(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210404201.2 (22)申请日 2022.04.18 (71)申请人 河北农业大 学 地址 071000 河北省保定市灵雨寺街289号 (72)发明人 司永胜　宋佳音　王克俭　韩宪忠　 王朝阳　肖坚星　宁泽普　 (74)专利代理 机构 北京鑫瑞森知识产权代理有 限公司 1 1961 专利代理师 代芳 (51)Int.Cl. G06V 20/40(2022.01) G06V 10/26(2022.01) G06V 10/42(2022.01) G06V 10/44(2022.01) G06V 10/77(2022.01)G06V 10/764(2022.01) G06K 9/62(2022.01) (54)发明名称 一种采食状态下奶牛的个 体识别方法 (57)摘要 本发明公开了一种采食状态下奶牛的个体 识别方法， 采集奶牛采食环境下的视频数据并转 化为图像帧， 采用语义分割算法提取出完整的奶 牛； 检测奶牛全局的花纹分布状况， 绘制投影曲 线并进行分段处理， 完成全局特征提取； 检测奶 牛背部的最大花纹， 并以此为局部研究对象， 并 计算其面积、 与奶牛整体的相对距离、 最小外接 圆半径以及Zernike矩特征， 完成采食环境下奶 牛的局部 特征提取； 合并所提取的全局和局部特 征， 使用主成分分析法进行降维后， 采用支持向 量机算法实现采食环境下奶牛的个体识别。 本发 明基于图像识别技术能够快速、 精 准的识别采食 环境下不同角度的奶牛个体， 避免引起奶牛应激 反应， 为进行奶牛的采 食量等研究奠定 基础。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 114677630 A 2022.06.28 CN 114677630 A 1.一种采 食状态下奶牛的个 体识别方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1， 采集采食状态下奶牛的多角度视频数据， 并将视频转化为图像帧， 得到多角度的图 像数据集； S2， 基于图像数据集， 采用语义分割算法将奶牛前景图像从复杂背景环境图像中提取 出来； S3， 基于奶牛前景图像， 检测奶牛全局的花纹分布状况， 并绘制投影曲线并进行分段处 理， 提取投影特 征作为全局特 征； S4， 检测奶牛背部的最大花纹， 并以此为局部研究对象， 计算其面积、 与奶牛整体的相 对距离、 最小外 接圆半径以及Zern ike矩特征， 完成采 食环境下奶牛的局部特 征提取； S5， 合并所提取的全局特征和局部特征， 使用主成分分析法进行降维后， 采用支持向量 机算法实现采 食环境下奶牛的个 体识别。 2.根据权利要求1所述的采食状态下奶牛的个体识别方法， 其特征在于， 所述步骤S3 中， 基于奶牛前景图像， 检测奶牛全局的花纹分布状况， 并绘制投影曲线并进行分段处理， 提取投影特 征作为全局特 征， 具体包括： 对分割提取后的奶牛 前景图像的大小 进行归一 化处理， 然后进行OTSU二 值化处理； 对归一化后的二值图像做垂直方向和水平方向的投影， 得到描述在水平和垂直方向白 色像素分布情况的两条曲线， 即为投影特 征。 3.根据权利要求1所述的采食状态下奶牛的个体识别方法， 其特征在于， 所述步骤S4 中， 检测奶牛背部的最大花纹， 并以此为局部研究对 象， 计算其面积、 与奶牛整体的相对距 离、 最小外 接圆半径以及Zern ike矩特征， 完成采 食环境下奶牛的局部特 征提取， 具体包括： 1)， 提取奶牛背部最大花纹， 计算最大花纹的面积， 花纹面积即为该区域白色或黑色像 素个数； 然后求最大花纹质心和奶牛整体质心， 并计算两个质心的距离， 从而得到最大花纹 和奶牛整体间的相对距离， 质心计算公式即： 其中， W表示图像水平方向的宽度， H表示图像垂直方向的宽度， I(x,y)表示图像中(x, y)坐标处的像素灰度， 像素灰度为0或1， 根据上 式即可分别求得最大花纹的质心坐标(x'1, y'1)和奶牛整体的质心坐标(x'2,y'2)， 再根据距离公式即可求得两质心之间的相对距离d， 即: 坐标取自x轴以右为正方向、 y轴以下为正方向的直角坐标系， 坐标原点为读取图片的 左上角第一个 像素点； 2)， 计算最大花纹的最小外接圆半径， 先获取最大花纹轮廓上各点的坐标， 然后利用距权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114677630 A 2离公式求得质心到轮廓各点的距离， 取距离的最大值即为 最大花纹的最小外 接圆半径； 3)， 提取最大花纹Zernike矩特征的方法为： 设目标区域的强度函数f(r, α )， 其迭代次 数为m的n阶二维Zern ike矩， 表示如下： 其中， α 为旋转角度， r为半径， 且|r|≤1， Pnm(r, α )＝R(r)eimα表示Zernike矩多项 式， 且 该多项式在单位圆内(x2+y2≤1)是正交的， 且 满足如下约束： 其中， Pnm(r, α )是Ptk(r, α )的共轭多项式， σkl为克罗内克符号， 由此， Zernike矩可获得旋转 不变量： Znm＝Znm×Zn，‑m(m＝0， 1， 2， …)       (5) 即Zernike矩的幅值|Znm|具有旋转 不变性； 将复数矩Zernike的相位角与其幅值作为一组特征值用于分类， 同时利用奶牛背部最 大花纹的形状特 征和角度特 征作为奶牛识别的局部特 征。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114677630 A 3