復(fù)雜場(chǎng)景下的豬目標(biāo)跟蹤算法研究.pdf

1、豬肉市場(chǎng)需求的增大和養(yǎng)豬技術(shù)水平的提高促進(jìn)豬養(yǎng)殖的規(guī)模不斷擴(kuò)大，集約化程度越來(lái)越高。利用機(jī)器視覺(jué)監(jiān)測(cè)代替人工監(jiān)測(cè)以減少養(yǎng)殖投入成本、提高自動(dòng)化水平、增加經(jīng)濟(jì)效益，是當(dāng)下研究的熱點(diǎn)之一。本文在養(yǎng)殖場(chǎng)家豬行為視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，獲取豬行為視頻，通過(guò)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)對(duì)豬目標(biāo)的檢測(cè)與跟蹤方法進(jìn)行了對(duì)比與研究，結(jié)合豬目標(biāo)的生活習(xí)性，建立起基于豬運(yùn)動(dòng)軌跡的異常評(píng)價(jià)體系。本文主要研究工作有：
　　(1)闡述了對(duì)豬目標(biāo)進(jìn)行智能監(jiān)測(cè)的重要意義，對(duì)當(dāng)前

2、階段目標(biāo)檢測(cè)、畜禽行為跟蹤以及豬異常分析的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述。
　　(2)為了精確檢測(cè)出視頻圖像中的家豬，首先從運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的角度出發(fā)，闡述了背景差分法、幀間差分法、光流法以及高斯混合模型方法的理論，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)分析對(duì)豬目標(biāo)檢測(cè)的優(yōu)缺點(diǎn)與適用性。再?gòu)撵o止目標(biāo)檢測(cè)的角度出發(fā)，反復(fù)實(shí)驗(yàn)對(duì)比顏色檢測(cè)、均值漂移與GrabCut方法的分割提取結(jié)果后，針對(duì)GrabCut方法經(jīng)一次迭代后分割不精確，且每次迭代時(shí)間較長(zhǎng)的缺點(diǎn)，本文提出了結(jié)合顏色特征

3、與GrabCut分割法的豬目標(biāo)檢測(cè)方法，利用顏色檢測(cè)的快速性與簡(jiǎn)單背景下對(duì)豬目標(biāo)檢測(cè)的精確性，在GrabCut分割結(jié)果上再進(jìn)行一次顏色檢測(cè)，提高對(duì)豬目標(biāo)檢測(cè)的精確度。
　　(3)為了較為準(zhǔn)確的跟蹤豬目標(biāo)，首先對(duì)特征匹配、粒子濾波等幾種跟蹤算法進(jìn)行理論闡述與實(shí)驗(yàn)，但是其結(jié)果都不理想。在確立了以Vibe算法作為本文跟蹤算法后，通過(guò)三組實(shí)驗(yàn)分析出該算法對(duì)豬目標(biāo)跟蹤時(shí)存在的缺陷。針對(duì)其中幾點(diǎn)缺陷，提出三條改進(jìn)策略：a)在初始階段用較小的時(shí)

4、間重采樣因子，以加速初始幀中鬼影的消融。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，提高時(shí)間重采樣因子的值，以延緩靜止的豬目標(biāo)的消融速度；b)將豬休息區(qū)域設(shè)置為ROI區(qū)域，用目標(biāo)檢測(cè)的方法檢測(cè)休息區(qū)域內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間不動(dòng)的豬目標(biāo)；c)用閾值法確定有效跟蹤區(qū)域，當(dāng)檢測(cè)出的連通區(qū)域的面積處于有效閾值區(qū)間時(shí)，此連通區(qū)域?yàn)橛行Ц檯^(qū)域，判斷豬為運(yùn)動(dòng)或短暫靜止?fàn)顟B(tài)，跟蹤該連通區(qū)域，并用最近鄰法則連接其最小包圍矩形框的中心點(diǎn)，以繪制其運(yùn)動(dòng)軌跡；當(dāng)有效跟蹤區(qū)域個(gè)數(shù)減少時(shí)，說(shuō)明有些豬長(zhǎng)時(shí)

5、間靜止，找到上一幀中其對(duì)應(yīng)的位置點(diǎn)pt(x,y)，以pt(x,y)為中心點(diǎn)設(shè)置ROI區(qū)域，用目標(biāo)檢測(cè)的方法找出靜止豬目標(biāo)，待其再次運(yùn)動(dòng)后，用新的最小包圍矩形框中心點(diǎn)連接pt(x,y)以保證軌跡的連續(xù)性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)后的跟蹤策略可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)豬目標(biāo)在復(fù)雜豬場(chǎng)環(huán)境下的跟蹤，可以較精確地得到豬目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡。
　　(4)利用得到的豬目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡，結(jié)合行為錨定等級(jí)評(píng)價(jià)法，在分析了豬的生活行為特點(diǎn)后，提取出豬進(jìn)食、飲水、排泄及休息四個(gè)