[发明专利]一种奶牛体况自动评分系统

权利要求书

1.一种奶牛体况自动评分系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：通过传感器与RFID系统获取奶牛背部深度图像；

步骤二：定位勾骨并对骶骨韧带的可见度进行检测；骶骨韧带轮廓上左右两侧的两个突起为奶牛勾骨所在的位置；以定位勾骨的y坐标，以及勾骨的大小；得知勾骨的x、y坐标以及其大小以后，即可在深度图像中将其定位以来；选取与凹曲线相切的，且与其距离最小的凸曲线，即包络线；计算勾骨曲面的曲率度；

步骤三：将尾根去除并确定针骨位置，计算针骨的曲面曲率；

步骤四：开发软件采用曲面曲率对勾骨和针骨所存储的脂肪含量进行客观测量。

2.根据权利要求1所述的一种奶牛体况自动评分系统，其特征在于，所述步骤一的实现方法为：

将传感器安装于过道正中间，传感器长轴与过道平行；传感器距离地面三米，并通过平衡仪连接在传感器长轴上；所述传感器与RFID系统配合使用，所述RFID系统与传感器水平相距一点二米，RFID系统设置于离地一点五米处。

3.根据权利要求1所述的一种奶牛体况自动评分系统，其特征在于，所述步骤二具体实现方法为：

步骤1.1：将奶牛背部轮廓按对称线切分为左侧和右侧两部分；

步骤1.2：分别在左侧和右侧远离对称线的位置标识出奶牛的勾骨，记为A、B，则A、B两点的X坐标标识了勾骨的X坐标；

步骤1.3：A、B两点相连得到一条直线，从深度图像上取得该直线上像素值的深度，即可形成一条带深度值的真实曲线，即提取到奶牛骶骨韧带和奶牛骶骨韧带的包络线；

步骤1.4：用骶骨韧带与其包络线之间平均距离来衡量骶骨韧带的可见度，其平均距离计算公式如式(1-1)：

式中：VSL为骶骨韧带的可见度；SES为骶骨韧带与其包络线之间的空间的总面积；LSL为骶骨韧带的实际长度；WSL为左勾骨到右勾骨之间的距离；ASL为所有奶牛的WSL值的平均值；

步骤1.5：曲面的表面积与该曲面的底面积的比值为该曲面的曲率值，其计算方法如下式所示：

式中，曲面的表面积为Area_s；该曲面的底面积为Area_b。

4.根据权利要求1所述的一种奶牛体况自动评分系统，其特征在于，所述步骤三具体实现方法为：

步骤2.1：深度图像中包含了尾根的一列向量构成的曲线；计算该曲线的包络线；

步骤2.2：尾根在所获图像上导致两个间断点，设为D₁和D₂，；D₁与D₂相连得到切片，切片中D₁与D₂之间的值设为零，则完成尾根的去除；

步骤2.3：所述曲线的包络线与该切片之间的距离取得局部最大值，这两个最大值分别定义为M₁和M₂；在尾根区域内，尾根开始处的间断点最为不明显，即M₁和M₂的值最小；

步骤2.4：奶牛跨骨的最后侧向奶牛头部方向开始检查，若M₁和M₂的平均值小于某一阈值时，表明该位置即为尾根开始处；即可检测出尾根区域；尾根区域的左侧和右侧为奶牛的左针骨和右针骨区域；

步骤2.5：计算针骨的曲面曲率；曲面的表面积与该曲面的底面积的比值为该曲面的曲率值，其计算方法如下式所示：

式中，曲面的表面积为Area_s；该曲面的底面积为Area_b。

5.根据权利要求2或权利要求3所述的包络线，其特征在于，其绘制过程具体为：迭代地从曲线中取2个点构成直线line_i，j；如果直线line_i，j与该曲线相切，则直线line_i，j中i到j之间的部分属于这条曲线的包络线；否则，对该曲线中第i个点和第j+1的点进行同样的处理和比较，直到曲线的所有点被检测。

6.根据权利要求1所述的一种奶牛体况自动评分系统，其特征在于，所述步骤四软件开发具体方法为：使用VS2013 MFC编写框架，使用OpenCV2.4.11库和OpenNI2；核心处理算法由Maltab代码C++混合编译得到的,一个共含有三个核心函数；第三方头文件、库文件和DLL文件在3rdparty目录下，将DLL文件夹路径添加到系统环境变量Path里；开发和最终软件使用前，安装Maltab运行时文件MyAppInstaller_mcr.exe；实现深度图像数据采集，手动获取背景和待处理图像，并能够对图像进行分析得到体况得分。