专利名称：用于测量动物身高的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及牛乳场管理领域。更具体而言，本发明涉及一种用于测量动物身高，尤其是反刍动物身高的方法和系统。
背景技术：
本发明通常涉及用于获得动物身高尺度的新系统和方法。在驯养家畜行业中，确定动物的各种不同尺度是有利的做法，而身高是一种重要的尺度。例如，青年母牛的生长率(可以将其定义为青年母牛的身高)对于估算其作为成熟奶牛时的产奶量是非常有帮助的。
己知有各种用于获得动物尺寸和/或身高的系统。令人遗憾的是，这些
系统具有各种缺点，使得这些系统复杂和/或昂贵。Kalscheur等人的美国专禾!j 6,625,302 " System and method for obtaining animal and carcassmeasurements"使用了红外成像法和至少三个基准参考点。Ellis的美国专利6，377，353 "Three-dimensional measuring system for animals using structuredlight"使用了多个结构化光元件，而Ellis的美国专利5,412,420"Three-dimensional phenotypic measuring system for animals"使用了多个激光信号。
然而，本发明提供了一种用于获得动物身高的简单方法和系统。
发明内容
本发明是一种用于测量动物身高的方法和系统。
根据本发明的教导，提供了一种用于测量动物身高的方法，包括如下步骤
让所述动物通过狭窄通道，其中，测量参考位于该通道中；
在动物通过通道时采集动物的多幅图像或视频图像；
对所采集的图像的每幅图像或对每个视频帧或选定帧的每个视频施加如下步骤
O从所述图像滤除背景，以获得仅包含所述动物图像和所述测量参考的测量图像；
O对所述测量图像的下部区域施加图像处理技术，以在所述测量图像中识别所述动物的后腿和前腿位置；
o定义测量图像的垂直片，动物从脖子到尾巴的背部轮廓出现于该垂直片中。可以利用后腿和前腿的位置进行该定义；
o施加边缘检测以在垂直片中标记动物的上轮廓线；
o计算所述标记线的每个像素或每个抽样像素的高度。计算是根据测量参考进行的，然后将所述高度转换成真实高度；以及
o通过计算如下各项之一来定义动物的真实高度
所计算出的真实高度的平均值；
所计算出的真实高度的最大真实高度；或
所计算出的真实高度的中值；以及
利用根据多幅图像计算出的真实高度计算动物身高。将动物身高计算为如下各项之一
所述动物的真实高度的平均值；
所述动物的真实高度的最大真实高度身高；或
所述动物的真实高度的中值。根据优选实施方式，如此使用该方法，其中，所述垂直片是所述动物
的后腿或前腿出现于其中的最窄片。所述后腿出现于其中的片能够定位动物的臀部并测量臀部的高度(可以将其定义为动物身高)，所述前腿出现于其中的片能够定位动物的肩隆并测量该点处的高度。
根据另一优选实施方式，如此使用该方法，其中，测量臀部和肩隆之间的距离，其能够用于对高度结果加权。
根据优选实施方式，该方法在计算之前还包括如下步骤
O根据所述测量参考测量如下各项中的至少一个
a) 所述动物的每两条腿之间的角度；
b) 所述动物的每两条腿之间的蹄距；
c) 动物的每条腿的倾斜度；和域
9d)动物的每条腿的腿弯曲角度；以及分析所述测量值以判断是否应当在后续步骤中忽略所述图像或是否应当在使用前对从所述图像获得的信息加权。
根据另一优选实施方式，如此使用该方法，其中，该通道具有均匀颜色背景。
根据优选实施方式，该方法在滤除背景之后还包括如下步骤
O将所测量图像转换成二值图像，优选为黑白图像。根据本发明的另一方面，提供了一种用于测量动物身高的方法。该方法包括如下步骤
让所述动物通过狭窄通道，其中，测量参考位于该通道中； 在动物通过该通道时采集所述动物的多幅图像； 从所述多幅图像中选择一幅图像；
从所选择的图像滤除背景，以获得仅包含所述动物的图像和所述测量参考的测量图像；
对所述测量图像施加图像处理技术以分成最窄的垂直片、出现动物后腿的后腿片或出现动物前腿的前腿片或者这两个片；
根据所述测量参考计算所述最窄垂直片中所述动物图像的高度像素的真实高度，利用所述后腿片计算臀部高度或利用所述前腿片计算肩隆高度或二者兼有；以及
将所述真实高度作为动物的臀部高度、动物的肩隆高度或二者加以提供。
根据另一优选实施方式，如此使用该方法，其中，测量臀部和肩隆之间的距离，其能够用于对高度结果加权。
根据另一优选实施方式，如此使用该方法，其中，该通道具有均匀颜色背景。
根据另一优选实施方式，如此使用该方法，其中，通过施加用于从所采集的多幅图像中选择图像的图像处理技术来进行所述选择，以便选择所述动物的腿在一起的图像。
根据另一优选实施方式，该方法在滤除背景之后还包括如下步骤-O将所测量图像转换成二值图像，优选为黑白图像。
10根据另一优选实施方式，如此使用该方法，其中，通过摄像机、照相机或任何其他图像采集工具进行采集。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于测量动物身高的系统，该系统包括
i )狭窄通道，使动物能够从其中通过；
ii) 位于所述通道中的测量参考；
iii) 图像采集工具，用于在所述动物通过所述通道时采集多幅动物图
像；
iv) 存储器，用于存储所述图像和其他信息；以及v )控制器，用于
从所述采集工具接收多幅图像；
对所述多幅图像中的每幅图像施加如下步骤
O从所述图像滤除背景，以获得仅包含所述动物图像和所述测量参考的测量图像；
O对所述测量图像的下部区域施加图像处理技术，以在所述测量图像中识别所述动物的后腿和前腿位置；
o定义测量图像的垂直片，动物从脖子到尾巴的背部轮廓出现于该垂直片中，其中，利用后腿和前腿的位置进行该定义；O施加边缘检测以标记所述垂直片中的所述轮廓线；O根据所述测量参考计算所述标记线的每个像素或抽样像素的高度，并将所述高度转换成真实高度；以及
O通过计算如下各项之一来定义动物的真实高度 所计算出的真实高度的平均值； 所计算出的真实高度的最大真实高度；或 所计算出的真实高度的中值； 利用所述多幅图像的所述动物的真实高度计算所述动物身高，其中，所述动物身高是以下计算结果之一-
所述动物的真实高度的平均值；
所述动物的真实高度的最大真实高度；或
所述动物的真实高度的中值；以及 在所述存储器中存储动物身高。根据优选实施方式，如此提供该系统，其中，所述垂直片是所述动物的后腿或前腿出现于其中的最窄片，并且其中，所述后腿出现于其中的片能够定位动物的臀部并用于测量所述臀部的高度，所述前腿出现于其中的片能够定位动物的肩隆并用于测量所述肩隆的高度。
根据另一优选实施方式，如此提供该系统，其中，所述控制器在计算之前还用于如下操作
O根据所述测量参考测量如下各项中的至少一个
a) 所述动物的每两条腿之间的角度；
b) 所述动物的每两条腿之间的蹄距；
c) 动物的每条腿的倾斜度；和/或
d) 动物的每条腿的腿弯曲角度；以及根据预定标准分析所述测量值以判断是否应当在后续过程中忽略
所述图像或是否应当在使用前对从所述图像获得的信息加权。根据另一优选实施方式，如此提供该系统，其中，该狭窄通道具有均匀颜色背景。
根据另一优选实施方式，该系统还包括动物的识别工具，并且其中，所述控制器还用于接收具有所述动物身高信息的所述识别结果并将其存储在所述存储器中。
根据另一优选实施方式，如此提供该系统，其中，该控制器还用于在滤除背景之后
O将所测量图像转换成二值图像，优选为黑白图像。根据另一优选实施方式，如此提供该系统，其中，该控制器还用于
O测量所述动物的臀部和所述动物的肩隆之间的距离并使用所述距离对高度计算结果加权。
根据另一优选实施方式，提供该系统，其中，该采集工具为摄像机、照相机或任何其他图像采集工具。
根据另一优选实施方式，如此提供该系统，其中，该控制器用于 从所述采集工具接收多幅图像； 从所述多幅图像中选择一幅图像； 从所选择的图像滤除背景，以获得仅包含所述动物的图像和所述测
对所述测量图像施加图像处理技术以分成最窄的垂直片、出现动物后腿的后腿片或出现动物前腿的前腿片或者这两个片；
根据所述测量参考计算所述最窄垂直片中所述动物图像的高度像素的真实高度，利用所述后腿片计算臀部高度或利用所述前腿片计算肩隆高度或二者兼有；以及
将所述计算出的真实高度作为动物身高存储在所述存储器中。
根据另一优选实施方式，如此提供该系统，所述控制器还用于计算所述臀部和所述肩隆之间的距离并在所述存储器中存储所述计算结果以实现对高度结果的加权。
根据另一优选实施方式，如此提供该系统，其中，通过施加用于从所采集的多幅图像中选择图像的图像处理技术来进行所述选择，以便选择所述动物的腿在一起的图像。
根据另一优选实施方式，该系统还包括动物的识别工具，并且其中，所述控制器还用于接收具有所述动物身高信息的所述识别结果并将其存储在所述存储器中。
根据另一优选实施方式，如此提供该系统，其中，所述控制器还用于
在滤除背景之后
O将所测量图像转换成二值图像，优选为黑白图像。根据另一优选实施方式，提供该系统，其中，该采集工具为摄像机、照相机或任何其他图像采集工具。
在此参考附图仅以举例的方式描述本发明。现在详细地具体参考附图，要强调的是，图示的细节仅是为了举例和例证性地讨论本发明的优选实施方式，提供附图是为了提供被认为是本发明的原理和概念方面的最有用且容易理解的描述。关于这一点，没有尝试示出比基本理解本发明所必需的更详细的本发明的结构细节，结合附图阅读说明书将使本领域的技术人员明了可以如何在实践中实现本发明的若干形式。
13在附图中
图l举例说明了根据本发明的系统的实施方式；
图2举例说明了通过处理宽片和多个图像而进行的测量方法；
图3举例说明了通过处理所选择图像的窄片而进行的测量方法。
具体实施例方式
本发明是一种用于测量动物身高的方法。该方法基于在动物通过狭窄 通道时采集的图像的处理。动物身高是根据多幅图像的图像处理或者根据 所选择图像的图像处理推导出来的。
参考图和附带的说明可以更好地理解根据本发明的用于测量动物身高 的方法和系统的原理和操作。
现在参考附图，图1举例说明了根据本发明的系统的实施方式。引导 动物IO通过狭窄通道11，该通道优选具有均匀颜色背景12，当动物经过 时，成像设备14采集多幅图像，该图像被传送到计算单元15。计算单元 15使用下幅图中将要描述的方法计算经过的动物10的身高。
图2举例说明了通过处理宽片和多个图像而进行的测量方法。由计算 单元15利用图像处理技术和数学计算完成该处理过程。在第一阶段中，对 所采集图像的每幅图像进行滤波以获得包含动物图像10和测量参考13的 测量图像，在这种情况下测量参考是位置己知的两条线。对每幅图像的下 部区域16施加图像处理技术，以在测量图像中识别动物后腿17b和前腿17a 的位置。在每幅测量图像中定义测量图像中的垂直片18，动物10的背部轮 廓19 (从肩隆(或脖子)21到臀部(或尾巴))出现在该垂直片中。可以 利用后腿17b和前腿17a的位置实现该定义。施加边缘检测以在每幅测量 图像中标示出动物的轮廓线19，根据测量参考13计算标记线19的每个像 素或抽样像素的高度并将该高度转换成真实高度。
在第二阶段中，根据每幅测量图像计算动物的真实高度。可以将动物 的真实高度定义为所计算出的真实高度的平均值，或所计算出的真实高度 的最大真实高度，或所计算出的真实高度的中值。
利用根据全部测量图像获得的动物真实高度计算动物身高。可以将动 物身高定义为全部测量图像的动物真实高度的平均值，或根据全部测量图
14像计算出的最大真实高度，或动物真实高度的中值。
图3举例说明了通过处理所选择图像的窄片而进行的测量方法。所说 明的实施方式中的第一阶段是从所采集的多幅图像中选择图像。在本实施 方式中，将动物10的身高定义为动物臀部20的高度，因此所选择的图像 是动物后腿17b在一起的图像，在这种姿势时动物的臀部20最高。为了找 到后腿17b的位置和姿势，在图像的下部区域16中使用图像处理。
在第二阶段中，对所选择的图像进行滤波以获得包含动物图像10和测 量参考13的测量图像，在这种情况下测量参考是位置已知的两条线。定义 垂直片18，该垂直片是包含后腿17b的最窄片。施加边缘检测以检测臀部 20的轮廓，并根据测量参考13计算每个像素或抽样像素的高度。将像素高 度转换成真实高度。
可以将动物身高定义为像素高度的平均值，或最高像素的高度，或像 素高度的中值。
尽管已经结合其具体实施方式
描述了本发明，但显然本领域的技术人 员很容易想到很多替换、修改和变化，因此，本发明意在涵盖落在所附权 利要求的精神和宽范围之内的所有这种替换、修改和变化。
权利要求
1、一种用于测量动物身高的方法，包括如下步骤●让所述动物通过狭窄通道，其中，测量参考位于所述通道中；●在所述动物通过所述通道时采集所述动物的多幅图像；·对所述多幅图像中的每幅图像施加如下步骤从所述图像滤除背景，以获得仅包含所述动物图像和所述测量参考的测量图像；对所述测量图像的下部区域施加图像处理技术，以在所述测量图像中识别所述动物的后腿和前腿位置；利用所述后腿和前腿的所述位置定义所述测量图像的垂直片，所述动物背部的轮廓出现于所述垂直片中，其中，所述轮廓是所述动物的背部从所述动物的脖子到尾巴的高处轮廓；施加边缘检测以标记所述垂直片中的所述轮廓线；根据所述测量参考计算所述标记线的每个像素或抽样像素的高度，并将所述高度转换成真实高度；以及通过计算如下各项之一来定义动物的真实高度所述计算出的真实高度的平均值；所述计算出的真实高度的最大真实高度；或所述计算出的真实高度的中值；以及·利用所述多幅图像的所述动物的真实高度计算所述动物身高，其中，将所述动物身高计算为如下各项之一所述动物的真实高度的平均值；所述动物的真实高度的最大真实高度；或所述动物的真实高度的中值。
2、 如权利要求l所述的方法，其中，所述垂直片是所述动物的后腿或 前腿出现于其中的最窄片，并且其中，所述后腿出现于其中的片能够定位 动物的臀部并用于测量所述臀部的高度，所述前腿出现于其中的片能够定 位动物的肩部并用于测量所述肩隆的高度。
3、 如权利要求2所述的方法，其中，测量所述臀部和所述肩隆之间的 距离，该距离能够根据已知参数对所计算出的高度结果加权。
4、 如权利要求1所述的方法，在计算之前还包括以下步骤 O根据所述测量参考测量如下各项中的至少一个a) 所述动物的每两条腿之间的角度；b) 所述动物的每两条腿之间的蹄距； C)动物的每条腿的倾斜度；和/或d)动物的每条腿的腿弯曲角度；以及 分析所述测量值以判断是否应当在后续步骤中忽略所述图像或是 否应当在使用前对从所述图像获得的信息加权。
5、 如权利要求l所述的方法，其中，所述通道具有均匀颜色背景。
6、 如权利要求1所述的方法，在滤除所述背景之后还包括以下步骤 O将所述测量图像转换成二值图像，优选为黑白图像。
7、 如权利要求l所述的方法，其中，所述采集是由摄像机、照相机或 任何其他图像采集工具完成的。
8、 一种用于测量动物身高的方法，所述方法包括如下步骤 让所述动物通过狭窄通道，其中，测量参考位于所述通道中； 在所述动物通过所述通道时采集所述动物的多幅图像； 从所述多幅图像中选择一幅图像； 从所选择的图像滤除背景，以获得仅包含所述动物的图像和所述测 量参考的测量图像； 对所述测量图像施加图像处理技术以分成最窄的垂直片、所述动物 后腿出现于其中的后腿片或所述动物前腿出现于其中的前腿片或者这两个 片； 根据所述测量参考计算所述最窄垂直片中所述动物图像的高度像素 的真实高度，利用所述后腿片计算臀部高度或利用所述前腿片计算肩隆高度或二者兼有；以及 将所述真实高度作为动物的臀部高度、动物的肩隆高度或二者加以 提供。
9、 如权利要求8所述的方法，其中，测量所述臀部和所述肩隆之间的 距离，该距离能够根据已知参数对所计算出的高度结果加权。
10、 如权利要求8所述的方法，其中，所述通道具有均匀颜色背景。
11、 如权利要求8所述的方法，其中，通过施加用于从所采集的多幅 图像中选择图像的图像处理技术来进行所述选择，以便选择所述动物的腿 在一起的图像。
12、 如权利要求8所述的方法，在滤除所述背景之后还包括以下步骤 o将所述测量图像转换成二值图像，优选为黑白图像。
13、 如权利要求8所述的方法，其中，所述采集是由摄像机、照相机 或任何其他图像采集工具完成的。
14、 一种用于测量动物身高的系统，所述系统包括i) 狭窄通道，使动物能够从其中通过；ii) 位于所述通道中的测量参考；iii) 图像采集工具，用于在所述动物通过所述通道时采集多幅动物图iv) 存储器，用于存储所述图像和其他信息；以及v) 控制器，用于 从所述采集工具接收所述多幅图像； 对所述多幅图像中的每幅图像施加如下步骤O从所述图像滤除背景，以获得仅包含所述动物图像和所述测量参考的测量图像；o对所述测量图像的下部区域施加图像处理技术，以在所述 测量图像中识别所述动物的后腿和前腿位置；o定义所述测量图像的垂直片，所述垂直片中出现所述动物 从脖子到尾巴的背部轮廓，其中，利用所述后腿和前腿的所述位置 进行所述定义；o施加边缘检测以标记所述垂直片中的所述轮廓线； o根据所述测量参考计算所述标记线的每个像素或抽样像 素的高度，并将所述高度转换成真实高度；以及o通过计算如下各项之一来定义动物的真实高度 所述计算出的真实高度的平均值； 所述计算出的真实高度的最大真实高度；或 所述计算出的真实高度的中值； 利用所述多幅图像的所述动物的真实高度计算所述动物身高， 其中，所述动物身高是以下计算结果之一 所述动物的真实高度的平均值； 所述动物的真实高度的最大真实高度；或 所述动物的真实高度的中值；以及 在所述存储器中存储所述动物身高。
15、 如权利要求14所述的系统，其中，所述垂直片是所述动物的后腿 或前腿出现于其中的最窄片，并且其中，所述后腿出现于其中的所述片能 够定位动物的臀部并用于测量所述臀部的高度，所述前腿出现于其中的所 述片能够定位动物的肩隆并用于测量所述肩隆的高度。
16、 如权利要求14所述的系统，其中，所述控制器在计算之前还用于 如下操作O根据所述测量参考测量如下各项中的至少一个 a)所述动物的每两条腿之间的角度；b) 所述动物的每两条腿之间的蹄距；c) 动物的每条腿的倾斜度；和/或d) 动物的每条腿的腿弯曲角度；以及 根据预定标准分析所述测量值以判断是否应当在后续过程中忽略所述图像或是否应当在使用前对从所述图像获得的信息加权。
17、 如权利要求14所述的系统，其中，所述狭窄通道具有均匀颜色背景。
18、 如权利要求14所述的系统，还包括动物的识别工具，并且其中， 所述控制器还用于接收具有所述动物身高信息的所述识别结果并将其存储 在所述存储器中。
19、 如权利要求14所述的系统，其中，所述控制器还用于在滤除所述 背景之后-o将所述测量图像转换成二值图像，优选为黑白图像。
20、 如权利要求14所述的系统，其中，所述控制器还用于o测量所述动物的臀部和所述动物的肩隆之间的距离并使用所述 距离对高度计算结果加权。
21、 如权利要求14所述的系统，其中，所述采集工具为摄像机、照相 机或任何其他图像采集工具。
22、 如权利要求14所述的系统，其中，所述控制器用于 从所述采集工具接收多幅图像； 从所述多幅图像中选择一幅图像； 从所选择的图像滤除背景，以获得仅包含所述动物图像和所述测量 参考的测量图像； 对所述测量图像施加图像处理技术以分成最窄的垂直片、所述动物后腿出现于其中的后腿片或所述动物前腿出现于其中的前腿片或者这两个片； 根据所述测量参考计算所述最窄垂直片中所述动物图像的高度像素 的真实高度，利用所述后腿片计算臀部高度或利用所述前腿片计算肩隆高 度或二者兼有；以及 将所述计算得到的真实高度作为动物身高存储在所述存储器中。
23、 如权利要求22所述的系统，其中，所述控制器还用于计算所述臀 部和所述肩隆之间的距离并在所述存储器中存储所述计算结果以实现对高 度结果的加权；
24、 如权利要求22所述的系统，其中，通过施加用于从所采集的多幅 图像中选择图像的图像处理技术来进行所述选择，以便选择所述动物的腿 在一起的图像。
25、 如权利要求22所述的系统，还包括动物的识别工具，并且其中， 所述控制器还用于接收具有所述动物身高信息的所述识别结果并将其存储 在所述存储器中。
26、 如权利要求22所述的系统，其中，所述控制器还用于在滤除所述 背景之后o将所述测量图像转换成二值图像，优选为黑白图像。
27、 如权利要求22所述的系统，其中，所述采集工具为摄像机、照相 机或任何其他图像采集工具。
全文摘要
公开了一种用于测量动物身高的方法和系统。该方法和系统包括如下步骤让动物通过具有测量参考的通道；在动物经过时采集动物的多幅图像；对所采集图像的每幅图像施加如下步骤从图像滤除背景；对所述测量图像的下部区域施加图像处理技术，以识别腿部的位置；定义测量图像的垂直片，动物从脖子到尾巴的背部轮廓出现于该垂直片中；以及施加图像处理和数学计算以获得所定义的动物真实高度。
文档编号G06K9/00GK101512551SQ200780009644
公开日2009年8月19日 申请日期2007年3月19日 优先权日2006年3月21日
发明者N·平斯基, T·巴雷凯特 申请人:阿菲克姆智能牧场管理系统公司