家禽生理信息監(jiān)測(cè)和早期疾病預(yù)警技術(shù)

現(xiàn)代畜牧網(wǎng) http://www.cvonet.com 2024/6/6 10:31:39 關(guān)注：2365 評(píng)論： 我要投稿

??篇根據(jù)姚教授文章重點(diǎn)講解“家禽生理信息監(jiān)測(cè)和早期疾病預(yù)警技術(shù)”的應(yīng)用發(fā)展。
??家禽的形態(tài)、行為以及生理特征包含豐富信息，通常用來反映其生長(zhǎng)環(huán)境的舒適度 、情緒狀態(tài)以及健康狀況 。家禽疾病診斷主要依靠獸醫(yī)巡檢對(duì)家禽群體精神狀態(tài)、外觀、行為、飲食和糞便等的觀察分析和生化檢測(cè)。在高密度的養(yǎng)殖環(huán)境中，獸醫(yī)巡檢不方便且易造成交叉感染，而生化 檢測(cè)則需要經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員，還易錯(cuò)過疾病治療的窗口期。準(zhǔn)確高效的監(jiān)測(cè)家禽生理信息有助于分析家禽的生理、健康狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)家禽疾病個(gè)體進(jìn)行疾病預(yù)警，以提高生產(chǎn)效益。
??目前畜牧業(yè)的信息化、 智能化快速發(fā)展，針對(duì)家禽生理信息的智能監(jiān)測(cè)和疾病預(yù)警技術(shù)已有大量研究及成果，其多是基于家禽體表、生理或行為的某一量化特征通過傳感器感知、智能算法處理，來實(shí)現(xiàn)家禽生理信息的監(jiān)測(cè)和疾病的預(yù)警 。
??一、家禽生理信息監(jiān)測(cè)和早期疾病預(yù)警技術(shù)
??1. 基于外表形態(tài)特征的監(jiān)測(cè)技術(shù)
??基于家禽形態(tài)特征的監(jiān)測(cè)技術(shù)中，主要以頭部特征、輪廓幾何特征、骨骼角度參數(shù)來檢測(cè)家禽形態(tài)的異常狀況，并能通過家禽圖像進(jìn)行體重估算。健康狀況發(fā)生變化的家禽個(gè)體常會(huì)伴隨身體結(jié)構(gòu)、輪廓、關(guān)鍵部位形態(tài)變化（如雞冠部、眼部、羽毛狀態(tài)等）。
??李亞碩等人利用機(jī)器視覺檢測(cè)雞冠顏色，通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析健康雞與病雞的雞冠顏色特征差異，以辨別蛋雞的健康狀況并定位病雞位置，其對(duì)病雞的正確識(shí)別率為96% , 誤識(shí)別率為2% 。
??畢敏娜等人提出了一種基于雞冠及雞眼構(gòu)成的雞頭信息特征的雞病識(shí)別方法。利用H分量閾值提取雞冠雞垂，通過雞冠雞頭的位置關(guān)系識(shí)別雞頭，再分別提取雞眼瞳孔輪廓的形狀幾何特征和雞冠顏色構(gòu)成H分量共生矩陣，用 ARA 特征選擇算法獲得雞病特征變量，最后用支持向量機(jī)分類器進(jìn)行分類訓(xùn)練，試驗(yàn)結(jié)果表明病雞正確識(shí)別率為92.5% 。
??陳佳等人利用白羽肉雞背部投影面積與體重間的顯著相關(guān)性，提出一種結(jié)合深度學(xué)習(xí)的非接觸式白羽肉雞體重估測(cè)方法。該方法采用自適應(yīng)掩膜隨機(jī)提取白羽肉雞身體部分邊緣點(diǎn)并進(jìn)行橢圓擬合，映射出背部投影面積，再構(gòu)建背部投影面積與體重間的線 性回歸模型進(jìn)行肉雞體重估測(cè)，試驗(yàn)表明群雞場(chǎng)景中體重估測(cè)最低準(zhǔn)確率為 90.50%。
??2、基于行為特征的監(jiān)測(cè)技術(shù)
??家禽行為是健康和福利的關(guān)鍵指標(biāo), 其中采食和飲水行為最受生產(chǎn)者關(guān)注，可用其判斷生長(zhǎng)狀態(tài)以及健康狀況。早期的研究是通過在料線和水管上安裝電子稱和流量計(jì)等設(shè)備，測(cè)量固定時(shí)間內(nèi)飼料和水的減少量來間接監(jiān)測(cè)家禽群體的采食、飲水。目前基于機(jī)器視覺和飼料與水的消耗量監(jiān)測(cè)已實(shí) 現(xiàn)多目標(biāo)家禽采食飲水的高精度監(jiān)測(cè)。
??李國(guó)明教授等人開發(fā)了一種檢測(cè)肉雞采食和飲水行為的圖像處理算 法，采用機(jī)器學(xué)習(xí)模型對(duì)計(jì)算飼喂器周圍肉雞數(shù)量的方程設(shè)置參數(shù)，通過飼喂器周圍的雞只數(shù)量對(duì)采食行 為進(jìn)行檢測(cè)，其結(jié)果的總體準(zhǔn)確率超過 89%。
??也有研究者利用麥克風(fēng)獲取家禽啄食聲，并將其與采食量進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，建立啄食聲與采食量的模型，進(jìn)而監(jiān)測(cè)家禽采食量、采食頻率并分析采食行為。
??此外，對(duì)家禽日常行為也有大量研究，通過大量的家禽行為數(shù)據(jù)集來建立行為模型，并檢測(cè)其異常行為來識(shí)別病雞，以便采取相應(yīng)措施來減少經(jīng)濟(jì)損失。目前已實(shí)現(xiàn)站立、趴臥、啄羽、梳羽等 10 項(xiàng)家禽行為的識(shí)別，為家禽養(yǎng)殖的高效管理提供更多信息。
??李娜等人利用攝像頭記錄散養(yǎng)雞群在舍內(nèi)的活動(dòng)，對(duì)雞只的采食、站立、趴臥、梳羽、啄羽和打架行為進(jìn)行標(biāo)注，再利用 YOLO v4 目標(biāo)檢測(cè)模型識(shí)別，模型總體平 均精度準(zhǔn)確率為 79.69%。
??對(duì)飼養(yǎng)群體的異?；顒?dòng)檢測(cè)可作為家禽早期健康預(yù)警 。
??Aydin利用3D視覺攝像機(jī)從俯視角度采 集肉雞圖像，采用圖像處理算法識(shí)別肉雞的躺臥與站立狀態(tài)，并統(tǒng)計(jì)了肉雞的躺臥次數(shù)和持續(xù)時(shí)間，結(jié)果 表明使用3D視覺相機(jī)系統(tǒng)識(shí)別肉雞躺臥與站立的準(zhǔn)確率達(dá)到 93% 。最后基于躺臥時(shí)間與步態(tài)評(píng)分負(fù)相關(guān)，提出了一種間接評(píng)價(jià)肉雞腿部健康狀況的方法。
??Kristensen 等用攝像機(jī)記錄和描述了肉雞群 1~3 周齡的正?；顒?dòng)水平和異常活動(dòng)水平，當(dāng)某一周齡的活動(dòng)水平偏離預(yù)期水平時(shí)，檢測(cè)系統(tǒng)可以通知生產(chǎn)者。
??3. 基于生理特征的監(jiān)測(cè)技術(shù)
??a. 基于糞便：
??家禽的一些生理特征（糞便、體溫等）能真實(shí)反映家禽的健康狀況，且易于監(jiān)測(cè)，是疾病早期預(yù)警和診斷的依據(jù)。消化系統(tǒng)疾病是家禽養(yǎng)殖中常見的疾病，嚴(yán)重影響著家禽健康和生產(chǎn)，其最直觀的表現(xiàn)便是糞便。
??Aziz 等人使用灰度共生矩陣法描述糞便的紋理特征，提取了其中 19 種紋理特征集作為支持向量機(jī)的輸入，對(duì)健康雞和病雞的糞便進(jìn)行分類，來實(shí)現(xiàn)患病雞只的檢測(cè) 。
??Wang 等人收集了10000 張 25~35 日齡羅斯肉雞的糞便圖片，將糞便分為 5 類（正常、形狀異常、顏色異常、含水量異常、形狀和含 水量都異常）并開發(fā)了一種基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的檢測(cè)模型，來進(jìn)行肉雞糞便的檢測(cè)和分類，在測(cè)試數(shù)據(jù)集上達(dá)到了 99. 1%的召回率和 93.3%的精度，再結(jié)合清糞帶運(yùn)行速度估測(cè)，實(shí)現(xiàn)了排泄異常糞便雞只的籠定位，定位準(zhǔn)確率為 92.95%。
??b. 基于體溫：
??家禽是恒溫動(dòng)物，但在病理或者應(yīng)激情況下會(huì)發(fā)生體溫變化，因此體溫可作為家禽疾病早期預(yù)警和檢測(cè)的生理指標(biāo)。目前，基于家禽異常體溫的疾病檢測(cè)研究多集中在腿部疾病和禽流感方面。
??劉修林等人利用紅外熱像儀測(cè)定了不同環(huán)境溫度下健康蛋雞與患病蛋的表面溫度，通過比較其頭部和腿部或足 部的最高溫度以及平均溫度，獲得了體表溫度與健康狀況之間的關(guān)系，再進(jìn)一步分析獲得了能反映疾病狀 態(tài)變化的最佳體表溫度區(qū)域，結(jié)果顯示，健康蛋雞和患病蛋雞的頭部或腿部存在明顯溫差，最大溫差為6.9℃ , 且腿部和足部存在極大溫差，可利用蛋雞體表溫度進(jìn)行疾病檢測(cè)。
??許志強(qiáng)等人通過紅外熱圖像提取肉雞腿部異常時(shí)的溫度特征，結(jié)合姿態(tài)特征來綜合判斷腿部異常情況并提出了 自動(dòng)檢測(cè)方法，該方法將肉雞腿部最大溫度、身體質(zhì)心高度、身體前傾角、身體偏轉(zhuǎn)角作為輸入特征，利用 YOLO v3 和隨機(jī)森林建立肉雞腿部異常自動(dòng)檢測(cè)模型，對(duì)正常、輕微異常、中度異常3個(gè)類別的檢測(cè)總體 準(zhǔn)確率為 96.16%。
??c. 基于聲音
??家禽的聲音是其重要生理信息的表達(dá)，與其呼吸系統(tǒng)的健康密切相關(guān)，是提醒生產(chǎn)者注意環(huán)境管理和 疾病傳播的重要信號(hào)。
??Liu等人在2萬羽白羽肉雞雞舍錄音1周，基于小波變換梅爾頻率倒譜系數(shù) ( WMFCCs) 、相關(guān)距離費(fèi)舍爾準(zhǔn)則( CDF) 和隱馬爾可夫模型( HMM) 開發(fā)了一種提取肉雞異常聲音的識(shí)別 算法，其識(shí)別聲音樣本的平均準(zhǔn)確率、精度、召回率都在90%以上，可用在肉雞呼吸道健康評(píng)估上 。
??Huang等人提出了一種基于音頻分析的禽流感預(yù)警方法，通過對(duì)提取的雞聲音信號(hào)的頻域進(jìn)行分析處理，利用梅爾頻率倒譜系數(shù)( MFCC) 作為聲音特征來區(qū)分健康和患病雞只，最后提取的雞聲用二元分類支持向量機(jī)( SVM) 訓(xùn)練和識(shí)別，其對(duì)禽流感檢測(cè)的準(zhǔn)確率在84%以上。
??秦伏亮等人采用網(wǎng)絡(luò)拾音器采集白羽肉雞聲音數(shù)據(jù)，經(jīng)過濾波去噪后人工截取咳嗽樣本，利用高斯混合模型－隱馬爾科夫模型( GMM?HMM) 識(shí)別算法訓(xùn)練并調(diào)整優(yōu)化咳嗽識(shí)別模型，其平均正確率達(dá) 95%。
??二、當(dāng)前監(jiān)測(cè)與預(yù)警技術(shù)存在的問題
??1. 養(yǎng)殖環(huán)境復(fù)雜，技術(shù)難以推廣
??綜上所述，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于家禽生理行為表征監(jiān)測(cè)、異常及疾病監(jiān)測(cè)與預(yù)警進(jìn)行了大量研究，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)家禽健康及檢測(cè)家禽異常個(gè)體提供了有利的技術(shù)支持。但多數(shù)研究只能適用于理想的試驗(yàn)環(huán)境和單一對(duì)象，在復(fù)雜的養(yǎng)殖環(huán)境以及實(shí)際生產(chǎn)中的檢測(cè)效果不理想、泛化能力不足、可推廣性不強(qiáng) 。
??2. 缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)
??目前的研究分散，對(duì)家禽特征數(shù)據(jù)沒有建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，很少有多種特征耦合的健康監(jiān)測(cè)和疾病診斷方法，對(duì)采集的形態(tài)、行為、聲音等生理信息沒有進(jìn)行數(shù)據(jù)間的多源聯(lián)系以及深度挖掘。
??沈明霞課題組長(zhǎng)期關(guān)注畜禽早期疾病預(yù)警技術(shù)，前期已經(jīng)開展雞只識(shí)別及體重估測(cè)、蛋雞頭部狀況檢測(cè)、肉雞跛行評(píng)估等多項(xiàng)家禽早期疾病預(yù)警技術(shù)研發(fā)工作，已有多項(xiàng)研究成果 , 但同樣并未耦合多種技術(shù)集成成套的檢測(cè)預(yù)警智能技術(shù)與設(shè)備。在未來應(yīng)研制更適合家禽養(yǎng)殖復(fù)雜環(huán)境的智能化技術(shù)設(shè)備，大量收集不同品種家禽在不同生理階段、不同養(yǎng)殖方式和環(huán)境的外在表征數(shù)據(jù)，建立家禽特征數(shù)據(jù)庫，并耦合多個(gè)特征進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)和疾病預(yù)警。
??傳統(tǒng)家禽業(yè)以生產(chǎn)高效為唯一決策目標(biāo)，在養(yǎng)殖中沒有建立針對(duì)家禽健康狀態(tài)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和標(biāo)準(zhǔn)。這使得各監(jiān)測(cè)方法之間整合程度差、診斷標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，無法綜合多種家禽特征對(duì)其健康狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從而制約了家禽疾病檢測(cè)預(yù)警成套智能設(shè)備的開發(fā)設(shè)計(jì)。
??目前對(duì)家禽福利研究較多, 國(guó)際上有Welfare Quality和Assure Wel 兩種常用的家禽養(yǎng)殖福利評(píng)價(jià)系統(tǒng)，都涉及家禽健康的評(píng)價(jià)但又關(guān)聯(lián)不直接。用來評(píng)價(jià)家禽健康狀況的各個(gè)特征也沒有統(tǒng)一的方法和標(biāo)準(zhǔn)，例如肉雞糞便分類標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。
??Ogunji 等人描述肉雞糞便的視覺評(píng)分采用4分制：
??1分為正常的干糞便、呈圓錐形；4分為糞便極其疏松， 無圓錐形糞便和大量的游離水 。
??而 Douglas 等人的研究也提及肉雞糞便評(píng)分，采用5分制：1分為干燥， 自然形態(tài)；5分為水樣，表面疏松。
??同時(shí)還有研究者利用便血率和 pH 值對(duì)肉雞糞便進(jìn)行評(píng)分。為更準(zhǔn)確地對(duì)家禽健康狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，需要建立一套綜合評(píng)價(jià)家禽健康的指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
??若能篩選出合適的家禽特征作為其亞健康的評(píng)價(jià)指標(biāo)，制定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，再選取合適的檢測(cè)方案和智能 設(shè)備構(gòu)建家禽亞健康評(píng)價(jià)系統(tǒng)，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)家禽健康的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)亞健康狀態(tài)進(jìn)行預(yù)警，繼而早期進(jìn)行人為干預(yù)，使家禽維持在健康狀態(tài)，防范慢性疾病發(fā)生，減少疫病風(fēng)險(xiǎn)。
??姚文,鄧為,許毅,等.家禽亞健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)與健康預(yù)警展望[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2023,46(4):635-644.
??作者簡(jiǎn)介：姚文，教授，博導(dǎo)，主要從事單胃動(dòng)物飼料營(yíng)養(yǎng)和智慧健康養(yǎng)殖的研究與技術(shù)集成推廣工作。

聲明：本網(wǎng)刊登的文章以信息傳播為目的，僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn)，文章內(nèi)容僅供參考，并不構(gòu)成投資建議，據(jù)此操作，風(fēng)險(xiǎn)自擔(dān)。如果轉(zhuǎn)載文章涉嫌侵犯您的合法權(quán)益，或者轉(zhuǎn)載出處出現(xiàn)錯(cuò)誤，請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系進(jìn)行刪除，電話：13520072067。本網(wǎng)原創(chuàng)文章，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處及作者。感謝您的支持和理解！

文章來源：鴨高創(chuàng)咨詢     文章編輯：一米優(yōu)訊      【進(jìn)入社區(qū)】【進(jìn)入專欄】【推薦朋友】【收藏此頁】【打印此文】【關(guān)閉窗口】  發(fā)表評(píng)論   (當(dāng)前沒有登錄 [點(diǎn)擊登錄]) 信息發(fā)布注意事項(xiàng)：
  為維護(hù)網(wǎng)上公共秩序和社會(huì)穩(wěn)定，請(qǐng)您自覺遵守以下條款：
  一、不得利用本站危害國(guó)家安全、泄露國(guó)家秘密，不得侵犯國(guó)家社會(huì)集體的和公民的合法權(quán)益，不得利用本站制作、復(fù)制和傳播下列信息：[查看詳細(xì)]
  二、互相尊重，對(duì)自己的言論和行為負(fù)責(zé)。
  三、本網(wǎng)站不允許發(fā)布以下信息，網(wǎng)站編輯有權(quán)直接刪除：[查看詳細(xì)]
  四、本網(wǎng)站有權(quán)刪除或鎖定違反以上條款的會(huì)員賬號(hào)以及該賬號(hào)發(fā)布的所有信息。對(duì)情節(jié)惡劣的，本網(wǎng)將向相關(guān)機(jī)構(gòu)舉報(bào)及追究其法律責(zé)任！
  五、對(duì)于違反上述條款的，本網(wǎng)將對(duì)該會(huì)員賬號(hào)永久封禁。由此給該會(huì)員帶來的損失由其全部承擔(dān)！

相關(guān)知識(shí)

疾病監(jiān)測(cè)與早期預(yù)警.ppt
國(guó)內(nèi)外奶牛疫病預(yù)警監(jiān)測(cè)技術(shù)
肉牛疾病智能健康監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)
健康信息學(xué)：早期預(yù)警重大心血管疾病
疾控專家呼吁：盡快完善新發(fā)及重點(diǎn)傳染病監(jiān)測(cè)預(yù)警體系
健康監(jiān)測(cè)與疾病預(yù)警系統(tǒng).ppt
疾病癥狀監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)
傳染病監(jiān)測(cè)預(yù)警向“智”謀遠(yuǎn)
傳染病智能監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在健康監(jiān)測(cè)和疾病診斷中的應(yīng)用

網(wǎng)址: 家禽生理信息監(jiān)測(cè)和早期疾病預(yù)警技術(shù) http://www.u1s5d6.cn/newsview1558783.html