[发明专利]一种基于奶牛身体关键点运动轨迹的跛行检测方法

权利要求书

1.一种基于奶牛身体关键点运动轨迹的跛行检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)获取奶牛的行走视频，并从行走视频中提取奶牛的牛蹄运动轨迹和头部运动轨迹；

2)根据奶牛的牛蹄运动轨迹和头部运动轨迹，提取出奶牛的跛行参数；所述奶牛的跛行参数包括步幅不一致性、步进时间不一致性、跟踪性能、牛蹄着地敏感性、牛蹄支撑相占比不一致性、以及头部摆动幅度；

3)根据奶牛的跛行参数，确定奶牛的跛行程度，所述跛行程度包括正常和非正常。

2.根据权利要求1所述的基于奶牛身体关键点运动轨迹的跛行检测方法，其特征在于，所述步幅不一致性为：

ZB₁＝max(|BF_ZQ-BF_YQ|,|BF_ZH-BF_YH|)

BF_ZQ＝LW_ZQ-QW_ZQ

BF_YQ＝LW’_YQ-QW_YQ

BF_ZH＝LW’_ZH-QW_ZH

BF_YH＝LW_YH-QW_YH

其中，ZB₁表示步幅不一致性；BF_ZQ表示左前蹄步幅，LW_ZQ和QW_ZQ分别表示当前运动周期左前蹄第一个落点位置和起点位置；BF_YQ表示右前蹄步幅，QW_YQ表示当前运动周期右前蹄第一个起点位置，LW’_YQ为右前蹄第二个落点位置；BF_ZH表示左后蹄步幅，QW_ZH表示当前运动周期左后蹄第一个起点位置，LW’_ZH为左后蹄第二个落点位置；BF_YH表示右后蹄步幅，LW_YH和QW_YH分别表示当前运动周期右后蹄第一个落点位置和起点位置；且以奶牛的四个牛蹄全部抬起并落下一次为一个运动周期；

所述步进时间不一致性为：

ZB₂＝max(|BJSJ_ZQ-BJSJ_YQ|,|BJSJ_ZH-BJSJ_YH|)

BJSJ_ZQ＝LS_ZQ-QS_ZQ

BJSJ_YQ＝LS’_YQ-QS_YQ

BJSJ_ZH＝LS’_ZH-QS_ZH

BJSJ_YH＝LS_YH-QS_YH

其中，ZB₂表示步进时间不一致性；BJSJ_ZQ表示左前蹄步进时间，LS_ZQ和QS_ZQ分别表示当前运动周期左前蹄第一个落点时间和起点时间；BJSJ_YQ表示右前蹄步进时间，QS_YQ表示当前运动周期右前蹄第一个起点时间，LS’_YQ为右前蹄第二个落点时间；BJSJ_ZH表示左后蹄步进时间，QS_ZH表示当前运动周期左后蹄第一个起点时间，LS’_ZH为左后蹄第二个落点时间；BJSJ_YH表示右后蹄步进时间，LS_YH和QS_YH分别表示当前运动周期右后蹄第一个落点时间和起点时间；

所述跟踪性能为：

ZB₃＝max(ΔWZ,ΔWY)

ΔWZ＝QW_ZQ-LW_ZH

ΔWY＝QW_YQ-LW_YH

其中，ZB₃表示跟踪性能；ΔWZ表示左侧牛蹄位置差，LW_ZH为当前运动周期左后蹄第一个落点位置；ΔWY表示右侧牛蹄位置差；

所述牛蹄着地敏感性为：

ZB₄＝min(MG_ZQ,MG_YQ,MG_ZH,MG_YH)

MG_ZQ＝v_ZQ-0.5＝((LW_ZQ-LW_ZQ-0.5)/0.5)*fps

MG_ZH＝v_ZH-0.5＝((LW_ZH-LW_ZH-0.5)/0.5)*fps

MG_YQ＝v_YQ-0.5＝((LW_YQ-LW_YQ-0.5)/0.5)*fps

MG_YH＝v_YH-0.5＝((LW_YH-LW_YH-0.5)/0.5)*fps

其中，ZB₄表示牛蹄着地敏感性；MG_ZQ表示左前蹄着地敏感性，v_ZQ-0.5表示左前蹄着地前0.5秒内的速度，LW_ZQ-0.5表示0.5秒前左前蹄位置，fps为视频帧率；MG_ZH表示左后蹄着地敏感性，v_ZH-0.5表示左后蹄着地前0.5秒内的速度，LW_ZH-0.5表示0.5秒前左后蹄位置；MG_YQ表示右前蹄着地敏感性，v_YQ-0.5表示右前蹄着地前0.5秒内的速度，LW_YQ为当前运动周期右前蹄第一个落点位置，LW_YQ-0.5表示0.5秒前右前蹄位置；MG_YH表示右后蹄着地敏感性，v_YH-0.5表示右后蹄着地前0.5秒内的速度，LW_YH-0.5表示0.5秒前右后蹄位置；

所述牛蹄支撑相占比不一致性为：

ZB₅＝max(|ZCXZB_ZQ-ZCXZB_YQ|,|ZCXZB_ZH-ZCXZB_YH|)

ZCXZB_ZQ＝(QS’_ZQ-LS_ZQ)/(QS’_ZQ-QS_ZQ)

ZCXZB_ZH＝(QS_ZH-LS_ZH)/(LS’_ZH-LS_ZH)

ZCXZB_YQ＝(QS_YQ-LS_YQ)/(LS’_YQ-LS_YQ)

ZCXZB_YH＝(QS’_YH-LS_YH)/(QS’_YH-QS_YH)

其中，ZB₅表示牛蹄支撑相占比不一致性，ZCXZB_ZQ表示左前蹄支撑相占比，QS’_ZQ为当前运动周期左前蹄第二个起点时间；ZCXZB_ZH表示左后蹄支撑相占比，QS’_ZH为当前运动周期左后蹄第二个起点时间；ZCXZB_YQ表示右前蹄支撑相占比，QS’_YQ为当前运动周期右前蹄第二个起点时间；ZCXZB_YH表示右后蹄支撑相占比，QS’_YH为当前运动周期右后蹄第二个起点时间；

所述头部摆动幅度为各个摆动周期峰值中的最大值，且摆动周期峰值为摆动周期内奶牛头部运动的最高点和最低点的差值，且以奶牛头部从最低点运动到最高点为一个摆动周期。