1、课题来源与背景 课题来源于2019年广东省重点领域研发计划项目精准农业专项“牲畜非接触是智能识别技术研究与示范”。在牲畜育种和养殖中，为了对牲畜进行遗传改良和对大量个体进行有效管理，需要建立个体身份识别和追踪方法、体型和体况评定方法。传统人工打耳号和人工测量存在给牲畜造成损伤和驱赶应激、人工读取费时费力、人工测量准确性差、测定效率低、复杂性状难以度量等问题。随着牲畜育种和养殖规模越来越大，迫切需要建立更为高效、准确且无应激的新方法。 2、技术原理及性能指标 本课题开发的牲畜三维表型重构与体尺自动测量系统，分别提出基于长方体标定物自动配准方案；极坐标变换和基于区域限定的三次B样条插值点云修补算法；基于八叉树下采样和PointNet++点云分割及关键体尺特征点定位算法；基于动物区域先验知识的自动测量算法；猪体点云骨骼提取关节点特征向量姿态判别和调整算法。并设计完成了牲畜三维点云移动式和固定式快速获取的方案，能适应养殖场的设备快速安装，调试和运行。三维点云体尺测量系统实现对猪、牛等体长、前宽、后宽、前高、后高、胸围、腹围、臀围、体斜长、髋宽、臀部包络面积、体重估算等多项体尺测量指标准确率在95%以上，最快运算1s出结果。 本课题开发地磅AI点数-点猪宝，采用200万像素CMOS全彩筒型网络摄像机，获取地磅正上方的实时画面；采用深度学习AI算法实时标记商品猪每一个体并计数，同时支持读取群体重，点数截图、视频保存等功能，视频点数准确率达99.6%。温氏种猪公司定制开发的超高频电子耳标以及可以手写的号牌，能方便电子读扫，也能用肉眼快速识别。使用智能耳标钳戴标前，在APP内选择戴标仔猪信息和母猪进行绑定对应，可以追踪仔猪父母代信息，戴标成功后，仔猪耳标数据自动上传至云端，并支持数据接入种猪系统。实验测试耳标读取准确率99.77%。 3、技术的创造性与先进性 （1）解决活体动物三维重构中非刚性形变、非均匀采样、配准问题 动物行为非受控，点云获取存在噪声、非均匀或欠采样、空洞和缺失等影响三维重构效果。本项目设计三维采集装置，确保精准高效获取牲畜三维点云，实现平滑去噪、配准拼接，并在兼顾点云质量同时保证计算效率。 （2）提出点云分割体型特征关键点搜索和体尺数据精确估算 牲畜个体三维点云数据量非常大，如直接对点云数据逐点全局搜索体尺特征点计算量大，耗时长，且单点信息不连续，不利于后续体尺特征数据的测算。本项目设计点云分割算法能将动物点云分为多个不同部分，能对不同部位进行精确搜索与定位牲畜关键体尺特征点。 （3）面向非受控环境下体型差异牲畜间个体识别 摄像装置布局、图像样本数据的采集和标注、电子标签及阅读器安装和数据采集，以及大量不同场景图像数据来训练目标检测算法模型，从而提高非受控环境下牲畜个体识别准确度。 （4）牲畜不规则运动和黏连情况下重量测算和计数准确度 重量测算需要采集大量样本数据来构建体型-体重规则，体型-体重规则是建立在牲畜正常站立状态下体型轮廓，而牲畜并不是每时每刻都会处于正常状态。因此，需要重点考虑重量测算的图像采集策略。 4、技术的成熟程度，适用范围和安全性； 本项目目标成果点猪宝软件(V1.0)、牲畜三维表型体尺自动测量平台(ZJ-001)已开发完成，软件功能，性能通过测试验证，软件分别在东成养户和养猪场、屠宰场等典型用户出完成实际试用，软件运行正常，获得用户认可。工业和信息化部电子第五研究所评价《牲畜非接触式智能识别技术研究与示范》项目技术就绪度为7级。该项目的成果可以用于猪、牛、羊种畜表型特征筛选、体况自动精准评价，有效解决传统识别方法的效率、精度和动物福利问题，可以应用于体型性状的自动化和规模化表型采集、牲畜生长发育监测、种畜膘情评估。这些技术都是无接触式采集技术不会对牲畜产生安全影响。 5、应用情况及存在的问题； 牲畜三维表型重构和体况评分系统在清远一区种猪场、新兴簕竹养猪场、河源新晶屠宰场、新兴奄村实验场、张掖畜牧局下属3个牛场测定站、梅州广顺海安格斯种牛基地等多个实验场完成示范应用。该项目与几家企业如深圳云辉物联、中恒国科、梅州广顺海等展开技术合作，在其对应的养殖场展开试点应用。AI点数产品-点猪宝开发，其部署在华北、重庆、广东、广西、山东等地的10个养猪公司测试并示范，其点数准确率达99.6%以上。牲畜三维表型重构和体况评分系统需要进行产品化的外观设计，并标准化生产，让其在各个不同的场地应用安装时能更加方便和通用。