WANG Haiyan1, LI Zechen1, CAO Jusong1, LI Xuan1, LI Jiawei1, LI Guoliang1, XU Xuewen2(
)
Received:2026-05-10
Online:2026-07-17
Foundation items:National Key Research and Development Program of China(2023YFD1300401); Fundamental Research Funds for the Central Universities(2662025XXPY007); Open Project Program of the State Key Laboratory of Multimodal Artificial Intelligence Systems(MAIS2025062)
About author:WANG Haiyan, E-mail: wanghaiyan@mail.hzau.edu.cn
corresponding author:
CLC Number:
WANG Haiyan, LI Zechen, CAO Jusong, LI Xuan, LI Jiawei, LI Guoliang, XU Xuewen. Research Progress on Intelligent Measurement Technologies for Livestock Body-Size Phenotypes Based on 3D Point Clouds[J]. Smart Agriculture, doi: 10.12133/j.smartag.SA202605012.
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URL: https://www.smartag.net.cn/EN/10.12133/j.smartag.SA202605012
Table 1
Livestock point cloud data collection schemes
| 数据采集方案 | 代表方案 | 方案特点 | 适用采集场景及对象 | 传感器类型 | 文献 |
|---|---|---|---|---|---|
| 定点通道式 | 采集稳定、姿态较易约束;但通道栏杆易造成遮挡 | 圈舍、通道等稳定测量场景;适用于猪、牛、羊 | 深度相机、双目相机、LiDAR | [ | |
| 固定式 | 定点拱门式 | 适合多视角同步采集,采集效率高;但对同步、配准和实时性要求较高 | 高通量、多视角同步采集场景;适用于猪、牛 | 深度相机 | [ |
| 便携手持式 | 设备灵活、搭建简单;但采集效率较低,点云重建流程较复杂 | 临时性、小规模或试验性采集场景;适用于牛 | RGB相机、深度相机 | [ | |
| 移动式 | 设备移动式 | 采集范围大、对养殖环境干扰小;但易受光照、天气和设备移动稳定性影响 | 开放式、放牧式大范围采集场景;适用于牛 | 无人机搭载RGB相机或LiDAR | [ |
Table 2
Livestock body measurement standards
| 体尺指标 | 猪 | 牛 | 羊 |
|---|---|---|---|
| 体长 | 耳根中点至尾根点的直线距离 | 肩端至坐骨端的直线距离 | 肩端至坐骨端的直线距离 |
| 体高 | 肩胛骨最高点至地面的垂直距离 | 鬐甲最高点至地面的垂直距离 | 鬐甲最高点至地面的垂直距离 |
| 臀宽 | 髋骨间最大宽度 | 腰角外缘间宽度 | 腰角外缘间宽度 |
| 臀高 | 髋骨最高点至地面的垂直距离 | 两腰角连线中点至地面的垂直距离 | 臀部最高点至地面的垂直距离 |
| 臀围 | 两后膝前缘经臀部的周径 | 两腰角与臀端连线中点的水平周径 | 两后膝前缘经臀部的周径 |
| 胸深 | 背部至胸部下缘的垂直距离 | 鬐甲后缘至胸骨底部的垂直距离 | 肩胛骨背线至胸骨的垂直距离 |
| 胸宽 | 肩胛后缘间的最大宽度 | 肩胛后缘间的最大宽度 | 肩胛后缘间的最大宽度 |
| 胸围 | 肩胛后缘处体躯水平周径 | 肩胛后缘处体躯水平周径 | 肩胛后缘处体躯水平周径 |
| 腹围 | 腹部最大水平周径 | 腹部最大水平周径 | 腹部最大水平周径 |
| 管围 | 前肢管骨最小水平周长 | 前肢管骨最小水平周长 | 前肢管骨最小水平周长 |
Table 3
Livestock body measurement methods based on direct key point localization
| 采集对象 | 采集方案 | 传感器 | 关键点定位方法 | 体尺计算结果 | 文献 |
|---|---|---|---|---|---|
| 牛 | 便携手持式 | 深度相机 | 基于三维表面轮廓、梯度和曲率特征定位关键点 | 多数体尺偏差低于6% | [ |
| 牛 | 定点拱门式 | 3D扫描仪 | 在三维扫描模型中人工标记关键点 | 6项体尺与人工测量相关系数为0.62~0.89 | [ |
| 牛 | 便携手持式 | RGB相机 | YOLOv5s检测牛体目标,Lite-HRNet定位体尺关键点,并结合Global-Local Path Networks单目深度估计恢复深度信息 | 4项体尺平均相对误差约7.82% | [ |
| 牛 | 定点通道式 | 深度相机 | 通过OpenCV图形界面在深度图像中人工选取测点,并映射至深度图像 | 5项体尺平均绝对百分比误差约11.58% | [ |
| 牛 | 定点通道式 | 深度相机 | 基于点云轮廓曲线、极值点和几何约束定位体尺测量关键点 | 3项体尺平均绝对误差约2.09 cm | [ |
| 牛、羊 | 便携手持式 | 深度相机 | 改进U-Net分割躯干区域,多阶段密集堆叠沙漏网络定位体尺关键点 | 牛4项体尺平均相对误差为1.09%;羊4项体尺平均相对误差为1.37% | [ |
| 牛 | 定点通道式 | 深度相机 | 在RGB图像上进行关键点检测定位并投影至点云 | 牛5项体尺平均绝对百分比误差约4.96% | [ |
| 牛 | 便携手持式 | 深度相机 | 采用改进YOLOv8-Pose模型在RGB图像中定位关键点,并映射至点云坐标系 | 4项体尺平均相对误差约3.80% | [ |
| 猪 | 定点拱门式 | 深度相机 | 提出测地线距离回归关键点检测法并配合改进PointNet++模型定位 | 6项体尺平均绝对百分比误差为3.90% | [ |
| 牛 | 定点通道式 | 深度相机 | 采用轻量化YOLOv8-Pose模型在RGB图像中检测关键点,并映射至由深度图生成的三维坐标系 | 6项体尺平均绝对百分比误差约1.28% | [ |
Table 4
Livestock body measurement methods based on point cloud segmentation
| 采集对象 | 采集方案 | 传感器 | 分割方法 | 体尺计算结果 | 文献 |
|---|---|---|---|---|---|
| 猪 | 定点通道式 | 深度相机 | 采用改进PointNet++分割猪体头部、耳部、躯干、四肢和尾部等区域。 | 计算9项体尺平均相对误差为3.39% | [ |
| 猪 | 定点通道式 | LiDAR | 采用PointVector++分割猪体各部位,并提取体尺表型测量区域。 | 计算10项体尺平均绝对百分比误差为5.46% | [ |
| 牛 | 定点拱门式 | 深度相机 | 连续水平切片结合五点聚类梯度边界识别算法提取肉牛关键区域。 | 计算5项体尺平均相对误差为2.42% | [ |
| 牛 | 定点通道式 | 深度相机 | 采用动态不平衡八叉树分组(Dynamic Unbalanced Octree Grouping,DUOS)改进PointNet++分割牛体和四肢等7个区域。 | 计算6项体尺平均相对误差为2.03% | [ |
| 牛 | 定点通道式 | 深度相机 | 采用掩码多层几何点模型(Masked Multilevel Geometric Point,MMLG-Point)进行牛体点云分割 | 计算5项体尺平均绝对百分比误差低于6% | [ |
| 牛 | 定点拱门式 | 深度相机 | 采用FGPointKAN++进行奶牛点云部位分割,并结合自适应关键切片平面识别计算体尺。 | 计算4项体尺平均绝对百分比误差为2.32% | [ |
| 牛 | 定点通道式 | 深度相机 | 采用CattlePartNet分割肉牛体尺关键区域,用于体高、体长、胸围、腹围和臀高测量。 | 计算5项体尺平均绝对百分比误差为5.53% | [ |
| 羊 | 定点通道式 | 深度相机 | 采用改进PointStack分割山羊头部、前后肢、胸部、腹部、臀部和尾部。 | 计算6项体尺平均绝对百分比误差为3.51% | [ |
| 羊 | 定点通道式 | 深度相机 | 提出DyFusion-PCT分割羊体背线、头颈前部、胸廓截面和远端肢体等关键测量区域。 | 计算6项体尺平均相对误差为3.20% | [ |
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