26%、21.87%、21.9%。该研究对建立产前母羊运动量及健康评估模型、提高繁殖及工作效率、实现智能化管理等方面具有十分重要的意义。     

基于灰度截留分割与十色模型的马铃薯表面缺陷检测方法

为探索基于计算机视觉的马铃薯表面缺陷检测新方法,该研究提出能将马铃薯表面疑似缺陷一次性分离出来的快速灰度截留分割方法和用于缺陷识别的十色模型。选择面积比率和十色比率作为缺陷判别特征,对分割出来的深色部位采用阈值法进行缺陷识别。采用基于快速G与亮度截留分割的2种方法对发芽进行识别。通过对326个马铃薯样本的652幅正反面图像进行试验,基于十色模型的缺陷识别方法对分割出来的深色区域的正确识别率为93.6%,基于快速G与亮度截留分割2种方法结合对有芽体图像的正确识别率为97.5%,马铃薯表面缺陷正确检测率为95     

智能电子饲喂系统下猪采食时间对行为节律和生长的影响

为探究智能电子饲喂系统猪的采食行为分布,该研究分析了种猪性能测定站（Pig Performance Testing Station,PPTS）和母猪电子饲喂系统（Electronic Sow Feeding,ESF）中猪只采食次数、采食量、采食时长的昼夜分布,结果表明,智能电子饲喂系统在应用中由于猪只轮流采食普遍存在猪群夜间采食的现象,其中ESF使约1/4的猪仅在夜间采食,说明群体等级制度也是造成猪只采食时间紊乱的重要原因。进一步探究猪只采食时间对猪行为节律和生长的影响,选用26只香猪分别采用白天饲喂和夜间饲喂以模拟智能电子饲喂系统引起的采食时间变化,发现白天饲喂使生长猪采食量提高了135.68 g/d,但两组间日增质量没有显著差异。白天饲喂使生长猪主要在白天采食、饮水和蹭痒,夜间躺卧休息;而夜间饲喂使生长猪的采食行为主要集中在19:00喂料时刻和7:00昼夜交替时刻。白天饲喂分别提高了猪采食、饮水和躺卧行为时长44.28、14.22和61.95 min/d,降低了站立行为时长48.75 min/d、走动行为时长 57.40 min/d和蹭痒行为时长20.30 min/d,改善了猪只舒适性。因此,智能电子饲喂系统会破坏部分猪采食节律,增大猪个体生长差异,该研究为智能电子饲喂系统在生猪养殖中的应用提供参考。     

蛋鸡发声与机械噪声特征提取及分类识别

规模化蛋鸡舍中不同机械设备运行所产生的噪声会干扰蛋鸡声音提取。为了分析分类识别蛋鸡发声与机械噪声的可行性,该研究以蛋鸡产蛋发声、鸣唱声和规模化蛋鸡舍中通风系统、饲喂系统、清粪系统、集蛋系统单独运行时的噪声为研究对象,运用LabVIEW软件提取了蛋鸡发声和机械噪声的功率谱密度,以子带功率比为特征向量,在数据挖掘平台Weka上应用J48决策树算法构建声音分类识别器。结果表明,蛋鸡产蛋发声和鸣唱声的最大功率比位于频率范围689~1 378 Hz内,通风系统噪声和饲喂系统噪声的最大功率比位于频率范围0~689 Hz内,清粪系统噪声和集蛋系统噪声的最大功率比位于频率范围1 378~2 756 Hz内;该声音分类识别模型的平均识别率为93.4%,其中蛋鸡鸣唱声和产蛋发声的识别率分别为85.9%和92.5%,机械噪声的分类识别率更高,说明基于子带功率比的声音识别方法具有较好的识别效果,该结果为规模化蛋鸡养殖舍复杂声音环境中检测蛋鸡声音提供了参考。     

基于卷积神经网络的奶牛个体身份识别方法

视频分析技术已越来越多地应用于检测奶牛行为以给出养殖管理决策,基于图像处理的奶牛个体身份识别方法能够进一步提高奶牛行为视频分析的自动化程度。为实现基于图像处理的无接触、高精确度、适用性强的奶牛养殖场环境下的奶牛个体有效识别,提出用视频分析方法提取奶牛躯干图像,用卷积神经网络准确识别奶牛个体的方法。该方法采集奶牛直线行走时的侧视视频,用帧间差值法计算奶牛粗略轮廓,并对其二值图像进行分段跨度分析,定位奶牛躯干区域,通过二值图像比对跟踪奶牛躯干目标,得到每帧图像中奶牛躯干区域图像。通过理论分析和试验验证,确定了卷积神经网络的结构和参数,并将躯干图像灰度化后经插值运算和归一化变换为48×48大小的矩阵,作为网络的输入进行个体识别。对30头奶牛共采集360段视频,随机选取训练数据60 000帧和测试数据21 730帧。结果表明,在训练次数为10次时,代价函数收敛至0.0060,视频段样本的识别率为93.33%,单帧图像样本的识别率为90.55%。该方法可实现养殖场中奶牛个体无接触精确识别,具有适用性强、成本低的特点。     

基于卷积神经网络的田间多簇猕猴桃图像识别方法

为实现田间条件下快速、准确地识别多簇猕猴桃果实,该文根据猕猴桃的棚架式栽培模式,采用竖直向上获取果实图像的拍摄方式,提出一种基于Le Net卷积神经网络的深度学习模型进行多簇猕猴桃果实图像的识别方法。该文构建的卷积神经网络通过批量归一化方法,以Re LU为激活函数,Max-pooling为下采样方法,并采用Softmax回归分类器,对卷积神经网络结构进行优化。通过对100幅田间多簇猕猴桃图像的识别,试验结果表明:该识别方法对遮挡果实、重叠果实、相邻果实和独立果实的识别率分别为78.97%、83.11%、91.01%和94.78%。通过与5种现有算法进行对比试验,该文算法相对相同环境下的识别方法提高了5.73个百分点,且识别速度达到了0.27 s/个,识别速度较其他算法速度最快。证明了该文算法对田间猕猴桃图像具有较高的识别率和实时性,表明卷积神经网络在田间果实识别方面具有良好的应用前景。     

蛋鸡福利化养殖模式及技术装备研究进展

自1999年欧洲福利法提出全面禁止传统笼养以来,世界各国开展了很多蛋鸡福利化养殖系统的研究,以保障蛋鸡福利,取得了很多方面的改进。然而,在世界上的主要蛋品生产国家中,福利化养殖设施所占蛋鸡养殖模式的比例仍然较低。随着人们对动物福利的重视和行业的可持续发展要求的提高,开发新型养殖设施的呼声日益高涨。根据国内养殖业建筑现状以及现代高产品种抗病力差的特点,发展福利化养殖装备提高蛋鸡鸡体本身的健康和福利,减少因药物使用带来的负面影响,中国开发福利化蛋鸡养殖设施以提高鸡体健康和福利以抵抗疾病,减少用药;同时促进舍内环境良好,创造适应现代鸡群的生存条件显得至关重要。该文通过概述世界现存的几种替代传统笼养的福利化养殖模式及装备,比较它们各自的特点以及它们在蛋鸡福利、生产性能及蛋品质、社会经济环境对它们产生的不同影响等方面的差异。提出并分析了不同养殖系统存在的主要问题。通过总结国外蛋鸡福利化养殖设施的优缺点,为国内蛋鸡福利化系统的开发提供参考。在改善行为福利的同时,还需要结合传统笼养鸡体与粪便分离、动物健康状况好、投资较低的优点,改变现有的福利化养殖装备系统设计。另外,该文展望了福利化养殖设施的发展方向,并提出了发展福利化养殖设施的新思路。     

密闭式蛋鸡舍照明系统的设计原理及管理技术的探讨

论述了蛋鸡光照技术的基本原理，并从工程角度给出密闭式蛋鸡舍光照系统设备选型及主要参数的设计方法。此外，在科学喂饲的基础上，结合微电脑自动控制提出以日龄为基准的全封闭管理模式     

蛋鸡生产参数自动监测系统设计与实现

为了在蛋鸡自然状态下,实现对其采食量、饮水量、排泄量、产蛋时间、蛋质量等生产参数的长期自动采集,克服人工采集工作量大,鸡应激反应造成误差大等问题,设计并实现了基于传感器网络的蛋鸡生产参数自动监测系统。该装置运用人机工程学的设计方法,将传统鸡笼与传感器有机结合,实现了对蛋鸡生产参数无干扰远程监测。该文重点分析了鸡笼的机械结构设计、传感器通信原理、数据采集与分析利用问题。试验结果表明,系统运行稳定,采食量、饮水量、排泄量、蛋质量平均相对误差均小于0.2%。该研究提高了监测数据的精确性,为蛋鸡养殖中科研数据收集、分析和利用提供了新方法和手段,为进一步研究蛋鸡生长过程中生产参数的无干扰自动采集技术提供了参考。     

笼养和栖架养殖模式下蛋鸡的发声特征

为了分析不同饲养模式和阶段对蛋鸡发声的影响,并为构建基于蛋鸡声音信息的健康养殖评价系统提供参考,该研究对蛋鸡的发声进行了监测,通过声音预处理、特征提取、数据挖掘和统计分析等方法,研究笼养和栖架饲养模式下、育成期和产蛋期蛋鸡的声学特征。结果表明,典型蛋鸡声音可分为产蛋叫声、鸣唱声、鸣叫声和争斗尖叫声等四类。产蛋期蛋鸡发声的峰值频率和声音能量水平均低于育成期蛋鸡。同时发现蛋鸡发声的峰值频率与蛋鸡周龄大小呈现负相关关系,由14周龄的(2 192±320)Hz降至41周龄的(1 550±345)Hz。比较笼养和栖架养殖模式下蛋鸡的声音特征发现:栖架养殖模式下蛋鸡发出的声音信号次数、持续时间和声音能量均高于笼养模式,栖架养殖下的蛋鸡发声数量是笼养模式下蛋鸡的3倍以上,栖架系统内蛋鸡白天的声音能量比笼养蛋鸡高接近1倍,这些结果表明在以福利化为目标的栖架养殖模式中蛋鸡表达更多的自然行为,蛋鸡发声的丰富程度可用于后续开发评价蛋鸡的福利状况的方法。     

Quantitative analysis of tylosin in eggs by high performance liquid chromatography with electrospray ionization tandem mass spectrometry: residue depletion kinetics after administration via feed and drinking water in laying hens

Maximum residue limits (MRLs) have been established by the European Union when tylosin is used therapeutically. They are fixed at 200 microg/kg for eggs. A highly sensitive and selective quantitative liquid chromatography electrospray ionization tandem mass spectrometry (LC/ESI/MS/MS) method suitable for monitoring tylosin residues in eggs to determine its depletion kinetics was developed and validated. For sample pretreatment all samples were liquid-liquid extracted with citrate buffer (pH 5.0) and acetonitrile. Liquid chromatographic separation was carried out on a reversed phase C18 column employing a 0.5% formic acid/acetonitrile gradient system. The tylosin recovery in eggs at a concentration range from 1.0-400 microg/kg was >82% with relative standard deviations between 1.5 and 11.0%. In two experimental studies administrating tylosin via feed (final dosage: 1.5 g/kg) or drinking water (final dosage: 0.5 g/L), no residues above the MRL were found during and after treatment. Moreover, all samples were well below the actual MRL of 200 microg/kg. Therefore, our residue data suggest that a withholding period for eggs is not required when laying hens are treated with tylosin in recommended dosages via feed or drinking water. Keywords: Tylosin; residue; depletion; laying hen; withholding period; mass spectrometry.     

放养条件下密度和补饲量对蛋鸡生产性能及蛋黄胆固醇含量的影响

选择45周龄体重接近的健康本地鸡441只,随机分为7组,在山西省太谷县生态养鸡场进行2(补饲量)×3(密度)两因子放养试验,研究林下种植苜蓿不同放养密度与补饲量对蛋鸡生产性能和蛋黄胆固醇含量的影响。补饲量设自由采食量50%、70%两个处理,密度为每667m2 100只、250只、400只3个处理,以笼养全程自由采食为对照,每组3个重复,每重复3个小区用于轮牧,小区面积为62 m2;预试期7 d,正试期70 d。结果表明:补饲量和放养密度互作对平均产蛋率影响极显著(P0.01),对蛋重和料蛋比影响不显著(P0.05)。笼养+自由采食组(CK)与补饲量70%、100只·667m-2组蛋重、平均产蛋率及料蛋比差异不显著(P0.05),但产蛋率显著高于其他各组(P0.05),蛋重显著高于补饲量50%、100只·667m-2组(P0.05),料蛋比显著低于补饲量50%组(P0.05)。补饲量和放养密度互作对蛋黄重、蛋黄胆固醇含量和全蛋胆固醇含量影响不显著(P0.05);放养密度对全蛋胆固醇含量影响极显著(P0.01)。笼养+自由采食组蛋黄重极显著高于补饲量50%、100只·667m-2组(P0.01),蛋黄胆固醇含量和全蛋胆固醇含量显著高于100只·667m-2组(P0.05)。补饲量70%下,100只·667m-2放养密度对牧草的破坏性小于其他放养密度。结合产蛋性能、蛋黄胆固醇含量以及草地保护,以70%补饲量+100只·667m-2组养殖模式较好,效果较佳。     

基于规模与区域差异的蛋鸡养殖机械化对劳动力替代关系

在畜禽养殖规模化的大背景下，机械化成为蛋鸡产业提质增效、转型升级的关键，研究蛋鸡养殖机械化对劳动力的替代关系对于产业规模化发展及政策制定具有重要意义。该研究利用超越对数生产函数测算不同规模（存栏量300～1 000、1 001～10 000和10 000只以上3种规模）及不同区域（东部、中部、西部和东北4个区域）蛋鸡养殖机械化对劳动力的替代弹性，并从规模及区域差异的角度对蛋鸡养殖机械化对劳动力的替代弹性进行分析。结果表明：1）国内蛋鸡养殖呈现机械化替代劳动力的发展趋势，且存在规模及区域差异；2）小、中、大3种养殖规模机械化对劳动力替代弹性平均值分别为0.988 4、0.303 3和0.343 5，不同蛋鸡养殖规模机械化对劳动力替代弹性差异较大；3）蛋鸡养殖机械化对劳动力的替代存在区域差异：各区域机械化对劳动力均存在不同程度的替代，蛋鸡产业布局较为稳定，蛋鸡产业区域布局要在现有基础上继续发挥东部地区优势，并推动产业"南下西进"，优化产业区域布局。研究表明，蛋鸡养殖机械化与劳动力替代关系存在明显的规模与区域差异，要根据蛋鸡养殖机械化对劳动力替代的特点，因地制宜，强化政策聚焦。     

Enantioselective determination of chiral toxaphene congeners in laying hens and eggs using multidimensional high-resolution gas chromatography

A total of 22 chiral toxaphene congeners were analyzed in organ tissues and eggs of laying hens after they had been fed with food spiked with technical toxaphene. For the analysis, multidimensional high-resolution gas chromatography using a chiral column coated with randomly silylated heptakis(O-tert-butyldimethylsilyl)-beta-cyclodextrin, electron capture detection, and valveless "live column switching" technique was applied. The analytical results were additionally confirmed with mass spectral data, recorded in electron-capture negative ionization mode with selected-ion monitoring mass spectrometry. During both the feeding period of the laying hens with toxaphene-contaminated food (38 weeks, accumulation phase) and the following subsiding period without toxaphenes (another 14 weeks, decontamination phase), organs (liver, kidney, skin/fat), blood, meat, and eggs of the hens served as model matrices for toxaphene uptake. The enantiomeric ratios (ERs) of congeners 26, 31, 32, 40, 41, 42(a+b), 44, 50, and 62--known as the most important components of technical toxaphene occurring in the environment--could be analytically determined. Significant differences were observed with respect to their initial racemic ratios. On the basis of their chemical structures, the metabolic pathways of some congeners could be explained. Astonishingly, some of the toxaphenes applied as racemates could merely be found as single enantiomers at the end of the feeding program, for example, congener 32 in blood and meat samples or congener 44, especially in organ tissues, which showed ERs of zero or infinity. The findings of this study impressively emphasize that it is essential to isolate and analyze individual toxaphene enantiomers in food and biota tissues to be capable of evaluating their toxicity and metabolization more specifically.     

基于改进主成分分析和AdaBoost算法的运动虾苗识别方法

针对虾行为量化过程中运动虾苗较难检测与识别的问题,该文以南美白对虾虾苗为例,提出了一种基于改进主成分分析(principal component analysis,PCA)+AdaBoost算法的运动虾苗自动识别方法。在室内自然光条件下,利用工业相机采集承装容器中虾苗的灰度图像。提取图像中大小为100×100像素的不同运动状态的虾苗图像,首先使用改进PCA算法进行主成分分析,并进行特征提取。根据特征参数的分布情况,对其进行归一化处理,利用归一化的特征构建多个弱分类器,利用Adaboost方法将弱分类器构建成强分类器。最后,利用强分类器对运动虾苗进行识别。试验结果表明,在150幅不同运动状态虾苗测试样本中,基于改进PCA+Adaboost方法的识别正确率98%,平均每个样本识别时间为0.027 898 s,满足行为量化中的自动识别要求。