基于点云旋转归一化的猪体体尺测点提取方法

家畜体尺测量是现代畜牧业研究的重要课题,而体尺测点的提取是体尺测量过程中的关键。为了解决猪体点云的三维体尺测点的自动提取问题,提出了一种基于旋转归一化的猪体体尺测点提取方法。对于采集的猪体点云数据,首先利用随机采样一致性算法删除地面区域并提取目标猪体,同时存储地面法向量;然后采用基于地面法向量矫正的主成分分析方法对猪体点云进行旋转归一化,将其统一到标准测量坐标系;最后利用体尺测点的几何形态特征和测点间的结构关系提取猪体体尺测点。试验结果表明,基于地面法向量矫正的主成分分析方法可以得到较好的旋转归一化结果,使猪体的体长,体高和体宽方向基本与坐标系的x轴,y轴,z轴相一致,体长、体宽、体高、臀宽和臀高测点提取结果与实际的体尺测点测量结果位置平均误差在16 mm以内,与其他体尺测点检测方法相比,该方法可以对输入猪体的点云方向进行校正,输入的猪体点云体高方向不需要和相机坐标系的任意一个坐标轴平行,降低了原始数据获取难度。该方法可为猪体的自动化体尺测量提供参考。     

羊只体尺参数测量及其形态评价研究进展

羊的体尺参数及基于体尺参数的形态评价可以反映羊的生长发育特性、生产性能及其遗传特性。因此,研究体尺参数测量及其形态评价是决定羊场合理养殖和提高养殖效益的有效途径。该文综述了羊只体尺参数测量及其形态评价的研究现状、羊只体尺参数测量指标及其形态评价方法;分析了羊体尺参数与生长发育、生产性能及遗传特性之间的关系;得出了体尺的个性化评价与羊只或羊群性能改善具有强相关性显著的结论。阐述了传统体尺测量中存在的技术局限性,指出了目前羊只体尺无应激测量的发展趋势,为基于体尺的肉羊品种的育种改良、性状测定、精细化养殖提供理论依据。     

基于机器视觉的猪体体尺测点提取算法与应用

无应激获取猪体的体尺、体质量,是猪福利养殖中的一个重要任务,为解决机器视觉提取自然站立姿态下猪体的体尺测点识别率低的问题,该文通过在线摄像机获取120d龄长白猪的彩色图像,以猪体体尺传统的测量位置为研究基础,结合猪舍现场实际情况,提出了复杂背景下猪体个体信息提取的算法、基于包络分析的猪体头部和尾部的去除算法以及具有一定弯曲姿态的复杂猪体体尺测点坐标提取的算法,并利用Matlab2010软件实现了其算法。验证试验结果表明:通过背景减法和去除噪声算法可去除背景干扰,有效识别猪体信息;测点提取算法可准确提取自然姿态下猪的个体轮廓,识别其体尺测点,实现了猪体的体长、体宽等体尺量算的9个体尺测点的坐标提取,经验证,对猪体体长的实测值平均相对误差最小,其平均相对误差仅为0.92%;其次为腹部体宽,其平均相对误差为1.39%;而对猪体肩宽和臀宽的检测误差较大,平均相对误差分别为2.75%和3.03%。本研究可应用于猪体无应激量算体尺、估算猪体体质量,为开展福利养殖提供了一种新方法。     

立体视觉技术在秧苗直立度测定中的应用

秧苗直立度是评价移栽机性能重要指标之一。采用计算机立体视觉与图像处理相结合的方法，通过图像预处理得到二值化的秧苗图像，在二维图像空间将秧苗角度信息简化为一条直线，然后利用在同一秧苗的两幅不同图像上简化的两条直线和两摄像机的参数矩阵，进行空间直线的三维重建，完成秧苗直立度的测定。实验结果表明，该方法与人工测量方法无显著差异。     

基于图像的肉羊生长参数实时无接触监测方法

针对基于体尺、体质量的肉羊实时生长监测中体尺、体质量需要人工测量的不足,论文提出基于结构化限位装置及机器视觉技术的无接触肉羊生长参数测量方法,并讨论无接触方法获取的体尺数据与羊只生长特性的关系。首先,基于自主研发的无应激形态参数采集系统实时采集60只小尾寒羊的俯视图和侧视图,应用图像处理技术对所得到的图像进行分析,提取体高、臀高、体长、胸深、胸宽、臀宽3类6种体尺参数;无接触生长参数采集系统同时记录对应羊只的体质量。对无接触方法获取的体尺、体质量数据相关关系进行研究,并分别利用单因素线性回归、单因素非线性回归、多元线性回归、偏最小二乘回归、RBF网络拟合、SVM回归方法建立体尺与体质量关系模型。试验表明:体高、臀高、体长、胸深、胸宽、臀宽的最大相对误差分别为4.73%、2.55%、2.50%、3.95%、3.80%和2.90%;无接触方法获取的体高、体长、胸宽与体质量相关性大于0.8;在基于单因素的生长监测中可选择体长参数;多体尺能够较全面地表达羊只的生长状态,其中胸深、胸宽、体长是重要的监测参数;多因素非线性模型可以更全面、精准的体现羊只生长特性。论文提出的无接触方法可有效提升工作效率,节约50%的人工投入。同时,也可减少羊只的应激反应,是长期、实时监测羊只生长的实用方法,对推动精准、福利化养羊具有重要意义。     

多视角深度相机的猪体三维点云重构及体尺测量

对活体牲畜三维重构,数据采集方式、快速配准融合方法、表型体尺测量方法缺乏成熟有效的方案,导致目前活体牲畜的自动体尺测量技术难以在养殖场中推广应用。该文以猪为研究对象运用消费级深度相机KinectV2从正上方和左右两侧3个不同角度同步获取在采集通道中自由行走猪的局部点云。局部点云采用邻域曲率变化法去噪,并运用基于轮廓连贯性点云配准融合,最后采用多体尺数据精确估算技术测定包括体长、体高、胸宽、腹围等数据。该文分别对比实验室中模型猪由传输带以5种不同速率经过通道和养殖场内25头猪逐一经过通道,2种情况下采集数据进行各项体尺测算结果。其结果显示模型猪在传输带上以0、0.3、0.6、0.9和1.2 m/s等5种不同速率下测量体长、体高、胸宽、腹围值与实测值的平均相对误差分别为1.77%、1.36%、2.74%和2.17%。养殖环境下对25头猪同样4种体尺值与实测值的平均相对误差分别为2.56%,2.32%,3.89%和4.51%。试验结果发现养殖场活体猪测量最小误差可以达到实验室环境下的效果,但是最大相对误差变化较大,其原因在于养殖场中猪自由行走采集数据时行为姿态发生很大变化。     

基于SOLOv2与点云空腔特征的奶牛瘤胃充盈度自动评分方法

瘤胃充盈度评分是反映奶牛个体采食量与能量摄入状态的直观指标,为实现奶牛瘤胃充盈度的自动评分,该研究提出了一种基于SOLOv2网络和空腔特征的瘤胃充盈度自动评分方法,首先对获取的奶牛背部深度图像进行预处理以提取目标奶牛;其次利用SOLOv2实例分割网络对奶牛瘤胃区域进行分割以获取瘤胃区域点云,将其投影至X-Z平面内采样得...     

利用手持式超站测树仪测量林分空间结构参数

针对传统测量方法准确度不高和外业投入大,该文提出了一种基于手持式超站测树仪测量空间结构参数的原理与技术方法。其原理是通过测量参照树和4株邻近木的坐标,解算夹角并计算角尺度;混交度和大小比值测量数据由仪器自动记录并计算、显示结果。在北京市奥林匹克森林公园内选择1块样地开展试验,结果表明:角尺度测量与传统直接判读法相比,测量结果相对误差在2%以内。混交度测量结果与传统方法完全一致,测量效率是直接判读法的3倍左右;大小比数测量结果均值与直接判读法测量均值相对误差小于4%。该文方法测量林分空间结构参数具有角尺度、大小比数和混交度值可以由单人测量、现场获得,由仪器电子化存储的特点,克服了传统角尺度测量中无法测量参照树和临近木胸高树心坐标导致角尺度计算错误问题;且在测量角尺度时参照树和临近木分布图可以根据测量数据由内业绘制、直观显示。该研究为林分空间结构参数测量提供参考。     

切沟形态特征无人机倾斜摄影测量

切沟是坡面土壤侵蚀最剧烈表现形式，其形态特征刻画的精确性与适用性，对切沟的调查、研究与防治具有重大意义。该研究选取黄土丘陵区小流域4个地点10条切沟共82个断面，利用地面测量验证携带多频全球导航卫星系统且内置实时差分定位技术（Global Navigation Satellite System and Real-Time Kinematic，GNSS RTK）的无人机倾斜摄影测量提取的沟长、沟宽、沟深指标的精确性并建立体积估算模型探讨沟长的测定方法。结果表明：1）与地面测量相比，沟长、沟宽的偏离度（Deviation Extent，DE）均值不大于3.70%，精度较高；沟深的DE均值不小于25.49%，误差较高。2）切沟体积与沟长之间有显著的幂函数关系，沟长选取沟头至沟口的最大汇水线长度时拟合效果最好，沟道中心线长度次之，直线长度拟合效果最差。因此，在黄土高原丘陵沟壑区，运用无人机倾斜摄影测量方法测量切沟沟长、沟宽指标具有高度可行性，在精度要求较高的沟深测量方面的应用还有一定的局限性。此外，由于野外测量的局限性，直线长度较最大汇水线长度的测量更简单便捷，当坡度小于18.2°时，测量直线距离作为切沟沟长可行。     

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。     

畜禽体温自动监测技术及应用研究进展

体温是衡量畜禽健康状况的重要生理指标,快速准确的测温方法是进行疾病监测及诊疗的有效手段。该文针对目前畜禽养殖行业采用的体温监测技术及其发展进行阐述,重点比较了体内和体外两大类自动化测温技术的优缺点以及应用场景;详述了红外体表测温、数据传输与网络以及体温自动监测等技术在畜禽生产性能、健康监测以及行为监测等方面的应用。分析了自动测温技术存在着设备安装、数据传输、温度补偿模型建立等难点,同时表明在无创测温、测量精度、测温部位以及畜禽舍环境调控等方面应作为改进研究重点,并提出体外检测非接触式红外热成像自动测温技术以其快速、高效、无应激等优点,将成为畜禽养殖体温监测研究及应用发展的重点方向。     

中国畜牧业物联网技术应用研究进展

以"感知"为基础的物联网技术迅速发展及产业化逐步渗透到各行各业,包括畜牧业在内的农业物联网的发展也十分迅猛。该文重点从家畜编码规范及标识技术,家畜养殖环境及体征行为远程监测,母猪精细饲喂智能装备及种畜（种猪、奶牛）养殖过程数字化监管与云计算平台构建等多个方面,综述物联网技术在畜牧业领域的应用环节、效果及存在的局限性。综述表明,在感知标识层,关于家畜标识的国际标准主要包括动物管理系列标准ISO/TC 23/SC 19,它负责制订动物管理RFID（radio frequency identification）方面标准,包括ISO 11784/11785和ISO 14223标准,但3个标准内涵的分工不同,而中国的标准包括国家规范、地方标准及企业内部规范,具体包括农业部第67号令,上海地方标准（DB31/T341-2005）和新疆地方标准（DB 65/ T3209-2011）2个动物电子标识规范,以及北大荒及亿利源企业的肉牛内部编码规范。在感知传输层,主要基于不同类型的传感器感知家畜舍环境参数（温湿度、光照强度、氨气及CO2浓度等）及体征行为（视频、质量,体表温度等）。在数据传输层,采用无线公网（2G/3G/4G）网络对家畜舍环境数据及个体的行为状态数据实施远程传输,而视频数据及大量的生产过程数据采用有线网络传输到Internet网路数据库;在数据应用层,典型的应用包括通过移动智能手机终端,依据对采集数据的分析及预警,对远程的环境控制设备（风机、灯电暖、水泵等）进行智能开启与关闭;其次是奶牛繁殖场及种猪养殖场云计算平台的开发与数据挖掘分析应用,以及基于传感器技术及机电控制技术的母猪电子自动与精确饲喂设备的开发与应用。最后,该文从微观到宏观剖析了中国畜牧业物联网当前在技术、产品、应用、政策及认识层面存在的不足,并给出相应的技术与政策建议。综合认为,中国畜牧业发展的现代化需要物联网技术的支撑,物联网技术也必须在领域的应用中寻找正能量,促进畜牧业物联网产业的发展。     

放牧家畜质量自动称量系统的设计与试验

为解决放牧家畜在称质量过程中存在的费时、费力、精度差以及较危险等问题,利用RFID技术,通过自主开发的计算机程序,将家畜电子耳标、阅读器与电子秤有机结合,实现放牧家畜自动称质量功能。试验结果表明,与以往普通台秤或电子秤相比,这种新型的自动称质量系统可减少称质量时间70%以上,节省劳动力50%以上,同时避免称家畜质量时人员发生危险和对家畜造成的伤害。利用放牧家畜自动称质量系统可实现对家畜个体体重和体况等的有效监测。     

非接触式测温鉴定母猪典型生理状态

体温是衡量母猪发情与否的关键生理指标。母猪发情期与间情期体温的明显不同,是运用红外热成像监测母猪体温变化以鉴定母猪发情的依据。该研究基于Y3TB01体温筛查智能摄像机和红外热像仪C3实时非接触拍摄母猪红外热图像,并运用图像分析技术获取体温,为非接触式测温用于鉴定母猪典型生理状态提供支持。试验以空怀期、发情期、妊娠1～8 d和妊娠9～16 d大白初产和经产母猪共720头为研究对象,利用红外设备和电子体温计分别测量母猪的眼睛、耳、耳蜗、乳房、外阴、臀部和直肠温度,筛选不同胎次发情母猪和返情母猪的体表关键部位温度,进行差异分析。结果表明：运用Y3TB01体温筛查智能摄像机可以代替直肠温度测定,准确监测母猪体表温度（相关系数为0.973）;红外热像仪C3检测体温异常母猪的体表温度,臀部温度可以作为筛选大白初产发情母猪和返情母猪的测定部位（准确率分别为77%和72%）,外阴温度可以作为筛选大白经产发情母猪和返情母猪的测定部位（准确率分别为88%和81%）。因此,Y3TB01体温筛查智能摄像机和红外热像仪C3配套技术能准确监测母猪体温和异常体温报警,明确不同胎次不同生理时期大白母猪体表部位温度和体温分布,准确鉴定出发情母猪和返情母猪。研究为非接触式测温鉴定母猪发情技术提供了科学依据,对规模化猪场母猪的饲养管理与疫情防控具有重要意义。     

音频技术在禽畜养殖与果蔬种植中的应用研究进展

随着信息技术的发展,音频技术凭借其快速、准确、成本低,且非接触、无侵入的优点,被广泛应用于现代农业禽畜养殖与果蔬种植等领域,已成为推动农业数字化、智能化的关键技术之一。该文阐述了音频增强技术如传统滤波法、短时谱估计法和小波去噪法在禽畜果植中的研究与应用,综述了音频识别技术在农产品无损检测、动物疾病与健康监测、物种识别与病虫害检测等方面的研究成果,同时分析了音频控制技术在果蔬种植和禽畜养殖中的研究进展,在此基础上总结了现阶段禽畜果植音频增强技术、音频识别技术与音频控制技术面临的问题,并指出其未来可能的研究发展方向,以期为禽畜果植领域音频技术的研究与应用提供参考。     

畜舍颗粒物减排技术研究现状

随着大规模集约化畜牧业的发展,畜牧生产过程中产生的大量悬浮颗粒物（Particulate Matter,PM）,已成为大气颗粒物PM10和PM2.5的重要来源。畜舍粉尘主要来源于饲料、粪便、皮屑、毛发等,其表面附着有细菌、真菌、病毒等致病微生物以及氨气、硫化氢等有害气体,不但严重威胁畜牧场工作人员和家畜的健康,还导致周边大气环境污染。科学适用的PM减排技术是保障畜舍及周边环境空气质量的重要手段。该研究概述了畜舍PM的排放源、特征及危害,从源头、过程、末端3个环节分别论述了国内外畜舍颗粒物减排技术的研究现状及存在问题。源头减排包括饲料、清粪工艺、饲养模式等方面的优化,经济且高效。过程减排包括喷雾降尘、通风除尘、静电除尘等技术,旨在降低舍内悬浮在空气中的颗粒物。喷雾技术相对成熟,但易滋生细菌且不适用于低温季节;通风技术对去除畜舍PM上应用最为广泛且高效,需要综合考虑满足畜舍通风换气与降尘的要求;静电除尘技术对人畜无干扰,但在除尘效率和二次扬尘方面有待进一步优化。末端减排包括洗涤降尘技术与过滤降尘技术,目的是减少PM对外界大气环境的污染。洗涤技术可以去除排气中多种污染物,但设备易腐蚀;过滤技术成本低,对大颗粒物的去除效率高,但易堵塞。该研究对畜舍PM减排技术研究现状进行综述,以期为未来开发高效、节能、经济、环保的畜舍PM减排技术提供参考。