為控制育肥豬出欄時的體質量差異,該研究開發(fā)了一套基于機器視覺技術的育肥豬分群系統(tǒng),該系統(tǒng)通過機器視覺技術和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡模型代替?zhèn)鹘y(tǒng)地磅對豬只體質量進行估測,可有效避免糞污對設備精度的影響及腐蝕;以前一天全部豬只體質量數(shù)據(jù)從小到大排列的第30%個數(shù)據(jù)作為當日的分群基準質量,將大于等于基準質量的視為長勢較快的豬只,小于基準質量的視為長勢較慢的豬只,每次采食按照豬只長勢快慢分為2群進行飼喂;該系統(tǒng)依托于LabVIEW軟件開發(fā)平臺和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構建,平均每頭豬只通過系統(tǒng)時間為6.2 s。為驗證該系統(tǒng)的實際應用效果開展了為期30 d的現(xiàn)場試驗,將飼喂于裝有分群系統(tǒng)豬欄中的120頭長白育肥豬作為試驗組,由分群系統(tǒng)按豬只長勢快慢分群飼喂;將飼喂于傳統(tǒng)豬欄中的120頭長白育肥豬作為對照組,按照傳統(tǒng)人工調欄的方式進行飼喂。試驗開始時試驗組和對照組豬只平均體質量分別為32.21、31.76 kg,標準差分為別2.61和2.49 kg;結束時試驗組和對照組豬只平均體質量分別為57.68、57.41 kg,標準差分為別5.26和5.51 kg,總料肉比分別為2.31和2.34,期間試驗組豬只體質量的標準差小于對... 

【文章來源】：農(nóng)業(yè)工程學報. 2020,36(17)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

控制系統(tǒng)示意圖Fig.2Controlsystemdiagram1.3基于機器視覺技術的豬只體質量估測原理

。育肥豬分群試驗中，所選豬只品種相同，體型一致，并且由于相機高度固定，即使遇到體長相近，體高較大的豬只，該豬只的背部圖像中的輪廓面積也會較大，從而獲得較大的估測結果，降低估測差，因此本文中使用的2D相機也可以取得良好的估測效果。該研究中，由于工業(yè)相機獲取的原始圖像為1294×964像素，在輸入神經(jīng)網(wǎng)絡前，需要將原始圖像處理200×100像素大校具體過程為：先在原始圖像中以1200×600大小截取豬只區(qū)域，而后處理為200×100像素大小的圖像作為模型輸入對豬只體質量進行估測，該過程如圖3所示。圖3豬只體質量估測原理Fig.3Principlesofpigweightestimation1.4育肥豬分群機理如前文所述，分群系統(tǒng)對每頭豬每次進行體質量估測后，會將估測的結果存入數(shù)據(jù)庫。每天的零點，分群系統(tǒng)會自動查閱數(shù)據(jù)庫中整個豬群前一天的全部豬只體質量數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)從小到大排列后，以取整后的第30%個數(shù)為分群中值，也就是當日的分群基準質量，其計

第17期張建龍等：基于機器視覺的育肥豬分群系統(tǒng)設計與試驗177算方法如公式（1）和（2）P=X(i)（1）i=[n×30%]（2）式中n為前一天總數(shù)據(jù)個數(shù)，i為取整后的第30%個數(shù)，X(i)為從小到大排列后的體質量數(shù)據(jù)，P為分群基準質量。將大于等于分群基準質量的視為長勢較快的豬只，小于分群基準質量的視為長勢較慢的豬只。分群流程如圖4所示。圖4分群系統(tǒng)工作流程圖Fig.4Diagramofsortingsystem1.5分群系統(tǒng)工作原理如圖5所示，裝有分群系統(tǒng)的豬舍被劃分為躺臥區(qū)、FP采食區(qū)以及SP采食區(qū)，3個區(qū)域通過分群系統(tǒng)和單向門相連。躺臥區(qū)域配備有玩具球供豬只玩耍，用以避免大群飼養(yǎng)中豬只的打斗，同時提高動物福利。單向門的設置可以保證豬只每次采食時必須先通過分群系統(tǒng)，由分群系統(tǒng)對其進行體質量估測和長勢進行判定后進入相應的采食區(qū)域。采食結束后，豬只經(jīng)過單向門進入躺臥區(qū)域飲水、躺臥或玩耍。這樣就可以給長勢較慢的豬只創(chuàng)造一個相對緩和的采食環(huán)境，減少采食過程中長勢較快的豬只對長勢較慢的攻擊，同時可以給長勢較慢的豬只增強營養(yǎng)，從而提高育肥豬出欄時的整齊度，減小其體質量差異。圖5分群系統(tǒng)工作原理Fig.5Workingprincipleofsortingsystem1.6人機界面設計育肥豬分群系統(tǒng)的控制程序和人機界面采用LabVIEWV18.0進行編寫，圖像處理及豬只體質量估測模塊由LabVIEW中自帶的python節(jié)點導入。最終設計的人機界面如圖6所示，系統(tǒng)右側用于顯示豬只在系統(tǒng)中所處的位置，同時可以手動控制氣動門和分選門的動作；系統(tǒng)中部用于顯示獲取的豬只背部圖像；系統(tǒng)左側顯示豬只體質量預估結果以及與分群基準質量對比后豬只長勢快慢的判斷?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]非洲豬瘟對豬肉消費行為的影響研究——基于遼寧省沈陽市459份消費者問卷調查[J]. 朱佳,于濱銅,張熙,王志剛.  中國食物與營養(yǎng). 2019(05)
[2]福利化養(yǎng)豬生產(chǎn)工藝與技術裝備[J]. 惠雪,施正香,李保明.  豬業(yè)科學. 2016(08)
[3]淺談“全進全出”的現(xiàn)代化養(yǎng)豬工藝[J]. 彭利英.  獸醫(yī)導刊. 2014(S1)
[4]利用二維數(shù)字圖像估算種豬體重[J]. 楊艷,滕光輝,李保明.  中國農(nóng)業(yè)大學學報. 2006(03)

博士論文
[1]基于立體視覺技術的生豬體重估測研究[D]. 李卓.中國農(nóng)業(yè)大學 2016
[2]基于雙目視覺的豬體體尺參數(shù)提取算法優(yōu)化及三維重構[D]. 劉同海.中國農(nóng)業(yè)大學 2014



本文編號：3508992