[发明专利]一种基于堆叠沙漏网络的单只猪体姿态识别系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于堆叠沙漏网络模型的单只猪体姿态识别系统及方法，利用拍摄设备实地获取图像和视频数据并且利用网络爬虫技术获取图像数据，通过训练改进的堆叠沙漏网络模型学习预处理的数据集，实现在拍摄可控范围内自动获取栏内单只猪的骨架图并根据获取的猪体姿态数据确定所属类别；当猪只的某姿态异常可警告提示饲养员需进场对特定动物做进一步的健康状况检查；本发明能够有效的管理养殖场内的猪只，在一定程度上缓解饲养员等技术人员的压力。

技术领域

本发明涉及图像数据处理和深度学习领域，尤其涉及一种基于堆叠沙漏网络的单只猪体姿态识别系统及方法。

背景技术

中国是一个猪肉消费大国，也是养殖大国，养猪业是畜牧业的重要支柱产业之一，在农业生产中占据重要地位。根据国家统计局报告显示，2018年全年猪牛羊禽肉产量8517万吨，猪肉消费占总肉类消费的63％左右，足以说明猪养殖业在畜禽养殖业中的重要性。

近年来，随着社会的发展，人们生活水平的不断提高，对生活品质提出了更高的要求；人们对肉类食品也变得挑剔起来，开始高度关注食品安全问题，对于食物的质量要求越来越高，这就对猪养殖业提出了更高的期许。传统监测方式常以饲养员长时间不间断地观察猪只的活动状况及异常行为姿态，以此估计猪只健康情况。然而，此方式既消耗大量人力又因为人们无法长时间地保持注意力集中，这必定会造成一定的错误判断。因此，对猪只采用智能信息化的养殖方式是必定趋势，而养殖过程中的数据获取及表型分析是至关重要的环节。其中，动物体表型主要有运动信息(运动量、速度等)、行为分析(异常行为、喝水行为等)、基础性生理指标(如，心率、步频等)，身体指标(体长、体质等)；行为分析是分析动物生理健康状况的外在表现，能在一定程度上反映动物机体对环境的适应状况并且作为直接可以通过视觉感知获取的，可以快速了解动物健康状况的表型数据之一，而姿态估计是行为分析和数字化养殖的前期工作。

因此，需要一种基于堆叠沙漏网络的单只猪体姿态识别系统及方法，以实现猪体姿态估计并判断其姿态类别。以此减轻人力负担，为饲养员提供数据化信息来辅助对猪体状况做初判并及时地进场给予特定的健康状况检查及对应的措施。

发明目的

本发明的目的即在于应对现有技术的痛点，提供一种基于堆叠沙漏网络的单只猪体姿态识别系统及方法，来基于姿态数据实现有效的猪体健康状况的监测。

发明内容

根据本发明的一方面,提供一种基于堆叠沙漏网络的单只猪体姿态识别系统,包括：

数据集处理模块，用于根据具体的增强参数实现数据增强和提供的关节点列表完成图像标注操作，并且展示原始和数据增强后的图像且提供增强后对应改变的标注数据信息；

猪体姿态估计模块，用于获取单只猪体的姿态信息，基于堆叠沙漏网络框架而设计，用于设定模型训练时的参数，不同沙漏结构间的连接方式和参与连接的沙漏结构并进行模型推理和展示模型的预测结果，该预测结果包括定量和可视化结果；所述定量结果包括误差和度量标准,所述度量标准指以头部大小的50％作为阈值的正确关节点比例；所述可视化结果指以采用图示方式展示猪体的姿态估计结果和模型输出的中间结果，即指关节点的heatmap；

猪体姿态识别模块，用于基于猪体姿态估计模型预测的姿态数据和分类标签，实现猪体姿态的分类，具有模型训练和推理的功能，通过设定训练参数可得到单只猪体姿态的分类结果。

根据本发明的另一个方面，提供了一种使用上述的识别系统的单只猪体姿态识别方法，包括以下步骤：

步骤1、在养殖场内，采用人工拍摄获取图像和视频数据并且通过网络爬虫在各个图像网站获取猪只图像数据，经对原始的视频和图像数据的预处理及筛选形成图像数据集；

步骤2、用标注软件对图像数据集进行标注操作以得到对应的标签文件，至此得到初始数据集；