[发明专利]一种基于TOF深度数据的妊娠母猪体尺计算方法

权利要求书

1.一种基于TOF深度数据的妊娠母猪体尺计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：利用TOF相机采集猪体深度数据；

步骤二：滤除背景数据和降噪；

步骤三：调整重心；

将数据的重心坐标设置为原点坐标，方法是将X、Y、Z的坐标数据都取一个均值，将原始数据的X、Y、Z坐标分别减去其相对应的均值从而将数据的重心坐标设为[0 0 0]；

步骤四：数据旋转；

对数据进行特征旋转将获取到的数据的位置调正，将猪长度的方向设为坐标的X轴，将垂直于X轴方向的Y轴设为猪体数据的Y轴；

将原始数据X轴和Y轴同时以Z坐标旋转θ角度，得到坐标轴F₁和F₂，旋转变换公式如公式(1)和公式(2)，得到的坐标轴F₁和F₂作为后续数据处理的新的坐标系X、Y轴；

F₁＝X cosθ+Y sinθ (1)

F₂＝Y cosθ-X sinθ (2)

步骤五：背部数据投影

从背部对猪体的三维数据进行投影，将其Z轴坐标设为0，获取到三维数据XOY面的投影数据，再得到用于猪体尺测点识别的轮廓线和包络线；

步骤六：体长计算

1)以耳根中点作为体长测点的起点，循环计算包络线上的数据每两个相邻点之间的距离，识别出距离最长的线段L1，按照线段L1的坐标范围，将该坐标范围内的轮廓线的数据识别出来，记为L2；循环计算L2中的每个点到线段L1的距离，在L2中识别出距离L1最远的点为耳根点A1，同理计算出另一个耳根点A2，计算点A1和点A2坐标的中点为耳根的中点Am；

2)以尾根中点作为体长测点的终点，获得尾根识别点B1和B2，计算B1和B2坐标的中点为尾根中点Bm；

3)体长的计算：分别以耳根中点和尾根中点的x、y坐标为范围，获取该两点间线上x、y二维坐标对应的体长测量线上每个点的三维点坐标，累加计算每相邻两个三维点连线的长度则记为体长；

胸围计算：

1)在弧度信息中插入一个距离地面一定高度的点A，该点A以背部弧度数据的中点为X的坐标，以手工测量的猪体胸围距离地面的高度为Y坐标；

2)对获取的弧度的数据的两端点B、C进行分析，计算B、C两点之前的直线距离L_BC，并计算B、C两点连线的中点E坐标；

3)计算以BC为直径的半圆的弧长定义为猪的背部弧长，即以E点为圆心BE或者EC为半径的弧BC的弧长定义为猪的背部弧长；

4)计算以EB或EC为短半轴，以AE为长半轴来计算椭圆的周长，取出该椭圆周长的一半长度定义为猪的腹部弧长；

5)计算背部弧长+腹部弧长的总和，即为母猪猪体的胸围。

2.根据权利要求1所述的基于TOF深度数据的妊娠母猪体尺计算方法，其特征在于，还包括步骤七，体高计算：

1)首先找到猪体轮廓线最宽处的中点：以耳根中点和尾根中点确定的直线Lh作为的分界线将猪体数据分为上下两部分，分别与耳根中点的X坐标和重心的X坐标为分界线相结合，选出轮廓线的体高识别区域，分别计算该范围内的猪体轮廓线上的点到Lh的距离，将轮廓线上的点到线Lh距离最大的点记为H1和H2，计算这H1和H2的中点Hm，Hm就是轮廓线上的体高测量点的二维坐标点；

2)在三维数据纵切面中选出以Hm坐标点为圆心，0.1cm±为半径的圆这一范围内的点云数据，并求圆内数据的Z坐标的均值；

3)选出整体三维数据中Z坐标的最小值，也就是地面数据的Z值，计算地面数据的Z值与三维体高测点的Z均值之间的距离，记为体高。

3.根据权利要求2所述的基于TOF深度数据的妊娠母猪体尺计算方法，其特征在于，还包括步骤八，胸宽计算：

在二维数据中，以耳根中点的X坐标点和重心X＝0坐标为分界线，将数据截取出来，胸宽部位距离重心的距离为耳根中点距离重心距离的1/6，计算该胸宽部位的宽度即为胸宽。

4.根据权利要求1所述的基于TOF深度数据的妊娠母猪体尺计算方法，其特征在于：在确定猪体胸围距离地面的高度Y坐标时，不同品种猪的Y坐标取值不一样，荣昌母猪的高度为距离地面20cm处，长白母猪的高度为距离地面25cm处。