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专利号: 2021109844316
申请人: 聊城大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种马属动物体尺及体重快速测量仪,其特征在于:包括主机(1),所述主机(1)正面嵌设有LED显示屏(11),所述LED显示屏(11)的下方设有操控面板单元(12),所述主机(1)内部还规则布设有微处理器(13)、无线通信模块(14)和存储器(15),所述主机(1)通过控制器(2)连接有电机(3),所述电机(3)的输出轴上固定有双目摄像机(4),所述双目摄像机(4)的正前方设有称重托板(5),所述称重托板(5)内安装有称重模块(51),所述称重托板(5)的一侧设有食槽(6)。

2.根据权利要求1所述的马属动物体尺及体重快速测量仪,其特征在于:所述LED显示屏(11)、操控面板单元(12)、无线通信模块(14)、存储器(15)分别通过导线与所述微处理器(13)电性连接,所述控制器(2)通过信号线与所述微处理器(13)信号连接,所述控制器(2)通过信号线与所述电机(3)信号连接,所述双目摄像机(4)通过信号线与所述微处理器(13)信号连接,所述称重模块(51)通过无线通信与所述微处理器(13)通信连接。

3.根据权利要求2所述的马属动物体尺及体重快速测量仪,其特征在于:所述主机(1)内装载有马属动物体尺及体重快速测量系统,包括基建管理单元(100)、体尺测量单元(200)和综合功能单元(300);所述基建管理单元(100)、体尺测量单元(200)与所述综合功能单元(300)依次通过网络通信连接;所述基建管理单元(100)用于对支持系统运行的基础设备、传感器等建设装置进行管理控制;所述体尺测量单元(200)用于通过双目测距的原理方法对马属动物的体长进行测量计算;所述综合功能单元(300)用于对测量仪器的运行过程及功能进行全面管理;

所述基建管理单元(100)包括集控管理模块(101)、智能传感模块(102)、调节控制模块(103)和通信支持模块(104);

所述体尺测量单元(200)包括参数预设模块(201)、图像获取模块(202)、图像处理模块(203)和双目测距模块(204);

所述综合功能单元(300)包括体重测量模块(301)、显示输出模块(302)、测量报告模块(303)和数据管理模块(304)。

4.根据权利要求3所述的马属动物体尺及体重快速测量仪,其特征在于:所述集控管理模块(101)、智能传感模块(102)、调节控制模块(103)与所述通信支持模块(104)依次通过网络通信连接;所述集控管理模块(101)用于通过处理器对系统的整体运行过程进行集中的管理调控;所述智能传感模块(102)用于对加入到系统中的各种智能传感装置进行管理及任务分配;所述调节控制模块(103)用于通过控制器(2)、电机(3)来调节双目摄像机(4)的位置和角度的过程进行管理控制;所述通信支持模块(104)用于通过多种通信手段实现系统各处理层之间的信号连接及数据传输。

5.根据权利要求4所述的马属动物体尺及体重快速测量仪,其特征在于:所述参数预设模块(201)、图像获取模块(202)、图像处理模块(203)与所述双目测距模块(204)依次通过网络通信连接;所述参数预设模块(201)用于通过主机(1)对测量系统的测量参数进行预先设置;所述图像获取模块(202)用于通过双目摄像机(4)对处于拍摄视野内的马属动物的图形影像进行采集拍摄;所述图像处理模块(203)用于对获取的马属动物的图像进行裁切、灰度转换等预处理;所述双目测距模块(204)用于通过双目测距原理对处理后的图像进行测量计算以获取目标距离数值。

6.根据权利要求5所述的马属动物体尺及体重快速测量仪,其特征在于:所述图像处理模块(203)中,对图像进行灰度化处理的表达公式为:Gray=0.299*R+0.587*G+0.114*B。

7.根据权利要求6所述的马属动物体尺及体重快速测量仪,其特征在于:所述双目测距模块(204)包括相机标定模块(2041)、双目校正模块(2042)、双目匹配模块(2043)和测量计算模块(2044);所述相机标定模块(2041)的信号输出端与所述双目校正模块(2042)的信号输入端连接,所述双目校正模块(2042)的信号输出端与所述双目匹配模块(2043)的信号输入端连接,所述双目匹配模块(2043)的信号输出端与所述测量计算模块(2044)的信号输入端连接;所述相机标定模块(2041)用于通过摄像头标定来得出每个摄像头的内部参数,并通过标定来测量两个摄像头之间的相对位置;所述双目校正模块(2042)用于根据摄像头定标后获得的单目内参数据和双目相对位置关系,分别对左右视图进行消除畸变和行对准,使得左右视图的成像原点坐标一致、两摄像头光轴平行、左右成像平面共面、对极线行对齐;所述双目匹配模块(2043)用于将同一场景在左右视图上对应的像点匹配起来以得到视差图;所述测量计算模块(2044)用于通过计算对图像中马属动物的体长进行测量以获取准确的数值信息。

8.根据权利要求7所述的马属动物体尺及体重快速测量仪,其特征在于:所述测量计算模块(2044)中,测量马属动物体长的具体步骤为:设OR和OT分别是所述双目摄像机(4)左右两个相机的光心,P1和P2分别为同一图形画面中马属动物的马头最前端和马尾最后端的点,点P1在左右两个相机感光的成像点分别为P1’和P1”,点P2在左右两个相机感光的成像点分别为P2’和P2”,f为相机的焦距,B为两相机中心距,Z为马属动物到相机之间的距离,设P1’到P1”(或P2’到P2”)的距离为dis,则有:视差:

d=XR1‑XT1=XR2‑XT2

则有:

dis=B‑d=B‑(XR1‑XT1)=B‑(XR2‑XT2)进而,根据相似三角形原理,有:

可得:

式中,焦距f和摄像头中心距B可通过标定得到;

进而,设左右两个相机成像面的长度均为L,马属动物的马头最前端到左相机光心之间的距离为L1,马属动物的马尾最后端到右相机光心之间的距离为L2,则根据相似三角形原理有:

可得:

最后计算可得:

式中, 为点P1到点P2之间的间距,即马属动物的体长。

9.根据权利要求8所述的马属动物体尺及体重快速测量仪,其特征在于:所述体重测量模块(301)、显示输出模块(302)、测量报告模块(303)与所述数据管理模块(304)依次通过网络通信连接;所述体重测量模块(301)用于通过称重模块(51)直接测量获取马属动物的体重并通过无线通讯将数值传输到主机(1)内;所述显示输出模块(302)用于通过LED显示屏(11)实时显示仪器的工作状态、实时采集的图像灰度图、实时计算的马属动物体长、实时获取的马属动物体重数值等信息;所述测量报告模块(303)用于将针对每一马属动物测量获得的图像、体长数值、体重数值等相关信息进行整理整合并记录到预设表格的对应位置,以生成对应的测量报表;所述数据管理模块(304)用于对所有测量获取的数据及相应报告进行整理及存储管理,并定时将相关数据进行上报。

10.根据权利要求9所述的马属动物体尺及体重快速测量仪,其特征在于:所述测量仪及其测量系统的运行方法包括如下步骤:S1、将所述主机(1)、控制器(2)、电机(3)、双目摄像机(4)按常规操作安装好,将所述称重模块(51)与所述主机(1)通信连接起来,经试运行以确保仪器能够正常运行;

S2、根据需要测量马属动物的体长或身高的要求,所述主机(1)通过控制器(2)控制电机(3)转动,使所述双目摄像机(4)保持水平或垂直状态;

S3、系统自动对所述双目摄像机(4)进行相机标定、双目校正及双目匹配处理;

S4、在所述食槽(6)中放入适量饲料,每次只让一匹马属动物进入仪器的测量范围内,马属动物自行走到所述称重托板(5)上进食,此时马属动物与所述双目摄像机(4)处于基本平行的状态,便于准确进行测量;

S5、马属动物完全站立到所述称重托板(5)上时,所述称重模块(51)将测得的稳定的重量数据经无线网络传输到所述主机(1)上,并实时显示在所述LED显示屏(11)上;

S6、双目摄像机(4)的两个相机同时获取同一时间点的马属动物的图像,对图像进行同步的预处理后,通过相机标定和视差原理测量计算获得马属动物的体长数据;

S7、针对每一匹马属动物,将其相关的图像信息、体长、身高、体重等数值数据记录到预设的表格中,生成对应的测量报告;

S8、系统对每次生成的测量报告整理后存储到所述存储器(15)内,并定期将一段时间内的数据进行上报备份等处理。