用于对肉猪进行光学性别识别的装置

摘要

本发明涉及一种用于对肉猪(1)进行光学性别识别的装置，具有深度摄像机(2)，该深度摄像机包括深度摄像机检测区域(3)，在所述深度摄像机检测区域中能够检测肉猪(1)的生殖器部位(4)并且在所述深度摄像机检测区域中能够检测像点的空间坐标，其中，所述空间坐标能够可传输地提供；并且具有定位装置(5)，借助该定位装置能够相对于肉猪(1)的生殖器部位(4)定位深度摄像机(2)；并且具有评估单元(6)，所述评估单元与深度摄像机(2)连接，其中，通过所述评估单元(6)能够检测由深度摄像机(2)提供的空间坐标，并且根据所述空间坐标可确定肉猪(1)的表型性别。

权利要求

1.用于对屠宰完的肉猪(1)进行光学性别识别的装置，

具有深度摄像机(2)，该深度摄像机包括深度摄像机检测区域(3)，在所述深度摄像机检测区域中能够检测肉猪(1)的生殖器部位(4)并且在所述深度摄像机检测区域中能够检测像点的空间坐标，其中，所述空间坐标能够可传输地提供；

具有定位装置(5)，借助该定位装置能够相对于肉猪(1)的生殖器部位(4)定位所述深度摄像机(2)，所述定位装置具有深度摄像机安装座，所述深度摄像机安装座将深度摄像机正交于管轨布置，从而肉猪以其后腿挂装在所述管轨上并且后腿间隔开地并且相对于管轨的运动轴线呈纵向地布置在管轨上；并且具有评估单元(6)，所述评估单元与所述深度摄像机(2)连接，其中，通过所述评估单元(6)能够检测由所述深度摄像机(2)提供的空间坐标，并且根据所述空间坐标能确定肉猪(1)的表型性别，其中，表型性别包括在雄性未阉割、雄性阉割、包括完全或部分地处于内部的睾丸的雄性和雌性方面的区别。

2.按照权利要求1所述的装置，

其中，所述深度摄像机(2)构成为包括图案投影机(7)的立体摄像机系统，借助所述图案投影机(7)，能够将纹理结构(8)投影到肉猪(1)的在生殖器部位(4)区域内的表面上。

3.按照权利要求1所述的装置，

其中，所述深度摄像机(2)构成为飞行时间摄像机。

4.按照权利要求1至3之一所述的装置，

其中，所述评估单元配置成用于基于由肉猪在管轨上的运动引起的像点的空间坐标的变化对肉猪在管轨上的运动进行探测，并且基于对肉猪沿着管轨的运动的识别实施对性别检测的初始化。

5.按照权利要求1至3之一所述的装置，

其中，所述深度摄像机为第一深度摄像机(2.1)并且所述深度摄像机检测区域是第一深度摄像机检测区域(3.1)，以及，所述装置具有第二深度摄像机(2.2)，该第二深度摄像机包括第二深度摄像机检测区域(3.2)，在所述第一深度摄像机检测区域(3.1)中能够以背后部视图检测肉猪(1)的生殖器部位(4)，而在所述第二深度摄像机检测区域(3.2)中能够以腹部视图检测肉猪(1)的生殖器部位(4)。

6.按照权利要求1至3之一所述的装置，

其中，所述装置具有照相机，该照相机包括照相机检测区域，在所述照相机检测区域中能够检测在肉猪(1)的在生殖器部位(4)区域内的表面上的像点的光强值，以及，所述照相机与所述评估单元(6)连接并且借助定位装置(5)能够相对于所述深度摄像机(2)这样定位，即，使得所述照相机检测区域和所述深度摄像机检测区域(3)至少部分相交于共同的检测区域中。

说明书

用于对肉猪进行光学性别识别的装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于根据表型性征来光学识别肉猪(供屠宰猪)性别的装置。

背景技术

[0002] 本发明尤其是基于下述一般性问题：雄性肉猪往往具有强烈的并且对于肉加工通常不希望的固有气味，即所谓的公猪气味。

[0003] 因此，针对有关肉猪的价值确定以及相应的再处理，需要测定肉猪的气味负荷或者其性别。

[0004] 然而，气味测定在此情况下技术花费很大，因此相对昂贵并且耗时，如果在肉猪加工当中要在所有肉猪上实施气味测定以便由此在对肉猪进行相应再处理之前排除不希望的公猪气味的话，尤其是这样。

[0005] 或者作为备选方案，可以在肉猪处理的准备阶段确定其性别，以便由此可以排除肉猪的潜在预计的气味负荷。

[0006] 性别确定的可能途径例如在于，使其以人工方式通过相应人员实施并随后将肉猪输送给相应配合的处理单元。

[0007] 然而，这种人工方式的性别确定尤其是带来了很大的人员投入和相应高的人力成本。

[0008] 由现有技术已知用于光学检测活猪的特征的方法。对此，例如在文献EP 2 168 430 A1中公开了一种用于监控猪的方法，其在监控站中设置有光学检测系统，借助该检测系统，检测并且可评估地提供处于监控站中的猪的身体测量值。

[0009] 根据所检测的身体测量值，随后便确定猪的典型特点。在这里也说明了按照性别来确定典型特点，其中，为此要考虑身体构造的特性，诸如躯干长度、肩宽、大腿形貌等等。

[0010] 这里所述的方法由于身体尺寸和比例就特定品种以及范例而言的分散而不利地存在不可靠性。

[0011] 此外由现有技术已知的是，对于肉猪，根据腹部上的肉连接情况或者皮下脂肪水平来进行性别确定。这种方法在测定可靠性方面也是有局限的。

发明内容

[0012] 本发明的任务在于：提供一种装置用于在肉猪加工范围内对肉猪的表型性别进行自动、快速且同时高效以及成本有利的分类。

[0013] 该任务通过一种具有如下所述特征的用于对屠宰完的肉猪进行光学性别识别的装置得以解决。该装置具有：深度摄像机，该深度摄像机包括深度摄像机检测区域，在所述深度摄像机检测区域中能够检测肉猪的生殖器部位并且在所述深度摄像机检测区域中能够检测像点的空间坐标，其中，所述空间坐标能够可传输地提供；定位装置，借助该定位装置能够相对于肉猪的生殖器部位定位所述深度摄像机，所述定位装置具有深度摄像机安装座，所述深度摄像机安装座将深度摄像机正交于管轨布置，从而肉猪以其后腿挂装在所述管轨上并且后腿间隔开地并且相对于管轨的运动轴线呈纵向地布置在管轨上；和具有评估单元，所述评估单元与所述深度摄像机连接，其中，通过所述评估单元能够检测由所述深度摄像机提供的空间坐标，并且根据所述空间坐标能确定肉猪的表型性别，其中，表型性别包括在雄性未阉割、雄性阉割、包括完全或部分地处于内部的睾丸的雄性和雌性方面的区别。

[0014] 所说肉猪在下文应理解为肉猪的全部变种，尤其是独立于性别。

[0015] 作为表型性别，应理解为在雄性未阉割(也称为公猪或全公猪)、雄性阉割(也称为阉猪)、包括完全或部分地处于内部的睾丸的雄性(也称为隐睾公猪)和雌性(也称为母猪)方面的区别。

[0016] 作为分类，在本申请的意义中应理解为表型性别的确定。

[0017] 要依据表型性别加以区分确定的肉猪在处理中悬挂着在管轨上进行引导。

[0018] 优选地，肉猪以后腿挂装在沿运动轴线并排布置的钩上，由此其生殖器部位的表面基本上这样定向，即：使得生殖器部位从正交于管轨的视向可以看到。作为在本发明的意义中所说的生殖器部位，应理解为肉猪表面的所有如下部位：这些部位是雄性或雌性性器官所处的位置，因而依据是雌性或是雄性肉畜之别，可涉及空间上不同的部位。

[0019] 下文所述的对肉猪生殖器部位的检测是在劈剖之前进行。

[0020] 按照本发明的用于对肉猪进行光学性别识别的装置具有深度摄像机，该深度摄像机包括深度摄像机检测区域，其中，在深度摄像机检测区域之内能够光学检测肉猪的生殖器部位并且在深度摄像机检测区域之内能够检测各像点的空间坐标。

[0021] 检测采集到的像点的空间坐标当前由面坐标(x、y)和深度值(z)组成并且由深度摄像机可传输地提供。

[0022] 通过深度摄像机执行的像点检测按照本发明实时地进行。为此，深度摄像机在此优选能够在深度摄像机检测区域中同时地或在这样短的时间间隔中检测像点连同其空间坐标，使得肉猪借助管轨进行的运动不影响对可评估图像的检测。

[0023] 按照本发明的装置此外具有定位装置，借助该定位装置能够相对于肉猪的生殖器部位定位所述深度摄像机。

[0024] 深度摄像机相对于肉猪的定位在此优选这样进行：使得能够实现对生殖器部位的垂直的光学检测，亦即从上方指向悬挂着的肉畜。在此方面发现：在对生殖器部位的垂直的光学检测中，可检测的深度差别具有其最大构造尺度，因此用这种方式可以提供对肉猪性征的最优检测。然而，深度摄像机从上方倾斜的定位方式也是可能的。

[0025] 作为另一个特征，按照本发明的装置具有评估单元，所述评估单元与深度摄像机有线地或无线地连接，并且借其可检测生殖器部位的通过深度摄像机所提供的空间坐标3D图像。根据3D图像的空间坐标，评估单元能够确定肉猪的表型性别并由此将其相应地分类。在这里，对于识别表型性别重要的特征从空间坐标中提取并且随后优选根据启发式的决策准则或者根据事先定义的分类机构实施肉猪分类。

[0026] 肉猪分类的结果可以通过评估单元例如借助代码或作为明文输出或者作为用于对肉猪进一步处理的控制信号提供给外部单元，例如拣选单元。此外，分类结果可以在配置肉猪识别码的情况下存储于内部或外部数据库中。此外还可以为证明目的或为检查分类结果在配置肉猪识别码的情况下存储一个由深度摄像机获得的3D图像。

[0027] 本发明是以对肉猪外部性器官空间构造的识别为依据。

[0028] 作为特别的优点，评估单元此外根据所检测的空间坐标的深度值就已经能够在肉猪和环境背景之间进行区别，而不需要采取附加的措施。随此带来了如下优点：尤其是不需要背景面板或特别的照明。

[0029] 另一个优点是，不需要用于对肉猪进行准确距离定位的机构/措施，因为关于距离的信息通过由深度摄像机所检测的深度值已经存在并且可以将其纳入评估之中。

[0030] 此外，作为另一个优点，可以在无需附加机构/措施的情况下实现检测的初始化和后续分类。为此，深度摄像机相对于肉猪优选这样设置，使得也可以在生殖器部位旁边检测肉猪的腿根。在肉猪从本发明的装置旁引导经过时，评估单元便在所检测的环境背景像点的远的深度值与所检测的肉猪像点的近的深度值之间加以区分。用这种方式，作为所述装置的特别的优点，可以通过评估单元对肉猪在管轨上的运动进行探测，并且，在基于变化的深度值而识别出肉猪时实施对性别部位检测的初始化。由此可以有利地放弃用于初始化的附加装置或措施。

[0031] 通过事先确定的深度阈值，对于评估单元此外能够实现：压缩检测的深度值，尤其是压缩到潜在的阴道、睾丸或阴茎部位，以便以这种方式例如在3D图像中只是刚好示出这些相关的部位。

[0032] 此外可行的是：对于识别过程，由深度摄像机拍摄多个图像或图像序列，并且所述多个图像或图像序列的空间坐标数据由评估单元检测并将其用于分类，从而提高了结果的可靠性。就此而言获得了特别的优点，即，可以提高空间的分辨率并且可以减少闭塞效应。

[0033] 本发明的装置相对于已知系统的一个特别优点还在于，通过所述装置，表型性别的确定可以在线并且实时地实施，其方式为：检测直接就在管轨上引导的肉猪上进行，分类结果在时间上立即得到并提供给进一步处理以及价值确定的决策之用。这样可以有利地尤其是将识别出的全公猪有针对性地在处理之前输送至公猪气味检查机构。此外还能够导出分析指标(Zerlegevorgabe)，因为某些效益指标、例如瘦肉占比与肉猪性别有关系。

[0034] 为此而提供深度摄像机的实时能力和对所检测的像点的直接评估，从而可以提供对肉猪非常快速并且同时精确的性别识别，该性别识别作业并不影响肉猪加工过程。

[0035] 通过该最大程度自动化的过程，此外还能够实现在肉猪加工范围之内对肉猪进行特别低成本的性别识别。

[0036] 此外，分类结果可以直接存储在数据库中并且这样提供给进一步证明和检查目的以及进一步评估之用。

[0037] 在本发明的一种有利的发展设计中，深度摄像机构成为包括图案投影机的立体摄像机系统。

[0038] 借助图案投影机，深度摄像机能在肉猪的表面上、尤其是在生殖器部位的区域中产生人为制造的纹理结构。

[0039] 在此，图案投影机例如可以构成为条纹投影机。

[0040] 根据在肉猪表面上产生的图案，能够实现对生殖器部位区域中相关像点的特别精确的检测。

[0041] 此外，对于在此所述的深度摄像机作为立体摄像机系统的设计，可以放弃用于肉猪相关区域照明的分开的光源，因为深度摄像机在该情况中已经具有内置光源。

[0042] 通过这种方式，可以将按照本发明的装置和利用该装置可实施的性别识别的成本保持很低。

[0043] 此外，本发明的一种有利的变型方案规定：深度摄像机构成为飞行时间(Time-Of-Flight)摄像机，下文也简称为TOF摄像机。

[0044] 使用TOF摄像机，在这里尤其是提供了如下优点，即，通过它可以实现高的帧速，其方式为：肉猪的整个相关区域在一次拍摄中并因而在非常短的时间内便可成像描绘。这样的TOF摄像机因此特别适合于按照本发明提出的对肉猪生殖器部位的实时检测。

[0045] 此外，TOF摄像机通常具有简单的结构并且因此可以相对低成本地提供。

[0046] 在所述装置的一种优选的设计中，所述评估单元配置成用于基于由肉猪在管轨上的运动引起的像点的空间坐标的变化对肉猪在管轨上的运动进行探测，并且基于对肉猪沿着管轨的运动的识别实施对性别检测的初始化。

[0047] 在所述装置的另一种优选的设计中，所述深度摄像机是第一深度摄像机并且所述深度摄像机检测区域是第一深度摄像机检测区域。在此，第一深度摄像机相对于肉猪这样设置，使得在第一深度摄像机检测区域中能够以背后部视图光学检测生殖器部位并且能够检测相应的在背后部侧的像点连同其空间坐标。

[0048] 此外，所述装置在这里所述的设计中具有第二深度摄像机，该第二深度摄像机包括第二深度摄像机检测区域。第二深度摄像机现在相对于肉猪这样设置，使得在所述第二深度摄像机检测区域中能够以腹部视图检测肉猪的生殖器部位并且能够检测在腹部侧的相应像点连同其空间坐标。

[0049] 来自相应深度摄像机检测区域的空间坐标由深度摄像机可传输地提供并且由评估单元优选在统一的坐标系中进行检测。

[0050] 业已发现，背后部视图提供了到突出显现的睾丸或雌性生殖器上的最优可见视域，而腹部视图则形成到睾丸上的最优可见视域，对于隐睾公猪的情况来说，睾丸相对不显眼地隐藏于肉猪的皮肤褶皱中并且因此在外表只是作为凸拱可以识别。

[0051] 包括相对置的深度摄像机检测区域的两个深度摄像机的组合现提供了下述优点：可以从不同视图/视向检测肉猪的生殖器部位并且因此可以附加地优化性别确定的结果可靠性。

[0052] 本发明的一种特别有利的发展设计此外规定：所述装置具有照相机，该照相机包括照相机检测区域，在所述照相机检测区域中可检测在肉猪的在生殖器部位区域内的表面上的像点的光强值。

[0053] 在此情况下，照相机与评估单元连接并且借助定位装置能够相对于深度摄像机这样定位，即，使得照相机检测区域和深度摄像机检测区域至少部分相交于共同的检测区域中。

[0054] 在设置两个相对置的深度摄像机的情形中，每个深度摄像机可以配置有对应的照相机，从而不仅在背后部视图而且在腹部视图中均可检测在肉猪的在生殖器部位区域内的表面上的像点。

[0055] 检测采集到的像点由照相机传输到评估单元上并且通过该评估单元将其作为生殖器部位图像目视化显示。

[0056] 所提供的图像尤其是用于控制性别识别结果和存档目的。

[0057] 此外，所述照相机例如可以构成为色值相机，从而通过评估单元提供的图像作为彩色图像存在。

附图说明

[0058] 作为实施例，借助于：

[0059] 图1原理示意图－侧视图；

[0060] 图2a包括立体摄像机的原理示意图－俯视图；

[0061] 图2b包括立体摄像机和图案投影机的原理示意图－俯视图；

[0062] 图3包括两个深度摄像机的原理示意图－俯视图

[0063] 对本发明作详细阐释，其中，要检测的肉猪和其生殖器部位在图中仅示意性地并且大大简化地示出。

具体实施方式

[0064] 图1示出了按照本发明的用于对肉猪1进行光学性别识别的装置的侧视图。肉猪1在其处理的过程中沿着管轨7在所述装置旁引导经过。按本例，在肉猪1处理工艺内部将光学性别识别安排在烫泡、刮(毛)机、燎毛炉和鞭打之后，然而无论如何都是安排在劈剖之前。光学性别识别的这种安排尤其是提供了如下优点：通过预处理已经将肉猪上存在的毛发或脏污去除，这样可以准备好实施最优的性别识别。

[0065] 按照本发明的装置具有深度摄像机2，该深度摄像机包括深度摄像机检测区域3，在所述深度摄像机检测区域中可检测肉猪1的生殖器部位4。

[0066] 此外在深度摄像机检测区域3中可检测像点的空间坐标，其中，所述空间坐标由像点的相应的面坐标(x、y)和深度值(z)组成，并且对像点空间坐标的检测实时地进行。

[0067] 所述空间坐标由深度摄像机2可传输地提供，其中，空间坐标的提供优选同样实时地进行。

[0068] 所述装置此外还具有定位装置5，借助该定位装置能够相对于生殖器部位4以需要的定向来定位深度摄像机2。

[0069] 深度摄像机2的定位在本实施例中这样实现，即：所述深度摄像机从斜上方检测生殖器部位4。

[0070] 作为另一组成部分，按照本发明的装置具有评估单元6，所述评估单元与深度摄像机2连接并且能够检测通过深度摄像机2提供的空间坐标。

[0071] 评估单元6按照本发明进行对所检测的空间坐标的评估，其中，尤其是根据空间坐标的深度值来确定表型性征，例如睾丸部位或雌性生殖器。在确定表型性征之后，通过评估单元6对肉猪1进行分类，例如借助事先定义的分类机构，按照公猪、阉猪、母猪或隐睾公猪加以分类，并输出分类结果。

[0072] 分类结果输出到监视器上，该监视器通过肉猪1表型性别的命名显示分类结果。并行地，将分类结果在配置肉畜识别码的情况下传输至连接有数据库的中央计算机。

[0073] 根据深度值(z)，评估单元自主地识别何时肉猪1借助管轨9运动到深度摄像机2的深度摄像机检测区域3中，并且初始化图像检测和后续的评估。

[0074] 图2a示出按照本发明的装置的另一实施例的俯视图。

[0075] 在这里示出的实施例中，深度摄像机2构成为包括两个物镜2.3和2.4的立体摄像机系统。按本例，每个物镜2.3、2.4具有一个自己的检测区域3.3、3.4，在此情况中深度摄像机检测区域3体现为如下所述的区域，在该区域，深度摄像机2的两个物镜2.3、2.4的检测区域3.3、3.4相交。

[0076] 类似于图1，深度摄像机2的物镜2.3、2.4按本例是这样设置的，即：使得从斜上方可检测肉猪1的生殖器部位4。

[0077] 图2b作为俯视图示出了按照本发明的装置的另一实施例，在此涉及到针对图2a中所示实施例的变型。

[0078] 对于在这里示出的实施例，深度摄像机2也构成为包括两个物镜2.3和2.4的立体摄像机系统，每个物镜2.3、2.4按本例具有一个自己的检测区域3.3、3.4，其中，如同图2a中所示的情况那样，深度摄像机检测区域3体现为如下所述的区域，在该区域，深度摄像机2的两个物镜2.3、2.4的检测区域3.3、3.4相交。

[0079] 类似于图1，深度摄像机2的物镜2.3、2.4按本例是这样设置的，即：使得从斜上方可检测肉猪1的生殖器部位4。

[0080] 按这里公开的发展设计，深度摄像机2此外还具有图案投影机7，借助该图案投影机，能够将纹理结构8、例如条纹图案投影到肉猪1的表面上，尤其是在生殖器部位4的区域中。

[0081] 由于肉猪1的表面基本上是非结构化的，图案投影机7的使用已证实为特别有利，这是因为：通过所产生的纹理结构8，在表面上存在的高度/深度差别得以证实，并且这样就可以提供对相应像点的空间坐标、尤其是深度值的特别有效的检测。

[0082] 在图3中在俯视图中示出了按照本发明的装置的另一实施形式。

[0083] 在所述装置的这种示出的实施形式中，深度摄像机2构成为包括第一深度摄像机检测区域3.1的第一深度摄像机2.1，其中，在该第一深度摄像机检测区域3.1中能够以背后部视图检测肉猪1的生殖器部位4。

[0084] 如图3所示，该装置附加地具有第二深度摄像机2.2，该第二深度摄像机包括第二深度摄像机检测区域3.2。

[0085] 第二深度摄像机2.2在此是这样设置的，即：使得在第二深度摄像机检测区域3.2中能够以腹部视图检测肉猪1的生殖器部位4。

[0086] 按本例，深度摄像机2.1和2.2借助于定位装置5能够位置一致地定位，从而，作为特别的优点，能够在两侧检测肉猪1的生殖器部位4，这样可以优化按照本发明的装置的性别识别结果。

[0087] 附图标记列表

[0088] 1   肉猪

[0089] 2   深度摄像机

[0090] 2.1 第一深度摄像机

[0091] 2.2 第二深度摄像机

[0092] 2.3 第一物镜

[0093] 2.4 第二物镜

[0094] 3   深度摄像机检测区域

[0095] 3.1 第一深度摄像机检测区域

[0096] 3.2 第二深度摄像机检测区域

[0097] 3.3 第一物镜的检测区域

[0098] 3.4 第二物镜的检测区域

[0099] 4   生殖器部位

[0100] 5   定位装置

[0101] 6   评估单元

[0102] 7   图案投影机

[0103] 8   纹理结构

[0104] 9   管轨