基于多特征融合的粒子滤波生猪采食行为跟踪-ingentaconnect.pdfVIP

第 33 卷 增刊 1 农 业 工 程 学 报 Vol.33 Supp.1 246 2017 年 2 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Feb. 2017 基于多特征融合的粒子滤波生猪采食行为跟踪 1 1※ 1,2 李亿杨 ，孙龙清 ，孙鑫鑫 （1. 中国农业大学信息与电气工程学院，北京 100083 ；2. 同方股份有限公司，北京 100083 ） 摘 要：针对中国养猪业规模化、集约化迅猛发展过程中，人工观察监测记录生猪生长情况需损耗大量人力和物力，得 到数据误差大的问题，该文提出将颜色特征与目标轮廓形心特征融合，基于粒子滤波算法实现生猪采食行为跟踪，当目 标跟踪矩形框中心坐标和跟踪目标轮廓形心坐标之间的横坐标偏差大于跟踪目标轮廓横坐标方向的最大值与最小值的差 的一半时，或其之间的纵坐标偏差大于跟踪目标轮廓纵坐标方向的最大值与最小值的差一半时，对基于颜色特征粒子滤 波算法得到的跟踪矩形框的中心坐标进行二次修正，提高了目标生猪跟踪的可靠性和鲁棒性；通过对比试验，结果表明： 该方法能够对目标生猪的采食行为进行自动跟踪、记录和分析，记录的目标生猪一天内的采食次数和采食时间与人工记 录结果基本相同，有效跟踪平均精度为 93.4% 。 关键词：采食；跟踪；算法；粒子滤波；颜色特征；轮廓形心；验证；生猪 doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.z1.037 中图分类号：TP391.41 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2017)-Supp.1-0246-07 李亿杨，孙龙清，孙鑫鑫. 基于多特征融合的粒子滤波生猪采食行为跟踪[J]. 农业工程学报，2017，33(增刊 1)：246 －252. doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.z1.037 Li Yiyang, Sun Longqing, Sun Xinxin. Automatic tracking of pig feeding behavior based on particle filter with multi-feature fusion[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(Supp.1): 246 － 252. (in Chinese with English abstract) doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.z1.037 应背景差分法和连续三帧帧间差分法结合，基于卡尔曼 0 引 言  滤波模型，完成了实时跟踪运动目标生猪。在粒子滤波 生猪的采食行为是影响其短期内生理营养需要和活 跟踪技术方面，Li C 等[19]提出一种先进的辅助 delayed- 动行为的重要因素，记录和分析生猪的采食行为，是判 weight 粒子滤波算法，深入研究粒子演化和正式定义基 断其健康与否[1] 的重要依据。在现有规模化集约化养殖模 于观测结构粒子之间关系的树结构，通过引导筛选、辅 式下，传统的人工方法存在记录数据误差大和消耗大量 助粒子滤波和另一个delayed-weight 粒子滤波来提高移动 人力的问题。基于生猪运动特征和视频图像信息，实现