一种基于三维测量的奶牛体型性状指标的数据采集方法技术

本发明专利技术提出了一种基于三维测量的奶牛体型性状指标的数据采集方法，包括如下步骤：在围栏两侧的多个预设位置分别安置两个拍摄设备；对拍摄设备进行标定，采集图像以作为背景图像；利用位于上部的拍摄设备采集地面图像，计算匹配特征点的三维坐标；采集图像以作为原始图像；获取待测奶牛的奶牛图像；根据得到的匹配特征点完成对待测奶牛的每个区域进行三维重构；将每个三维区域测量的坐标变换到统一的坐标系下以获得待测奶牛整体三维描述；计算待测奶牛对应的体型性状指标数据。本发明专利技术实现奶牛体型性状的测量，测量精度高，具有较强的真实感，性状测量精度较高，满足要求，能够取代手工测量，有较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像
，特别涉及一种基于三维测量的奶牛测量的体型性状指标的数据采集方法。
技术介绍
现今，人们正逐渐认识到奶牛体型是判断奶牛产奶量及奶牛遗传育种的一个重要指标。现在对奶牛体型检测大多采用人工方法，不仅工作量大，而且还可能因人为因素造成测量数据的误差较大，从而使得测量结果缺乏客观性。利用三维视觉测量方法对奶牛的体型性状参数进行采集，可以避免接触待测对象。与上述人工测量相比快捷方便、效率高、精度高，可以避免主观因素的影响。通过连续监测奶牛各个生长阶段的体型变化，预估出它们的生长模型，可以提高生产效益，也可以更好地为奶牛的选种、选育和品种改良起到指导作用。目前，基于图像处理的奶牛体型性状指标测量方法大多都基于二维图像。例如，通过采集奶牛正前方、正侧方和正后方的3个方向的二维图像，利用图像处理技术对其进行处理，从而实现性状指标的测量。该方法仅可以对体高进行评定，未实现奶牛三维模型的构建，因此无法实现三维坐标下的性状指标测量。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。为此，本专利技术的目的在于提出，包括如下步骤:在围栏两侧的多个预设位置分别安置两个拍摄设备，其中，所述多个预设位置包括所述围栏两侧的上部、中部和下部；对所述拍摄设备进行标定，并且所述拍摄设备在完成标定之后采集图像以作为背景图像；利用位于上部的所述拍摄设备采集地面图像，并对所述地面图像进行特征点检测与匹配，计算匹配特征点的三维坐标；所述拍摄设备在待测奶牛进入围栏且状态稳定后，同时采集图像以作为原始图像；对每台所述拍摄设备采集的所述背景图像和所述原始图像进行处理以去除背景区域，获取所述待测奶牛的奶牛图像；对相邻位置的所述拍摄设备的奶牛图像进行特征点检测与匹配，并根据得到的匹配特征点完成对所述待测奶牛的每个区域进行三维重构；完成三维重构之后，在相邻的三维区域内设置多个标记点，将每个所述三维区域测量的坐标变换到统一的坐标系下以获得所述待测奶牛整体三维描述；根据所述待测奶牛的整体三维描述，计算所述待测奶牛对应的体型性状指标数据。根据本专利技术实施例的基于三维测量的奶牛体型性状指标的数据采集方法，采用立体视觉的三维测量方法重建奶牛的三维模型，实现了对奶牛的体型性状指标测量，首先通过立体标靶进行摄像头的标定，然后利用SIFT匹配算法对图像进行特征点提取与匹配，最后通过投影矩阵计算匹配特征点的三维坐标。针对双目视觉中摄像头视角范围受限问题，本专利技术通过在相邻视点的公共区域设置标记点，根据标记点计算不同坐标系的转换关系，将各局部特征点转换到统一坐标系下，从而实现不同视点下各局部区域的三维拼接，由此重建的奶牛模型较理想，测量精度和测量效率满足评定要求。在此基础上实现奶牛体型性状的测量，测量精度高，具有较强的真实感，性状测量精度较高，满足要求，能够取代手工测量，有较好的应用前景。通过重建的三维模型可以方便、快捷的多角度观察奶牛体型性状，并且为进一步通过三维模型测量物体体积奠定基础。在本专利技术的一个实施例中，在计算得到匹配特征点的三维坐标之后，还包括如下步骤:计算以描述地面的三维点云的近似平面，并将所述近似平面作为指标计算的基准点。在本专利技术的又一个实施例中，将所述近似平面作为所述奶牛的身体高度的指标计算的基准点。在本专利技术的再一个实施例中，采用尺度不变特征变换SIFT算法对相邻位置的所述拍摄设备的奶牛图像进行特征点检测与匹配。在本专利技术的一个实施例中，所述根据得到的匹配特征点完成对所述待测奶牛的每个区域进行三维重构，包 括如下步骤:将匹配特征点根据空间点三维重建的原理，计算所述匹配特征点的三维点集以完成对所述待测奶牛的每个区域的三维重构，其中，设P1和p2为点P在两个所述拍摄设备上的匹配特征点，点P为所述拍摄设备的奶牛图像中的任一点，设M1和M2分别为P1和p2的投影矩阵，则二维图像点P1和P2与三维空间点的映射关系为:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于三维测量的奶牛体型性状指标的数据采集方法，其特征在于，包括如下步骤：在围栏两侧的多个预设位置分别安置两个拍摄设备，其中，所述多个预设位置包括所述围栏两侧的上部、中部和下部；对所述拍摄设备进行标定，并且所述拍摄设备在完成标定之后采集图像以作为背景图像；利用位于上部的所述拍摄设备采集地面图像，并对所述地面图像进行特征点检测与匹配，计算匹配特征点的三维坐标；所述拍摄设备在待测奶牛进入围栏且状态稳定后，同时采集图像以作为原始图像；对每台所述拍摄设备采集的所述背景图像和所述原始图像进行处理以去除背景区域，获取所述待测奶牛的奶牛图像；对相邻位置的所述拍摄设备的奶牛图像进行特征点检测与匹配，并根据得到的匹配特征点完成对所述待测奶牛的每个区域进行三维重构；完成三维重构之后，在相邻的三维区域内设置多个标记点，将每个所述三维区域测量的坐标变换到统一的坐标系下以获得所述待测奶牛整体三维描述；根据所述待测奶牛的整体三维描述，计算所述待测奶牛对应的体型性状指标数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于三维测量的奶牛体型性状指标的数据采集方法，其特征在于，包括如下步骤: 在围栏两侧的多个预设位置分别安置两个拍摄设备，其中，所述多个预设位置包括所述围栏两侧的上部、中部和下部； 对所述拍摄设备进行标定，并且所述拍摄设备在完成标定之后采集图像以作为背景图像； 利用位于上部的所述拍摄设备采集地面图像，并对所述地面图像进行特征点检测与匹配，计算匹配特征点的三维坐标； 所述拍摄设备在待测奶牛进入围栏且状态稳定后，同时采集图像以作为原始图像； 对每台所述拍摄设备采集的所述背景图像和所述原始图像进行处理以去除背景区域，获取所述待测奶牛的奶牛图像； 对相邻位置的所述拍摄设备的奶牛图像进行特征点检测与匹配，并根据得到的匹配特征点完成对所述待测奶牛的每个区域进行三维重构； 完成三维重构之后，在相邻的三维区域内设置多个标记点，将每个所述三维区域测量的坐标变换到统一的坐标系下以获得所述待测奶牛整体三维描述； 根据所述待测奶牛的整体三维描述，计算所述待测奶牛对应的体型性状指标数据。2.如权利要求1所述的基于三维测量的奶牛体型性状指标的数据采集方法，其特征在于，在计算得到匹配特征点的三维坐标之后，还包括如下步骤: 计算以描述地面的三维点云的近似平面，并将所述近似平面作为指标计算的基准点。3.如权利要求2所述的基于三维测量的奶牛体型性状指标的数据采集方法，其特征在于，将所述近似平面作为所述奶牛的身体高度的指标计算的基准点。4.如权利要求1所述的基于三维测量的奶牛体型性状指标的数据采集方法，其特征在于，采用尺度不变特征变换S I FT算法对相邻位置的所述拍摄...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晓彤，
申请(专利权)人：天津天视科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12