自然状态猪脸图像获取方法及系统

技术领域

本发明属于猪只养殖技术领域，特别涉及一种自然状态猪脸图像获取方法及系统。

背景技术

目前国内外学者已经进行了大量基于智能化机械监控猪只状态的研究。这也正符合工厂化、规模化养猪模式的要求。随着视频技术的发展，基于图像处理技术的动物行为识别技术和利用多传感器来监测动物行为的技术也逐渐成熟。Kaufman 等利用多传感器每天监控奶牛的反刍行为，通过数据的采集以及分析得出可以通过监测奶牛的反刍时间判断其在生产后发生亚临床酮症的风险。Chelotti 等通过监测奶牛声音信号来判断奶牛的采食行为，实现了对放牧奶牛采食量的自动检测。张宜君利用嵌入式系统结合图像采集和处理技术，通过田间作业现场采集到的图像，得到虫害的特征。刘星桥、张弛沿用了这种方式，通过监测鱼类行为变化反应养殖环境的变化。李青、彭彦昆利用机器视觉及图像处理技术来快速获取猪胴体背膘的厚度。

利用机器视觉和图像处理技术在更好的反应动物的生活习性或获取相关数据方面具有较高的研究价值，其研究前景也很开阔。国外在相关方面起步较早，发展迅速，并且其自动化水平比国内高，因此国外在此方面的研究中颇有成绩。国内有关通过图像识别技术检测猪只健康的技术虽然落后于国外，但是近几年也在快速发展，结合多学科和图像处理技术，我国也取得了一定的成绩。

在猪类食品需求与日俱增的今天，各种疾病、瘟疫等威胁着猪只的健康和人民的财产安全，而在规模化畜牧养殖日渐推广的模式下，仅通过养殖人员的观察，已经无法满足养殖企业规模化增长，不仅浪费人力和物力，而且会不可避免地出现判断错误问题。通过智能化方式检测猪只健康不仅可解决这一问题，而且有利于促进畜牧养殖业的发展。因此利用智能化机械代替人工监测记录猪只的健康状态是必要的。

检测猪只的健康状态其中一个重要指标就是对猪的面部进行观察分析，而目前大多采用人工直接对猪只进行观察分析，存在一定的误差，且对猪只的观察是一个长期的过程，需要对猪只的前后多天的面部状态进行对比分析；由于猪只数量较多人工观察已经无法满足集约化生产的需求。

针对这些技术问题本文首先提出了一种自然状态猪脸图像获取方法及系统，在自然状态下，即不需要人工干预的情况下，设计一可升降食槽来使猪的头部抬起，获取猪脸图像正面图像。

发明内容

本发明目的是提供一种自然状态猪脸图像获取方法及系统，将猪只赶入装置内，通过限位栏对猪只进行限位调整，调整食槽的高度，实现对进食中的猪只头部的抬起，通过摄像头对猪只脸部进行拍摄；并将图像储存，便于后续对猪只健康状态进行对比分析。

为解决上述技术问题本发明提供了一种自然状态猪脸图像获取系统，包括有底板与控制器，所述的底板下方设置有压力传感器，底板右端固定设置有立板，立板前后两侧各设置有一个限位栏，立板下部设置有食槽机构，立板左侧面中部设置有摄像头，立板左侧面上部固定设置有横板，横板上表面中部设置有电机，电机输出端固定连接有转杆，转杆外侧面设置有两段旋向相反的螺纹，转杆上设置有伸缩机构，伸缩机构下端设置有测距传感器，测距传感器固定在最下方的支杆中部下表面，伸缩机构与两侧的限位栏滑动连接。

进一步的，所述的底板上表面左右两端开设有两个横向贯穿的地槽。

进一步的，所述的限位栏下端左右两侧各设置有一个地轮机构，滚轮机构包括有地轮、转轴、轮桶，轮桶上端面与限位栏下端固定连接，地轮通过转轴与轮桶转动连接，地轮可移动的位于底板上的地槽内。

进一步的，所述的限位栏内侧设置有两个平行的滑槽。

进一步的，所述的伸缩机构连接在两限位栏之间，电机通过正、反不同方向的运转，控制伸缩装置的伸展和回缩；伸缩机构包括有两个连接杆、四个铰接机构，铰接机构包括有支杆、连接座、滑杆、滑杆座，两个支杆通过连接座转动连接，支杆另一端固定连接有滑杆座，滑杆贯穿滑杆座；两个铰接机构对称分布并将两个铰接机构中的支杆中部转动连接，两个连接杆两端分别与铰接机构的两个支杆中部转动连接；滑杆位于限位栏上的滑槽内。

进一步的，所述的转杆可转动的贯穿两个连接杆的中部；转动杆分别与两个连接杆螺纹连接，且两个螺纹旋向相反。

进一步的，所述的立板下部开设有条形槽。

进一步的，所述的食槽机构包括有食槽、升降电机、齿轮、滑块、齿条，升降电机固定在立板右侧面中部，升降电机输出端套装有齿轮，食槽右侧面中部固定连接有滑块，滑块右侧与齿条固定连接，齿条与齿轮相互啮合，滑块可滑动的位于立板上的条形槽内。

本发明还提供了自然状态猪脸图像获取方法，其特征在于，包括：

S1:向食槽内添加饲料，将猪赶进装置内，猪受饲料的诱惑进食，压力传感器感应到猪的重量，压力传感器将信号传输至控制器；

S2:控制器接收到压力传感器传输的信号后控制电机进行转动，电机带动转杆进行转动，转杆转动时由于转杆与两个连接杆螺纹旋向相反，因此带动两个连接杆相互远离，进而带动铰接机构进行展开；

S3:铰接机构展开时相邻的支杆远离，支杆端的滑杆向限位栏上的滑槽两端移动，带动两个限位栏向内移动，地轮机构沿着地槽向内移动，实现对猪位置的矫正，使猪位于底板中部；

S4:测距传感器获取猪只的高度并将数据传输至传感器上进行显示，控制器根据测距传感器传输的信号来计算食槽的升降高度，以保证猪头部可以被抬起；控制升降电机的转动圈数，实现对食槽升降距离的精确控制；通过控制器控制升降电机进行转动，齿轮带动齿条向上移动，齿条通过滑块带动食槽向上移动，进而带动正在进食的猪头部上仰；

S5:摄像头对猪的头部进行拍摄，当食槽升高并固定位置后，控制器将启动信号传送给摄像头，摄像头自动调焦后对猪脸图像正面图像进行连续的拍摄；并将拍摄的图像传输至计算机内，完成猪脸图像正面图像的获取；后期可以利用数据处理设备将猪脸图像正面图像进行处理压缩、数据存储达到图像重现和数据分析的目的。

本发明的一种自然状态猪脸图像获取方法及系统，首先向食槽内添加饲料，将猪赶进装置内，猪受饲料的诱惑进食，压力传感器感应到猪的重量，压力传感器将信号传输至控制器；控制器接收到压力传感器传输的信号后控制电机进行转动，电机带动转杆进行转动，转杆转动时由于转杆与两个连接杆螺纹旋向相反，因此带动两个连接杆相互远离，进而带动铰接机构进行展开；铰接机构展开时相邻的支杆远离，支杆端的滑杆向限位栏上的滑槽两端移动，带动两个限位栏向内移动，地轮机构沿着地槽向内移动，实现对猪位置的矫正，使猪位于底板中部；测距传感器获取猪只的高度并将数据传输至传感器上进行显示，控制器根据测距传感器传输的信号来计算食槽的升降高度，以保证猪头部可以被抬起；控制升降电机的转动圈数，实现对食槽升降距离的精确控制；通过控制器控制升降电机进行转动，齿轮带动齿条向上移动，齿条通过滑块带动食槽向上移动，进而带动正在进食的猪头部上仰；摄像头对猪的头部进行拍摄并传输至计算机内，完成猪脸图像正面图像的获取，方便后期工作人员观察研究猪脸图像图像，即利用数据处理设备将猪脸图像正面图像进行处理压缩、数据存储达到图像重现和数据分析的目的。

该发明在应用之后，利用该设备代替人工视觉功能对目标对象面庞进行图像采集；减少了人工对猪只的面部观察，并将其图像进行保存，方便对以后的猪只健康形态对比，可即时了解猪的状态；并作出相应的对策。在技术上可以很好的弥补和解决人工观察的不足和技术局限性。

附图说明

图1为本发明的一种自然状态猪脸图像获取系统组成立体图。

图2为本发明的一种自然状态猪脸图像获取系统局部结构示意图。

图3为本发明的一种自然状态猪脸图像获取系统地轮机构结构示意图。

图4为本发明的一种自然状态猪脸图像获取系统中限位栏结构示意图。

图5为本发明的一种自然状态猪脸图像获取系统中限位栏局部结构示意图。

图6为本发明的一种自然状态猪脸图像获取系统中部分结构示意图。

图7为本发明的一种自然状态猪脸图像获取系统中伸缩机构结构示意图。

图8为本发明的一种自然状态猪脸图像获取系统中食槽机构结构示意图。

附图标记说明：

1.底板、2.立板、3.横板、4.食槽、5.摄像头、6.电机、7.支杆、8.限位栏、9.轮桶、10.地槽、11.转轴、12.地轮、13.滑槽、14.滑杆、15.滑杆座、16.连接座、17.条形槽、18.转杆、19.连接座、20.螺纹、21.升降电机、22.滑块、23.齿条、24.齿轮、25.控制器。

具体实施方式

实施例1，如图1-8所示，一种自然状态猪脸图像获取系统，包括有底板1与控制器25，底板1下部设置有压力传感器，底板1上表面左右两端开设有两个横向贯穿的地槽10；所述的底板1右端固定设置有立板2，立板2下部开设有条形槽17；立板2前后两侧各设置有一个限位栏8，限位栏8内侧设置有两个平行的滑槽13；限位栏8下端左右两侧各设置有一个地轮机构，地轮机构包括有地轮12、转轴11、轮桶9，轮桶9上端面与限位栏8下端固定连接，地轮12通过转轴11与轮桶9转动连接，地轮12可移动的位于底板1上的地槽10内。

立板2下部设置有食槽机构，立板2左侧面中部设置有摄像头5，立板2左侧面上部固定设置有横板3，横板3上表面中部设置有电机6，电机6输出端固定连接有转杆18，转杆18外侧面设置有两段旋向相反的螺纹20，转杆18上设置有伸缩机构，伸缩机构下端设置有测距传感器，测距传感器固定在最下方的支杆7中部下表面，伸缩机构与两侧的限位栏8滑动连接。

伸缩机构包括有两个连接杆19、四个铰接机构，铰接机构包括有支杆7、连接座16、滑杆14、滑杆座15，两个支杆7通过连接座16转动连接，支杆7另一端固定连接有滑杆座15，滑杆14贯穿滑杆座15；两个铰接机构对称分布并将两个铰接机构中的支杆7中部转动连接，两个连接杆19两端分别与铰接机构的两个支杆7中部转动连接，转杆18可转动的贯穿两个连接杆19的中部；转动杆分别与两个连接杆19螺纹20连接，且两个螺纹20旋向相反；滑杆14位于限位栏8上的滑槽13内。

食槽4机构包括有食槽4、升降电机21、齿轮24、滑块22、齿条23，升降电机21固定在立板2右侧面中部，升降电机21输出端套装有齿轮24，食槽4右侧面中部固定连接有滑块22，滑块22右侧与齿条23固定连接，齿条23与齿轮24相互啮合，滑块22可滑动的位于立板2上的条形槽17内。

本发明使用时首先向食槽4内添加饲料，将猪赶进装置内，猪受饲料的诱惑进食，压力传感器感应到猪的重量，压力传感器将信号传输至控制器25；控制器25接收到压力传感器传输的信号后控制电机6进行转动，电机6带动转杆18进行转动，转杆18转动时由于转杆18与两个连接杆19螺纹20旋向相反，因此带动两个连接杆19相互远离，进而带动铰接机构进行展开；铰接机构展开时相邻的支杆7远离，支杆7端的滑杆14向限位栏8上的滑槽13两端移动，带动两个限位栏8向内移动，地轮12机构沿着地槽10向内移动，实现对猪位置的矫正，使猪位于底板1中部；测距传感器获取猪只的高度并将数据传输至传感器上进行显示，控制器25根据测距传感器传输的信号来计算食槽4的升降高度，以保证猪头部可以被抬起；控制升降电机21的转动圈数，实现对食槽4升降距离的精确控制；通过控制器25控制升降电机21进行转动，齿轮24带动齿条23向上移动，齿条23通过滑块22带动食槽4向上移动，进而带动正在进食的猪头部上仰；摄像头5对猪的头部进行拍摄并传输至计算机内，完成猪脸图像正面图像的获取，方便后期工作人员观察研究猪脸图像图像，即利用数据处理设备将猪脸图像正面图像进行处理压缩、数据存储达到图像重现和数据分析的目的。

实施例2，本发明还提供了自然状态猪脸图像获取方法，包括：

S1:向食槽内添加饲料，将猪赶进装置内，猪受饲料的诱惑进食，压力传感器感应到猪的重量，压力传感器将信号传输至控制器；

S2:控制器接收到压力传感器传输的信号后控制电机进行转动，电机带动转杆进行转动，转杆转动时由于转杆与两个连接杆螺纹旋向相反，因此带动两个连接杆相互远离，进而带动铰接机构进行展开；

S3:铰接机构展开时相邻的支杆远离，支杆端的滑杆向限位栏上的滑槽两端移动，带动两个限位栏向内移动，地轮机构沿着地槽向内移动，实现对猪位置的矫正，使猪位于底板中部；

S4:测距传感器获取猪只的高度并将数据传输至传感器上进行显示，控制器根据测距传感器传输的信号来计算食槽的升降高度，以保证猪头部可以被抬起，即安装在伸缩装置的测距传感器测量与猪只的距离h，得到猪只身高H=P-h，其中，P是传感器到地面的距离。身高数据传回控制器，控制器控制控制升降电机的转动圈数，实现对食槽升降距离的精确控制；通过控制器控制升降电机进行转动，齿轮带动齿条向上移动，齿条通过滑块带动食槽向上移动，进而带动正在进食的猪头部上仰；

S5:摄像头对猪的头部进行拍摄并传输至计算机内，完成猪脸图像正面图像的获取。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用以限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。