郟縣紅牛形態(tài)參數(shù)多視角機(jī)器視覺檢測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)研究

許繪香 蘇玉

（鄭州工程技術(shù)學(xué)院信息工程學(xué)院 河南省鄭州市 450044）

近年來，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，牲畜檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用也愈發(fā)廣泛。在并行處理和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展過程中，郟縣紅牛形態(tài)參數(shù)檢測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)也在不斷成熟。機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)的作用原理就是將光學(xué)科技產(chǎn)品利用非接觸傳感器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化接收并實(shí)時(shí)處理立體圖像的過程。為了獲取有效信息，機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)具有可視化和自動(dòng)化程度較高的特點(diǎn)。

1 應(yīng)用多視角機(jī)器視覺關(guān)鍵技術(shù)檢測(cè)郟縣紅牛形態(tài)參數(shù)

1.1 匹配計(jì)算機(jī)對(duì)應(yīng)圖像

郟縣紅牛的外觀圖像匹配是指應(yīng)用機(jī)器視覺檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)在相同的場(chǎng)景下從不同的角度拍攝的兩幅及以上的立體圖像反映在計(jì)算機(jī)信息處理器上。匹配立體圖像是二維信息恢復(fù)的基礎(chǔ)前提，在已知郟縣紅牛圖像的給定條件中找出對(duì)應(yīng)的匹配信息[1]。在相同場(chǎng)景中獲取得給定郟縣紅牛參數(shù)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，在圖像上搜索立體圖像坐標(biāo)。在標(biāo)的物圖像上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)作為中心，對(duì)相鄰圖像進(jìn)行檢測(cè)，將選定的郟縣紅牛形態(tài)參數(shù)圖像與相鄰圖像的重疊部分作為參照物。把相鄰的第三幅郟縣紅牛圖像的平移距離進(jìn)行測(cè)量，并檢測(cè)出各個(gè)圖像的關(guān)聯(lián)性，以此判斷圖像之間是否匹配，以及圖像與郟縣紅牛的形態(tài)參數(shù)契合程度。一旦出現(xiàn)圖像的紋理特征不明顯的狀況時(shí)，應(yīng)用機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行對(duì)標(biāo)的圖像進(jìn)行相關(guān)處理。在郟縣紅牛形態(tài)檢測(cè)過程中，需要將目標(biāo)圖像從拍攝背景中分離出來，用圖像值化的手段轉(zhuǎn)化成多彩閾值圖像，然后利用動(dòng)態(tài)學(xué)的軌跡分析消除外界噪聲，并且消除物體自帶陰影和光照條件影響因素[2]。利用計(jì)算器視覺技術(shù)檢測(cè)郟縣紅牛圖像清晰度，計(jì)算公式如下：

其中，M 是圖像領(lǐng)域，I 是圖像顆粒噪聲，a,b 是對(duì)應(yīng)的模板系數(shù)坐標(biāo)，p 是像素閾值，圖像清晰度隨著M 數(shù)值的變小而越小。了解檢測(cè)場(chǎng)景的檢驗(yàn)信息，規(guī)劃圖像的檢測(cè)步驟。即便是處于靜止?fàn)顟B(tài)的標(biāo)準(zhǔn)圖像，機(jī)器視覺檢測(cè)幾乎也能在某些特定區(qū)域捕捉到圖像信息，從而進(jìn)行檢測(cè)。將像素區(qū)域進(jìn)行適當(dāng)標(biāo)記，分析圖像在多維角度下的封閉曲線目標(biāo)區(qū)域，在圖像輪廓上選取參照的空間邊緣界限，在無遮擋環(huán)境下進(jìn)行結(jié)果分析。

1.2 提取郟縣紅牛形態(tài)特征

郟縣紅牛的形態(tài)特征提取，需要依靠機(jī)器檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用。郟縣紅牛的產(chǎn)地是河南郟縣，具有體型巨大且結(jié)構(gòu)勻稱的特點(diǎn)，經(jīng)過精心喂養(yǎng)后可穩(wěn)定產(chǎn)出高質(zhì)量的雪花牛肉。針對(duì)郟縣紅牛的形態(tài)，郟縣紅牛的外觀形態(tài)大致相同，都是短毛且光澤度較好，毛色以紅色為主，一部分為紫紅或者淺紅色[3]。郟縣紅牛的頭部方正，額頭寬闊且嘴形為方形，眼睛大而有神。牛角多呈現(xiàn)出向上彎曲并且牛角偏短的特點(diǎn)，還有一部分郟縣紅牛的牛角向兩側(cè)平伸。公牛的脖頸比較短，腰背線條流暢且四肢健壯，肌肉豐滿。母牛的頭部形態(tài)相較于公牛來說整體圍度更小，體型也更矮小一些。郟縣紅牛的肉質(zhì)鮮美細(xì)嫩，各個(gè)部位的肉都有明顯的紋路，色澤呈鮮紅色。

郟縣紅牛分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和特級(jí)品種，不同等級(jí)的紅牛外觀形態(tài)也不同。特級(jí)紅牛從外觀形態(tài)到肉質(zhì)口感方面都要優(yōu)于其他等級(jí)的郟縣紅牛，但肉質(zhì)的脂肪含量以及微量元素含量都相差無幾。

1.3 搭建機(jī)器視覺檢測(cè)平臺(tái)

搭建機(jī)器視覺檢測(cè)平臺(tái)，離不開郟縣紅牛的形態(tài)學(xué)信息。采用郟縣紅牛的生物體征信息進(jìn)行平臺(tái)構(gòu)建，包括肉眼可見的外觀形態(tài)和簡(jiǎn)單測(cè)量可知的外部體征，涉及到郟縣紅牛的皮毛顏色、體長(zhǎng)和體重等信息。根據(jù)郟縣紅牛的外觀形態(tài)和特殊標(biāo)記進(jìn)行培育品種選擇。郟縣紅牛的表型形態(tài)受到發(fā)育階段和顯性和隱性的遺傳基因影響，無法客觀全面地反映紅牛的個(gè)體形態(tài)特征。一部分品種的紅牛，僅通過外觀形態(tài)無法得到有效信息，由于郟縣紅牛的外觀形態(tài)和基因型之間存在著基因表達(dá)和個(gè)體發(fā)育差異等影響因素，郟縣紅牛的圖像匹配以及形態(tài)參數(shù)更有利于比較。將檢測(cè)設(shè)備的傳感器部分用于采集郟縣紅牛的身份ID、圖像信息和體重信息等。將設(shè)備的上位機(jī)模塊用于電子稱重儀對(duì)牛體的稱重處理和運(yùn)行電機(jī)，以便于控制檢測(cè)設(shè)備端口的輸入和輸出端口。通過運(yùn)用檢測(cè)設(shè)備的主控制器，進(jìn)行郟縣紅牛的各種信息檢測(cè)和處理，包括結(jié)合設(shè)備終端的數(shù)據(jù)中心和遠(yuǎn)程通訊等部件對(duì)采集到的信息進(jìn)行識(shí)別處理、對(duì)上位機(jī)和下位機(jī)的運(yùn)行驅(qū)動(dòng)。建立檢測(cè)平臺(tái)的數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)郟縣紅牛養(yǎng)殖場(chǎng)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)查詢。在檢測(cè)過程中，由于郟縣紅牛圖像的復(fù)雜程度比較高，針對(duì)紅牛檢測(cè)的識(shí)別精度和識(shí)別速度都提出了新的要求，在圖像處理以及信息檢測(cè)方面都有著出色的表現(xiàn)，應(yīng)用在郟縣紅牛形態(tài)的分類識(shí)別領(lǐng)域更加適合。在檢測(cè)尺度空間內(nèi)，使用高速檢測(cè)器，完成郟縣紅牛形態(tài)檢測(cè)。當(dāng)視點(diǎn)不同時(shí)，同一頭牛會(huì)產(chǎn)生不同位置在不同區(qū)域產(chǎn)生的圖像，通過檢測(cè)的二維特征判斷檢測(cè)的深度特征。

1.4 設(shè)計(jì)郟縣紅牛形態(tài)機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)4400

在郟縣紅牛的檢測(cè)樣本中，在隨機(jī)選取檢測(cè)的數(shù)據(jù)集中設(shè)定參數(shù)R，作為檢測(cè)的初始聚類中心，對(duì)郟縣紅牛的數(shù)據(jù)集設(shè)定樣本點(diǎn)ai，計(jì)算ai到R 的直線距離，確定距離最小的聚類中心，把a(bǔ)i進(jìn)行歸類劃分。計(jì)算ai所在的類別中心，y 為數(shù)據(jù)閾值，求取郟縣紅牛樣本數(shù)據(jù)集的類別中心。經(jīng)過匹配對(duì)應(yīng)圖像、提取郟縣紅牛參數(shù)特征和搭建檢測(cè)平臺(tái)等步驟，對(duì)郟縣紅牛形態(tài)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)郟縣紅牛的等位基因進(jìn)行分析，上層等位基因普遍高于下層等位基因，而該類型基因是郟縣紅牛群體中結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定的基因，根據(jù)這些基因組數(shù)據(jù)信息測(cè)量牛體的長(zhǎng)度，并通過計(jì)算得出實(shí)際數(shù)值。以像素為單位計(jì)算兩個(gè)測(cè)點(diǎn)之間的距離，把實(shí)際距離和牛體部位設(shè)置為一定的比例關(guān)系，通過二維空間上的兩點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，得出兩個(gè)坐標(biāo)平行線之間的像素個(gè)數(shù)為133 個(gè)，牛體部位長(zhǎng)度為68mm，那么距離D 等于0.5403mm，由此完成郟縣紅牛形態(tài)檢測(cè)技術(shù)設(shè)計(jì)。

2 實(shí)驗(yàn)分析

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

選取四臺(tái)相同參數(shù)的檢測(cè)設(shè)備，設(shè)置檢測(cè)設(shè)備的主界面屬性如表1。

表1：檢測(cè)設(shè)備屬性參數(shù)

分別應(yīng)用三種傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)與文中檢測(cè)技術(shù)對(duì)郟縣紅牛形態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2。

表2：郟縣紅牛檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，文中的郟縣紅牛形態(tài)檢測(cè)技術(shù)比傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)的精確度均提高了5.476%～13.599%不等，證明文中檢測(cè)技術(shù)的精確度更高。

3 結(jié)束語

本文通過設(shè)計(jì)出一種新的檢測(cè)技術(shù)對(duì)郟縣紅牛形態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，在一定程度上推動(dòng)了郟縣紅牛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為學(xué)術(shù)界開展郟縣紅牛的相關(guān)研究奠定了理論基礎(chǔ)，也為檢測(cè)郟縣紅牛形態(tài)提供了具體可行的方法，同時(shí)，還拓寬了檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。由于研究條件有限，文章在郟縣紅牛的形態(tài)檢測(cè)方面研究得還不夠全面，未來將不斷完善。