Разработка математической модели определения состояния копыт крупного рогатого скота на основе профилей термограмм | Developing a mathematical model for determining the state of cattle hooves based on thermogram profiles

English. Inflammation in the cow hooves leads to a decrease in milk yield and may cause early culling of animals. Early diagnosis of the disease provides a reduction in the cost of treatment, allows maintaining the health and milk production of animals. The use of infrared thermography to determine the temperature of cattle limbs is a fast and non-invasive way to obtain reliable information about the animal's health. To develop a mathematical model for determining the state of cattle limbs based on the profiles of hoof thermograms, the data were processed of 20 cows of the Yaroslavl breed, which are on the 2nd-4th lactation, with a lactation period ranging between months 1 and 7. The data array was formed using a Guide C400M thermal imager in the IR range. Data on the physiological state of cattle were entered into the Matlab R2019b software. For color gradation, the RGB color space was selected. The presented mathematical model for processing the profile of thermograms makes it possible to collect information on the spatial and temporal dynamics of cattle hoof temperatures by thermophysiological categories. When determining the state of the limbs, the areas of spatial-temporal distribution of temperature in the hoof are identified in the form of a transformed segmentation profile of the thermogram into a matrix, where RGB is assigned to the pixels from each fragment of the area, indicating a certain temperature. Exceeding the values R over 230, G over 103, B less than 0 symbolizes a temperature above 40 deg. C and means the presence of inflammation in the hoof. The developed algorithm will allow a farm veterinarian to automatically receive information about the state of the hooves of each cow, determine the focus of inflammation, its location, and diagnose the disease.

Russian. Воспаление в копытах кров приводит к снижению удоев и может стать причиной ранней выбраковки животных. Ранняя диагностика заболевания обеспечивает снижение затрат на лечение, позволяет сохранить здоровье и молочную продуктивность животных. Применение инфракрасной термографии для определения температуры конечностей крупного рогатого скота является быстрым и неинвазивным способом получения достоверной информации о состоянии здоровья животного. С целью разработки математической модели определения состояния конечностей крупного рогатого скота на основе профилей термограмм копыт были обработаны данные 20 коров ярославской породы, находящихся на 2-4-й лактации, с лактационным периодом от 1 до 7 мес. Массив данных формировался с помощью тепловизора Guide C400M в ИК-диапазоне. Данные о физиологическом состоянии КРС вносились в программу Matlab R2019b. Для градации цвета выбрано цветовое пространство RGB. Представленная математическая модель обработки профиля термограмм позволяет собрать информацию о пространственно-временной динамике температур копыт КРС по термофизиологическим категориям. При определении состояния конечностей выделяются области пространственно-временного распределения температуры в копыте в виде преобразованного сегментационного профиля термограммы в матрицу, где к пикселям из каждого фрагмента области присваивается RGB, обозначающее определенную температуру. Превышение значений R более 230, G более 103, B менее 0 символизирует температуру выше 40 град. C и означает наличие воспаления в копыте. Разработанный алгоритм позволит ветеринару хозяйства в автоматическом режиме получать информацию о состоянии копыт каждой коровы, определять очаг воспаления, место его расположения и определять заболевание.