一种基于关键点的肉牛体况评分方法

本技术涉及畜牧养殖智能化，具体涉及一种基于关键点的肉牛体况评分方法。

背景技术：

1、分群饲养是调整和控制肉牛体况的重要技术措施，方便养殖户对肉牛进行统一管理。在肉牛的整个饲养管理过程中，都应该根据牛群规模、膘情和个体情况、营养情况，适当分群，适时调整，用科学的饲养方法，进行合理的调整饲料喂给肉牛，可以使瘦弱牛肌体营养吸收达到平衡，促进瘦弱牛长肉增膘，提早出栏。以保证肉牛在不同时期的理想或适合体况，提高牛群的生产水平和经济效益。

2、体况评分是衡量肉牛以脂肪和肌肉形式进行能量储备及监控肉牛能量平衡的一种方法，常用于区分牛群中肉牛营养需求差异。体况评分是肉牛营养状况的优秀指标，每头肉牛的理想体重都可能不同，但所有肉牛的理想身体状况指标都是一样的。体况评分已成为检验和评价牛群饲养管理水平、预测牛群生产力的一项重要指标，是肉牛饲养管理的重要管理工具。

3、因此，如何实现对肉牛体况的快速获取是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本技术为了解决上述技术问题，提出了如下技术方案：

2、第一方面，本技术实施例提供了一种基于关键点的肉牛体况评分方法，包括：

3、通过深度相机采集肉牛背部和侧面的彩色图像、深度图像和点云数据；

4、将采集的数据与耳标识读器的信息进行数据组合传输至关键点检测模型；

5、所述关键点检测模型根据接收的数据获取关键点坐标位置；

6、依据所述关键点坐标位置对肉牛进行进行检测并评分，所述评分用于对肉牛的分群管理。

7、在一种可能的实现方式中，所述通过深度相机采集肉牛背部和侧面的彩色图像、深度图像和点云数据，包括：

8、通过相机标定获取两相机的相对位置矩阵，完成图像坐标与空间坐标两者之间坐标系的转换关系；

9、结合测量通道中安置的相机与肉牛背部和侧面位置关系分别获取肉牛背部和侧面的彩色图像、深度图像和点云数据。

10、在一种可能的实现方式中，所述关键点检测模型是利用体况样本训练hrnet网络训练获得，首先对样本原图进行关键点标注，获得关键点坐标值，然后将原始图片与标注获得的坐标值输入到模型中进行训练，模型训练完成之后，对模型进行测试，建立验证数据集进行验证模型的训练结果，最终得到能够使用的关键点检测模型，其中：训练过程可以基于如下参数进行，训练阶段权值的初始学习率为0.0005，训练迭代次数为1000次，当迭代次数为500次和800次时，分别将学习率降低为0.00005和0.00001，使损失函数进一步收敛。

11、在一种可能的实现方式中，关键点检测模型在每个位置预测一个分数，来表征该位置属于关键点的置信度，对每个关键点对应的预测信息求最大值的位置，即预测分数最大的位置，作为预测关键点的位置，映射回原图得到原图上关键点的坐标。

12、在一种可能的实现方式中，关键点检测模型从高分辨率子网络开始作为第一阶段，逐步将高分辨率到低分辨率的子网络添加，形成更多的阶段，将多分辨率子网络并行连接，在整个过程中通过在并行多分辨率子网络之间反复减缓信息来重复多尺度融合，通过网络输出高分辨表示估计关键点；

13、网络主体包含四个阶段、四个并行卷积分支，分辨率分别为1/4、1/8、1/16和1/32，第一阶段包含4个宽度为64的bottleneck残差单元，每个后边跟随3×3卷积，将特征图的数量变为c，第2、3、4个阶段分别包含1、4、3个模块，每个模块包含4个残差单元，每个单元为每个分辨率提供两层stride2的3×3卷积，为了通过学习的方式，降低信息的损耗，其后跟随batchnorm与非线性激活relu，四个分辨率下的卷积通道数依次为c、2c、4c和8c，每个阶段的末尾存在多分辨率融合模块，最终的输出具备同等分辨率。

14、在一种可能的实现方式中，所述关键点检测模型根据接收的数据获取关键点坐标位置，包括：关键点检测中用oks来表示预测与真实的相似程度，其值域在0到1之间，越靠近1表示相似度越高；其中：

15、

16、i——表示第i个关键点；

17、vi——表示第i个关键点的可见性；

18、δ(x——当x为true时值为1，当x为false时值为0；

19、di——表示第i个关键点与对应gt之间的欧式距离；

20、s——表示目标面积的平方根；

21、ki——表示控制关键点类别i的衰减常数。

22、在一种可能的实现方式中，所述依据所述关键点坐标位置对肉牛进行进行检测并评分，包括：体况评分模块包括测量体高、背高、尻高、体斜长、体直长、臀斜长、胸深、胸宽用于表达不同体躯部相对发育程度，反映肉牛的体态特征及可能的生产性能，评定时侧重于尾根、尻角、尻部及腰角等部位的凹陷情况和脊柱、肋骨的丰满程度及整体印象。

23、在一种可能的实现方式中，体高(耆甲高)：由耆甲最高点(第四胸椎棘突处)至地面的垂直距离，表示牛个体的一般生长情况；

24、背高：由背部最凹点(最后胸椎棘突后缘)至地面的垂直距离，与体高相比，表示背部结构的凹凸或平直；

25、尻高(十字部位)：由腰角连线的中点至地面的垂直距离，与体高相比，表示前后躯的相对生长程度；

26、体斜长(体长)：由肩端前缘至臀角后缘的距离，表示个体的长度生长情况；

27、体直长(体长)：牛由耆甲至尾根的距离；

28、臀斜长(尻长)：由腰角前缘至臀角后缘的直线距离，表示个体后驱的生长情况；

29、胸深：沿肩胛骨后缘作一切线，量取由背部至胸骨下缘的直线距离；

30、胸宽：沿肩胛骨后缘作一切线，量取两侧最宽点的直线距离，与胸深一起表示牛个体的胸部生长情况；

31、各部位评分计算公式如下：

32、

33、parti——部位i的评分；

34、m——部位i包含的形状数；

35、xj——部位i体型评定形状j的分数，j＝1,2,…,m；

36、wij——部位i体型评定性状j的权重，j＝1,2,…,m；

37、dk——部位i缺陷性状k的减分，k＝1,2,…,n；

38、n——部位i中所包含的缺陷减分性状数；

39、肉牛体况评分总分计算公式如下：

40、

41、s——体型总分；

42、wi——体型评定i的权重，j＝1,2,…,m。

43、在一种可能的实现方式中，所述评分用于对肉牛的分群管理，包括：根据各部位权重合并分数并划分肉牛为优、很好、良好、好、一般、差六个等级，控制肉牛进入分群通道进行分群。

44、在本技术实施例中，基于关键点的评定方式是根据动物性状的生物学特点进行，关键点检测模型可以根据肉牛的体征给出客观的检测，从而能够高效、精确地实现肉牛体况评分，有利于对肉牛根据评分分群管理，提高牛群的生产水平。