用于奶牛群区域分配和邻居检测的实时定位系统的验证( Validation of a real-time location system for zone assignment and neighbor detection in dairy cow groups )

N. Melzer B. Foris J. Langbein

跟踪数据越来越多地被用于研究奶牛的社会行为，但关于适当的系统设置和数据质量的指导方针尚未可用。本研究利用超宽带实时定位系统(RTLS)研究了系统校准、数据滤波和平滑方法对牛舍内奶牛位置和邻居偏好检测的影响。我们在两个阶段对15或14头奶牛进行跟踪：第一阶段使用激光测距仪进行RTLS校准；周期2采用专业测量技术进行RTLS校准。在这两个时期内，每1.73s收集一次跟踪数据，共3天，并从电子饲养系统收集数据。我们在两个时期都进行了连续1天的奶牛位置视频分析。比较了Kalman滤波、滑动窗口、跳变滤波和中值滤波四种滤波平滑方法对原始跟踪数据处理的影响。我们将特定的区域（例如，躺着的小摊、行走的小巷、刷子区、饲料和水箱）分配给测量的X-Y坐标，并将它们与基于视频的区域分配进行比较。通过计算灵敏度和精密度来评价不同RTLS校准装置对应的区域分配质量以及滤波和平滑方法的效果。当RTLS被精确校准时，这些方法并没有导致进一步的改进。在两个时间段内，视频和所有准备好的跟踪数据的区域分配都很一致，在饲料铺位的时间段2中，这种一致很好（灵敏度和精度>0.85)。当基于预先准备的跟踪数据，使用基于区域和基于距离的方法来检测躺卧摊位和饲料铺的邻居时，我们发现在周期2中，基于视频和电子垃圾箱数据的邻居信息具有很高的相关性(>0.9)。然而，基于区域的方法导致了最低的平均绝对误差。当在小区域和短访问时间（例如，饲料铺位）检测奶牛时，跟踪数据的质量似乎特别重要。我们的结果突出了准确的RTLS校准设置和跟踪数据质量的重要性，当基于它来推断奶牛的行为时。

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