用于預(yù)測對象狀態(tài)的結(jié)果的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及用于分析工作環(huán)境中的對象的系統(tǒng)和方法。此外，本公開涉及用于在 基本上不影響工作流程、在其附近的運(yùn)動模式等的情況下分析生物（如牲畜）的健康和安 康的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在工業(yè)化養(yǎng)殖中，牲畜（如牛、魚、家禽、豬、羊等）的健康和安康對維持組織（如 農(nóng)場、分銷鏈等）的正在進(jìn)行的操作和可持續(xù)性而言是重要的。特別相關(guān)的是，工業(yè)機(jī)構(gòu)、 食品分銷網(wǎng)絡(luò)以及農(nóng)民關(guān)心牲畜的改進(jìn)管理。如疾病的爆發(fā)（如感染、乳腺炎、流感等）的 事件，可以消滅整個畜群和/或以其他方式不利地影響牛奶的生產(chǎn)或產(chǎn)品。例如，臨床和亞 臨床乳腺炎可以對牛奶產(chǎn)量和質(zhì)量具有顯著負(fù)面的影響，其中臨床乳腺炎的診斷常促使動 物從畜群隔離并且甚至緊急屠宰。雖然現(xiàn)在用抗生素治療臨床乳腺炎，但亞臨床乳腺炎根 本無法治愈。
[0003] 另外，育種計(jì)劃等的優(yōu)化可以顯著影響這類組織的底線。
[0004] 在一般情況下，雖然監(jiān)控牲畜對于協(xié)助畜群管理可能是非常有用的，但監(jiān)控過程 的實(shí)用性可受到如下情況阻礙：太長時(shí)間維持無隱匿和/或無故障地觀察對象的需要與在 污染和/或混亂的環(huán)境中工作的需要相結(jié)合并要以不顯眼的方式進(jìn)行（即沒有實(shí)質(zhì)上改變 環(huán)境、運(yùn)動路徑、工作流程等）。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本公開的一個目的是提供用于改善工業(yè)環(huán)境中的動物的健康和安康的系統(tǒng)和方 法。
[0006] 另一個目的是提供用于改善牲畜的操作（例如擠奶、繁殖、清潔等）的管理的系統(tǒng) 和方法。
[0007] 另一個目的是提供用于預(yù)測在一定環(huán)境（即在某一過程期間，當(dāng)通過環(huán)境移動 時(shí)，在擠奶期間，在排隊(duì)期間等）中的對象的健康結(jié)果的系統(tǒng)和方法。
[0008] 另一個目標(biāo)是提供用于預(yù)測在對象或?qū)ο笕后w中疾病的發(fā)作的系統(tǒng)和方法。
[0009] 上述目的通過本申請中所描述的系統(tǒng)以及方法完全或部分地滿足。具體地說，本 公開的特征和方面在所附的權(quán)利要求書、以下的描述和附圖中闡述。
[0010] 根據(jù)第一方面，提供了用于預(yù)測在環(huán)境中的對象的健康結(jié)果的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括： 位于環(huán)境內(nèi)的攝像機(jī)，該攝像機(jī)配置為生成包括對象的特征的至少一部分的一個或多個圖 像和/或視頻序列；以及處理器，該處理器配置成根據(jù)圖像和/或視頻序列中的一個或多個 識別并分割該特征的至少一部分，以形成一個或多個分割特征，根據(jù)分割特征計(jì)算一個或 多個度量，以及基于該一個或多個度量預(yù)測對象的健康結(jié)果。
[0011] 在各方面中，該系統(tǒng)可包括配置成與處理器通信的數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫可配置為存儲 圖像和/或視頻序列中的一個或多個、一個或多個基準(zhǔn)特征、分割特征中的一個或多個、和 /或度量中的一個或多個?？刹贾迷撎幚砥饕员闩c數(shù)據(jù)庫進(jìn)行通信。
[0012] 在各方面中，該處理器可配置為將基準(zhǔn)特征中的一個或多個與分割特征中的一個 或多個比較以預(yù)測對象的健康結(jié)果，處理器可布置為接收一個或多個環(huán)境參數(shù)以預(yù)測對象 的健康結(jié)果，和/或處理器可配置為根據(jù)圖像和/或視頻序列中的一個或多個來計(jì)算一個 或多個環(huán)境參數(shù)以預(yù)測對象的健康結(jié)果。
[0013] 在各方面中，處理器可配置為根據(jù)多個圖像和/或視頻序列中的每一個來分割該 特征的至少一部分以形成分割特征部分的集合，并結(jié)合分割特征部分以形成代表性的分割 特征，用于預(yù)測對象的健康結(jié)果。
[0014] 在各方面中，處理器可配置為在存在遮蔽物（例如，身體部分、腿、尾部、臟透鏡、 物體、擠奶機(jī)組件、它們的組合等）的情況下分割特征的至少一部分。
[0015] 在各方面中，攝像機(jī)（數(shù)碼攝像機(jī)、可見光攝像機(jī)、近紅外反射成像攝像機(jī)、紅外 攝像機(jī)、熒光成像攝像機(jī)、紫外成像攝像機(jī)、熱成像攝像機(jī)、3D攝像機(jī)、它們的組合等）可配 置為當(dāng)對象在環(huán)境內(nèi)移動時(shí)生成圖像和/或視頻序列。在各方面中，該系統(tǒng)可以包括多個 攝像機(jī)，每個攝像機(jī)布置為以便使特征的不同部分和/或?qū)ο笊系目蛇x特征成像。
[0016] 在各方面中，處理器可配置為基于健康結(jié)果預(yù)測發(fā)送警報(bào)。
[0017] 根據(jù)另一個方面，提供了根據(jù)本公開的系統(tǒng)在牲畜管理系統(tǒng)中的應(yīng)用。
[0018] 根據(jù)另一個方面，提供了根據(jù)本公開的系統(tǒng)用于預(yù)測哺乳動物乳腺炎的發(fā)作的應(yīng) 用。
[0019] 根據(jù)另一個方面，提供了根據(jù)本公開的系統(tǒng)用于預(yù)測動物發(fā)情期的發(fā)作的應(yīng)用。
[0020] 根據(jù)另一個方面，提供了根據(jù)本公開的系統(tǒng)用于提供用于自動擠奶系統(tǒng)的輸入的 應(yīng)用。
[0021] 根據(jù)另一個方面，提供了用于預(yù)測環(huán)境中的對象的健康結(jié)果的方法，該方法包括： 使對象進(jìn)行成像，以產(chǎn)生其一個或多個圖像；識別一個或多個圖像中的一個或多個特征； 從一個或多個圖像中分割出所識別的特征的至少一部分，以形成一個或多個分割特征；根 據(jù)分割特征計(jì)算一個或多個度量；以及基于度量中的一個或多個預(yù)測對象的健康結(jié)果。
[0022] 在各方面中，成像可以在對象移動通過環(huán)境時(shí)的時(shí)間段上執(zhí)行。
[0023] 在各方面中，該方法可以包括從多個圖像分割出多個分割特征并產(chǎn)生用于量度計(jì) 算的代表性分割特征。
[0024] 在各方面中，成像可以在程序（例如，擠奶程序、藥物投放、交配過程、運(yùn)動事件、 訓(xùn)練程序等）之前、期間、和/或之后執(zhí)行。
[0025] 在各方面中，該方法可包括將分割特征與來自對象的基準(zhǔn)特征、環(huán)境參數(shù)比較，將 分割特征和/或度量與以前取得的分割特征和/或度量比較，和/或?qū)碜詫ο蟮姆指钐?征和/或度量與從作為預(yù)測的部分的相關(guān)對象的家族獲得的那些分割特征和/或度量比 較。
[0026] 在各方面中，該方法可以包括向用戶和/或系統(tǒng)（例如，監(jiān)控系統(tǒng)、牲畜管理系統(tǒng)、 自動擠奶系統(tǒng)、自動治療系統(tǒng)等）警告該預(yù)測。
[0027] 在各方面中，健康結(jié)果可以是感染、發(fā)情期、疾病狀態(tài)等。
[0028] 在各方面中，該方法可以包括根據(jù)對象的圖像中的一個或多個識別潛在感染的位 置。
[0029] 在各方面中，可利用根據(jù)本公開的系統(tǒng)，攝像機(jī)（例如，數(shù)碼攝像機(jī)、可見光攝像 機(jī)、近紅外反射成像攝像機(jī)、紅外攝像機(jī)、熒光成像攝像機(jī)、紫外線成像攝像機(jī)、熱成像攝像 機(jī)、3D攝像機(jī)、它們的組合等）等執(zhí)行成像。
[0030] 在各方面中，可以至少部分地通過預(yù)測模型執(zhí)行該預(yù)測。
[0031] 根據(jù)另一個方面，提供了用于預(yù)測移動通過環(huán)境的部分遮蔽對象的健康結(jié)果的方 法，包括：把對象成像以產(chǎn)生對象的多個部分遮蔽圖像；識別在一個或多個部分遮蔽圖像 中的一個或多個特征；從多個圖像中分割出所識別的特征的至少一部分，以形成部分分割 特征的組；合并部分分割特征以形成代表性分割特征；根據(jù)代表性分割特征計(jì)算一個或多 個度量；以及基于度量中的一個或多個預(yù)測對象的健康結(jié)果。
[0032] 在各方面中，該方法可以包括存儲度量和/或代表性分割特征用于將來調(diào)用，和/ 或?qū)⒁粋€或多個存儲的度量和/或代表性分割特征與作為預(yù)測的部分的代表性分割特征 和/或度量中的一個或多個比較。
[0033] 根據(jù)另一個方面，提供了用于監(jiān)控在環(huán)境中的對象的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：攝像機(jī)， 攝像機(jī)布置為以便觀察對象的一個或多個特征；和耦接至攝像機(jī)的處理器，該處理器配置 為分析從攝像機(jī)獲得的一個或多個圖像，根據(jù)對象的一個或多個圖像中提取一個或多個特 征，以及分析特征或者嵌套在特征中的子特征中的一個或多個來預(yù)測對象狀態(tài)的結(jié)果。
[0034] 在各方面中，對象可以是生物（例如人類、動物，魚類、植物等），動物（如牲畜，牛、 羊、豬、馬、鹿等）、植物、制造過程、野外環(huán)境、氣體，它們的組合等。
[0035] 在各方面中，特征可以是乳房、乳房的部分、乳頭、口鼻、鼻孔、毛發(fā)圖案、皮膚斑 塊、蹄、口、眼、生殖器、它們的組合等。
[0036] 在各方面中，度量中的一個或多個可以包括熱成像數(shù)據(jù)、顏色、形狀、尺寸數(shù)據(jù)、熱 度量、平均溫度、熱梯度、溫度差、溫度范圍、熱圖、生理參數(shù)、其中的變化、或它們的與分割 特征中的一個或多個相關(guān)的組合。
[0037] 在各方面中，根據(jù)本公開的監(jiān)控系統(tǒng)和/或方法可配置為基于圖像中的一個或多 個的分析生成診斷信號（例如結(jié)果、發(fā)熱、乳腺炎、病毒、細(xì)菌感染、發(fā)情期等）。
[0038] 根據(jù)另一個方面，提供了用于對對象進(jìn)行成像的方法，包括利用攝像機(jī)通過窗玻 璃獲得對象的一個或多個圖像，根據(jù)圖像中的一個或多個評估窗玻璃的清潔度以產(chǎn)生清潔 度系數(shù)；以及基于清潔度系數(shù)清潔窗玻璃。在各方面中，該方法可以包括釋放圖像中的一個 或多個，用于基于清潔度系數(shù)的分析；將窗玻璃暴露給對象；和/或定位該對象。
[0039] 根據(jù)另一個方面，提供了用于評估對象的監(jiān)控系統(tǒng)，包括：配置為產(chǎn)生一個或多個 控制信號的控制器；根據(jù)本公開的攝像機(jī)模塊，配置為從對象的至少一個方面獲得圖像且 向控制器傳輸圖像，攝像機(jī)模塊配置為響應(yīng)控制信號中的一個或多個；以及感測子系統(tǒng)和 /或監(jiān)視攝像機(jī)，感測子系統(tǒng)和/或監(jiān)視攝像機(jī)配置為將對象的位置、方向和/或身份傳輸 給控制器，控制器配置為分析對象的位置、方向和/或身份以產(chǎn)生控制信號中的一個或多 個。
【附圖說明】
[0040] 圖1示出根據(jù)本公開的用于監(jiān)控對象的系統(tǒng)的各方面。
[0041] 圖2示出根據(jù)本公開的系統(tǒng)的各方面。
[0042] 圖3示出根據(jù)本公開的用于預(yù)測對象的結(jié)果的方法。
[0043] 圖4示出根據(jù)本公開的用于預(yù)測對象的結(jié)果的模型的各方面。
[0044] 圖5示出根據(jù)本公開的用于分析特征的方法的各方面。
[0045] 圖6示出根據(jù)本公開的用于校準(zhǔn)系統(tǒng)的方法的各方面。
[0046] 圖7示出根據(jù)本公開的用于產(chǎn)生訓(xùn)練數(shù)據(jù)的方法。
[0047] 圖8a_b示出根據(jù)本公開的用于評價(jià)對象的結(jié)果的度量的時(shí)間歷史曲線圖。
[0048] 圖9示出根據(jù)本公開的顯示關(guān)于對象組的數(shù)據(jù)的用戶界面。