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基于逆向工程的奶牛乳房外形特征分析

作　者: 张艳春
导　师: 胡晓彤
学　校: 天津科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 奶牛乳房三维点云特征计算封闭运算平面切割二维曲线集合曲线特征分析
分类号: TP391.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 5次
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内容摘要

由于牛奶是国民的重要食物来源之一,因此与奶牛相关的研究一直受到高度重视。而高产与低产奶牛在体型结构上,特别是与乳房相关的体型结构方面有明显的差异,在经历了长期的研究和实践后,体型的重要性被提到与产奶性能具有同等的地位。然而由于奶牛乳房外形评价工作是人工进行,耗时且准确度不高,同时由于人工检测需经常与奶牛接触,所以会引起奶牛的应激反映,而影响其产量。基于计算机视觉的奶牛乳房外形特征分析有望成为解决上述问题的一种有效手段。为此,本研究利用计算机视觉和逆向工程技术,进行奶牛乳房外形特征的测量与分析,探索高效、非接触的奶牛乳房外形特征评定方法。与人工测量相比,上述方法简便快捷、效率高,避免主观因素的影响,并且因无需接触奶牛身体,所以能够最大限度地减少奶牛的应激反应。本文提出的乳房外形特征分析方法有望为总结、归纳高产奶牛乳房外形特征,以及利用外形特征进行产奶性能分析提供有效手段。本方法在利用计算机视觉与图像处理技术获取奶牛乳房三维点云的基础上,通过分析奶牛乳房点云分布总结奶牛乳房整体特征；随后,通过封闭算法将三维点云封闭化,并利用切片法将封闭的三维点云转换为一组平行平面上的散乱点,从而使三维形状分析转化为二维曲线分析；最终利用曲线拟合上述平行平面上的点,使奶牛乳房形状分析成为可能。目前,已完成实验室阶段的上述研究,下一阶段计划采集大量活体奶牛的外部形态特征、内部组织结构特征以及产奶性能等数据进行深入研究。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 前言  8-14
  1.1 本课题研究目的及意义  8-9
  1.2 国内外研究概况  9-11
    1.2.1 逆向工程概述及应用  9-10
    1.2.2 逆向工程国内外研究发展状况  10-11
  1.3 基于计算机视觉的奶牛乳房外形特征研究现状  11-12
  1.4 本课题研究的主要内容  12-14
2 奶牛乳房三维点云的获取  14-23
  2.1 三维点云的获取  14-20
    2.1.1 摄像机标定  14-16
    2.1.2 特征点检测与匹配  16-19
    2.1.3 三维坐标计算  19-20
  2.2 三维点云的去噪  20-23
3 三维点云的封闭化  23-44
  3.1 点云的曲面拟合  23-31
    3.1.1 插值算法  25-27
    3.1.2 平均曲率  27-30
    3.1.3 封闭算法的实现  30-31
  3.2 基于封闭三维点云的奶牛乳房外形特征分析  31-35
    3.2.1 奶牛乳房外形特征介绍  31-33
    3.2.2 外形特征分析  33-35
  3.3 基于封闭点云的体积计算  35-44
    3.3.1 基于DELAUNAY三角剖分生成四面体剖分  35-38
    3.3.2 基于最小二乘平面计算法向量  38-42
    3.3.3 奶牛乳房体积的计算  42-44
4 乳房外形特征分析  44-58
  4.1 平面集合与三维封闭点云相交  44-45
  4.2 立方体与三维点云相交  45-46
  4.3 乳房外形的曲线拟合  46-55
    4.3.1 基于隐曲线的拟合  47-48
    4.3.2 基于参数曲线的拟合  48-54
    4.3.3 基于最小均方差误差拟合  54-55
  4.4 曲线的特征分析  55-58
5 总结及展望  58-59
6 参考文献  59-66
7 攻读硕士学位期间发表论文情况  66-67
8 致谢  67

基于逆向工程的奶牛乳房外形特征分析

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