一种基于计算机视觉技术的重量评估系统及实现方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于计算机视觉技术的重量评估系统及实现方法，通过将中央处理器、存储器、无线传输模块、耳标模块、距离传感器、显示屏、摄像头和用于控制操作的按键集成设置在可手持的壳体设备中，具有小巧轻便，方便携带和操作等优点。其次，本发明专利技术通过图像处理动物体获得参数，再与已知的体重数据拟合获得数学模型并储存在数据库中，实际应用时系统将识别出动物体类型并调用相关模型，计算得到动物的的体重估计数据，可以有效地解决传统的体重秤获得动物体重，由于动物个体并不完全可控，操作较为繁琐的问题，可实现无接触的动物体重评估，减少对传统体重秤的依靠，且预测结果可靠，效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于计算机视觉技术的重量评估系统及实现方法
本专利技术涉及动物体重测量
，具体为一种基于计算机视觉技术的重量评估系统及实现方法。
技术介绍
农场猪牛羊等动物的饲养过程中，目前多采用电子秤方式进行称重。电子秤称重过程动物不配合，费时费力，操作较为繁琐。电子秤容易受到污秽侵蚀，寿命有限。同时需要人工记录结果，并关联动物编号，容易出错。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于计算机视觉技术的重量评估系统及实现方法，采用拍照获得体重的方式可以有效地解决传统电子秤称重过程动物不配合，费时费力，操作较为繁琐的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于计算机视觉技术的重量评估系统及实现方法，包括中央处理器、存储器、无线传输模块、耳标模块和距离传感器；所述中央处理器、存储器、无线传输模块、耳标模块和距离传感器集成设置在可手持的壳体设备中，并在壳体设备上安装显示屏、摄像头和用于控制操作的按键；所述显示屏用于显示拍摄图片，计算结果和用户设置相关的人机交互；所述摄像头用于拍摄动物图片；所述距离传感器用于拍摄动物图片的同时，探测摄像头和动物之间的距离，以方便对拍摄动物的实际尺寸进行校正；所述无线传输模块用于把测量结果上传到云端服务器，或用于设备参数下载及固件程序更新；所述存储器用于存储测量结果到本地设备；所述耳标模块用于读取动物的唯一识别码，并和测量结果进行关联；所述中央处理器作为整个系统的核心处理单元，分别与存储器、无线传输模块、耳标模块、距离传感器、显示屏、摄像头、按键连接，并通过摄像头获取的动物图像，使用算法进行重量估计。本专利技术提供另一种技术方案：一种基于计算机视觉技术的重量评估系统及实现方法的实现方法，包括以下步骤：S1：拍摄图片和测量距离：用户通过按键，触发摄像头拍取动物图像，并显示在显示屏上；同时距离传感器测量被测动物的距离，显示在显示屏上；S2：图像分割：将S1获取的图像输入到已经训练完成的Mask-RCNN神经网络，得到二值化分割后的动物图像以及动物类别；S3：提取动物参数：根据二值化后的图像，提取动物的三维结构信息,包括体长、胸围、体高参数，并根据S1测量到的距离，计算得到体长，胸围，体高参数的实际数值；S4：根据动物类别，将S3得到的动物实际参数数值，输入到预训练好的-RBF神经网络，得到拍摄动物的体重估计值；S5：通过耳标模块扫描动物的耳标，获取到动物的唯一识别码，并和S4得到的体重数值进行关联；S6：通过存储器存储S5得到的结果在本系统中，方便后续查看；同时可通过无线传输模块将测量结果传输到云端服务器，便于大规模数据自动化管理。更进一步地，S1中由摄像头拍取的动物图像的预处理步骤如下：首先实现图像的灰度化，再利用图像直方图均衡化提高图片清晰度、对比度，然后利用双边滤波实现图像去噪，再利用基于Retinex理论的图像自适应增强算法解决光晕伪影、色调色彩饱和度降低问题，增加图像可用性。更进一步地，S2中利用Mask-RCNN神经网络,通过在Faster-RCNN的基础上添加一个分支网络，在实现目标检测的同时，把目标实例分割,并进行识别。更进一步地，S3和S4中通过建立体重估计的回归模型，利用RBF神经网络，根据图像中提取出的体尺参数得到物种体尺参数与体重之间的关系。更进一步地，S6中具体方法包括：搭建数据库：通过租用一台服务器，在服务器上搭建数据库，将历史数据放入数据库中，使用者的历史预估记录将会实时放入数据库中，服务器也会实时访问数据库来不断完善体重估计模型；上传图片至服务器，得出预估体重：使用者通过由中央处理器、存储器、无线传输模块、耳标模块、距离传感器、显示屏、摄像头、按键组成的手持终端将被测动物图片上传，服务器输出图片中被测动物的预估体重。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术提供的一种基于计算机视觉技术的重量评估系统及实现方法，可将中央处理器、存储器、无线传输模块、耳标模块、距离传感器、显示屏、摄像头和用于控制操作的按键集成设置在可手持的壳体设备中，具有手持设备小巧轻便，方便携带和操作等优点。2、本专利技术提供的一种基于计算机视觉技术的重量评估系统及实现方法，使用了距离传感器，可以自动测量拍摄动物的距离，避免了需要尺寸标定的操作。3、本专利技术提供的一种基于计算机视觉技术的重量评估系统及实现方法，使用Mask-RCNN神经网络对动物图像进行目标分割，提高目标分割精度，同时自动识别动物种类，避免人工进行动物类别选择。4、本专利技术提供的一种基于计算机视觉技术的重量评估系统及实现方法，将动物耳标作为读取动物唯一识别码，并和估计得到的动物体重自动关联，避免人工输入错误，并方便大规模数据自动化管理。5、本专利技术提供的一种基于计算机视觉技术的重量评估系统及实现方法，采用手持设备拍照预估动物体重的方式，可以有效避免因动物不配合而产生的各种问题，且与传统方法相比，使用手持设备在时间和空间上都更加节约资源，轻便、快捷、有效，可以极大地提高生产效率。附图说明图1为本专利技术的系统模块连接图；图2为本专利技术的Mask-RCNN的整体框架图；图3为本专利技术使用RolAlign处理mask与原图中物体不对齐的效果图；图4为本专利技术的划分7*7的bin示意图；图5为本专利技术图4对每一个bin进行双线性插值算法图；图6为本专利技术图5的算法结果图；图7为本专利技术RBF神经网络架构图；图8为本专利技术RBF神经网络算法流程图。图中：1、中央处理器；2、存储器；3、无线传输模块；4、耳标模块；5、距离传感器；6、显示屏；7、摄像头；8、按键。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本专利技术实施例中：一种基于计算机视觉技术的重量评估系统及实现方法，包括中央处理器1、存储器2、无线传输模块3、耳标模块4和距离传感器5；所述中央处理器1、存储器2、无线传输模块3、耳标模块4和距离传感器5集成设置在可手持的壳体设备中，并在壳体设备上安装显示屏6、摄像头7和用于控制操作的按键8。在上述实施例中，显示屏6用于显示拍摄图片，计算结果和用户设置相关的人机交互；所述摄像头7用于拍摄动物图片；所述距离传感器5用于拍摄动物图片的同时，探测摄像头7和动物之间的距离，以方便对拍摄动物的实际尺寸进行校正；所述无线传输模块3用于把测量结果上传到云端服务器，或用于设备参数下载及固件程序更新；所述存储器2用于存储测量结果到本地设备；所述耳标模块4用于读取动物的唯一识别码，并和测量结果进行关联；所述中央处理器1作为整个系统的核心处理单元，分别与存储器2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于计算机视觉技术的重量评估系统及实现方法，其特征在于，包括中央处理器(1)、存储器(2)、无线传输模块(3)、耳标模块(4)和距离传感器(5)；所述中央处理器(1)、存储器(2)、无线传输模块(3)、耳标模块(4)和距离传感器(5)集成设置在可手持的壳体设备中，并在壳体设备上安装显示屏(6)、摄像头(7)和用于控制操作的按键(8)；/n所述显示屏(6)用于显示拍摄图片，计算结果和用户设置相关的人机交互；所述摄像头(7)用于拍摄动物图片；所述距离传感器(5)用于拍摄动物图片的同时，探测摄像头(7)和动物之间的距离，以方便对拍摄动物的实际尺寸进行校正；所述无线传输模块(3)用于把测量结果上传到云端服务器，或用于设备参数下载及固件程序更新；所述存储器(2)用于存储测量结果到本地设备；所述耳标模块(4)用于读取动物的唯一识别码，并和测量结果进行关联；所述中央处理器(1)作为整个系统的核心处理单元，分别与存储器(2)、无线传输模块(3)、耳标模块(4)、距离传感器(5)、显示屏(6)、摄像头(7)、按键(8)连接，并通过摄像头(7)获取的动物图像，使用算法进行重量估计。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于计算机视觉技术的重量评估系统及实现方法，其特征在于，包括中央处理器(1)、存储器(2)、无线传输模块(3)、耳标模块(4)和距离传感器(5)；所述中央处理器(1)、存储器(2)、无线传输模块(3)、耳标模块(4)和距离传感器(5)集成设置在可手持的壳体设备中，并在壳体设备上安装显示屏(6)、摄像头(7)和用于控制操作的按键(8)；
所述显示屏(6)用于显示拍摄图片，计算结果和用户设置相关的人机交互；所述摄像头(7)用于拍摄动物图片；所述距离传感器(5)用于拍摄动物图片的同时，探测摄像头(7)和动物之间的距离，以方便对拍摄动物的实际尺寸进行校正；所述无线传输模块(3)用于把测量结果上传到云端服务器，或用于设备参数下载及固件程序更新；所述存储器(2)用于存储测量结果到本地设备；所述耳标模块(4)用于读取动物的唯一识别码，并和测量结果进行关联；所述中央处理器(1)作为整个系统的核心处理单元，分别与存储器(2)、无线传输模块(3)、耳标模块(4)、距离传感器(5)、显示屏(6)、摄像头(7)、按键(8)连接，并通过摄像头(7)获取的动物图像，使用算法进行重量估计。


2.一种如权利要求1所述的基于计算机视觉技术的动物体重评估系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：拍摄图片和测量距离：用户通过按键(8)，触发摄像头(7)拍取动物图像，并显示在显示屏(6)上；同时距离传感器(5)测量被测动物的距离，显示在显示屏(6)上；
S2：图像分割：将S1获取的图像输入到已经训练完成的Mask-RCNN神经网络，得到二值化分割后的动物图像以及动物类别；
S3：提取动物参数：根据二值化后的图像，提取动物的三维结构信息,包括体长、胸围、体高参数，并根据S1测量到的距离，计算得到体长，胸围，体高参数的实际数值；
S4：根据动物类别，将S3得到的动物实际参数数值，输入到预训练好的-RBF神经网络，得到拍摄动物的体重估计值...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51