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文檔簡(jiǎn)介
DB23/TXXXX—XXXX
奶牛體型鑒定指標(biāo)自動(dòng)獲取技術(shù)規(guī)程
1范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了奶牛體型鑒定指標(biāo)自動(dòng)獲取的術(shù)語(yǔ)和定義、奶牛體型鑒定指標(biāo)自動(dòng)獲取系統(tǒng)配置要
求、體型信息自動(dòng)評(píng)定方法、奶牛體型鑒定數(shù)據(jù)處理、信息安全與運(yùn)行維護(hù)等技術(shù)要求。
本規(guī)范適用于采用視覺(jué)傳感器非接觸式、自動(dòng)化采集奶牛體型鑒定指標(biāo)以服務(wù)和推廣奶牛生產(chǎn)性能
測(cè)定等。
2規(guī)范性引用文件
下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本文件。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。
GB/T41864信息技術(shù)計(jì)算機(jī)視覺(jué)術(shù)語(yǔ)
GB/T35568中國(guó)荷斯坦牛體型鑒定技術(shù)規(guī)程
GB/T29298數(shù)字(碼)照相機(jī)通用規(guī)范
GB/T28170.2信息技術(shù)計(jì)算機(jī)圖形和圖像處理可擴(kuò)展三維組件(X3D)第2部分:場(chǎng)景訪問(wèn)接
口(SAI)
GB/T41516機(jī)械加工工藝能效優(yōu)化方法
GB/T41923.3機(jī)械產(chǎn)品三維工藝設(shè)計(jì)第3部分:模型構(gòu)建
GB/T34980.1智能終端軟件平臺(tái)技術(shù)要求第1部分:操作系統(tǒng)
GB/T20008信息安全技術(shù)操作系統(tǒng)安全評(píng)估準(zhǔn)則
GB/T41780.1物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算第1部分:通用要求
GB/T42564信息安全技術(shù)邊緣計(jì)算安全技術(shù)要求
GB/T42018信息技術(shù)人工智能平臺(tái)計(jì)算資源規(guī)范
GB/T20271信息安全技術(shù)信息系統(tǒng)通用安全技術(shù)要求
GB/T22239信息安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全等級(jí)保護(hù)基本要求
GB4943.1音視頻、信息技術(shù)和通信技術(shù)設(shè)備第1部分:安全要求
GB17859計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)安全保護(hù)等級(jí)劃分準(zhǔn)則
NY/T34奶牛養(yǎng)殖標(biāo)準(zhǔn)
NY/T2662標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖場(chǎng)
JB/T12973立體照相機(jī)
3術(shù)語(yǔ)和定義
下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。
3.1
體型鑒定typeclassification
2
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對(duì)奶牛體型進(jìn)行數(shù)量化評(píng)定的方法。針對(duì)每個(gè)體型性狀,按生物學(xué)特性的變異范圍,定出性狀的最
大值和最小值,然后以線性的尺度進(jìn)行評(píng)分。
3.2
線性分linearscore
用1~9的整數(shù)來(lái)表示奶牛體型性狀生理表現(xiàn)從一個(gè)極端向另一個(gè)極端變化的程度。
3.3
功能分functionalscore
將線性分轉(zhuǎn)化為反映奶牛生理功能理想程度的分值。取值范圍為50~100。
3.4
缺陷性狀defectivetrait
群體發(fā)生頻率較低的體型外貌缺陷。不進(jìn)行線性評(píng)分,只作扣分依據(jù)。
3.5
彩色圖像colorimage
一種采用多通道分量表示可見(jiàn)光波段光譜信息的圖像。
3.6
多視圖multipleview
一組從不同方位拍攝的同一場(chǎng)景的圖像。
3.7
圖像分辨率imageresolution
圖像單位尺寸中包含的像素點(diǎn)數(shù),用于描述圖像精細(xì)程度。
3.8
深度相機(jī)depthcamera
一種記錄每個(gè)像素點(diǎn)在三維物理場(chǎng)景中對(duì)應(yīng)點(diǎn)到相機(jī)鏡頭距離的相機(jī)。
3.9
圖像補(bǔ)全imageinpainting
將圖像中缺失的區(qū)域進(jìn)行填充,使處理后的圖像達(dá)到視覺(jué)上自然和語(yǔ)義上一致的效果。
3.10
點(diǎn)云配準(zhǔn)pointcloudregistration
通過(guò)匹配對(duì)應(yīng)點(diǎn)將同一物體不同視角下獲取的三維點(diǎn)云合并到同一坐標(biāo)系下的過(guò)程。
3.11
體型鑒定系統(tǒng)typeclassificationsystem
集成并部署了奶牛深度圖像采集、深度圖像補(bǔ)全、點(diǎn)云配準(zhǔn)、個(gè)體身份識(shí)別與自動(dòng)體型鑒定模型的
邊緣計(jì)算設(shè)備,對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析處理,滿足奶牛體型鑒定中的低延時(shí)需求。
3
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3.12
圖像采集裝置imagegatheringinstallment
通常由鋁型材作為主要框架,用于固定深度相機(jī)及數(shù)據(jù)線,可部署在牛舍活動(dòng)區(qū)域內(nèi),框架具有一
定的穩(wěn)定性和抗干擾能力。
3.13
邊緣計(jì)算edgecomputing
將數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)放在物聯(lián)網(wǎng)邊緣側(cè)的計(jì)算架構(gòu)。
3.14
服務(wù)器server
系統(tǒng)的重要組成部分,邊緣計(jì)算數(shù)據(jù)上傳并進(jìn)行永久存儲(chǔ),同時(shí)完成統(tǒng)計(jì)分析任務(wù)。
4奶牛體型鑒定指標(biāo)自動(dòng)獲取系統(tǒng)配置要求
4.1數(shù)據(jù)采集終端
4.1.1深度相機(jī)的類型和數(shù)量選擇,應(yīng)根據(jù)奶牛體型鑒定性狀、奶牛活動(dòng)區(qū)域范圍、操作要求、自動(dòng)
控制水平、維護(hù)及投入成本等因素,參考【GB/T35568、GB/T29298、GB/T28170.2、JB/T12973】等
相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求確定。
4.1.2深度相機(jī)應(yīng)支持室外場(chǎng)景使用。
4.1.3深度相機(jī)采集距離應(yīng)在0.3m~4m范圍內(nèi)。
4.1.4深度相機(jī)深度圖像視場(chǎng)角應(yīng)不小于50°×50°。
4.1.5深度圖像的分辨率應(yīng)不小于640×480。
4.1.6深度相機(jī)采集原始視頻數(shù)據(jù)應(yīng)不低于30fps。
4.2圖像采集架
4.2.1圖像采集架固定深度相機(jī)以及數(shù)據(jù)線,深度相機(jī)固定在采集架a)正上方,b、c)左右兩側(cè),d、
e)左右斜側(cè)45°角,f)左前60°角,g)右前60°角,h)左后60°角,i)右后60°角共9處,安裝位置
見(jiàn)圖1,數(shù)據(jù)線環(huán)繞固定在采集架內(nèi)部。
4.2.2圖像采集架長(zhǎng)(L)>4m,寬(W)>1.5m,高(H)>2m。
4.2.3圖像采集架整體應(yīng)具有較強(qiáng)穩(wěn)定性以及一定抗奶牛撞擊的能力,加工過(guò)程參照【GB/T41516、
GB/T41923.3】規(guī)定執(zhí)行。
4
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圖1圖像采集架
4.3體型鑒定系統(tǒng)功能
4.3.1體型鑒定系統(tǒng)主要由體積小、性能高的邊緣計(jì)算設(shè)備組成,擁有嵌入式GPU加速以及具備并行
處理的功能,集成并部署了奶牛深度圖像采集、深度圖像補(bǔ)全、點(diǎn)云配準(zhǔn)、關(guān)鍵點(diǎn)檢測(cè)、個(gè)體身份識(shí)別
與體型自動(dòng)鑒定模型。
4.3.2支持的開(kāi)發(fā)平臺(tái)包括Linux,OSX,Windows等,并參照【GB/T34980.1、GB/T20008】規(guī)定執(zhí)
行。
4.4體型鑒定系統(tǒng)安裝要求
4.4.1體型鑒定裝置應(yīng)安裝在牛舍行走通道上。
4.4.2體型鑒定裝置應(yīng)可靠接地。
5體型信息自動(dòng)評(píng)定方法
根據(jù)奶牛場(chǎng)的具體情況,參照【NY/T34、NY/T2662】的奶牛標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn),確定適合進(jìn)行
奶牛體型鑒定的邊緣計(jì)算設(shè)備,所有邊緣設(shè)備應(yīng)自動(dòng)按照數(shù)據(jù)交換方式向服務(wù)器實(shí)時(shí)提供數(shù)據(jù)【GB/T
41780.1、GB/T42564】。
5.1奶牛深度圖像采集
5.1.1圖像采集架前應(yīng)安裝僅容納一頭奶牛通過(guò)的行走通道。
5
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5.1.2采集深度圖像時(shí)左右側(cè)視的深度相機(jī)間距離應(yīng)大于4米。
5.1.3深度相機(jī)之間的時(shí)間差應(yīng)低于100毫秒。
5.1.4奶牛經(jīng)過(guò)采集架下方的時(shí)間應(yīng)不短于3秒。
5.1.5深度相機(jī)在奶牛經(jīng)過(guò)圖像采集架下方時(shí)進(jìn)行圖像采集,將多個(gè)視角下包含奶牛的RGB圖像數(shù)
據(jù)以及深度圖像數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)線傳輸至邊緣計(jì)算設(shè)備中。
5.1.6深度相機(jī)應(yīng)具備復(fù)雜牛舍環(huán)境下,對(duì)同一奶牛多視角數(shù)據(jù)進(jìn)行穩(wěn)定、高速、同步的采集能力。
5.1.7深度圖像數(shù)據(jù)與RGB圖像數(shù)據(jù)保存類型為“.png”、“.jpg”等格式。
5.1.8支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集,提供實(shí)時(shí)同步采集等服務(wù)。
5.2奶牛深度圖像補(bǔ)全
5.2.1深度圖像大面積缺失會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)失效,應(yīng)及時(shí)準(zhǔn)確的完成深度圖像的補(bǔ)全。
5.2.2深度圖像補(bǔ)全主要針對(duì)由于光線直射和奶牛白色花紋反射造成的奶牛軀干邊界和內(nèi)部缺失的像
素點(diǎn)。
5.2.3深度圖像補(bǔ)全可采用濾波器、線性插值、深度學(xué)習(xí)等方法實(shí)現(xiàn)。
5.2.4背景深度值缺失可不進(jìn)行補(bǔ)全。
5.3奶牛多視角點(diǎn)云配準(zhǔn)
5.3.1應(yīng)以本文件陳述的相機(jī)固定方式采集的數(shù)據(jù)作為原始奶牛多視角點(diǎn)云配準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
5.3.2計(jì)算相鄰視角下兩點(diǎn)云數(shù)據(jù)之間的旋轉(zhuǎn)矩陣R和平移向量T。
5.3.3配準(zhǔn)后將不同視角的點(diǎn)云合并為一個(gè)整體。
5.4奶牛個(gè)體身份識(shí)別
5.4.1通過(guò)個(gè)體身份識(shí)別確定對(duì)應(yīng)體型鑒定結(jié)果的奶牛。
5.4.2可通過(guò)采集奶牛耳標(biāo)、腳標(biāo)、臉部、背部、側(cè)身、尻部等圖像特征確定奶牛個(gè)體身份。
5.5奶牛體型關(guān)鍵點(diǎn)定位
5.5.1在進(jìn)行關(guān)鍵點(diǎn)定位前應(yīng)將三維奶牛模型對(duì)齊到空間坐標(biāo)原點(diǎn)。
5.5.2奶牛體型關(guān)鍵點(diǎn)可通過(guò)深度學(xué)習(xí)或點(diǎn)云尺寸特征進(jìn)行定位。
5.6奶牛體型鑒定
5.6.1奶牛體型鑒定性狀主要包括體型鑒定性狀和缺陷性狀。
體高、胸寬、體深、腰強(qiáng)度、尻角度、尻寬、蹄角度、蹄踵深度、骨質(zhì)地、后肢側(cè)視、后肢
后視、乳房深度、中央懸韌帶、前乳房附著、前乳頭位置、前乳頭長(zhǎng)度、后乳房附著高度、后乳房附著
寬度、后乳頭位置和棱角性均可轉(zhuǎn)換為關(guān)鍵點(diǎn)之間的距離、相對(duì)位置或關(guān)鍵線之間的角度自動(dòng)測(cè)量:
a)體高:自動(dòng)獲取奶牛十字部最高點(diǎn)至地平面的垂直高度;
6
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b)胸寬:自動(dòng)獲取奶牛兩前肢內(nèi)側(cè)胸底的寬度;
c)體深:自動(dòng)獲取奶牛最后一根肋骨處腰椎至腹底部的垂直距離與最后一根肋骨處腰椎至地面垂
直距離的比例;
d)腰強(qiáng)度:自動(dòng)獲取奶牛個(gè)體背部脊椎骨形成的角度以及腰椎橫突長(zhǎng)度;
e)尻角度:自動(dòng)獲取奶牛腰角與坐骨結(jié)節(jié)的相對(duì)高度差;
f)尻寬:自動(dòng)獲取奶牛兩坐骨結(jié)節(jié)間的寬度;
g)蹄角度:自動(dòng)獲取奶牛后蹄壁前沿與地面形成的夾角;
g)蹄踵深度:自動(dòng)獲取奶牛后蹄的蹄踵上沿與地面之間的距離;
h)骨質(zhì)地:自動(dòng)獲取奶牛后肢骨骼的寬度;
i)后肢側(cè)視:自動(dòng)獲取奶牛脛骨與跗骨之間的夾角;
j)后肢后視:自動(dòng)獲取奶牛后肢飛節(jié)的內(nèi)向角度;
k)乳房深度:自動(dòng)獲取奶牛乳房底部到飛節(jié)的垂直距離;
l)中央懸韌帶:自動(dòng)獲取奶牛中央懸韌帶基底部與乳房底部的垂直距離;
m)前乳房附著:自動(dòng)獲取奶牛前乳房與體軀腹壁之間的夾角;
n)前乳頭位置:自動(dòng)獲取奶牛前乳頭基底部與所在乳區(qū)之間的距離;
o)前乳頭長(zhǎng)度:自動(dòng)獲取奶牛乳房前乳頭的長(zhǎng)度;
p)后乳房附著高度:自動(dòng)獲取奶牛后乳房乳腺組織的最上緣與陰門(mén)基底部之間的垂直距離;
q)后乳房附著寬度:自動(dòng)獲取奶牛后乳房乳腺組織上緣的寬度;
r)后乳頭位置:自動(dòng)獲取奶牛后乳頭基底部與所在乳區(qū)之間的距離;
s)棱角性:自動(dòng)獲取奶牛肋骨開(kāi)張角度、肋間寬度、股部大腿肌肉厚度以及耆甲棘突高度。
缺陷性狀參考【GB/T35568】,其中:
a)背腰不平、凹腰、肛門(mén)向前、尾根凹、尾根高、髖部偏后、飛節(jié)粗大、前蹄外向、前乳房短、
后乳房短、乳頭不垂直通過(guò)自動(dòng)獲取關(guān)鍵點(diǎn)之間的距離、相對(duì)位置或關(guān)鍵線之間的角度與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比
對(duì)后獲得;
b)雙肩峰、整體結(jié)合不勻稱、體弱、臥系、蹄叉張開(kāi)、過(guò)于纖細(xì)、蹄瓣不均衡、乳區(qū)不勻稱、乳
房形狀差、有瞎乳區(qū)通過(guò)定位性狀區(qū)域,提取區(qū)域內(nèi)部特征,利用分類模型實(shí)現(xiàn)自動(dòng)獲??;
c)后肢抖、后肢前踏/后踏通過(guò)提取后肢關(guān)鍵點(diǎn)連續(xù)運(yùn)動(dòng)的軌跡,對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡分類實(shí)現(xiàn)自動(dòng)獲取。
5.6.2體型評(píng)定
利用9分制線性評(píng)定評(píng)分方法對(duì)奶牛打分,根據(jù)不同部位將體型性狀功能分合并為5個(gè)部位的評(píng)分,
包括體軀容量、尻部、肢蹄、泌乳系統(tǒng)和乳用特征,各部位評(píng)分計(jì)算公式如下:
mn
SubSi=∑∑(Xj×?wij)Dk
jk=11=
式中——部位評(píng)分;
SubSii
m——部位i所包含的線性評(píng)分性狀數(shù);
Xj——部位i體型鑒定性狀j的功能分,j=1,2,…,m;
wij——部位i體型鑒定性狀j的權(quán)重,j=1,2,…,m;
Dk——部位i缺陷性狀k的扣分,k=1,2,…,n;
7
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n——部位i中所包含的缺陷扣分性狀數(shù)。
體型總分的計(jì)算方法:
5
S=∑(SubSji×w)
j=1
式中S——體型總分;
wij——體型鑒定部位i的權(quán)重,j=1,2,…5。
6奶牛體型鑒定數(shù)據(jù)處理
6.1奶牛體型鑒定信息量化與存儲(chǔ)
6.1.1對(duì)奶牛體型深度圖像數(shù)據(jù)按【GB/T42018】進(jìn)行深度補(bǔ)全、點(diǎn)云配準(zhǔn)等處理。
6.1.2體型鑒定結(jié)果上傳至云端服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)。
6.1.3具有本地和遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)導(dǎo)入和導(dǎo)出等功能,體型鑒定結(jié)果數(shù)據(jù)每3個(gè)月至少備份1次。
6.1.4體型鑒定結(jié)果及相關(guān)記錄應(yīng)作為檔案資料保存。
6.2體型評(píng)定統(tǒng)計(jì)分析
6.2.1體型鑒定系統(tǒng)應(yīng)具備可視化界面,如奶牛身份信息、體型鑒定結(jié)果、可利用年限等。
6.2.2體型鑒定系統(tǒng)應(yīng)能夠生成奶牛體型鑒定記錄、繪制奶牛體型變化曲線以及統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告。
7信息安全與運(yùn)行維護(hù)
7.1信息安全性
奶牛體型鑒定信息技術(shù)設(shè)備安全、信息安全應(yīng)符合【GB/T20271、GB/T22239、GB4943.1、GB
17859】標(biāo)準(zhǔn)。
7.2運(yùn)行維護(hù)
7.2.1每3個(gè)月應(yīng)對(duì)體型鑒定系統(tǒng)的硬件設(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)、軟件系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行完好性核查。
7.2.2運(yùn)行巡查應(yīng)做好記錄,發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)報(bào)告,運(yùn)行巡查應(yīng)包含但不限于下列內(nèi)容:
a)深度相機(jī)、圖像采集架、邊緣計(jì)算設(shè)備等外觀是否完整;
b)深度相機(jī)及附屬設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)是否正常;
c)體型鑒定系統(tǒng)安裝空間內(nèi)電路系統(tǒng)、通信系統(tǒng)是否正常;
d)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸是否正常。
7.2.3應(yīng)建立并保存系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、校驗(yàn)、維修等原始記錄。
8
ICS65.020.30
B43
備案號(hào):DB23
黑龍江省地方標(biāo)準(zhǔn)
DB23/TXXXX—2023
奶牛體型鑒定指標(biāo)自動(dòng)獲取技術(shù)規(guī)程
(征求意見(jiàn)稿)
主要起草單位:東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
聯(lián)系人:戴百生
聯(lián)系電話/p>
聯(lián)系信箱:bsdai@
2023-XX-XX發(fā)布2023-XX-XX實(shí)施
黑龍江省市場(chǎng)監(jiān)督管理局發(fā)布
DB23/TXXXX—XXXX
奶牛體型鑒定指標(biāo)自動(dòng)獲取技術(shù)規(guī)程
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測(cè)定等。
2規(guī)范性引用文件
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NY/T2662標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖場(chǎng)
JB/T12973立體照相機(jī)
3術(shù)語(yǔ)和定義
下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。
3.1
體型鑒定typeclassification
2
DB23/TXXXX—XXXX
對(duì)奶牛體型進(jìn)行數(shù)量化評(píng)定的方法。針對(duì)每個(gè)體型性狀,按生物學(xué)特性的變異范圍,定出性狀的最
大值和最小值,然后以線性的尺度進(jìn)行評(píng)分。
3.2
線性分linearscore
用1~9的整數(shù)來(lái)表示奶牛體型性狀生理表現(xiàn)從一個(gè)極端向另一個(gè)極端變化的程度。
3.3
功能分functionalscore
將線性分轉(zhuǎn)化為反映奶牛生理功能理想程度的分值。取值范圍為50~100。
3.4
缺陷性狀defectivetrait
群體發(fā)生頻率較低的體型外貌缺陷。不進(jìn)行線性評(píng)分,只作扣分依據(jù)。
3.5
彩色圖像colorimage
一種采用多通道分量表示可見(jiàn)光波段光譜信息的圖像。
3.6
多視圖multipleview
一組從不同方位拍攝的同一場(chǎng)景的圖像。
3.7
圖像分辨率imageresolution
圖像單位尺寸中包含的像素點(diǎn)數(shù),用于描述圖像精細(xì)程度。
3.8
深度相機(jī)depthcamera
一種記錄每個(gè)像素點(diǎn)在三維物理場(chǎng)景中對(duì)應(yīng)點(diǎn)到相機(jī)鏡頭距離的相機(jī)。
3.9
圖像補(bǔ)全imageinpainting
將圖像中缺失的區(qū)域進(jìn)行填充,使處理后的圖像達(dá)到視覺(jué)上自然和語(yǔ)義上一致的效果。
3.10
點(diǎn)云配準(zhǔn)pointcloudregistration
通過(guò)匹配對(duì)應(yīng)點(diǎn)將同一物體不同視角下獲取的三維點(diǎn)云合并到同一坐標(biāo)系下的過(guò)程。
3.11
體型鑒定系統(tǒng)typeclassificationsystem
集成并部署了奶牛深度圖像采集、深度圖像補(bǔ)全、點(diǎn)云配準(zhǔn)、個(gè)體身份識(shí)別與
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