[发明专利]一种动物形状表型自动测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及三维(3D)计算机视觉领域，尤其涉及一种基于模板变形的动物形状表型自动测量方法。

背景技术

在农业生产环节中，对马牛羊猪等动物形状表型的应用包括育种、体重估计和体尺测量等。这些应用均涉及到测量动物形状表型的各种指标，然而所需的各种评价指标数量繁多导致数据处理工作量大。因此，全自动高通量获取动物3D形状表型相关指标具有一定的生产意义。

目前的实际生产中，多数为人工应用半圆仪、卡尺、皮尺等量具进行测量或者由专家直接观察打分。评价指标数据的获取由人工完成，工作量极大。目前的半自动化解决方案中，多数利用图像处理技术进行对动物体型评定系统硬件及软件的设计，实现对动体型形状参数的测量。但图像处理技术对于动物的位姿要求严格，否则将会导致较大的误差发生，因而实用性不强，在实际生产中还是以人工专家打分为主要测量手段。国外对动物体型进行测度的设备专利较多，如公开号分别是US8036429、US7214128、US6860226的专利。上述进行测度的设备为对动物的体型部位进行测量，设计结构化的装置，结合多个图像采集和声纳传感器，进而获得动物的体型和骨骼的测量参数。但此种方法不仅成本较高系统复杂，同时为适应不同动物需要对整体结构进行重设改装。

目前的自动化指标获取方法主要是基于二维图像和结构化设备限制动物的位姿来实现。对于动物的位姿或采集环境要求较为严格，特别是国内的实际生产环境下难以满足。所以在目前的实际应用中还是以专家人工观察测评为主，而且二维图像技术本身并不能获取与动物身体曲面形状相关的指标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种测量准确、系统简化，高通量、低成本的基于模板变形的动物形状表型自动测量方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种动物形状表型自动测量方法。该测量方法包括以下步骤：

建库，建立存储不同动物不同生长期的三维立体模板的模板模型数据库，以及存储测量不同动物形状表型指标的形状表型指标测量定义的形状表型测量定义数据库；

匹配，根据所述模板模型数据库中的三维立体模板，比对输入的动物数据模型，得到与当前输入的动物数据模型种类、生长期最接近的三维立体模板作为当前输入的所述动物数据模型的匹配模板；

变形，根据输入的所述动物数据模型，将所述匹配模板进行变形至与当前输入的所述动物数据模型体格大小相接近；

计算，根据所述形状表型测量定义数据库中的所述形状表型测量定义和变形后的匹配模板进行数值计算，获得输入的所述动物数据模型的形状表型指标。

优选地，所述建库步骤中，所述形状表型指标测量定义数据库存储的所述形状表型测量定义与所述模板模型数据库中每个三维立体模板相对应。

优选地，所述形状表型测量定义包括：形状表型指标的名称，所述形状表型指标的生物学标记点，及所述形状表型指标的计算方法。

优选地，所述计算方法为所述生物学标记点之间的直线距离、在投影方向上的距离、测地线距离；或多标记点的任意之间距离、测地线距离和。

优选地，所述匹配步骤中，当前输入的所述动物数据模型为三维重建后的点云或网格数据模型。

优选地，所述变形步骤中，根据输入的所述动物数据模型，采用拉普拉斯变形将所述匹配模板进行变形至与当前输入的所述动物数据模型体格大小相接近。

优选地，在所述建库步骤和所述匹配步骤之间还包括步骤：输入，输入当前的动物数据模型，并对其进行读入和解析。

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的动物形状表型自动测量方法通过数据库和模板变形技术的应用，结合不同动物的模板数据实现对动物形状表型预定义指标进行全自动测量。避免了传动基于二维图像的技术方案在测量中对位姿要求高和对采集环境要求高等缺点，通过以动物三维重建后的点云或网格模型为数据源的处理通道。提高了通用性、灵活定和自动化程度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的动物形状表型自动测量方法的方法步骤流程图；

图2是本发明实施例提供的动物形状表型自动测量方法的具体工作流程图；

图3(a)、图3(b)、图3(c)、图3(d)是本发明实施例提供的动物形状表型自动测量方法动物A的3D形状模板的后视图、侧视图、俯视图、3D视图；

图4(a)、图4(b)、图4(c)、图4(d)是本发明实施例提供的动物形状表型自动测量方法动物A的三维重建后的点云模板的后视图、侧视图、俯视图、3D视图；