一种基于视频追踪的猪只运动大数据提取方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于视频追踪的猪只运动大数据提取系统，包括分布式硬件部署及基于此分布式硬件部署的猪场本地的猪只运动大数据采集模块、猪场本地服务器的猪只运动状态和参量提取模块以及系统总服务器的猪只运动大数据提取模块；本发明专利技术结合了远程通讯技术、数据采集与处理技术、视觉处理技术，实现了可长期的，实时的，远程的实现猪场猪只的监控和运动大数据提取、分析，大大地降低了劳动强度，所提取的运动大数据信息能够反映出猪只活动状况，可以实现对猪只活动的现场动态监测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及分布式远程通讯技术、视频数据采集与处理
，特别涉及一种基于视频追踪的猪只运动大数据提取方法及其系统。
技术介绍
自然条件下猪只日常运动数据是猪只生长监控、生产性能分析的重要依据。过去由于条件所限对猪只运动数据的采集具有一定的困难。随着高清视频网络监控技术和图像处理分析技术的快速应用发展，利用机器视觉代替人眼对猪只运动数据进行采集与分析成为了可能，从而给我们利用运动数据研究种猪生产性能提供了新的技术手段。对实时监控视频中的猪只进行跟踪并提取出反映猪只运动的参量信息，能够为识别各种采食、排泄、站立、趴窝、慢走和跑动等行为的研究工作提供数据基础，从而识别出猪只的行为模式，猪只的运动参量以及行为模式通常能反映出猪只健康状况以及猪只的生产性能等。过去，学者们开展了很多有关的尝试。WeiXingZhu等利用猪的跛行步态与正常步行步态的角度变化数据差别检测猪的跛行步态异常；MaciejOczak等分析了猪只攻击行为的几个阶段的时间参量，识别出哪些前期行为最终会导致相互撕咬而哪些不会，以预测和防止猪只之间的攻击行为；S.Viazzi等通过平均强度和占领指数这两个运动信息，在每个侵略性情节的相互作用中利用线性判别研究出了猪只攻击性行为的连续自动检测方法；Shao等利用对象紧凑性、背前景的切换频率、斑点的占地面积比和矩不变量等4个参量评估猪的热适应情况。这些工作都是针对某个具体问题而提出单一参量的分析，而统一、简单、实用、通用的猪只运动大数据提取方法及系统目前尚未有系统的研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于视频追踪的猪只运动大数据提取方法及其系统。本专利技术的目的通过如下技术方案实现：一种基于视频追踪的猪只运动大数据提取方法，包括以下步骤：S1、基于猪场本地的猪只运动大数据采集模块实时监控猪只活动，获取猪只运动的原始视频大数据；S2、通过猪只运动状态和参量提取模块，对猪只个体进行检测、识别和跟踪，包括图像数据与现实数据映射子模块，基于颜色特征与轮廓特征相结合的目标分割算法子模块，基于最短距离匹配法的猪只跟踪和状态参量提取子模块，运动位移、运动速度、运动加速度和运动角速度4个运动参量提取子模块；S3、通过猪只运动大数据提取模块建立基于一定时空的猪只运动大数据提取方法及系统。本专利技术的另一目的通过以下的技术方案来实现：一种基于视频追踪的猪只运动大数据提取系统，包括分布式硬件部署及基于此分布式硬件部署的猪场本地的猪只运动大数据采集模块、猪场本地服务器的猪只运动状态和参量提取模块以及系统总服务器的猪只运动大数据提取模块；所述分布式硬件部署、各个猪场的本地服务器、远程系统总服务器和远程客户端；猪场本地的猪只运动大数据采集模块包括猪场现场的监控节点、各个猪场的NVR服务器，基于高清摄像头实时监控猪只活动，获取猪只运动的原始视频大数据；猪场本地服务器的猪只运动状态和参量提取模块，对猪只个体进行检测、识别和跟踪，提取后向远程的系统总服务器提交结果信息；系统总服务器的猪只运动大数据提取模块，建立基于时空的猪只运动大数据；远程客服端负责响应用户请求，从远端系统总服务器中调取相应的数据和结果。所述猪场本地服务器的猪只运动状态和参量提取模块包括图像数据与现实数据映射子模块，基于颜色特征与轮廓特征相结合的目标分割算法子模块，基于最短距离匹配法的猪只跟踪和状态参量提取子模块，运动位移、运动速度、运动加速度和运动角速度4个运动参量提取子模块；所述最短距离匹配法的状态参量提取方法为将猪只目标进行椭圆拟合，并用椭圆的圆心和相对于水平线的角度来数值化多目标猪只，实现猪只的跟踪，提取出猪只的状态参量信息，最终完成多目标猪只个体的运动位移、运动速度、运动加速度和运动角速度等运动参量的提取。各个猪场本地服务器完成猪只运动大数据提取后实时向远程的系统总服务器提交相应的结果，系统总服务器获取到猪只实际场地运动大数据后，存储并统计猪只每小时每天每月每季的猪只运动大数据，建立猪只运动大数据库，存储每头猪长期的运动数据，为今后的猪只性能分析作基础。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：1、本专利技术结合了远程通讯技术、数据采集与处理技术、视觉处理技术，实现了可长期的，实时的，远程的实现猪场猪只的监控和运动大数据提取、分析，大大地降低了劳动强度，所提取的运动大数据信息能够反映出猪只活动状况，可以实现对猪只活动的现场动态监测。2、本专利技术的分布式策略突破传统的数据存储传输管理瓶颈，解决猪只监控数据在多时空下统一组织与有效管理的难题，在减少数据冗余的同时，支持多时空的数据访问和分级存储，增强系统普适性。3、本专利技术的结构简单，方便易用，适合在养殖业上大规模部署应用。附图说明图1是本专利技术的系统流程图。图2是本专利技术的分布式硬件部署图。图3是本专利技术的猪只运动状态和参量提取流程图。图4是本专利技术的猪只运动大数据提取流程图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。本专利技术的硬件系统体系结构如附图1，该硬件系统根据猪场中的猪体型特征和生活习性，结合地形地貌，在一些具有科研教学价值环节的猪舍部署了具有云台控制、200像素的高清视频监控节点；并在两地各部署NVR服务器设备用于本地监控节点的管理与视频保存，实现了通过网络访问能对两地猪场各通道进行实时视频预览与云台控制，还可提供猪场本地、服务器端、客户端三地的实时视频预览、历史视频保存与备份。图1所示为本专利技术的分布式硬件部署图，包括猪场现场的监控节点，各个猪场的NVR服务器，远程服务器和远程客户端。猪场现场的监控节点用于各个猪舍的实时监控与视频捕获；猪场NVR服务器用于存储监控节点所捕获的视频；猪场本地服务器用于对监控视频进行原始处理，包括对猪只的检测、识别和跟踪，提取猪只运动状态和参量；远程系统总服务器用于统计和保存猪只运动大数据；远程客户端用于执行用户的各种请求与应用。图2所示为软件系统流程图。本专利技术的分布式软件系统由猪场运动大数据采集，猪只运动状态和参量提取以及猪只运动大数据提取三大模块组成。图3所示为猪只运动状态和参量提取流程图，软件先对实时视频进行基于颜色特征和轮廓特征结合的目标检测识别，再基于最短距离匹配法对猪只进行跟踪，提取状态参量，根据每头猪只的状态参量提取猪只的运动速度、运动位移、运动加速度和运动角速度等运动参量信息。具体步骤如下：(1)图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于视频追踪的猪只运动大数据提取方法，其特征在于包括以下步骤：S1、基于猪场本地的猪只运动大数据采集模块实时监控猪只活动，获取猪只运动的原始视频大数据；S2、通过猪只运动状态和参量提取模块，对猪只个体进行检测、识别和跟踪，包括图像数据与现实数据映射子模块，基于颜色特征与轮廓特征相结合的目标分割算法子模块，基于最短距离匹配法的猪只跟踪和状态参量提取子模块，运动位移、运动速度、运动加速度和运动角速度4个运动参量提取子模块；S3、通过猪只运动大数据提取模块建立基于一定时空的猪只运动大数据提取方法及系统。

【技术特征摘要】
1.一种基于视频追踪的猪只运动大数据提取方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、基于猪场本地的猪只运动大数据采集模块实时监控猪只活动，获取猪只运动的原始视频大数据；
S2、通过猪只运动状态和参量提取模块，对猪只个体进行检测、识别和跟踪，包括图像数据与现实数据映射子模块，基于颜色特征与轮廓特征相结合的目标分割算法子模块，基于最短距离匹配法的猪只跟踪和状态参量提取子模块，运动位移、运动速度、运动加速度和运动角速度4个运动参量提取子模块；
S3、通过猪只运动大数据提取模块建立基于一定时空的猪只运动大数据提取方法及系统。
2.一种基于视频追踪的猪只运动大数据提取系统，其特征在于包括分布式硬件部署及基于此分布式硬件部署的猪场本地的猪只运动大数据采集模块、猪场本地服务器的猪只运动状态和参量提取模块以及系统总服务器的猪只运动大数据提取模块；
猪场本地的猪只运动大数据采集模块包括猪场现场的监控节点、各个猪场的NVR服务器，基于高清摄像头实时监控猪只活动，获取猪只运动的原始视频大数据；
猪场本地服务器的猪只运动状态和参量提取模块，对猪只个体进行检测、识别和跟踪，提取后向远程的系统总服务器提交结果信息；
系统总服务器的猪只运动大数据提取模块，建立基于时空的猪...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖德琴，杨秋妹，冯爱晶，刘俭，叶耀文，张玉康，潘春华，殷建军，王春桃，冯健昭，张哲，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44