农业机械学报

作者：陆明洲，梁钊董，NORTON Tomas，张生福，沈明霞

单位：南京农业大学,南京农业大学,鲁汶大学,青海民族大学,南京农业大学,

关键词：湖羊;短时咀嚼行为;羊嘴状态检测;咀嚼行为分析;正则表达式;EfficientDet

基金：国家自然科学基金项目（31972615）、江苏省自然科学基金项目（BK20191315）和青海省科技厅基础研究计划项目（2020-ZJ-716）

为分析羊进食行为、自动估算其进食量，提出一种从舍饲湖羊采食视频中自动识别其短时咀嚼行为的方法。首先，针对舍饲湖羊采食区域特点，在EfficientDet网络架构中增加目标框筛选模块，检测视频帧中羊嘴张开、上下颌错开及闭合3种状态，根据羊脸与相机拍摄角度的方位关系检测羊嘴状态，并为各状态赋编码值;然后，利用正则表达式提取连续视频帧中的一次上下颌张合对应的羊嘴状态编码值序列片段;最后，针对羊侧脸面对相机咀嚼、抬头正脸面对相机咀嚼、低头正脸面对相机咀嚼以及鸣叫等一次上下颌张合动作对应的羊嘴状态编码值序列片段构建分类规则，实现短时咀嚼行为的自动识别。对比了基于EfficientDet-D0~D4、YOLO v5和SSD网络的羊嘴状态检测性能，结果表明，改进的EfficientDet-D1网络能以28.18 f/s的传输速率，获得95.64%和98.84%的羊嘴状态检测精确率和均值平均精确率，优于YOLO v5和SSD网络。利用湖羊采食视频测试EfficientDet-D1网络结合正则表达式的湖羊短时咀嚼行为识别分类规则性能，结果表明，分类规则能以91.42%的自动识别正确率和90.85%的平均正确率直接从视频中提取湖羊短时咀嚼行为发生次数和持续时长。本研究将基于视频的湖羊短时咀嚼行为识别问题转换为羊嘴状态编码值序列分类问题，降低了分类模型的复杂度，为湖羊短时咀嚼行为的自动识别提供了一种新的研究思路。

来源：2021年第8期

《农业机械学报》期刊编辑部

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