Способ и устройство дистанционной фиксации физиологического состояния вымени и доильных сосков сельскохозяйственных животных
Владельцы патента RU 2677136:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева) (RU)
Группа изобретений относится к сельскому хозяйству, в частности к контролю состояния вымени и сосков животных. Выходы первого, второго, третьего и четвертого блоков технического зрения (1) подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам блока анализа и классификации информации (2). Первый выход блока анализа и классификации информации подсоединен к входу блока базы данных (3). Второй выход блока анализа и классификации информации подключен к входу компьютера специалиста-технолога (6). Выход компьютера подключен к входу ворот (7) сортировки животных (8). Входы первого, второго, третьего и четвертого блоков технического зрения подсоединены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам блока синхронизации кадров (5). К выходу блока синхронизации кадров подключен вход блока (4) зоны (9) равномерного освещения и многостороннего обзора вымени. Блоки технического зрения ориентированы под углом 90° относительно друг друга. Осуществляют осмотр вымени и сосков животного видеокамерами в установленном оптическом диапазоне и формируют панорамные видеоцифровые изображения, которые сравнивают с эталонами в базе данных. Повышается качество и оперативность выявления болезней вымени и сосков животных. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области животноводства, конкретно к технологиям и устройствам контроля технологических процессов ухода за сельскохозяйственными животными, в частности, для дистанционного наблюдения за физиологическим состоянием вымени и доильных сосков сельскохозяйственных животных.
Известны способы и устройства биотелеметрического контактного и бесконтактного наблюдения за поведением животных и использования этих данных для оценки их состояния, а также выполнения необходимых операций технологических процессов животноводства (А.С. Иванов, И.В. Юдаев. Системы контроля состояния животных и птицы // Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 65-летию образования Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии: Том 3. - Волгоград, ФГОУ ВПО Волгоградская ГСХА, 2009. - С. 51-55).
Недостатком известных технических решений является неприспособленность их для применения в технологических процессах дистанционной фиксации физиологического состояния вымени и сосков сельскохозяйственных животных.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению являются способ и устройство дистанционного контроля состояния сельскохозяйственного животного средствами технического зрения, сравнение видеоцифровых изображений контролируемого животного с эталоном в базе данных (патент РФ №2542109, МПК A61D 1/08, опубл. 20.02.2015, Бюл. №5). Известное устройство включает блок технического зрения, блок передачи информации, блок анализа и классификации информации о состоянии животного, блок базы данных.
Недостатком известного технического решения является невозможность получить панорамные видеоизображения объекта контроля и диагностики физиологического состояния, что существенно затрудняет дифференциацию полученных результатов, в частности, при контроле состояния отдельных органов и выявлении заболеваний животного, в т.ч., заболевания вымени и сосков, что очень важно и необходимо при реализации технологических процессов получения качества готовой продукции (молока) от сельскохозяйственных животных. По этой причине, как правило, на фермах контроль возникновения заболеваний вымени и сосков сельскохозяйственных животных выполняют сотрудники фермы чисто визуально (зрительно), что часто не эффективно из-за сложности, значительной длительности, недостаточной точности и субъективности подхода при выполнении технологических процессов и анализе его результатов.
Задачей настоящего изобретения является повышение качества и оперативности выявления болезней вымени и сосков сельскохозяйственных животных, в режиме реального времени, с последующим накоплением базы данных о состоянии сельскохозяйственных животных новой информацией.
В результате использования предлагаемого изобретения за счет формирования панорамных видеоцифровых блоком технического зрения изображения вымени и каждого из сосков, преобразования и обработки видеоцифровых изображений блоком анализа и классификации, а также сравнения их с эталонами вымени и сосков, повышаются качество, оперативность и сокращается стоимость технологических процессов выявления болезней вымени и сосков сельскохозяйственных животных, появляется возможность осуществлять эти процессы в режиме реального времени.
Технический результат в результате использования предлагаемого решения достигается тем, что в реализации способа дистанционной фиксации физиологического состояния вымени и доильных сосков сельскохозяйственных животных, предусматривающего визуальный контроль за внешним видом животного системой технического зрения, видеокамерами наблюдения в установленном оптическом диапазоне осуществляют многосторонний осмотр вымени и сосков животного и формируют панорамные видеоцифровые изображения вымени и каждого из сосков, а полученные видеоцифровые изображения преобразовывают и обрабатывают по логическим и семантическим алгоритмам, сравнивают с эталонами вымени и сосков здорового животного в базе данных, причем, если в результате сравнения на вымени или сосках контролируемого животного обнаруживают отклонения от эталона, а именно, находят на них области повреждений и заболеваний вымени и сосков животного, по оптическим контрастам морфологических признаков ставят диагноз заболевания и передают результаты в базу данных специалиста, а животное направляют через селективные ворота на специальные лечебные процедуры, минуя процессы дойки.
Технический результат достигается также тем, что в устройство дистанционной фиксации физиологического состояния вымени и доильных сосков сельскохозяйственных животных, включающее, блок анализа и классификации информации, блок базы данных, введены три блока технического зрения, блок зоны равномерного освещения и многостороннего обзора вымени блоками технического зрения, блок синхронизации кадров блоков технического зрения, причем выходы первого, второго, третьего и четвертого блоков технического зрения подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам блока анализа и классификации информации, входы первого, второго, третьего и четвертого блоков технического зрения подсоединены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам блока синхронизации кадров блоков технического зрения, первый выход блока анализа и классификации информации подсоединен к входу блока базы данных, а второй выход блока анализа и классификации информации о состоянии животного подключен к входу компьютера специалиста-технолога, вход блока зоны равномерного освещения и многостороннего обзора вымени подключен к первому выходу блока синхронизации кадров блоков технического зрения, вход блока синхронизации кадров блоков технического зрения подключен к второму входу блока анализа и классификации информации, вход селективных ворот сортировки животных подключен к выходу компьютера специалиста-технолог, при этом блоки технического зрения размещают под углом 90° относительно друг друга.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
Во время, предшествующее дойке, организуют индивидуальное наблюдение за сельскохозяйственным животным, а именно, системой технического зрения дистанционно фиксируют физиологическое состояние вымени и доильных сосков животных:
1. После обмывания и подготовки вымени животного к доению видеокамерами наблюдения в установленном оптическом диапазоне осуществляют многосторонний осмотр вымени и сосков животного.
2. Формируют панорамные видеоцифровые изображения вымени и каждого из сосков.
3. Полученные видеоцифровые изображения преобразовывают и обрабатывают по логическим и семантическим алгоритмам. Для этого полученные видеоцифровые изображения вымени и сосков контролируемого животного сравнивают с эталонами вымени и сосков здорового животного.
В ходе сравнения выявляют следующие отклонения от здорового состояния: трещины кожи сосков; лоскутные и рвано-ушибленные повреждения стенки соска; при проникающих ранах - выделение молока через раневой канал; травмы вымени (кровоизлияние); сужение соскового канала - тугодойность, плотные шарики и рубцы в канале соска; сужение и заращение полости сосковой цистерны; недержание молока - самопроизвольное выделение молока через сосковый канал каплями или струйкой; папилломы или бородавки сосков - доброкачественные опухоли в толще кожи сосков или над ее поверхностью в виде грибовидных разращений; отек вымени (начинается с сосков, отек распространяется по всей молочной железе); фурункулез вымени (твердые, болезненные одиночные или множественные очаги воспаления, цвет кожи постепенно приобретает желто-красный оттенок); бородавки на коже вымени, папилломы - по внешней структуре папилломы напоминают крохотные сосочки; мастит - воспаление вымени набухание, отвердевание и покраснение вымени коровы.
4. Если в результате сравнения на вымени или сосках контролируемого животного обнаруживают отклонения от эталона, т.е. по морфологическим признакам, выделенным на видеоцифровых изображениях обнаруживают на них области повреждений и заболеваний вымени и сосков животного, регистрируют отклонения от нормального здорового состояния и, в зависимости от поставленного диагноза, передают результаты в базу данных специалиста-технолога, а животное направляют через селективные ворота на специальные лечебные процедуры.
Изобретение иллюстрируется на представленных чертежах.
На фиг. 1 - общая схема реализации способа и устройства.
На фиг. 2 - видеоцифровые панорамные изображения формы и дефектов вымени.
На фиг. 3 - видеоцифровые панорамные изображения формы и дефектов сосков.
Устройство дистанционной фиксации физиологического состояния вымени и доильных сосков сельскохозяйственных животных включает четыре блока технического зрения 1, блок анализа и классификации информации 2, блок базы данных 3, блок зоны равномерного освещения и многостороннего обзора вымени 4, блок синхронизации кадров 5 блоков технического зрения 1. На фиг. 1 поз. 6 обозначен компьютер специалиста-технолога, поз. 7 - селективные ворота коридора сортировки животных, поз. 9 - контролируемое сельскохозяйственное животное, поз. 8 - зона равномерного освещения и многостороннего обзора вымени.
Выходы первого, второго, третьего и четвертого блоков технического зрения 1 подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам блока анализа и классификации информации 2, входы первого, второго, третьего и четвертого блоков технического зрения 1 подсоединены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам блока синхронизации кадров 5 блоков технического зрения 1, первый выход блока анализа и классификации информации 2 подсоединен к входу блока базы данных 3, а второй выход блока анализа и классификации информации о состоянии животного подключен к входу компьютера специалиста-технолога 6. Вход блока зоны равномерного освещения и многостороннего обзора вымени 4 подключен к первому выходу блока синхронизации кадров 5 блоков технического зрения 1, вход блока синхронизации кадров 5 блоков технического зрения 1 подключен к второму входу блока анализа и классификации информации 2. Вход селективных ворот сортировки животных подключен к выходу компьютера специалиста-технолога 6. Блоки технического зрения 1 размещают под углом 90° относительно друг друга.
На фиг. 2 показаны видеоцифровые панорамные изображения формы и дефектов вымени: 10 - ушибы, 11 - отек, 12 - фурункулы, 13 - мастит.
На фиг. 3 показаны видеоцифровые панорамные изображения формы и дефектов сосков: 14 - трещины, 15 - раны, 16 - заражение, 17 - недержание молока, 18 - попиломы, 19 - бородавки.
Устройство работает следующим образом.
После обмывания и подготовки вымени контролируемого сельскохозяйственного животного 8 к доению блоки технического зрения 1 в установленном оптическом диапазоне, а именно, при оценке температуры тела используют оптическое излучение спектра ультрафиолетового излучения, для дифференцирования оттенков по цвету - излучения видимого спектра, по контрасту - излучения инфракрасного спектра, осуществляют многосторонний целенаправленный осмотр вымени и сосков контролируемого сельскохозяйственного животного 8. При этом по сигналу блока синхронизации кадров 5 блоков технического зрения 1 включением блока зоны равномерного освещения и многостороннего обзора вымени 4 обеспечивают требуемые условия видеонаблюдения. Кроме этого, блок синхронизации кадров 5 блоков технического зрения 1 управляет работой блоков технического зрения 1.
Видеоинформацию с блоков технического зрения 1 передают в блок анализа и классификации информации 2. Блок анализа и классификации информации 2 формирует панорамные видеоцифровые изображения вымени и каждого из сосков контролируемого сельскохозяйственного животного 8. Полученные видеоцифровые изображения вымени и сосков контролируемого сельскохозяйственного животного 8 сравнивают с эталонами вымени и сосков здорового животного в базе данных 3.
Если в результате сравнения на вымени или сосках контролируемого животного обнаруживают отклонения от эталона, т.е. по морфологическим признакам выделенным на видеоцифровых изображениях, а именно, по оптическим контрастам, цветовым несоответствиям, отклонениям температуры, обнаруживают области повреждений и заболеваний вымени и сосков животного, регистрируют отклонения от нормального здорового состояния и, в зависимости от поставленного диагноза, передают результаты в базу данных 3, компьютер специалиста-технолога 6, а животное направляют через селективные ворота 7 на специальные лечебные процедуры.
1. Устройство дистанционной фиксации физиологического состояния вымени и доильных сосков сельскохозяйственных животных, включающее блок технического зрения, блок анализа и классификации информации, блок базы данных, отличающееся тем, что в устройство введены дополнительные блоки технического зрения, во взаимно противоположно-перекрестных направлениях, ориентированных к вымени и соскам, блок зоны равномерного освещения и многостороннего обзора вымени блоками технического зрения, блок синхронизации кадров блоков технического зрения, причем выходы первого, второго, третьего и четвертого блоков технического зрения подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам блока анализа и классификации информации, входы первого, второго, третьего и четвертого блоков технического зрения подсоединены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам блока синхронизации кадров блоков технического зрения, первый выход блока анализа и классификации информации подсоединен к входу блока базы данных, а второй выход блока анализа и классификации информации о состоянии животного подключен к входу компьютера специалиста-технолога, вход блока зоны равномерного освещения и многостороннего обзора вымени подключен к первому выходу блока синхронизации кадров блоков технического зрения, вход блока синхронизации кадров блоков технического зрения подключен ко второму входу блока анализа и классификации информации, вход селективных ворот сортировки животных подключен к выходу компьютера специалиста-технолога, при этом блоки технического зрения ориентированы под углом 90° относительно друг друга.
2. Способ дистанционной фиксации физиологического состояния вымени и доильных сосков сельскохозяйственных животных, предусматривающий контроль за внешним видом животного системой технического зрения, отличающийся тем, что осуществляют многосторонний встречно-перекрестный осмотр вымени и сосков животного видеокамерами наблюдения устройства по п. 1 в установленном оптическом диапазоне и формируют панорамные видеоцифровые изображения вымени и каждого из сосков, а полученные видеоцифровые изображения преобразовывают и обрабатывают по логическим и семантическим алгоритмам, сравнивают с эталонами вымени и сосков здорового животного в базе данных, причем, если в результате сравнения на вымени или сосках контролируемого животного обнаруживают отклонения от эталона, а именно находят на них области повреждений и заболеваний вымени и сосков животного, по оптическим контрастам морфологических признаков ставят диагноз заболевания и передают результаты в базу данных специалиста, а животное направляют через селективные ворота на специальные лечебные процедуры, минуя процессы дойки.
