CN207081412U - 一种动物体尺超声无接触测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种动物体尺超声无接触测量装置，主要包括：圆形测量盘、摄像导轨、超声波测距传感器、摄像移动机构、摄像装置、控制装置，通过快捷的控制对动物的图像获取和超声波测距，利用非接触式传感器建立动物体高、体长、胸围、管围等动物体尺参数，多角度进行精确的测距分析，选用深度图像信息相互结合提取到动物轮廓线，从体尺测点的轮廓提取，然后进行计算曲率和确定测点，利用“非接触式传感器+图像测点提取方式”修正目前机器视觉测量中动物与2D平面的夹角带来的测量误差，从而最终获得动物精确的体尺参数；使用方便，设计新颖，结构简单，成本低廉，具有很强的实用性。

Description

一种动物体尺超声无接触测量装置

技术领域

本实用新型属于动物体尺测量技术领域，具体来讲是涉及一种动物体尺超声无接触测量装置。

背景技术

动物养殖生产过程中，为了培育优秀品种，提高群体遗传水平和生产性能，需要跟踪记录动物种群发展情况，需要定期采集种群所有动物的体尺数据。对于动物种群较为庞大的养殖户和养殖场来说，是一项非常繁重的工作。传统的体尺测量需要人工用手杖、皮尺进行测量及记录，劳动强度大精度低；而利用图像处理技术，进行畜体尺测量系统对畜体的位姿和采集环境要求较严格，且测量设备结构复杂、成本较高。

目前，常用的动物体尺测量器具主要有测杖、卷尺、圆形测定器、测角计等。测量时，使动物站立在平坦的地上。肢势端正，左右二侧的前后肢均须在同一直线上，从后面看后肢掩盖前肢，侧望左肢掩盖右肢，或右肢掩盖左肢。头应自然前伸，即不左右偏，也不高抬或下垂，枕骨应与髻甲接近在一个水平线上。此过程中，需要人与动物进行很好接触配合，才能完成测量，而且测量结果误差大，受外界因素影响大。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是提供了一种结构简单、成本低廉、测量精度高的动物体尺超声无接触测量装置。

本实用新型的技术方案如下：一种动物体尺超声无接触测量装置，主要包括：圆形测量盘、摄像导轨、超声波测距传感器、摄像移动机构、摄像装置、控制装置，所述的圆形测量盘为木质圆板形状，沿圆形测量盘的平面径向八均分，每个均分线的边缘设置一个超声波测距传感器，所述的超声波测距传感器的底部设置有传感器控制器，所述的传感器控制器底部设置有传感器升降机构，摄像导轨设置在圆形测量盘的外侧，摄像导轨为与圆形测量盘同心的圆环形结构，所述的摄像装置的底部设置有摄像升降装置，所述的摄像升降装置的底部设置有摄像移动装置，所述的摄像移动装置安装在摄像导轨上，所述的超声波测距传感器、传感器控制器、传感器升降机构、摄像移动机构、摄像装置、摄像升降装置、摄像移动装置分别与控制装置电连接。

进一步的，所述的摄像装置为双深度动物图像轮廓获取装置，摄像装置主要包括图像获取模块和图像处理模块，所述的图像获取模块包括双深度摄像单元和图像数据转换单元，所述的图像处理模块包括离线和在线两种模式，所述的离线模式为：先进行深度摄像头外参数标定，然后获取变换矩阵，将数据与仿真数据变换到同一坐标系，最后进行交互式测量动物体尺；所述的在线模式为：同步获取双深度摄像头数据，然后将数据与仿真数据变换到同一坐标系。

进一步的，所述的双深度摄像单元采用光学变焦，左右双摄像头拍摄，视角为85度的左摄像头取景获得广角效果，视角为45度的右摄像头取景，获得长焦效果，可以通过多角度转换来获得清晰的动物不同面的图像。

进一步的，所述的控制装置主要包括摄像移动控制系统、超声波测距系统、控制终端。

进一步的，所述的摄像移动控制系统通过PLC控制系统来控制和调节摄像升降装置的升高和降低、摄像移动装置沿摄像导轨旋转，可以根据不用的动物的体形情况，选择不同的摄像高度和摄像角度。

进一步的，所述的超声波测距系统主要包括电路模块、报警模块、显示模块，超声波测距系统与超声波测距传感器之间电连接，所述的超声波测距传感器包括超声波发射器和超声波接收器，所述的电路模块主要包括放大电路、检波电路、51单片机，所述的超声波接收器通过放大电路与检波电路连接，所述的检波电路与51单片机连接，然后51单片机通过放大电路与超声波发射器连接，所述的51单片机与报警模块和显示模块电连接，超声波测距系统是指超声波在发射时刻的开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度，一般约为340m/s。根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离s。当动物站姿偏移平面，用超声波测距法修正偏移量，通过修正动物与像平面的夹角产生的误差，利用超声波测距传感器测定动物的站姿和平面的夹角，修正图像中提取的体长等测试参数，恢复原始尺寸。

进一步的，所述的控制终端为手持智能终端设备或者计算机设备，操作简单，方便快捷。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：通过科学的结构设计，快捷的控制对动物的图像获取和超声波测距，基于2D机器视觉技术获取动物身体曲面形状相，利用非接触式传感器建立动物体高、体长、胸围、管围等动物体尺参数，多角度进行精确的测距分析，选用深度图像信息相互结合提取到动物轮廓线，从体尺测点的轮廓提取，然后进行计算曲率和确定测点，利用“非接触式传感器+图像测点提取方式”修正目前机器视觉测量中动物与2D平面的夹角带来的测量误差，从而最终获得动物精确的体尺参数；使用方便，设计新颖，结构简单，成本低廉，具有很强的实用性。

附图说明

图1是本实用新型的俯视结构示意图；

图2是本实用新型的侧视结构示意图；

图3是本实用新型的超声波测距系统的连接关系图；

其中，1-圆形测量盘，2-摄像导轨，3-超声波测距传感器，31-传感器控制器，32-传感器升降机构，4-摄像移动机构，5-摄像，51-摄像升降装置，52-摄像移动装置，6-控制装置。

具体实施方式

实施例：如图1所示，一种动物体尺超声无接触测量装置，主要包括：圆形测量盘1、摄像导轨2、超声波测距传感器3、摄像移动机构4、摄像装置5、控制装置6；

如图2所示，圆形测量盘1为木质圆板形状，沿圆形测量盘1的平面径向八均分，每个均分线的边缘设置一个超声波测距传感器3，超声波测距传感器3的底部设置有传感器控制器31，传感器控制器31底部设置有传感器升降机构32，摄像导轨2设置在圆形测量盘1的外侧，摄像导轨2为与圆形测量盘1同心的圆环形结构，摄像装置5的底部设置有摄像升降装置51，

摄像装置5为双深度动物图像轮廓获取装置，摄像装置5主要包括图像获取模块和图像处理模块，图像获取模块包括双深度摄像单元和图像数据转换单元，图像处理模块包括离线和在线两种模式，离线模式为：先进行深度摄像头外参数标定，然后获取变换矩阵，将数据与仿真数据变换到同一坐标系，最后进行交互式测量动物体尺；在线模式为：同步获取双深度摄像头数据，然后将数据与仿真数据变换到同一坐标系。双深度摄像单元采用光学变焦，左右双摄像头拍摄，视角为85度的左摄像头取景获得广角效果，视角为45度的右摄像头取景，获得长焦效果，可以通过多角度转换来获得清晰的动物不同面的图像。

摄像升降装置51的底部设置有摄像移动装置52，摄像移动装置52安装在摄像导轨2上，超声波测距传感器3、传感器控制器31、传感器升降机构32、摄像移动机构4、摄像装置5、摄像升降装置51、摄像移动装置52分别与控制装置6电连接。

控制装置6主要包括摄像移动控制系统、超声波测距系统、控制终端，控制终端为手持智能终端设备或者计算机设备，操作简单，方便快捷。摄像移动控制系统通过PLC控制系统来控制和调节摄像升降装置51的升高和降低、摄像移动装置52沿摄像导轨2旋转，可以根据不用的动物的体形情况，选择不同的摄像高度和摄像角度。如图3所示，超声波测距系统主要包括电路模块、报警模块、显示模块，超声波测距系统与超声波测距传感器3之间电连接，超声波测距传感器3包括超声波发射器和超声波接收器，电路模块主要包括放大电路、检波电路、51单片机，超声波接收器通过放大电路与检波电路连接，检波电路与51单片机连接，然后51单片机通过放大电路与超声波发射器连接，51单片机与报警模块和显示模块电连接，超声波测距系统是指超声波在发射时刻的开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度，一般约为340m/s。根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离s。当动物站姿偏移平面，用超声波测距法修正偏移量，通过修正动物与像平面的夹角产生的误差，利用超声波测距传感器测定动物的站姿和平面的夹角，修正图像中提取的体长等测试参数，恢复原始尺寸。

本实用新型的原理为：基于2D机器视觉技术获取动物身体曲面形状相，利用非接触式传感器建立动物体高、体长、胸围、管围等动物体尺参数，多角度进行精确的测距分析，选用深度图像信息相互结合提取到动物轮廓线，从体尺测点的轮廓提取，然后进行计算曲率和确定测点，利用“非接触式传感器+图像测点提取方式”修正目前机器视觉测量中动物与2D平面的夹角带来的测量误差，从而最终获得动物精确的体尺参数。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种动物体尺超声无接触测量装置，其特征在于，主要包括：圆形测量盘(1)、摄像导轨(2)、超声波测距传感器(3)、摄像移动机构(4)、摄像装置(5)、控制装置(6)，所述的圆形测量盘(1)为木质圆板形状，沿圆形测量盘(1)的平面径向八均分，每个均分线的边缘设置一个超声波测距传感器(3)，所述的超声波测距传感器(3)的底部设置有传感器控制器(31)，所述的传感器控制器(31)底部设置有传感器升降机构(32)，摄像导轨(2)设置在圆形测量盘(1)的外侧，摄像导轨(2)为与圆形测量盘(1)同心的圆环形结构，所述的摄像装置(5)的底部设置有摄像升降装置(51)，所述的摄像升降装置(51)的底部设置有摄像移动装置(52)，所述的摄像移动装置(52)安装在摄像导轨(2)上，所述的超声波测距传感器(3)、传感器控制器(31)、传感器升降机构(32)、摄像移动机构(4)、摄像装置(5)、摄像升降装置(51)、摄像移动装置(52)分别与控制装置(6)电连接。

2.如权利要求1所述的一种动物体尺超声无接触测量装置，其特征在于，所述的摄像装置(5)为双深度动物图像轮廓获取装置，摄像装置(5)主要包括图像获取模块和图像处理模块，所述的图像获取模块包括双深度摄像单元和图像数据转换单元，所述的图像处理模块包括离线和在线两种模式。

3.如权利要求2所述的一种动物体尺超声无接触测量装置，其特征在于，所述的双深度摄像单元采用光学变焦，左右双摄像头拍摄，视角为85度的左摄像头取景获得广角效果，视角为45度的右摄像头取景，获得长焦效果。

4.如权利要求1所述的一种动物体尺超声无接触测量装置，其特征在于，所述的控制装置(6)主要包括摄像移动控制系统、超声波测距系统、控制终端。

5.如权利要求4所述的一种动物体尺超声无接触测量装置，其特征在于，所述的摄像移动控制系统为PLC控制系统。

6.如权利要求4所述的一种动物体尺超声无接触测量装置，其特征在于，所述的超声波测距系统主要包括电路模块、报警模块、显示模块，超声波测距系统与超声波测距传感器(3)之间电连接，所述的超声波测距传感器(3)包括超声波发射器和超声波接收器，所述的电路模块主要包括放大电路、检波电路、51单片机，所述的超声波接收器通过放大电路与检波电路连接，所述的检波电路与51单片机连接，然后51单片机通过放大电路与超声波发射器连接，所述的51单片机与报警模块和显示模块电连接。

7.如权利要求4所述的一种动物体尺超声无接触测量装置，其特征在于，所述的控制终端为手持智能终端设备或者计算机设备。