用于分析动物物种的交配行为的系统和方法与流程

1.本发明总体上涉及对动物物种的交配行为的分析。更具体地，本发明涉及基于图像分析来分析动物物种的交配行为的方法和系统。


背景技术：

2.通常需要提高家畜管理中的效率，并且根据动物类型和这些动物的生命期来应用各种关键绩效指标(kpi)。例如，在鸡育种领域，例如包括提供受精卵，鸡的孵化和/或建立鸡的新群集，关键指标是具有受控的和高百分比水平的受精卵。
3.限定动物育种的kpi的因素之一是动物的交配。例如，在鸡育种的情况下，禽类的交配包括公鸡与母鸡之间的相对复杂的交互。观察和分析禽类的行为，即公鸡与母鸡之间的交互以及最终它们之间的交配动作，对农民而言可算作交配动作的质量的重要输入和/或手段。迄今为止，交配动作或行为的仅有的可用分析是由观察和解释动物行为中的交配动作的人(例如农民)来做出的。因此，在鸡育种的情况下，交配的最终结果以及因此受精卵的百分比只能通过孵化结果或蛋的分析(例如通过所谓的鸡蛋照射)来进行观察。
4.然而，存在许多与人工观察动物的交配行为有关的问题。例如，人工观察需要存在一个或多个人来观察和解释。此外，观察动物的交配行为的人可能没有足够的经验来得出观察到的行为的定性结论。此外，上述人工观察可能是不方便的并且在成本和/或时间上是效率低的。此外，有效的交配动作(精液的置入)可以相对较快地发生。例如，在禽类(例如鸡)育种的情况下，有效的交配动作难以人工跟踪，特别是在较大的禽类群体中。
5.因此，期望提供一种自动化工具以用于分析物种的一组动物的与性活动和交配有关的行为，该组动物诸如母鸡和公鸡的混合鸡群。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种系统，方法和计算机程序，其可以提供物种的一组雄性和雌性动物的与性活动和交配有关的行为的自动分析。
7.通过提供具有独立权利要求中的特征的系统，方法和计算机程序来实现这个和其它目的。优选的实施例在从属权利要求中限定。
8.因此，根据本发明的第一方面，提供了一种用于分析动物物种的交配行为的系统。该系统包括至少一个图像捕获装置，该至少一个图像捕获装置被配置为捕获多个时间连续的图像帧。所述系统还包括处理器，其中所述系统被配置为：经由所述处理器，基于由所述至少一个图像捕获装置捕获的动物物种的至少一个图像帧来检测动物物种的至少一个雄性；以及基于由所述至少一个图像捕获装置捕获的所述动物物种的至少一个图像帧来检测动物物种的至少一个雌性。该系统还被配置为：基于由至少一个图像捕获装置捕获的动物物种的至少一个图像帧来跟踪所检测的动物物种的至少一个雄性中的雄性；以及基于由至少一个图像捕获装置捕获的动物物种的至少一个图像帧来跟踪所检测的动物物种的至少一个雌性中的雌性。该系统还被配置为：记录所跟踪的雄性和所跟踪的雌性中的至少一个
的至少一个运动模式；将记录的至少一个运动模式与至少一个预定运动模式进行比较；基于所记录的至少一个运动模式与至少一个预定运动模式的比较来确定与所跟踪的雄性和所跟踪的雌性之间的交配行为相关联的至少一个动作的似然度。所述系统还可以被配置为：基于所确定的似然度，经由所述至少一个图像捕获装置捕获至少一组时间连续的图像帧，其中所述至少一组时间连续的帧中的每个图像帧包括所跟踪的雄性和所跟踪的雌性中的至少一个；以及根据所捕获的至少一组时间连续的图像帧来记录所述至少一个运动模式。
9.根据本发明的第二方面，提供了一种使用处理器分析动物的交配行为的方法。该方法包括：基于动物物种的至少一个图像帧检测动物物种的至少一个雄性；以及基于动物物种的至少一个图像帧检测动物物种的至少一个雌性。该方法还包括：基于动物物种的至少一个图像帧来跟踪所检测的动物物种的至少一个雄性中的雄性；以及基于所述动物物种的至少一个图像帧来跟踪所检测的所述动物物种的至少一个雌性中的雌性。该方法还包括：记录所跟踪的雄性和所跟踪的雌性中的至少一个的至少一个运动模式；将记录的至少一个运动模式与至少一个预定运动模式进行比较；以及基于所记录的至少一个运动模式与至少一个预定运动模式的比较来确定与所跟踪的雄性和所跟踪的雌性之间的交配行为相关联的至少一个动作的似然度。所述方法还可以包括：基于所确定的似然度，经由所述至少一个图像捕获装置捕获至少一组时间连续的图像帧，其中所述至少一组时间连续的帧中的每个图像帧包括所跟踪的雄性和所跟踪的雌性中的至少一个；以及根据所捕获的至少一组时间连续的图像帧记录所述至少一个运动模式。
10.根据本发明的第三方面，提供了一种计算机程序，其包括计算机可读代码，当所述计算机程序在计算机上执行时，所述计算机可读代码用于使计算机执行根据本发明的第二方面的方法中的步骤。
11.因此，本发明基于为物种的一组雄性和雌性动物的与性活动和交配有关的行为提供自动分析的理念。通过检测和跟踪一个或多个雄性和雌性动物并分析它们的运动模式来执行该分析。在动作与基于运动模式的交配行为相关联的情况下，所述系统可以聚焦于雄性和/或雌性动物上，用于进一步改进运动模式的记录和动作的确定。因此，该系统实现了对动物物种的性活动和交配的改进的预测和/或监测。
12.本发明的优点在于，该系统通过其自适应性和输入响应性的区段或视场来捕获所需的(顺序性的)数据，能够准确地预测和/或监测动物物种的所跟踪的雄性和所跟踪的雌性之间的交配行为。因此，即使需要分析的场景可能在交配期间改变(不断地改变)，从而导致交配活动期间事件/场景的复杂序列，系统也可以通过检测和跟踪来有效地改变/变换视场/区段，随后是自适应图像捕获装置。
13.本发明进一步有利的是，确定与所跟踪的雄性和所跟踪的雌性之间的交配行为相关联的动作的似然度，不仅可以导致确定雄性与雌性之间的实际交配(即精液注射)的概率或似然度，而且还可指示所提出的动作，以便促进或阻碍交配。
14.用于分析动物物种的交配行为的系统包括至少一个图像捕获装置，所述至少一个图像捕获装置被配置为捕获多个时间连续的图像帧。术语
″
图像捕获装置
″
在此意指能够捕获多个时间连续的图像帧的基本上任何装置，单元或布置，诸如相机，胶片相机等。所述系统还包括处理器，其中所述系统被配置为：经由所述处理器，基于由所述至少一个图像捕获
装置捕获的所述动物物种的至少一个图像帧来检测动物物种的至少一个雄性；基于由所述至少一个图像捕获装置捕获的所述动物物种的至少一个图像帧来检测动物物种的至少一个雌性。换句话说，经由处理器，系统被配置为基于由图像捕获装置提供的图像帧来检测动物物种的雄性和雌性。例如，该系统可以被配置为基于图像帧经由图像分析(例如，包括模式识别)来检测动物物种的雄性和雌性。
15.该系统还被配置为跟踪所检测的动物物种的至少一个雄性中的雄性，并且跟踪所检测的动物物种的至少一个雌性中的雌性。术语
″
跟踪
″
在此意指随着时间来监测，记录和/或跟随。因此，该系统被配置为跟踪所检测的动物物种的一个或多个雄性中的一个或多个雄性，并且类似地跟踪所检测的动物物种的一个或多个雌性中的一个或多个雌性。
16.该系统还被配置为记录所跟踪的雄性和所跟踪的雌性中的至少一个的至少一个运动模式。术语
″
运动模式
″
在此意指可以重复的一组(可识别的)运动和/或移动。因此，该系统被配置为记录所跟踪的雄性和/或雌性的一个或多个运动模式，例如一组(可识别的)运动和/或移动。
17.所述系统还被配置为将所记录的至少一个运动模式与至少一个预定运动模式进行比较。术语
″
预定运动模式
″
在此意指例如由系统预先设置，确定和/或存储的运动模式。
18.该系统还被配置为基于所记录的至少一个运动模式与至少一个预定运动模式的比较来确定与所跟踪的雄性和所跟踪的雌性之间的交配行为相关联的至少一个动作的似然度。术语
″
与交配行为相关联的至少一个动作
″
在此意指与雄性和/或雌性的交配行为相关联和/或相关的一个或多个动作，诸如求偶行为、交配(交媾或性交)、交配后的指示行为等中的一种或多种。因此，系统被配置为：基于运动模式与预定运动模式的比较来确定与所跟踪的雄性和雌性之间的交配行为相关联和/或相关的一个或多个动作的似然度，概率和/或似真度。
19.所述系统还被配置为：基于所确定的似然度，经由所述至少一个图像捕获装置捕获至少一组时间连续的图像帧，其中所述至少一组时间连续的帧中的每个图像帧包括所跟踪的雄性和所跟踪的雌性中的至少一个；以及根据所捕获的至少一组时间连续的图像帧来记录所述至少一个运动模式。因此，该系统被配置为：基于所确定的似然度，经由图像捕获装置捕获一组或多组时间连续的图像帧，其中所述组的每个图像帧包括所跟踪的雄性和/或所跟踪的雌性；并且根据所捕获的组来记录所述运动模式，其中，系统可以迭代地使用所记录的运动模式以与预定运动模式进行比较并且随后确定似然度，以用于更进一步地改进对动物物种的性活动和交配的分析和/或监测。
20.根据本发明的实施例，所述系统还可以被配置为：记录所跟踪的雄性和所跟踪的雌性的第一运动模式；经由所述至少一个图像捕获装置来捕获第一组时间连续的图像帧，其中所述第一组时间连续的帧中的每个图像帧包括所跟踪的雄性和所跟踪的雌性；以及将所记录的第一运动模式与所述动物物种的雄性和雌性的预定的第一运动模式进行比较。因此，所述系统可以被配置为：记录所跟踪的雄性和雌性两者的第一运动模式，以捕获包括所跟踪的雄性和雌性两者的第一组图像帧；并且将所记录的第一运动模式与预定的第一运动模式进行比较。本实施例的优点在于，系统可以基于所记录的第一运动模式与预定的第一运动模式的比较，有效且方便地确定与交配行为相关联的动作的似然度，该交配行为例如为雄性和雌性之间的交配(交媾或性交)。
21.根据本发明的实施例，系统还可以被配置为：估计作为时间的函数的所跟踪的雄性和所跟踪的雌性之间的距离；并且基于所估计的作为时间的函数的所跟踪的雄性和所跟踪的雌性之间的距离来记录所跟踪的雄性和所跟踪的雌性的第一运动模式。本实施例的优点在于，雄性和雌性之间的所估计的距离可以甚至在更进一步的程度上改进所跟踪的雄性和雌性的所记录的第一运动图案，这继而可导致与雄性和雌性之间的交配行为相关联的动作的甚至更准确的预测。此外，根据一个示例，系统还可以被配置为：确定在一时间段期间所跟踪的雄性和所跟踪的雌性之间所估计的距离在预定间隔内；并且基于在该时间段期间在预定间隔内所跟踪的雄性和所跟踪的雌性之间所估计的距离来记录所跟踪的雄性和所跟踪的雌性的第一运动模式。因此，系统可以被配置为确定所跟踪的雄性和所跟踪的雌性可以保持为彼此相距一定距离或彼此处在一定距离间隔内。
22.根据本发明的实施例，预定的第一运动模式可以包括动物物种的雄性围绕动物物种的雌性的循环。换句话说，预定的第一运动模式可以包括雄性相对于雌性的求偶行为(通过雄性围绕雌性的循环来达成)。本实施例的优点在于，雄性和雌性的该第一运动模式强烈地指示雄性和雌性的交配行为中的求偶行为。
23.根据本发明的实施例，所述系统可进一步经配置成：记录所跟踪的雄性的第二运动模式；经由所述至少一个图像捕获装置捕获第二组时间连续的图像帧，其中所述第二组时间连续的帧中的每个图像帧包括所跟踪的雄性；并且将所记录的第二运动模式与所述动物物种的雄性的预定的第二运动模式进行比较。因此，该系统可以被配置为：(仅)记录所跟踪的雄性的第二运动模式；捕获包括所跟踪的雄性的第二组图像帧；并且将记录的第二运动模式与预定的第二运动模式进行比较。本实施例的优点在于，系统可以基于记录的第二运动模式与预定的第二运动模式的比较来有效且方便地确定与交配行为相关联的动作的似然度，在禽类物种(例如鸡)的情况下，该交配行为例如为雄性的鸣叫行为。
24.根据本发明的实施例，所述系统可进一步配置成：记录所跟踪的雌性的第三运动模式；经由所述至少一个图像捕获装置捕获第三组时间连续的图像帧，其中所述第三组时间连续的帧中的每个图像帧包括所跟踪的雌性；并且将所记录的第三运动模式与所述动物物种的雌性的预定的第三运动模式进行比较。因此，系统可以被配置为：(仅)记录所跟踪的雌性的第三运动模式；捕获包括所跟踪的雌性的第三组图像帧；并且将记录的第三运动模式与预定的第三运动模式进行比较。本实施例的优点在于，系统可以基于所记录的第三运动模式与预定的第二运动模式的比较来有效且方便地确定与交配行为相关联的动作的似然度，在禽类物种(例如鸡)的情况下，该交配行为例如为雌性的使羽毛蓬松的行为。
25.根据本发明的实施例，系统还可以被配置为：确定所检测的动物物种的至少一个雄性的数量n1；确定所检测的所述动物物种的至少一个雌性的数量n2；确定所检测的所述动物物种的至少一个雌性的数量与所检测的动物物种的至少一个雄性的数量之间的比率n2/n1；并且基于所述比率来跟踪所检测的所述动物物种的至少一个雄性中的雄性。因此，该系统可以被配置为：确定所检测的雌性的数量相对于所检测的雄性的数量之间的比率n2/n1；并且基于该比率跟踪雄性。本实施例的优点在于，所述系统可以被配置为基于所述比率来发起对所述雄性和/或雌性的跟踪，从而甚至进一步提高了系统的效率。例如，系统可以被配置为：在比率n2/n1大于阈值(例如，10)的情况下发起对雄性和/或雌性的跟踪。此外，根据一个示例，系统可以被配置为：根据时间来确定所检测的动物物种的至少一个雌性的数量
与所检测的动物物种的至少一个雄性的数量之间的比率n2/n1；并且基于该根据时间的比率来确定所跟踪的雄性和所跟踪的雌性之间的交配的似然度。
26.根据本发明的一个实施例，所述系统还可以被配置为：在所检测的所述至少一个雄性的预定半径内检测所述动物物种的多个雌性；并且基于所检测的动物物种的多个雌性来跟踪所检测的动物物种的至少一个雄性中的雄性。因此，该系统可以被配置为检测所检测的雄性周围的多个(数量)雌性并且基于该信息跟踪雄性。应当理解，系统可以被配置为根据动物物种设定预定半径以分析和/或监测，其中相对较大的半径可以被设置用于相对较大的动物，并且类似地。相对较小的动物可设定相对较小的半径。
27.根据本发明的实施例，所述系统可以被配置为基于所确定的与所跟踪的雄性和所跟踪的雌性之间的交配行为相关联的至少一个动作的似然度来确定所跟踪的雄性与所跟踪的雌性之间的交配的似然度。该系统还可以被配置为在用户界面上呈现所确定的所跟踪的雄性和所跟踪的雌性之间的交配的似然度。术语
″
交配
″
在此意指所跟踪的雄性和雌性之间的交媾或性交。本实施例的优点在于，系统可以基于所记录的第一运动模式与预定的第一运动模式的比较来有效且方便地确定雄性和雌性之间的交配的似然度或概率。
28.根据本发明的一个实施例，所述动物物种可以是鸡，其中所述动物物种的雄性是公鸡，所述动物物种的雌性是母鸡。
29.根据本发明的实施例，所述系统还可以包括至少一个音频记录装置，其中所述系统还被配置为：经由所述至少一个音频记录装置，记录来自所跟踪的雄性和所跟踪的雌性中的至少一个的至少一个音频输入；并且基于该至少一个音频输入来记录所跟踪的雄性和所跟踪的雌性中的至少一个的至少一个运动模式。术语
″
音频记录装置
″
在这里意指被配置为录制或记录声音(音频输入)的基本上任何装置，单元或布置。因此，该系统被配置为：记录来自所跟踪的雄性和/或所跟踪的雌性的音频输入；并且基于该音频输入来记录所跟踪的雄性和/或所跟踪的雌性的运动模式。应当理解，运动模式和音频输入可以是(强)相互关联的，即，在交配行为期间雄性和/或雌性的表征声音。本实施例的优点在于，即使图像捕获装置的视域可能受到限制，基于音频输入也照样可以正确地记录运动模式。本实施例的优点在于，可以实现更有效和准确地确定与所跟踪的雄性和雌性的交配行为相关和/或相关联的一个或多个动作的似然度，概率和/或似真度。
30.根据本发明的一个实施例，提供了一种用于影响动物物种的交配行为的布置。该布置包括前述实施例中任一项所述的系统，其中所述系统还被配置为经由所述处理器检测空间中的动物物种的至少一个雄性。所述布置还包括至少一个发光装置，所述至少一个发光装置被布置为在所述空间中发射光，其中所述系统还被配置为基于所记录的至少一个运动模式和所确定的似然度中的至少一个，控制所述至少一个发光装置的发射光的至少一个性质。本实施例的优点在于，通过控制来自发光装置的光的发射，可以方便且有效地影响(例如促进或阻碍)动物物种的交配行为。例如，在系统确定了与交配行为相关联的一个或多个动作的相对低的似然度的情况下，所述系统可以被配置为控制来自在所述空间中发射的所述发光装置的光的一个或多个性质，以便促进与交配相关的所述雄性的活动。类似地，在系统确定了与交配行为相关联的一个或多个动作的相对高的似然度的情况下，所述系统可以被配置为控制来自在所述空间中发射的所述发光装置的所述光的一个或多个性质，以便阻止或阻碍与交配相关的所述雄性的活动。
31.当研究以下详细的公开、附图和所附权利要求时，本发明的其它目的，特征和优点将变得明晰。本领域技术人员将认识到，本发明的不同特征可被组合以产生不同于以下描述的实施例的实施例。
附图说明
32.现在将参照示出本发明实施例的附图更详细地描述本发明的这个和其它方面。
33.图1示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的系统，
34.图2-5示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的系统的运动模式的记录，
35.图6示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的系统的检测和跟踪，
36.图7示意性地示出了包括根据本发明的示例性实施例的系统的布置，以及
37.图8示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的方法。
具体实施方式
38.图1示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的用于分析动物物种的交配行为的系统100。在此，动物物种被例示为鸡，由此动物物种的雄性130是公鸡，动物物种的雌性140是母鸡，但是应当注意，系统100可以应用于其他种类的动物物种。
39.系统100包括图像捕获装置110，例示为多个相机110。多个相机110物理地(空间地)分离，即布置在不同位置处。此外，多个相机110可以被布置成相对于由多个相机110经配置或布置以进行监测的区域处于不同高度和/或距离处。相机110被配置为捕获动物物种的雄性130和/或雌性140的多个时间连续的图像帧。例如，相机110可以是可控的(可操作的)并且具有聚焦的视场(fov)，fov可以遵循雄性130和雌性140的场景演变。因此，相机110可以是机械可移动的(即，马达操作的)，但是应当注意的是，动物物种所在的空间(例如，畜舍)的完全视图可以通过具有固定fov的固定的一组相机110获得。
40.系统100还包括处理器120，其示意性地被示出。相机110中的一个或多个可以通信地连接到处理器120。经由处理器120，系统100被配置为：基于由相机110捕获的动物物种的至少一个图像帧来检测动物物种的至少一个雄性130；并且基于由相机110捕获的动物物种的至少一个图像帧来检测动物物种的至少一个雌性140。系统100还被配置为跟踪所检测的雄性130中的雄性，并且跟踪所检测的雌性140中的雌性。在所跟踪的雄性130和/或所跟踪的雌性移动出相机110的视域的情况下，系统100可以被配置为利用另一区段来重新选择场景。例如，系统100可以经由用作层级特征提取器的卷积神经网络(cnn)来执行雄性130和雌性140的检测和/或跟踪。存在用于进一步处理这些特征以解决特定任务(诸如图像分类，语义分割，实例分割，对象检测和跟踪等)的若干扩展。该扩展与对应的特征提取器一起形成用于特定任务的神经网络的整体架构。该架构的示例可以包括所谓的掩膜-区域cnn(mask-rcnn)，跟踪器，对象检测的最佳速度和准确度(yolo)，多对象跟踪和分割(mots)。
41.系统100还被配置为：记录所跟踪的雄性130和/或所跟踪的雌性140的至少一个运动模式；将记录的运动模式与至少一个预定运动模式进行比较；并且基于所记录的运动模式与预定运动模式的比较来确定与所跟踪的雄性130和所跟踪的雌性140之间的交配行为相关联的至少一个动作的似然度。系统100还被配置为：基于所确定的似然度经由相机110捕获至少一组时间连续的图像帧，其中所述至少一组时间连续的帧中的每个图像帧包括所
跟踪的雄性130和/或所跟踪的雌性140；并且根据所捕获的时间连续图像帧的组来记录所述运动模式。起初或在新的图像捕获周期的开始处，相机110可以被配置为以完全fov的方式捕获雄性130和/或雌性140的多个时间连续的图像帧。此后，基于所确定的似然度，相机110可以被配置为以放大视图的方式捕获所跟踪的雄性130和/或所跟踪的雌性140的时间连续的图像帧的组。因此，相机110至少起初可以被配置为捕获完全的fov，并且通过(自适应)成帧来选择图像/序列，以用于经由系统100进行分析。应当注意的是，系统100可以被配置为基于所跟踪的雄性130和/或所跟踪的雌性140的移动来控制相机110。例如，所跟踪的雄性130和所跟踪的雌性140可以从第一相机110的fov移动到第二相机110的fov中，并且第二相机110因此可以从第一相机110接管对时间连续的图像帧的捕获。
42.根据图1中的示例，系统100可选地包括至少一个音频记录装置300，其被例示为麦克风300。经由麦克风300，系统100被配置为：记录来自所跟踪的雄性130和/或所跟踪的雌性140的至少一个音频输入；并且基于该音频输入来记录所跟踪的雄性130和/或所跟踪的雌性140的运动模式。
43.图2-4示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的所跟踪的雄性130和/或所跟踪的雌性140的运动模式的记录。
44.在图2a中，系统100已经检测到动物物种(鸡)的雄性(公鸡)130，并根据图1及其相关文字描述来跟踪雄性130。系统100还被配置为记录所跟踪的雄性130的至少一个运动模式150，并且将记录的运动模式150与动物物种的雄性的至少一个预定运动模式160进行比较，如图2b所示。在如例示的这种具体情况下，预定运动模式160包括雄性(公鸡)130的鸣叫行为。并且系统100由此可以被配置为将雄性130的所记录的运动模式150与预定运动模式160进行比较。应当注意，系统100可以基于图像分析(例如包括模式识别)来执行比较。系统100可以使用神经网络来执行比较，该神经网络已经利用与交配场景和/或图像相关联的预定运动模式训练。
45.此外，系统100还可以使用由如图1中例示的一个或多个音频记录装置记录的一个或多个音频输入，并且基于该音频输入(例如鸣叫声音)来记录运动模式150。基于将根据图2a和2b的所记录的运动模式150与预定运动模式160的这种比较，系统100可以确定与所跟踪的雄性130和所跟踪的雌性140之间的交配行为(如图2c所示)相关联的至少一个动作的似然度。例如，系统100可以确定雄性130执行交配行为(诸如鸣叫行为)的似然度或概率相对较高或非常高。基于该确定的似然度，系统100此后可以经由相机捕获至少一组时间连续的图像帧，其中至少一组时间连续的帧中的每个图像帧包括跟踪的雄性130和/或所跟踪的雌性140，并且根据所捕获的时间连续图像帧的组来记录运动模式150。例如，根据图2a和2b，基于所确定的雄性(公鸡)130的鸣叫行为的似然度，系统100可以被配置为：通过所捕获的组例如以迭代的方式来对所跟踪的雄性130及所跟踪的雌性140的运动模式与如图2c所示的雄性和雌性之间的交配行为(例如性交(交配))的预定运动模式进行比较。因此，系统100可以聚焦于所跟踪的雄性130和/或所跟踪的雌性140上，以用于进一步改进运动模式的记录。从而实现对动物物种的性活动和交配的改进的预测和/或监测。
46.在图3a中，系统100已经检测到动物物种(鸡)的雄性(公鸡)130和雌性(母鸡)140，并且根据图1及其相关文字描述来跟踪雄性130和雌性140。如图3a所示，系统100还被配置为记录所跟踪的雄性130和所跟踪的雌性140的运动模式150，并将记录的运动模式150与如
图3b所示的动物物种的雄性和雌性的至少一个预定运动模式160进行比较。在该特定情况下，如所例示的，预定运动模式160包括雄性(公鸡)130的求偶行为。应当理解，求偶行为可以包括不同种类的求偶行为，例如由所述动物物种的雄性围绕所述动物物种的雌性的循环。根据图3a和3b，系统100由此可以被配置为将所跟踪的雄性130和所跟踪的雌性140的所记录的运动模式150与预定运动模式160进行比较。与图2a和图2b的文字描述类似，系统100可以基于图像分析(例如包括模式识别)和/或音频输入来执行比较。基于记录的运动模式与预定运动模式的这种比较，系统100可以确定与所跟踪的雄性130和所跟踪的雄性130之间的交配行为相关联的至少一个动作的似然度。例如，系统100可以确定雄性130相对于所跟踪的雌性140执行交配行为(诸如求偶行为)的似然度或概率相对高，或非常高。基于该确定的似然度，系统100此后可以经由相机捕获至少一组时间连续的图像帧，其中所述至少一组时间连续的帧中的每个图像帧包括所跟踪的雄性130和所跟踪的雌性140，并且根据所捕获的时间连续图像帧的组来记录所述运动模式。例如，根据图3a和3b，基于所确定的雄性(公鸡)130相对于雌性(母鸡)140的求偶行为的似然度，系统100可以被配置为：通过所捕获的组例如以迭代的方式来对所跟踪的雄性130及所跟踪的雌性140的运动模式与如图3c所示的雄性和雌性之间的交配行为(例如性交(交配))的预定运动模式进行比较。
47.图2和3涉及动物物种的所跟踪的雄性130和/或所跟踪的雌性140的运动模式，该运动模式可以与交配行为(例如，图2a中的雄性(公鸡)130的鸣叫行为，和/或在性交(交配)之前图3a中的雄性(公鸡)130相对于雌性(母鸡)140的求偶行为)相关联，然而应当理解，替代地或组合地，系统100可以被配置为分析可以与性交(交配)之后的交配行为相关联的运动模式。例如，如图4b所示，系统100已经检测到动物物种(鸡)的雌性(母鸡)140，并根据图1及其相关文字描述来跟踪雌性140。在所例示的这种具体情况下，预定运动模式包括雌性(母鸡)140的使羽毛蓬松的行为(交合之后(post coitus))。例如，系统100可以确定雌性140执行交配行为(例如使羽毛蓬松的行为，或交合之后的任何其他行为)的似然度或概率是相对高的，或非常高的。基于该确定的似然度，如图4a所示，系统100可以确定雄性130和雌性140之间的交配行为(诸如性交(交配))已经发生的似然度或概率。
48.因此，对于图2-4而言共有的是，基于所跟踪的雄性130和/或所跟踪的雌性140的运动模式，系统100可以聚焦在所跟踪的雄性130和/或所跟踪的雌性140上，以用于进一步改进运动模式的记录，从而实现对动物物种的性活动和交配的改进的预测和/或监测。应当注意的是，动物物种的雄性和雌性之间的交配可以包括事件序列，并且系统100可以利用似然度或估计数字或间隔来确定交配行为发生和/或已经发生的似然度或概率，该似然度或估计数字或间隔可以例如基于专家知识和/或校准(人类观察)。例如，在系统100确定与所跟踪的雄性和所跟踪的雌性之间的交配行为(例如求偶行为(例如由所跟踪的雄性围绕所跟踪的雌性的循环))相关联的动作的似然度或概率是高的，是非常高的，或甚至或多或少是确定的情况下，该交配将发生的似然度可以是例如10-30％，比如20％。应当注意，系统100可以基于一个或多个(其它)条件来确定交配发生的似然度。例如，系统100可以被配置为：根据时间来确定动物物种的所检测的雌性140的数量与所检测的雄性130的数量之间的比率，并且基于所述根据时间的比率来确定交配的似然度。例如，在诸如求偶的动作的情况下，系统100可以被配置为检测由(中断的和/或干扰的)雄性130所引起的比率的减小。因此，系统100可以被配置为确定由于这种中断导致交配的似然度降低。
49.根据另一示例，在系统100确定与所跟踪的雄性和所跟踪的雌性之间的交配行为(例如所跟踪的雄性骑在所跟踪的雌性上)相关联的动作的似然度或概率是高的，是非常高的，或甚至或多或少是确定的情况下，交配将是有效的(即，将精液注射到所跟踪的雌性中)似然度可以是例如60-80％，比如70％。此外，系统100可以被配置为：在诸如中断和/或干扰雄性130的状况下，确定交配的似然度的降低。作为又一示例，在系统100确定与所跟踪的雄性和所跟踪的雌性之间的交配行为(诸如所跟踪的雌性的使羽毛蓬松的行为)相关联的动作的似然度或概率是高的，是非常高的，或甚至或多或少是确定的情况下，交配已经有效(即，将精液注射到所跟踪的雌性中已经发生)的似然度可以是例如80-95%，比如90％。
50.应当理解，系统100能够同时和/或顺序地捕获和/或分析多个交配行为动作(完成的或中断的)。例如，系统100可以并行地捕获多个交配行为动作，以作为量化动物物种所存在的空间(例如，稳定的存在)中或该空间的代表性部分(统计部分)中的交配的手段。
51.图5示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的所跟踪的雄性130和所跟踪的雌性140的运动模式的记录。在该示例中，系统100可以被配置为估计作为时间的函数的所跟踪的雄性130和所跟踪的雌性140之间的距离d(t)。基于该估计的作为时间的函数的距离d(t)，系统100可以记录所跟踪的雄性130和所跟踪的雌性140的运动模式。应当注意的是，系统100可以被配置为：记录所跟踪的雄性130和所跟踪的雌性140之间的与图5中例示的交互不同的替代交互，以将记录的运动模式与至少一个预定运动模式进行比较；并确定与所跟踪的雄性130和所跟踪的雌性140之间的交配行为相关联的至少一个动作的似然度。
52.图6示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的相对于动物物种的多个雌性140对雄性130进行的检测和跟踪。这里，该系统被配置为在所检测的雄性130的预定半径r内检测动物物种的多个雌性140。系统100还被配置为基于所检测的动物物种的多个雌性140来跟踪所检测的雄性130。与该系统所执行的跟踪和检测相结合地或独立地，该系统还可以被配置为：确定所检测的雄性130的数量n1；并且确定所检测的雌性140的数量n2。所述系统还可以确定所检测的雌性140的数量与所检测的雄性130的数量之间的比率n2/n1，并且基于所述比率n2/n1跟踪所述雄性130。例如，系统可以被配置为在比率n2/n1大于阈值(例如，10)的情况下发起对雄性130和/或雌性140的跟踪。应当理解，比率n2/n1的相对低的值(即相对于雌性140，雄性130具有相对大的浓度)可以导致交配的减小，例如由于雄性130之间的打斗和/或向雌性140的挑衅行为。
53.图7示意性地示出了用于影响动物物种的交配行为的布置400，其包括根据前述实施例中的任一个的系统。鉴于装置400包括例如如图1及其相关文字描述所示的系统，请参考图1和/或相关文字描述以增加理解。装置400的系统被配置为经由处理器120检测空间中的动物物种的至少一个雄性130。装置400还包括布置成在空间中发射光的至少一个发光装置410。在图7中，发光装置410被例示为灯，但应注意，可存在布置在不同位置处的多个发光装置(灯)。基于经记录的运动模式，经由处理器120和一个或多个图像捕获装置110和/或所确定的似然度，装置400的系统可以被配置为控制从发光装置410发射的光的一个或多个性质(例如，强度，颜色，方向等)。例如，在系统确定了与交配行为相关联的一个或多个动作的相对低的似然度的情况下(例如，基于记录的所跟踪的雄性130(例如鸣叫)和/或所跟踪的雌性140(例如使羽毛蓬松)的运动模式)，所述系统可以被配置为控制来自在所述空间中发射的发光装置410的光的一个或多个特性，以便促进雄性130的与交配相关的活动。类似地，
在系统确定了与交配行为相关联的一个或多个动作的相对高的似然度的情况下。所述系统可以被配置为控制来自在所述空间中发射的发光装置410的光的一个或多个特性，以便阻止或阻碍雄性130的与交配相关的活动。根据(太高的)雄性活动的示例(例如，如果交配事件被竞争的雄性(公鸡)中断)，来自发光装置410的光可以被调暗，以引起平静的行为。
54.应当注意的是，依靠所记录的运动模式，布置400的系统可以被配置成控制从发光装置410发射的光的一个或多个性质，该所记录的运动模式进而可以与量化的水平相关联。例如，该布置的系统可以被配置为：根据时间和/或区域(或空间)来确定与所跟踪的雄性130和所跟踪的雌性之间的交配行为相关联的一个或多个动作的似然度140，并将这个(这些)量化的水平与目标或阈值进行比较。例如，在装置400的系统确定了与单位时间和区域(或空间)中所跟踪的雄性130和所跟踪的雌性140之间的交配行为相关联的多个动作的似然度或概率低于目标或阈值的情况下，系统可以被配置为控制来自在空间中发射的发光装置410的光的一个或多个特性，以便促进与交配相关的雄性130的活动。换句话说，系统布置400可以确定诸如鸣叫的动作可以是(太过)低的，并且可以相应地经由发光装置410来促进性活动。类似地，在装置400的系统确定了与单位时间和区域(或空间)中与所跟踪的雄性130和所跟踪的雌性140之间的交配行为相关联的多个动作的似然度或概率高于目标或阈值的情况下，该系统可以被配置为控制来自在该空间中发射的发光装置410的光的一个或多个特性，以便阻止与交配相关的雄性130的活动。换句话说，系统布置400可以确定诸如鸣叫的动作可以是(太过)高的，并且可以相应地经由发光装置410来阻碍性活动。作为以上示例的替代或组合，布置400可以被配置为呈现所确定的与所跟踪的雄性130和所跟踪的雌性140之间的交配行为相关联的动作的似然度的数据，例如呈现在空间中的仪表板上，以便将信息呈现给农民。
55.应注意，可执行其它(校正的)措施以促进或阻碍交配行为，例如：向空间增加额外的雄性(例如，年轻的公鸡(用于增加竞争))；从该空间移除雄性(例如，公鸡，因此改变雄性/雌性比率(例如，公鸡/母鸡的比率))；改变饲喂(例如，一日饲喂的量和/或时间)等。
56.图8示意性地示出了用于分析动物的交配行为的方法500。方法500包括：基于动物物种的至少一个图像帧来检测510动物物种的至少一个雄性；以及基于动物物种的至少一个图像帧来检测520动物物种的至少一个雌性。该方法还包括跟踪530所检测的动物物种的至少一个雄性中的雄性，以及跟踪540所检测的动物物种的至少一个雌性中的雌性。该方法还包括：记录550所跟踪的雄性和所跟踪的雌性中的至少一个的至少一个运动模式；将记录的至少一个运动模式与至少一个预定运动模式进行比较560；并且基于所记录的至少一个运动模式与所述至少一个预定运动模式的比较来确定570与所跟踪的雄性和所跟踪的雌性之间的交配行为相关联的至少一个动作的似然度。方法500还包括：基于所确定的似然度经由所述至少一个图像捕获装置来捕获580至少一组时间连续图像帧，其中所述至少一组时间连续的帧中的每个图像帧包括所跟踪的雄性和所跟踪的雌性中的至少一个；以及根据所捕获的至少一组时间连续图像帧来记录590所述至少一个运动模式。可选地，方法500可以基于根据所捕获的至少一组时间连续图像帧来记录590所述至少一个运动模式来迭代地记录550所跟踪的雄性和所跟踪的雌性中的至少一个的至少一个运动模式，如虚线所示。因此，方法500可以执行以下步骤：即通过所捕获的组以迭代的方式来对所跟踪的雄性及所跟踪的雌性的运动模式与雄性和雌性之间的交配行为(例如性交(交配))的预定运动模式进
行比较560，从而实现对动物物种的性活动和交配的预测和/或监测进行改进。
57.本领域技术人员认识到，本发明决不限于上述优选实施例。相反，在所附权利要求的范围内，许多修改和变化是可能的。例如，动物物种可以不同于所示的动物物种，图像捕获装置(相机)的数量和/或位置可以是不同的，等等。

技术特征：
1.一种用于分析动物物种的交配行为的系统(100)，包括：至少一个图像捕获装置(110)，其被配置为捕获多个时间连续的图像帧；以及处理器(120)，其中所述系统被配置为经由所述处理器(120)：基于由所述至少一个图像捕获装置捕获的动物物种的至少一个图像帧来检测所述动物物种的至少一个雄性(130)，以及基于由所述至少一个图像捕获装置捕获的所述动物物种的至少一个图像帧来检测动物物种的至少一个雌性(140)，其中所述系统进一步被配置为：基于由所述至少一个图像捕获装置捕获的所述动物物种的至少一个图像帧来跟踪所检测的所述动物物种的至少一个雄性中的雄性，基于由所述至少一个图像捕获装置捕获的所述动物物种的至少一个图像帧来跟踪所检测的所述动物物种的至少一个雌性中的雌性，记录所跟踪的雄性和所跟踪的雌性中的至少一个的至少一个运动模式(150)，将所记录的至少一个运动模式与至少一个预定运动模式(160)进行比较，基于所记录的至少一个运动模式与所述至少一个预定运动模式的比较，确定与所跟踪的雄性和所跟踪的雌性之间的交配行为相关联的至少一个动作的似然度，以及至少基于所确定的与所跟踪的雄性和所跟踪的雌性之间的交配行为相关联的至少一个动作的似然度来确定所跟踪的雄性和所跟踪的雌性之间的交配的似然度。2.根据权利要求1所述的系统，还被配置为基于所确定的与所跟踪的雄性和所跟踪的雌性之间的交配行为相关联的至少一个动作的似然度：经由所述至少一个图像捕获装置捕获至少一组时间连续的图像帧，其中所述至少一组时间连续的帧中的每个图像帧包括所跟踪的雄性和所跟踪的雌性中的至少一个，以及根据所捕获的至少一组时间连续的图像帧来记录所述至少一个运动模式，其中，所述系统迭代地使用所述记录的运动模式以与预定运动模式进行比较，并且随后确定与所跟踪的雄性和所跟踪的雌性之间的交配行为相关联的至少一个动作的似然度。3.根据权利要求1或2所述的系统，还被配置为：记录所跟踪的雄性和所跟踪的雌性的第一运动模式，经由所述至少一个图像捕获装置捕获第一组时间连续的图像帧，其中所述第一组时间连续的帧中的每个图像帧包括所跟踪的雄性和所跟踪的雌性，以及将所述记录的第一运动模式与所述动物物种的雄性和雌性的预定的第一运动模式进行比较。4.根据权利要求3所述的系统，还被配置为：估计作为时间的函数的所跟踪的雄性和所跟踪的雌性之间的距离，以及基于所估计的作为时间的函数的所跟踪的雄性与所跟踪的雌性之间的距离来记录所跟踪的雄性和所跟踪的雌性的所述第一运动模式。5.根据权利要求3或4所述的系统，其中所述预定的第一运动模式包括所述动物物种的雄性围绕所述动物物种的雌性的循环。6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还被配置为：
记录所跟踪的雄性的第二运动模式，以及经由所述至少一个图像捕获装置捕获第二组时间连续的图像帧，其中所述第二组时间连续的帧中的每个图像帧包括所跟踪的雄性，以及将所记录的第二运动模式与所述动物物种的雄性的预定的第二运动模式进行比较。7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还被配置为：记录所跟踪的雌性的第三运动模式，并且经由所述至少一个图像捕获装置捕获第三组时间连续的图像帧，其中所述第三组时间连续的帧中的每个图像帧包括所跟踪的雌性，并且将所记录的第三运动模式与所述动物物种的雌性的预定的第三运动模式进行比较。8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还被配置为：确定所检测的所述动物物种的至少一个雄性的数量，确定所检测的所述动物物种的所述至少一个雌性的数量，确定所检测的动物物种的至少一个雌性的数量与所检测的动物物种的至少一个雄性的数量之间的比率，并且基于所述比率来跟踪所检测的动物物种的至少一个雌性中的雄性。9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还被配置为：在所检测的至少一个雄性的预定半径内检测所述动物物种的多个雌性，以及基于所检测的所述动物物种的多个雌性来跟踪所检测的动物物种的至少一个雄性中的雄性。10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述动物物种是鸡，其中所述动物物种的雄性是公鸡，所述动物物种的雌性是母鸡。11.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还包括：至少一个音频记录装置(300)，其中，所述系统还被配置为：经由所述至少一个音频记录装置，记录来自所跟踪的雄性和所跟踪的雌性中的至少一个的至少一个音频输入，以及基于所述至少一个音频输入来记录所跟踪的雄性和所跟踪的雌性中的至少一个的所述至少一个运动模式。12.一种用于影响动物物种的交配行为的装置(400)，包括：根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述系统还被配置为：经由所述处理器，在空间中检测动物物种的至少一个雄性，至少一个发光装置(410)，所述至少一个发光装置被布置成在所述空间中发射光，其中所述系统还被配置为：基于所记录的至少一个运动模式和所确定的似然度中的至少一个，控制所述至少一个发光装置所发射的光的至少一个性质。13.一种使用处理器(120)分析动物的交配行为的方法(500)，包括：基于动物物种的至少一个图像帧来检测(510)动物物种的至少一个雄性，基于动物物种的至少一个图像帧来检测(520)动物物种的至少一个雌性，基于所述动物物种的至少一个图像帧来跟踪(530)所检测的动物物种的至少一个雄性
中的雄性，基于所述动物物种的至少一个图像帧来跟踪(540)所检测的动物物种的至少一个雌性中的雌性，记录(550)所跟踪的雄性和所跟踪的雌性中的至少一个的至少一个运动模式，将所记录的至少一个运动模式与至少一个预定运动模式进行比较(560)，基于所记录的至少一个运动模式与所述至少一个预定运动模式的比较来确定(570)与所跟踪的雄性和所跟踪的雌性之间的交配行为相关联的至少一个动作的似然度，并且基于所确定的似然度，以及至少基于所确定的与所跟踪的雄性和所跟踪的雌性之间的交配行为相关联的至少一个动作的似然度来确定所跟踪的雄性与所跟踪的雌性之间的交配的似然度。14.根据权利要求13所述的方法，还包括：基于所确定的与所跟踪的雄性和所跟踪的雌性之间的交配行为相关联的至少一个动作的似然度：捕获(580)至少一组时间连续的图像帧，其中所述至少一组时间连续的帧中的每个图像帧包括所跟踪的雄性和所跟踪的雌性中的至少一个，以及根据所捕获的至少一组时间连续的图像帧记录(590)所述至少一个运动模式，迭代地使用所记录的运动模式以与所述预定运动模式进行比较，并且随后确定与所跟踪的雄性和所跟踪的雌性之间的交配行为相关联的至少一个动作的似然度。15.一种计算机程序，包括计算机可读代码，当所述计算机程序在计算机上执行时，所述计算机可读代码用于使计算机执行根据权利要求13或14中任一项所述的方法中的步骤。

技术总结
一种用于分析动物物种的交配行为的系统(100)，包括：图像捕获装置(110)，其被配置为捕获多个时间连续的图像帧；以及处理器(120)，其中所述系统被配置为：检测和跟踪动物物种中的至少一个雄性(130)和雌性(140)；记录所跟踪的雄性和所跟踪的雌性中的至少一个的运动模式(150)；将记录的运动模式与预定运动模式(160)进行比较；确定与所跟踪的雄性和所跟踪的雌性之间的交配行为相关联的动作的似然度；以及基于所确定的似然度，通过所述图像捕获装置捕获一组时间连续的图像帧，其中时间连续的帧的组中的每个图像帧包括所跟踪的雄性和所跟踪的雌性中的至少一个；以及根据所捕获的该组时间连续图像帧来记录所述运动模式。连续图像帧来记录所述运动模式。连续图像帧来记录所述运动模式。


技术研发人员：M
受保护的技术使用者：昕诺飞控股有限公司
技术研发日：2022.01.28
技术公布日：2023/10/7