一种用于牲畜无干预识别及体重测定的装置的制作方法

本发明涉及牲畜养殖智能技术领域，具体是指一种用于牲畜无干预识别及体重测定的装置。

背景技术：

动物食品安全是人们广泛关注的问题，影响着人们的生活和健康，动物食品安全从“养殖场”到“消费者”的诸多环节都是人们所担心的。养殖场首当其冲，其企业基本信息、饲料信息、兽药信息、检验检疫信息、转入转出信息都与动物食品安全息息相关。养殖场饲养动物管理方式可大致分为以下几类：生理特征(虹膜、静脉、面部)、物理技术(rfid)、生物技术(dna)。

rfid识别：是目前生猪识别最常用的技术，实现方式为在生猪耳部安装耳标，通过设备的rfid天线读取耳标信息来识别生猪个体。

虹膜识别：在生理学研究中，虹膜纹理细节特征随机决定，且能够快速形成并稳定便于个体识别，主要应用于公共安全、金融、门禁等场景。

背部纹理特征识别：alfonsopérez-escudero等人在2014年提出了一种基于模式动物背部纹理特征识别动物个体的方法，文中指出，动物背部纹理类似于人类的指纹，可作为生物的唯一性标志。文中将动物图像变换到与颜色相关的三维空间，用于动物个体识别，该方法在动物食品安全追溯领域取得了很好的效果。

例如，在小型的传统的生猪养殖中，对生猪个体的识别、健康状态的判断还停留在依靠肉眼观察个体笼舍、体型、毛色、性别、体态特征等方式。其缺点主要暴露在工作难度大、分辨率低、效率低、错误率高等方面，且养殖场重要信息无法完整记录。

在大中型生猪养殖场中，无线射频识别技术(rfid)已经被广泛应用，电子标识通常设计为注射植入型、耳挂型、瘤胃型等，这样的识别方式本身对生猪就是一种伤害。且无法实时判断个体身份，无法实时记录个体体重，采食、饮水量等数据，人工读取个体身份成本高、效率低，生猪个体健康状况无法实时判断，防伪能力不足。

dna识别技术周期长、成本昂贵、实时性极差。

近年来，基于图像识别的方法越来越多的用于动物个体识别，此类技术用于识别的生理特征各不相同，无需标记、适用广泛。例如：虹膜识别、背部纹理等特征识别。但是虹膜识别技术在应用于公共安全、金融、门禁等场景时，数据采集对象为人，人的行为可控，能够按照应用意愿快速的拍摄虹膜图像、快递建立虹膜数据库。但我们无法让动物按照我们的意愿来接收我们对其拍摄数据。动物行为的复杂性、不可控性使得虹膜识别技术不适合应用于动物个体识别。此外，背部纹理特征识别对采集到的背部特征样本提出来高质量、高数量的要求。在猪舍的复杂环境下，生猪背部纹理容易被脏污遮挡，此方法过于理想，无法实际使用。因此，如何解决上述技术问题成为本领域技术人员努力的方向。

技术实现要素：

基于以上问题，本发明提供了一种用于牲畜无干预识别及体重测定的装置。本发明自动对牲畜进行识别并记录检测体重，一次安装完成后采集目标图像不再需要人工干预，降低了牲畜个体识别成本，无需每头牲畜都植入耳标，降低持续性投入成本，同时减少因植入耳标对牲畜的伤害；此外，本发明测定牲畜体重的全过程均无需对牲畜的正常生活进行任何干预，能够每天实时更新牲畜体重数据，有效降低牲畜养殖场人力成本。

本发明的目的在于提供一种用于牲畜无干预识别及体重测定的装置。

本发明的另一目的在于提供一种用于牲畜身份无干预自动登记并识别的方法。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种用于牲畜无干预识别及体重测定的装置，包括根据动物习性设置的定位装置，还包括采用面部识别的身份识别摄像装置及背部特征识别的体重测定摄像装置。

作为一种优选的方式，定位装置为根据动物的饮水、饮食、发情、睡觉、交配、排便习性设置的用于限制牲畜头部姿态的装置。

作为一种优选的方式，定位装置根据动物的饮水习性设置。

作为一种优选的方式，定位装置根据动物饮水习性设置为饲槽，饲槽上开有限制牲畜头部姿态的槽盒开口，饲槽内部设有饮水区。

作为一种优选的方式，饲槽上设有槽盒安装架。

作为一种优选的方式，槽盒安装架通过螺栓与槽盒固定件连接，两者以夹紧的方式固定在相应的栏杆上。

作为一种优选的方式，饲槽内设有供水管。

作为一种优选的方式，饲槽内通过螺栓固定有l形供水管固定座，供水管放置在l形供水管固定座拐角处，供水管固定座设置有螺柱用于固定供水管。

作为一种优选的方式，身份识别摄像装置包括面部识别摄像头。

作为一种优选的方式，饲槽内安装有气流约束及导向装置，气流约束及导向装置上安装有面部识别摄像头视窗，气流约束及导向装置上安装有识别摄像头固定盒体罩住面部识别摄像头视窗，面部识别摄像头安装在识别摄像头固定盒体内且其镜头对准面部识别摄像头视窗。

作为一种优选的方式，气流约束及导向装置的面部识别摄像头视窗前一种限制牲畜饮食行为及其头部姿态的调整装置，隔离区连接有一风扇。

作为一种优选的方式，体重测定摄像装置包括背部特征识别摄像头。

作为一种优选的方式，体重测定摄像装置还包括装置前盖、装置后盖、球形壳，背部特征识别摄像头固定在球形壳内部，装置前盖及装置后盖共同对球形壳形成包裹，装置前盖及装置后盖组合形成的容纳腔内设有一弹性件，装置前盖与弹性件共同对球形壳产生夹持作用，球形壳上设有一沿其球形面的弧形限位槽，装置前盖上固定有一限位柱，限位柱头部嵌入限位槽内。

作为一种优选的方式，球形壳背向装置前盖的一面设有背部特征摄像头视窗，背部特征识别摄像头镜头对准背部特征摄像头视窗。

作为一种优选的方式，装置前盖与装置后盖对接处设有接线孔，接线孔部分由装置前盖的对接边缘凹槽组成，另外一部分由装置后盖的对接边缘凹槽组成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明自动对牲畜进行识别并记录检测体重，一次安装完成后采集目标图像不再需要人工干预，降低了牲畜个体识别成本，无需每头牲畜都植入耳标，降低持续性投入成本，同时减少因植入耳标对牲畜的伤害；此外，本发明测定牲畜体重的全过程均无需对牲畜的正常生活进行任何干预，能够每天实时更新牲畜体重数据，有效降低牲畜养殖场人力成本；

(2)本发明定位装置为根据动物的饮水、饮食、发情、睡觉、交配、排便习性设置的用于限制牲畜头部姿态的装置，可根据不同牲畜的习性进行设置，使用灵活，适用各种牲畜养殖；

(3)本发明定位装置根据动物饮水习性设置为饲槽，饲槽上开有限制牲畜头部姿态的槽盒开口，饲槽内部设有饮水区；饮水为所有牲畜共有的习性，使用范围最为广泛；

(4)本发明饲槽上设有槽盒安装架。槽盒安装架直接与安装墙体连接，便于饲槽的安装固定；

(5)本发明槽盒安装架通过螺栓与槽盒固定件连接，两者以夹紧的方式固定在相应的栏杆上，夹紧的方式进行槽盒固定更加稳固，同时拆卸也更加方便；

(6)本发明饲槽内设有供水管，便于与供水系统直接对接，进而实现自动化供水功能；

(7)本发明饲槽内通过螺栓固定有l形供水管固定座，供水管放置在l形供水管固定座拐角处，供水管固定座设置有螺柱，便于供水管的安装固定，不易被牲畜破坏；

(8)本发明身份识别摄像装置包括面部识别摄像头，面部识别摄像头对如面部等特征部位进行拍照，拍照后通过面部识别技术提取照片特征并计算存入服务器内，当牲畜下次进识别时，拍照并提取特征与服务器中存储的数据对比，匹配成功后完成身份识别功能；

(9)本发明饲槽内安装有气流约束及导向装置，气流约束及导向装置上安装有面部识别摄像头视窗，气流约束及导向装置上安装有识别摄像头固定盒体罩住面部识别摄像头视窗，面部识别摄像头安装在识别摄像头固定盒体内且其镜头对准面部识别摄像头视窗。识别摄像头固定盒体及面部识别摄像头视窗将面部识别摄像头包裹在其内部进行保护，防止面部识别摄像头因长期饲养环境影响而被损坏；

(10)本发明气流约束及导向装置的面部识别摄像头视窗前一种限制牲畜饮食行为及其头部姿态的调整装置，隔离区连接有一风扇。风扇吹出的气流经过隔离区，若当污物(如牲畜饮水泛起的水珠)吹向面部识别摄像头视窗时，隔离区的气流将其带走，防止面部识别摄像头视窗被脏污，影响面部识别摄像头的拍照质量，进而无法对照片进行特征提取；

(11)本发明体重测定摄像装置包括背部特征识别摄像头。背部特征识别摄像头对牲畜背部进行拍照并传输至服务器上，服务器提取背部纹路照片特征，并经过计算得出牲畜的体重，存入服务器数据库内，完成体重测定；

(12)本发明体重测定摄像装置还包括装置前盖、装置后盖、球形壳，背部特征识别摄像头固定在球形壳内部，装置前盖及装置后盖共同对球形壳形成包裹，装置前盖及装置后盖组合形成的容纳腔内设有一弹性件，装置前盖与弹性件共同对球形壳产生夹持作用，球形壳上设有一沿其球形面的弧形限位槽，装置前盖上固定有一限位柱，限位柱头部嵌入限位槽内。通过限位柱与限位槽的配合来使球形壳及其内部的背部特征识别摄像头在调节角度的过程中不发生自转，同时装置前盖、装置后盖对球形壳的包括也不易进灰，避免长期养殖环境影响球形壳的灵活转动，进而对背部特征识别摄像头镜头调节产生影响；

(13)本发明球形壳背向装置前盖的一面设有背部特征摄像头视窗，所述背部特征识别摄像头镜头对准背部特征摄像头视窗，背部特征摄像头视窗将背部特征识别摄像头密封在球形壳内部，对背部特征识别摄像头进行保护；

(14)本发明装置前盖与装置后盖对接处设有接线孔，接线孔部分由装置前盖的对接边缘凹槽组成，另外一部分由装置后盖的对接边缘凹槽组成。接线经装置前盖与装置后盖的接边缘凹槽卡住，便于接线的出线及固定，同时整个装置内外只由出线孔连通，装置整体的密封性好。

附图说明

图1为本发明的正视图。

图2为本发明的左视图。

图3为本发明的俯视图。

图4为本发明的轴测图。

图5为定位装置的正视图。

图6为定位装置的左视图。

图7为图5中a-a的剖视图。

图8为定位装置的轴测图。

图9为身份识别摄像装置的正视图。

图10为图9中a-a剖视图。

图11为身份识别摄像装置的轴测图。

图12为体重测定摄像装置的正视图。

图13为体重测定摄像装置的左视图。

图14为体重测定摄像装置的俯视图。

图15为图12中a-a剖视图。

图16牲畜面部摄像示例图。

图17牲畜背部摄像示例图。

其中，1支架，

2定位装置，201饲槽，2011槽盒开口，2012饮水区，202槽盒安装架，203槽盒固定件，204供水管，205供水管固定座，

3身份识别摄像装置，301气流约束及导向装置，3011面部识别摄像头视窗，3012隔离区，302识别摄像头固定盒体，303风扇，304定位板，305面部识别摄像头，

4体重测定摄像装置，401装置前盖，402装置后盖，403球形壳，4031限位槽，404弹性件，405背部特征识别摄像头，406限位柱，407背部特征摄像头视窗，408接线孔，

5数据传送装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例1：

参见图1～4，一种用于牲畜无干预识别及体重测定的装置，包括根据动物习性设置的定位装置2，还包括采用面部识别的身份识别摄像装置3及背部特征识别的体重测定摄像装置4。

此处所述的面部识别是指如人脸识别技术、虹膜识别技术、视网膜识别技术，此处所述背部特征识别是指背部纹理识别、背部轮廓识别、背部关键特征识别。

定位装置2、身份识别摄像装置3及体重测定摄像装置4可以根据使用环境进行具体的布置，参见图4，如将定位装置2及身份识别摄像装置3设定在便于牲畜容易接近并进行识别的下方，便于对牲畜进行定位及识别，而将采用背部特征识别的体重测定摄像装置4设置在牲畜不易接近的上方，防止体重测定摄像装置4被牲畜损坏。此处所说的体重测定摄像装置4也可以为电子称重台，采用压力传感器对牲畜体重信息进行采集并传输给服务器。

定位装置2为根据动物的饮水、饮食、发情、睡觉、交配、排便习性设置的用于限制牲畜头部姿态的装置，可根据不同牲畜的习性进行设置，使用灵活，适用各种牲畜养殖。动物的习性可以从上面选项中任意选择，也可以任意组合。

定位装置2根据动物的饮水习性设置，饮水方式可以为饮水槽集水式，也可以为喷嘴式饮水方式。此外，还可以在牲畜饮水中加入对应的防疫药物，直接对牲畜进行防疫处理。

参见图5～8，定位装置2根据动物饮水习性设置为饲槽201，饲槽201上开有牲畜头部以特定方向及角度伸入并限制牲畜头部姿态的槽盒开口2011，饲槽201内部设有饮水区2012。饮水为所有牲畜共有的习性，使用范围最为广泛。此处的饲槽201开口可以为顶部开口或者侧面开口，以对应养殖的牲畜能进行饮水为准；饮水区2012可以为饲槽201倾斜设置而形成，也可以为饲槽201为水平设置而形成，以能实现集水功能为准。

饲槽201上设有槽盒安装架202。便于饲槽201的安装固定。此处的槽盒安装架202可以设置在饲槽201的背部、顶部、前端、底部、侧边等位置，固定的方式可以为螺栓连接附属装置，也可以为吸盘吸附附属装置，还可以为磁铁吸附附属装置，更可以为挂起在附属装置上的方式，安装位置及固定方式可以任意选择组合，以能固定槽盒为准，安装方式可以为槽盒安装架202直接与墙体连接，也可以如图8所示进行安装，槽盒安装架202设置在槽盒的背部，固定方式为螺栓固定，槽盒安装架202通过螺栓与槽盒固定件203连接，两者以夹紧的方式固定在相应的栏杆上，夹紧的方式进行槽盒固定更加稳固，同时拆卸也更加方便。

饲槽201内设有供水管204，便于与供水系统直接对接，进而实现自动化供水功能。除了通过供水管204自动供水外，当然还可以通过人工的方式进行供水。

饲槽201内通过螺栓固定有l形供水管固定座205，供水管204放置在l形供水管固定座205拐角处，供水管固定座205设置有螺柱，便于供水管204的安装固定，不易被牲畜破坏。供水管固定座205也可以是其他结构形势，如条形扣件并采用螺栓锁紧，以能固定供水管204为准。

参见图9～11，身份识别摄像装置3包括面部识别摄像头305，面部识别摄像头305对如面部等特征部位进行拍照，牲畜面部摄像示例图参见图16，拍照后通过面部识别技术提取照片特征并计算存入服务器内，当牲畜下次进识别时，拍照并提取特征与服务器中存储的数据对比，匹配成功后完成身份识别功能。此处所说的数据传输装置可以为路由器、电话卡传输设备，服务器可以为本地直接通过数据线连接的本地服务器，也可以为云端服务器。

饲槽201内安装有气流约束及导向装置301，气流约束及导向装置301上安装有面部识别摄像头视窗3011，气流约束及导向装置301上安装有识别摄像头固定盒体302罩住面部识别摄像头视窗3011，面部识别摄像头305安装在识别摄像头固定盒体302内且其镜头对准面部识别摄像头视窗3011。识别摄像头固定盒体302及面部识别摄像头视窗3011将面部识别摄像头305包裹在其内部进行保护，防止面部识别摄像头305因长期饲养环境影响而被损坏。此处所说的气流约束及导向装置301可以为多种形式，识别摄像头固定盒体302、面部识别摄像头视窗3011的安装位置有多处，以能包裹保护面部识别摄像头305为准，如图11所示，气流约束及导向装置301为弓字形，两头连接在饲槽201内部的壁面上，识别摄像头固定盒体302及面部识别摄像头视窗3011安装在弓字形气流约束及导向装置301的中部，既能够使身份识别摄像装置3固定在饲槽201内部，同时还能减少身份识别摄像装置3与饲槽201内部的接触面积，进而能够减少饮水槽给身份识别摄像装置3带来的水渍、生锈腐蚀传染。

气流约束及导向装置301的面部识别摄像头视窗3011前一种限制牲畜饮食行为及其头部姿态的调整装置3012，隔离区3012连接有一风扇303。风扇303吹出的气流经过隔离区3012，若当污物(如牲畜饮水泛起的水珠)吹向面部识别摄像头视窗3011时，隔离区3012的气流将其带走，防止面部识别摄像头视窗3011被脏污，影响面部识别摄像头305的拍照质量，进而无法对照片进行特征提取。此处的隔离区3012可以为横向、竖向、斜向布置，只要隔离区3012经过面部识别摄像头视窗3011即可，隔离区3012也可以为条形、弧形状，但弧形状的隔离区3012会降低隔离区3012气流速度，因此隔离区3012最好为条状，风扇303可以布置在隔离区3012的头部或者尾部，也可以设置在隔离区3012的中部，只要能对隔离区3012吹入气流即可。隔离区3012的布置、形状及风扇303的安装位置可以任意选择组合，如图10所示，隔离区3012为竖向布置，其形状为条形，风扇303安装在隔离区3012的上端，此时风扇303吹出的气流经过隔离区3012无阻挡物，同时风扇303设置在上端也可以防止风扇303内饲槽201内的水侵染。

参见图11～15，体重测定摄像装置4包括背部特征识别摄像头405。背部特征识别摄像头405对牲畜背部进行拍照，牲畜背部摄像示例图参见图17，拍照完成后经数据传送装置5传输至服务器上，服务器提取背部纹路照片特征，并经过计算得出牲畜的体重，存入服务器数据库内，完成体重测定。此处所说的数据传输装置可以为路由器、电话卡传输设备，服务器可以为本地直接通过数据线连接的本地服务器，也可以为云端服务器。

体重测定摄像装置4还包括装置前盖401、装置后盖402、球形壳403，背部特征识别摄像头405固定在球形壳403内部，装置前盖401及装置后盖402共同对球形壳403形成包裹，装置前盖401及装置后盖402组合形成的容纳腔内设有一弹性件404，装置前盖401与弹性件404共同对球形壳403产生夹持作用，球形壳403上设有一沿其球形面的弧形限位槽4031，装置前盖401上固定有一限位柱406，限位柱406头部嵌入限位槽4031内。通过限位柱406与限位槽4031的配合来使球形壳403及其内部的背部特征识别摄像头405在调节角度的过程中不发生自转，同时装置前盖401、装置后盖402对球形壳403的包括也不易进灰，避免长期养殖环境影响球形壳403的灵活转动，进而对背部特征识别摄像头405镜头调节产生影响。此处所说的装置前盖401内部球形结构能包裹球形壳403，并且球形壳403能在其包裹在进行转动即可，其外部结构形式不做限定，如图12所示，其外部设延伸段用于与支架1连接固定。此处所说的装置前盖401内部能配合弹性件404对球形壳403产生夹持作用即可，其外部结构形式可以多样化，如图13所示，其外部为了美观设置为罩帽外形，且外部设延伸段用于与支架1连接固定。此处所说的弹性件404可以为具有一定弹性的塑料、橡胶或金属等材质构件，也可以为弹簧，只要能通过弹性形变抵住球形壳403，使球形壳403定位即可。另外，此处的限位柱406也可以固定在装置后盖402上，只要能对嵌入限位槽4031内防止球形壳403体自转即可。限位槽4031只要设置在球形壳403体的球形面上即可。

球形壳403背向装置前盖401的一面设有背部特征摄像头视窗407，背部特征识别摄像头405镜头对准背部特征摄像头视窗407，背部特征摄像头视窗407将背部特征识别摄像头405密封在球形壳403内部，对背部特征识别摄像头405进行保护。

装置前盖401与装置后盖402对接处设有接线孔408，接线孔408部分由装置前盖401的对接边缘凹槽组成，另外一部分由装置后盖402的对接边缘凹槽组成。接线经装置前盖401与装置后盖402的接边缘凹槽卡住，便于接线的出线及固定，同时整个装置内外只由出线孔连通，装置整体的密封性好。

实施例2：

本实施例为实施例1的具体识别方法。

一种用于牲畜身份无干预自动登记并识别的方法，包括以下步骤：

步骤1，选取定位装置：根据牲畜习性选用对应的定位装置，将牲畜定位，避免动物行为不可控现象；

步骤2，身份登记及识别：持续采集牲畜面部特征图像、体征图像，将采集的面部特征图像、体征图像提取特征并与特征库内保存的特征进行匹配，匹配成功即实现身份识别，匹配未成功进行身份登记。

此处所说的定位装置为根据动物的饮水、饮食、发情、睡觉、交配、排便习性设置的用于限制牲畜头部姿态的装置，动物的习性可以从上面选项中任意选择，也可以任意组合。如图5～8所示，根据动物的饮水饮水习性设置为相应的供水装置。

此处所说身份登记及识别所采用的技术可以为人脸识别技术、虹膜识别技术、视网膜识别技术，也可以为背部纹理识别技术、背部轮廓识别技术、背部关键特征识别技术，只要是能通过图像采集牲畜的特征而进行识别登记的常用识别技术即可。

作为一种优选的方式，特征库中的特征分别被标记为“已定”或“未定”；步骤2采集的特征未与任何特征匹配，则将该特征加入特征库，并标记为“未定”；步骤2采集的特征与“已定”特征匹配且不与任何“未定”特征相似，则完成已登记动物无干预自动识别功能；步骤2采集的特征与“未定”特征匹配成功至少一次后转换为“已定”特征。

将特征库中的特征分别被标记为“已定”或“未定”，当“未定”特征成功转换为“已定”特征才完成身份登记过程，而在至少一次的匹配成功登记过程中，还可以进行其他牲畜的身份识别或登记，登记时间也可长可断，相对于现有识别技术的登记过程，更加符合牲畜的行为规律。

作为一种优选的方式，“未定”特征有“权值”属性描述该特征的置信度；步骤2采集的特征与“未定”特征成功匹配且不与任何“已定”特征相似，则该“未定”特征的“权值”增加；“未定”特征的“权值”大于系统设定的“登记”阈值时，则该“未定”特征被标记为“已定”特征。

利用“权值”属性大于系统设定的“登记”阈值条件作为转换基础，可以根据采集特征与“未定”特征匹配程度增加相应的“权值”，相对于按照次数判定是否进行“未定”特征与“已定”特征转换，转换基础更加科学，“已定”特征更加稳定。

作为一种优选的方式，步骤2采集的特征与“已定”特征匹配但与“未定”特征也有相似匹配，则该“未定”特征的“权值”减少，“未定”特征的“权值”低于系统设定的“干扰”阈值，则该“未定”特征被判定为干扰，将其从特征库淘汰。

通过“权值”低于系统设定的“干扰”阈值对“未定”特征进行淘汰，清除特征库内的干扰数据，保证特征库内的数据干净性。

作为一种优选的方式，步骤2采集的特征与“已定”特征成功匹配完成，则判断是否需要更新特征，如需更新，则将该特征与特征库中的对应特征进行替换，从而完成已登记动物基准数据持续更新功能。

身份识别过程中还可进行识别基准数据“已定”特征的持续更新，在牲畜的整个生命周期过程中对牲畜的身份进行识别，有效避免不同生长期内的同一牲畜识别错误而再次进行登记的情况，更加符合牲畜生命周期短、生长快、特征变化频繁的生长规律。

作为一种优选的方式，步骤2在采集牲畜面部特征图像、体征图像前先判断目标牲畜是否位于采集区域。步骤2在进行特征匹配前先判断图像质量是否满足识别要求。

通过判断牲畜是否位于采集区域、图像质量是否满足识别要求对识别图像进行过滤，减少特征匹配次数及数据库内的“未定”特征，保证特征库内的数据干净性。

如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。