基于脊腹线波动的猪呼吸急促症状视频分析.pdf

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1、第27卷第1期农业工程学报V01．27No．12011年1月TransactionsoftheCSAEJan．201l191互墨田雹圜基于脊腹线波动的猪呼吸急促症状视频分析纪滨L2，朱伟兴琢，刘(1．江苏大学电气信息工程学院，镇江212013：波1，李先锋1，马长华12．安徽工业大学计算机学院，马鞍山243032)摘要：预警呼吸急促症状的病猪时，人丁连续监控方式存在效率低下问题，为实现自动预警，通过机器视觉方法，捕获猪的脊腹线轮廓，证实自动计算的脊腹线起伏频数和人工计算频数强相关性。通过6个训练有素的人，对10头含有或无呼吸急促症状的

2、猪打分(5分制)，并拍摄分辨率为320像素×240像素、猪自由站立在视频窗口中的侧视视频。在Matlab仿真平台，采用图像灰度化、背景减法、脊腹线段提取、脊腹线波动描述子计算后，自动捕获的波动频数和人工计算的相比较，所有测量值的平均相关系数为0．947，猪和视频窗u面积比在0．35～0．75之间时，脊腹线波动识别精度高于85％，且其波动频率与猪的人工呼吸急促症状估分值呈线性正相关。视觉技术用于呼吸急促的病猪预警有应用价值。关键词：动物，视频处理，频率计算，病猪预警，呼吸急促，脊腹线波动doi：10．3969／j．issn．1002—6

3、819．2011．01．03l中图分类号：$24，TP277，$828文献标志码：A文章编号：1002—6819(2011)-01-0191-05纪滨，朱伟兴，刘波，等．基于脊腹线波动的猪呼吸急促症状视频分析【J】．农业工程学报，2011，27(1)：191—195．JiBin,ZhuWeixing，LiuBo，eta1．Videoanalysisfortachypneaofpigsbasedonfluctuatingridge—abdomen[／]．TransactionsoftheCSAE，2011，27(1)：191—195．(

4、inChinesewithEnglishabstract)0引言1材料和方法养殖场中猪的呼吸急促症状是一种常见病状，与不少常见疾病相关，如果不及时预警，可能扩散的疫病将使养殖场经济效益受损。人工观察是目前唯一的手段，但连续监控的人容易疲劳，且受制于判断技术水平和责任感等因素，预警延误现象难以克服。随着机器视觉技术水平的不断提高和监控硬件设备价格不断下降，养殖业管理自动化、智能化应用也逐步推广【l巧】，但目前关于动物视频监控的研究还处于初级的阶段，主要对牛、鼠等动物步态鼍化进行研究怿¨】，视频分析主要采用基于质心的行为跟踪分析[3-4,

5、6-7,12】，而关于动物的呼吸急促视频分析，国内外尚无文献报道，本文将以猪为对象进行初步探索。研究目标是借助视频，寻找一种呼吸急促特征提取方法，自动分析呼吸异常猪。由于呼吸急促的病猪行动特征常常表现为离群独自站立，呆滞且移动不活跃，站立时出现频繁喘气，喘气时脊腹部分的轮廓起伏明显。因此，本文的主要工作是根据监控视频，构建脊腹轮廓线波动模型，然后在自动计算获得的脊腹轮廓线波动频数和人工计算所得频数之间进行相关性验证。收稿口期：2010-03-07修订日期：2010-11-07基金项目：江苏大学现代农业装备与技术省部共建教育部蘑点试验室

6、开放基金资助项目(NZ200709)；镇江市农业科技支撑项目(NY2009009)作者简介：纪滨(1970～)，男。江苏镇江人，博士生。研究方向：计算机视觉应用，人工智能．镇江江苏大学电气信息工程学院，212013※通信作者：朱伟兴(1957一)，男，江苏苏州人，教授，博士生导师，研究方向：农业信息科学及机器视觉。镇江江苏大学电气信息工程学院212013．Email：wxzhu@ujs．edu．cn1．1视频采集本试验视频于2008年12月期间白天条件下，摄于江苏丹阳荣欣农牧发展有限公司的规模养猪场，品种为长白猪，月龄为18，由兽医挑

7、选10头呼吸异常不同程度的猪，分别置于lO个单栏(3．8mX4．6m)中。采用三角架同定在圈栏外侧拍摄，由于实际的监控录像中总会存在侧视猪，因此试验时专门摄取猪侧视视频，视频文件为AVI格式，视频分辨率为320像素X240像素，帧速为30帧／s，每头猪摄像若干辑。由于猪站立不动时长较短，故本试验每辑所摄时长约10～20s，每辑中包含猪站立不动的完整轮廓和部分移动的视频段。1．2疑似呼吸异常症状观察打分和脊腹异常波动频率计算由3个训练有素人员在现场分别观察10头单栏猪的呼吸状态，摄像并各自独立打分，然后对所摄的猪视频再由另外3个训练有素

8、人员通过观察视频，各自独立打分，并各自独立观察其中异常猪的视频段，计算猪脊腹波动频数和所需时间，而后将获得的每头异常猪所属视频中的脊腹线波动频率取平均值。猪呼吸异常表示采用5分制，1分为正常猪，5分为明显异常猪，获得每头