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基于深度学习的羊面部身份识别研究进展

内蒙古农业大学学报(自然科学版) 2024年

作者：王光普宣传忠刘苏慧唐朝辉苏赫内蒙古农业大学机电工程学院内蒙古自治区草业与养殖业智能装备工程技术研究中心

随着人工智能技术的发展，基于深度学习技术的羊面部身份识别已得到深入研究，其在养殖场的应用可提高养羊业的智能化与精准化水平。该研究归纳了目前羊只身份识别的传统方法和生物特征方法，分析了利用羊脸生物特征实现羊只身份识别的... 详细信息

随着人工智能技术的发展，基于深度学习技术的羊面部身份识别已得到深入研究，其在养殖场的应用可提高养羊业的智能化与精准化水平。该研究归纳了目前羊只身份识别的传统方法和生物特征方法，分析了利用羊脸生物特征实现羊只身份识别的潜力，通过构建不同的深度学习网络模型实现羊脸身份识别，探讨了识别模型精度和稳定性提高的机理。论述了羊脸身份识别模型的轻量化和迁移学习研究，旨在增强识别模型在便携式设备上的部署能力，梳理了羊脸身份识别技术在羊只表情、品种识别等领域的拓展应用。在此基础上展望了羊面部身份识别技术的发展，需要进一步完善规模化的羊脸数据库，设计多视角的羊脸图像采集系统，研发先进的羊脸身份识别模型，解决跨生长周期的羊脸身份识别问题。研究可为规模化养殖场的羊脸身份识别研究提供理论参考。

关键词：深度学习身份识别规模化养殖精准畜牧业羊脸识别

太阳能-热泵干燥技术及其在秸秆类物料应用的研究进展

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内蒙古农业大学学报（自然科学版） 2024年第3期45卷 89-100页

作者：张博颖宣传忠钱珊珠高昕毓洪宝棣内蒙古农业大学机电工程学院/内蒙古自治区草业与养殖业智能装备工程技术研究中心呼和浩特010018

秸秆类农作物资源,对其干燥处理可以阻碍微生物的生长和繁殖,实现长期保存的目标,且经过干燥处理后,重量下降,体积减小,不仅节省储存空间和运输成本,还提高了农产品的经济效益。传统的干燥技术存在干燥周期长、品质差、能耗高等问题,太... 详细信息

秸秆类农作物资源,对其干燥处理可以阻碍微生物的生长和繁殖,实现长期保存的目标,且经过干燥处理后,重量下降,体积减小,不仅节省储存空间和运输成本,还提高了农产品的经济效益。传统的干燥技术存在干燥周期长、品质差、能耗高等问题,太阳能辅助热泵干燥作为一种新型干燥方法,已在农产品干燥领域得到实际应用。现阶段的太阳能辅助热泵干燥技术在系统能效提升、稳定性和可靠性增强、智能化水平提高等方面仍有改进潜力,因此本文对农业干燥领域的太阳能辅助热泵干燥技术的发展和应用进行探讨,指出了提高太阳能-热泵系统性能的3种途径:改善光伏热能系统、优化太阳能集热器、开发多热源热泵系统。针对太阳能-热泵干燥技术在秸秆类物料的应用,总结了其干燥性能、控制系统和预测模型等方面的研究现状。本文对太阳能-热泵系统的未来发展重点和研究方向进行了展望,并探讨了具有余热二次回收的干燥方案,以提升其在农业干燥领域的应用水平。

关键词：农产品干燥太阳能热泵性能优化节能降耗

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基于LoFTR特征匹配算法的羊只身份识别

内蒙古农业大学学报（自然科学版） 2024年第2期45卷 51-61页

作者：崔家赫宣传忠宋耀邦王光普内蒙古农业大学机电工程学院/内蒙古自治区草业与养殖业智能装备工程技术研究中心呼和浩特010018

在现代农牧业生产中,自动化家畜身份识别是提高育种选择和行为研究效率的关键环节。为了解决传统羊只身份识别方法耗时、成本高和准确性不足的问题,近年来学者们开始运用深度学习技术对羊只脸部生物特征进行学习,进一步实现身份识别。然... 详细信息

在现代农牧业生产中,自动化家畜身份识别是提高育种选择和行为研究效率的关键环节。为了解决传统羊只身份识别方法耗时、成本高和准确性不足的问题,近年来学者们开始运用深度学习技术对羊只脸部生物特征进行学习,进一步实现身份识别。然而,基于羊脸图像的识别方法存在稳定性不足、识别性能波动等问题。因此,本研究开发了一种基于特征点匹配的羊只身份识别方法,即搭建LoFTR算法对羊脸特征点进行学习和匹配,该模型通过学习羊只面部的生物特征,实现了通过特征点匹配来识别个体身份的技术。针对以往研究中羊脸图像采集角度单一、识别效果不稳定的局限,本研究采集了89只小尾寒羊的多角度面部图像以提取更高质量的羊脸特征,并进一步构建了一个羊脸数据集用于模型的训练和识别。通过与经典的特征点匹配模型进行性能比较,试验结果表明LoFTR羊脸特征点匹配模型展现出更高的识别精度和效率。该模型在羊脸图像数据集上达到93.53%的平均识别准确率,而且平均匹配速率也达到了2.39 s。这一方法的应用有助于提高羊场的管理效率,推动羊场管理向现代化迈进。此外,提高羊只面部身份识别的准确性和效率,可以有效提高育种选择和行为研究的精度和速度,为农牧业生产提供更好的技术支持,促进行业的可持续发展。

关键词：羊脸识别 LoFTR 深度学习特征点匹配

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基于MatLab的颗粒饲料休止角试验研究

农机化研究 2024年第9期46卷 173-179页

作者：高昕毓武佩李修竹杜海君王文灿万其号内蒙古农业大学机电工程学院/内蒙古自治区草业与养殖业智能装备工程技术研究中心呼和浩特010018 中国农业科学院草原研究所呼和浩特010010

颗粒饲料休止角对饲料储料箱设计、自动化饲喂站、投料装置设计等工程实践有重要指导意义。为实现休止角的快速准确测量,探究颗粒饲料休止角与粒径、表面能之间的关系,利用物理试验与离散元仿真相结合的方法对颗粒饲料堆进行基于MatLab... 详细信息

颗粒饲料休止角对饲料储料箱设计、自动化饲喂站、投料装置设计等工程实践有重要指导意义。为实现休止角的快速准确测量,探究颗粒饲料休止角与粒径、表面能之间的关系,利用物理试验与离散元仿真相结合的方法对颗粒饲料堆进行基于MatLab图像处理的休止角测定。由于传统休止角的测量存在系统误差和测量精度低的问题,本文提出一种基于MatLab图像处理方法的休止角测定,利用傅里叶级数对堆积图像进行轮廓拟合,利用拟合曲线的单边斜率求出休止角大小,操作便捷,可提高测量精度。基于这种方法,对颗粒饲料堆进行分析,探究了颗粒粒径对休止角的影响并进行仿真试验,利用EDEM以物理试验得到的休止角为目标值进行仿真试验,以休止角作为参照,标定接触模型JKR表面能。试验结果表明:6.5mm颗粒饲料实际休止角为34.992°,仿真休止角为34.9535°;5mm颗粒饲料实际休止角为36.9797°,仿真休止角为35.2603°;3.2mm颗粒饲料实际休止角为37.9186°,仿真休止角为36.092°。休止角仿真结果与实际试验结果较为接近,两者的绝对误差分别为:6.5mm对应0.11%,5mm对应4.65%,3.2mm对应4.82%,表明颗粒饲料的休止角随着粒径的增大而减小,根据颗粒饲料参数建立的离散元模型,3种粒径的颗粒饲料其对应表面能分别为:3.2mm对应0.15J/m^(2),5mm对应0.22J/m^(2),6.5mm对应0.22J/m^(2)。

关键词：饲料休止角图像处理颗粒粒径表面能

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羊只饲喂机器人控制系统设计与出料试验

黑龙江畜牧兽医 2024年第5期 55-60页

作者：郭伟豪李海军郝文博王开元汪仁杰蔡国星秦苏波吴志强内蒙古农业大学机电工程学院呼和浩特010000

为了节约中小型养殖场在饲喂羊只过程中的人力成本,解决饲料利用率低的问题,试验设计了一套羊只饲喂机器人控制系统。该系统以可编程逻辑控制器(programmable logic controller, PLC)为主控制器,传感器采集数据反馈给PLC,依托SuKon-4G... 详细信息

为了节约中小型养殖场在饲喂羊只过程中的人力成本,解决饲料利用率低的问题,试验设计了一套羊只饲喂机器人控制系统。该系统以可编程逻辑控制器(programmable logic controller, PLC)为主控制器,传感器采集数据反馈给PLC,依托SuKon-4G智能网关搭建云平台,用户不仅可以通过触摸屏对饲喂机器人进行近程控制,还可以通过手机或电脑实现对羊只饲喂机器人行走状态和出料状态远程监控。以撒料均匀度和自然残存率为技术指标,使用玉米饲料和颗粒饲料分别验证。结果表明:羊只饲喂机器人控制系统实现了自动和手动的行走控制和饲料的自动输送分配,在行驶转速为15 r/min、出料转速为120 r/min的条件下,颗粒饲料卸载均匀度为95.325%,自然残存率为1.40%;玉米饲料卸载均匀度为97.951%,自然残存率为1.36%。玉米饲料相对颗粒饲料卸载均匀度更好,自然残存率更低,且在出料转速相同的条件下,料斗中饲料量越高羊只饲喂机器人的自然残留率越低。说明羊只饲喂机器人控制系统实现了行走和撒料控制,满足了中小型养殖场羊只饲喂的需要。

关键词：羊只饲喂机器人远程控制组态监控人机交互传感器

奶牛乳房炎检测方法的研究进展：传统方法、传感器与计算机视觉

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内蒙古农业大学学报(自然科学版) 2024年

作者：班泽宇王春光宗哲英苏力德王帅苑文博袁泽任晓丹内蒙古农业大学机电工程学院生物农药创制与资源利用自治区高等学校重点实验室奶牛信息智能感知与智慧养殖关键技术研究创新团队内蒙古机电职业技术学院电气工程系

乳房炎作为奶牛养殖业中常见且影响深远的疾病，其准确、快速的检测对于保障奶牛健康和乳制品质量至关重要。目前，乳房炎检测技术虽取得了一定进展，但仍面临诸多挑战。本文从传统方法、传感器技术、计算机视觉3个方面综述了奶牛乳房... 详细信息

乳房炎作为奶牛养殖业中常见且影响深远的疾病，其准确、快速的检测对于保障奶牛健康和乳制品质量至关重要。目前，乳房炎检测技术虽取得了一定进展，但仍面临诸多挑战。本文从传统方法、传感器技术、计算机视觉3个方面综述了奶牛乳房炎检测技术的发展。传统方法从理化性质和生物分子学方面分析乳汁样品准确判断乳房炎，但操作过程复杂，需要用到特定的实验设备和专业人员进行操作；基于传感器技术的乳房炎检测技术，通过分析乳房特征和乳汁的理化性质准确判断乳房炎，较大程度上保障了动物福利，但传感器的操作和部署容易引起动物应激反应；基于计算机视觉的乳房炎检测技术，利用数字化技术全流程、自动检测乳房炎，避免动物应激反应，但检测精度有待提升。最后，本文讨论了目前奶牛乳房炎检测技术存在的低精度、时效性差和自动化不足等问题，并展望了乳房炎检测技术的发展趋势，提出了未来的研究方向。旨在为奶牛养殖业提供高效、准确、便于应用的乳房炎检测技术与方法，以实现精准畜牧和科学管理。

关键词：乳房炎生物分子学理化性质传感器计算机视觉

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苜蓿振动压缩成型过程中的力链演变

农业工程学报 2022年第2期38卷 33-40页

作者：杜海君雷霆张永安武佩马彦华布库内蒙古农业大学机电工程学院内蒙古自治区草业与养殖业智能装备工程技术研究中心呼和浩特010018 中国农业科学院草原研究所呼和浩特010010

为分析生物质在压缩过程中的力学行为,揭示振动压缩成型机理,基于离散元仿真分析方法对揉碎苜蓿振动压缩过程中应力传递,力链结构及演变过程进行研究。参照实际压缩成型试验,建立了揉碎苜蓿压缩系统的离散元仿真模型,利用物理试验对模... 详细信息

为分析生物质在压缩过程中的力学行为,揭示振动压缩成型机理,基于离散元仿真分析方法对揉碎苜蓿振动压缩过程中应力传递,力链结构及演变过程进行研究。参照实际压缩成型试验,建立了揉碎苜蓿压缩系统的离散元仿真模型,利用物理试验对模型有效性进行了验证。基于建立的离散元仿真模型,进行了压缩过程中力链结构及演变的仿真分析,研究结果表明揉碎苜蓿无振动与振动压缩时力链分布及演变过程有所不同,无振动压缩轴向力链从上至下传递,强力链分布密度亦从上到下逐层递减;振动压缩在压缩初期轴向力链由下向上传递,后期则是上下同时向中间传递,压缩结束时成型块内强力链分布较为均匀。径向方向随着压缩行程的增加,强力链出现在心部周围,并且逐渐增强向外传递;在相同时刻,振动压缩时物料内产生强力链的分布密度及强度均小于无振动压缩时产生的强力链。对压缩行程末期的孔隙率研究发现,无振动压缩时上、下层物料孔隙率较小,中下层孔隙率较大,疏密两层孔隙率差值为3.65个百分点;振动压缩时模具内各层物料的孔隙率基本保持由上向下的递减趋势,疏密两层孔隙率差值为2.71个百分点,说明振动有利于均化物料的成型密度。该研究从细观尺度分析了生物质在振动压缩过程中的力学特性,可为探究振动压缩成型机理提供一种新途径。

关键词：振动离散元苜蓿力链孔隙率

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苜蓿秸秆压缩仿真离散元模型参数标定

农业工程学报 2020年第11期36卷 22-30页

作者：马彦华宋春东宣传忠王昊毅杨帅武佩内蒙古农业大学机电工程学院内蒙古自治区草业与养殖业智能装备工程技术研究中心呼和浩特010018

为了提高苜蓿秸秆压缩过程中离散元仿真研究所用参数的准确度,该研究采用物理试验和仿真优化设计相结合的方法对离散元仿真参数进行标定。首先,以接触参数物理试验结果为仿真参数选择依据,利用Plackett-Burman试验对初始参数进行显著性... 详细信息

为了提高苜蓿秸秆压缩过程中离散元仿真研究所用参数的准确度,该研究采用物理试验和仿真优化设计相结合的方法对离散元仿真参数进行标定。首先,以接触参数物理试验结果为仿真参数选择依据,利用Plackett-Burman试验对初始参数进行显著性筛选,方差分析结果表明,苜蓿秸秆-苜蓿秸秆静摩擦系数、苜蓿秸秆-苜蓿秸秆滚动摩擦系数、苜蓿秸秆-45钢静摩擦系数对仿真休止角影响显著。进一步以休止角的相对误差值为评价指标,对3个显著性参数进行最陡爬坡试验,优化显著性参数取值范围,并基于Box-Behnken试验建立休止角与显著性参数的二阶回归模型,以物理试验得到的38.88°休止角为目标值,对显著性参数进行寻优,得到最优组合:苜蓿秸秆-苜蓿秸秆静摩擦系数为0.45、苜蓿秸秆-苜蓿秸秆滚动摩擦系数为0.08、苜蓿秸秆-45钢的静摩擦系数为0.54。最后利用T检验得到P>0.05,表明仿真休止角与物理试验值无显著性差异,验证了最优参数组合的可靠性。研究结果表明,应用上述各优化试验来标定离散元仿真参数是可行的,同时标定的参数可为苜蓿秸秆的其它仿真试验提供参考。

关键词：苜蓿秸秆物理试验离散元休止角参数标定优化设计

基于三轴加速度传感器的放牧羊只牧食行为研究

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农业机械学报 2021年第10期52卷 307-313页

作者：张春慧宣传忠于文波郝敏刘飞龙内蒙古农业大学机电工程学院呼和浩特010018 内蒙古自治区草业与养殖业智能装备工程技术研究中心呼和浩特010018

内蒙古自治区草地资源丰富,养羊业为自治区的主要畜牧业,通过对放牧羊只牧食行为的识别并结合GPS监测其牧食路径,可为估测放牧区域采食量分布、放牧规划和草畜平衡的研究提供理论依据。本文采用三轴加速度传感器,设计了放牧羊只牧食行... 详细信息

内蒙古自治区草地资源丰富,养羊业为自治区的主要畜牧业,通过对放牧羊只牧食行为的识别并结合GPS监测其牧食路径,可为估测放牧区域采食量分布、放牧规划和草畜平衡的研究提供理论依据。本文采用三轴加速度传感器,设计了放牧羊只牧食行为数据无线采集系统,自动采集羊只牧食的三轴加速度数据,并建立羊只牧食行为识别的BP神经网络模型、全连接深度神经网络模型和卷积神经网络模型,实现对羊只采食、咀嚼、反刍3种牧食行为的分类识别。在内蒙古自治区四子王旗白音朝克图镇半荒漠化草场的试验结果表明,BP神经网络模型、全连接深度神经网络模型和卷积神经网络模型对羊只牧食行为的平均识别率分别为83.1%、89.4%和93.8%,其中卷积神经网络模型的识别精度最高,能够满足羊只牧食行为分类识别的要求。

关键词：羊牧食行为加速度传感器神经网络分类识别