基于RFID和机器视觉的奶牛自动测产系统研究

摘要

随着社会的不断发展，人们对乳制品的需求量也在不断的增加。奶量测产作为原奶下线的第一步在整个乳制品生产过程中起着十分重要的作用，它直接影响着企业管理者对整个企业的最终决策。
　　传统的奶牛测产过程都是依赖于操作人员的手工抄写与录入，这种录入方式无论是数据的完整性还是准确性都得不到很好的满足。为了克服这些缺点，本文基于射频识别技术（Radio Frequency Identification简称RFID）和机器视觉技术设计一套自动测产系统。该系统主要由牛只占位识别和LED数码管识别两部分组成，其具体研究包括下面几部分。
　　首先，在分析了牧场现有测产方式的基础上，根据实际挤奶设备情况，从感知层、传输层及应用层三个层次对整个系统方案进行了设计，特别是在数据感知层，考虑到奶牛耳标位姿变化导致RFID数据杂乱的问题，本系统选用多RFID天线对牛只进行识别。
　　然后，本文重点介绍了利用检测融合的方法对牛只占位进行识别的算法。并考虑到现场的实际情况，从以下几个方面对该算法做了一些改进:第一，在原有算法的基础上利用识别结果的队列信息对其矫正，以补偿由于传感器问题而造成的漏检测;第二，利用分栏传感器在挤奶设备反转时对传感器原始数据做过滤处理，以防止这些无效的数据对结果造成误检测;第三，利用多圈检测传感器对由于高产量第一圈没有挤奶完毕的牛只进行再检测。
　　接着，在获得了牛只占位信息之后，本文重点介绍了利用工业摄像机获取挤奶设备面板图像并通过图像处理获取面板奶量的算法。
　　最后，在牧场实现了相应的硬件安装，并在XP操作系统上利用VS2008开发环境实现了奶量自动测产系统的软件集成，并从容错性、适应性及稳定性三个方面对该系统做了实验检测，检测结果表明本文设计的自动测产系统，不仅对异常情况有较强的处理能力，而且对环境的适应能力强且稳定性较好。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 课题的研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 课题来源

1．4 论文的主要工作及章节安排

第二章 奶牛自动测产系统方案设计

2．1 牧场现有情况介绍

2．1．1 牧场现有的挤奶设备介绍

2．1．2 牧场现有奶量采集系统介绍

2．2 自动测产系统体系结构设计

2．2．1 数据感知层

2．2．2 数据传输层

2．2．3 数据应用层

2．3 自动测产系统感知层设计

2．3．1 RFID选型设计

2．3．2 奶量信息提取方式设计

2．3．3 辅助传感器选型

2．3．4 牛只占位识别方案设计

2．4 自动测产系统传输层设计

2．4．1 数字信号传输方式设计

2．4．2 RFID与PC机传输方式设计

2．4．3 图像传输方式设计

2．5 自动测产系统应用层设计

2．6 本章小结

第三章 基于多传感器检测融合的牛只占位识别算法

3．1 多传感器检测融合

3．1．1 多传感器检测融合简介

3．1．2 多传感器检测融合分类

3．1．3 假设检验

3．1．4 融合中心常用的融合方法

3．2 数据采集

3．2．1 RFID数据采集

3．2．2 光电传感器数据采集

3．2．3 栏位信息获取

3．3 单倍进牛口宽度牛只占位识别算法与测试

3．3．1 单牛只融合过程

3．3．2 多牛只融合过程

3．3．3 单倍进牛口宽度牛只占位识别算法集成

3．4 算法性能改进

3．4．1 识别结果弥补漏检测操作

3．4．2 转盘反转异常处理

3．4．3 1．5倍进牛口宽度牛只占位识别算法

3．4．4 转多圈牛只检测

3．5 本章小结

第四章 基于图像处理的LED数码管识别算法

4．1 图像处理与图像识别简介

4．2 LED数码管图像采集

4．3 LED数码管图像处理算法

4．3．1 图像过滤

4．3．2 图像二值化

4．3．2 数字区域定位

4．3．4 字符分割与小数点判断

4．3．5 字符精确定位与识别

4．4 LED数码管识别算法集成与测试

4．5 本章小结

第五章 基于RFID与图像处理的自动测产系统集成

5．1 自动测产系统的硬件集成

5．1．1 自动测产系统的硬件组成

5．1．2 自动测产系统的硬件安装

5．2 自动测产系统的软件集成

5．2．1 数据采集模块

5．2．2 参数设置模块

5．2．3 牛只占位识别与LED数码管识别

5．2．4 UI显示模块

5．2．5 WebService接口

5．3 自动测产系统软件测试

5．4 测试结果总结

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果