基于牛体点云的牛体尺自动测量算法

作     者：陈禹州 石炜 张显宇 张万锴 张国英 CHEN Yuzhou;SHI Wei;ZHANG Xianyu;ZHANG Wankai;ZHANG Guoying

作者机构：内蒙古科技大学机械工程学院内蒙古包头014010 内蒙古智牧溯源技术开发有限公司内蒙古包头014010 内蒙古中农高科科技有限公司内蒙古鄂尔多斯017010 

出 版 物：《黑龙江畜牧兽医》 (Heilongjiang Animal Science And veterinary Medicine)

年 卷 期：2023年第8期

页      面：48-54,136页

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 0905[农学-畜牧学] 08[工学] 09[农学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0903[农学-农业资源与环境] 0816[工学-测绘科学与技术] 081602[工学-摄影测量与遥感] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：内蒙古自治区科技重大专项“基于物联网的内蒙古现代草原畜牧业生产监控及产品安全溯源平台建设” 

主　　题：牛 体尺 自动检测 点云处理 随机采样一致性 主成分分析 图像形态学 

摘      要：为了高效、准确地利用牛体点云数据自动测量牛只体尺指标,试验在牛体点云数据基础上提出了一种基于点云处理与图像处理融合的牛只体高、体长、胸围自动测量算法,该算法将点云坐标原点修改成牛体质心,通过随机采样一致性(random sample consensus,RANSAC)算法分割牛体与地面,利用法向量主成分分析(pricipal component analysis,PCA)修改牛体点云数据坐标轴;使用图像形态学处理并进行曲线拟合得到牛体点云俯视、侧视图轮廓曲线,通过轮廓曲线特征确定测量点并测量牛只体长、体高;再根据测量点通过直通滤波得到牛体胸围截面点云,通过膨胀、闭运算进行曲线拟合得到牛体胸围数据;利用自动测量算法、交互式测量、人工测量对21头牛只进行体长、体高、胸围体尺测量,并进行比较。结果表明:与交互式测量相比,自动测量算法测量牛只体高、体长、胸围的正确率分别为100%、95.24%、85.71%,平均误差分别为0.47%、0.59%、0.81%,并提升了测量速度;与人工测量相比,自动测量算法测量牛只体高、体长、胸围的平均误差分别为3.34%、3.74%、4.73%。说明自动测量算法提高了利用牛体点云数据测量牛只体尺的效率。