新疆馬業(yè)信息化中馬匹護照管理的研究與實現(xiàn)

中圖分類號：TP311.5 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2025）08-0152-05

Abstract： The management of horse passports is an important task in the informatization process of Xinjiang horse industry，and designing areasonable horse passport and managing itthrough informatization areof particular importane. However，intheexisting passortmanagementtask，thereareproblemssuchasuneasonabledesignofpassportcontent，lack ofanti-counterfeitingdetectionmethods，absenceofaninformatizationmanagementplatform，andthenecesityofmanually drawing the appearance characteristicsof horses.To solvetheabove problems，the horse passport is redesigned to make its contentmore inline withthe needsofXinjiang horseindustry.Thefunctionofautomaticallygeneratingpassports iscompleted throughtheinformatization management platform，andauniquepassport numberis generated foreach passport.Inadition， theautomaticrecognitionanddrawingofhorsecharacteristicsareachievedthroughArtificialInteligencemethod.Theabove informatization management methodofhorsepassports notonlygreatly improves the sientificand intellgent levelsof horse management， but also injects new momentum into the modernization of animal husbandry.

Keywords： Xinjiang horse industry; passport management; appearance characteristics; inteligent recognition

0 引言

新疆的馬產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要集中在以下幾個方面：優(yōu)質(zhì)馬種養(yǎng)殖，如新疆馬、伊犁馬等；賽馬賽事，新疆各地經(jīng)常舉辦各類馬術(shù)比賽和賽馬活動，推動了馬術(shù)運動在該地區(qū)的發(fā)展[。這不僅促進了當?shù)伛R匹的培育，也提升了該地區(qū)的體育、旅游等行業(yè)。這些產(chǎn)業(yè)的發(fā)展為當?shù)剞r(nóng)民提供了就業(yè)機會，也豐富了當?shù)亟?jīng)濟的多樣性[2]。馬業(yè)信息化能夠提升馬匹養(yǎng)殖和管理的效率，加強對馬匹品質(zhì)的監(jiān)控和管理，拓展馬業(yè)產(chǎn)品的銷售渠道，促進馬業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展[3]，為新疆馬業(yè)的長期健康發(fā)展提供有力支撐。

在國際間交流和貿(mào)易中，馬匹護照是必不可少的，它證明了馬匹的合法身份和健康狀況，為跨境交易和參加國際比賽提供了便利[4。此外，護照還有助于疫病的防控與管理，保障馬匹健康和公共衛(wèi)生安全。在賽事管理方面，護照也是必備文件，確保了比賽的公平性和參賽者的安全。因此，馬匹護照在馬匹管理、國際交流、疫病防控、賽事管理和行業(yè)規(guī)范化等方面扮演著不可或缺的重要角色[5]。

馬匹護照為完整記錄馬匹信息，由新疆維吾爾自治區(qū)馬業(yè)協(xié)會頒發(fā)，用以確定馬匹身份的證件，馬匹護照是證明馬匹身份的唯一依據(jù)。整體設(shè)計上，護照采用系統(tǒng)化布局，以確保信息的完整性和可追溯性。首頁包含馬匹的基礎(chǔ)信息，如馬名、出生日期、毛色、出生地、性別、父母信息、品種、育馬者、馬主以及護照的簽發(fā)信息。此外，還包括芯片號、烙印號和登記冊參照頁等識別細節(jié)。

護照中還包含馬匹的外貌特征描述和附蟬描圖，要求特征描述與附圖一致，以便于識別。血統(tǒng)系譜部分詳細記錄了馬匹的家族背景，有助于了解其遺傳信息。馬主變更登記、馬名變更登記和馬匹鑒定記錄等部分，用于記錄馬匹所有權(quán)和身份的變更。

此外，護照還包含種用性能測定記錄、繁殖記錄、參賽記錄和藥物檢查記錄等，這些記錄有助于馬匹的管理和健康監(jiān)測。整體而言，馬匹護照的設(shè)計旨在為馬匹提供一個全面、詳細的身份證明，確保其信息在不同場合下的準確性和一致性。

馬匹護照中的數(shù)據(jù)來源于馬品種登記平臺，由馬業(yè)協(xié)會統(tǒng)一生成護照，護照采用A5印花紙張印制，封面使用透明材料可以清楚看到首頁信息，背面采用深綠色皮質(zhì)材料，上面印有馬業(yè)協(xié)會Logo，為確保平臺的數(shù)據(jù)準確性平臺的數(shù)據(jù)由馬主和馬業(yè)協(xié)會登記官錄入，馬業(yè)協(xié)會審核。本文主要介紹護照首頁中的唯一護照編號生成算法、二維碼防偽標志，外貌特征及描圖的智能化繪制和護照信息化管理系統(tǒng)的使用。

1 護照設(shè)計

馬匹基本信息頁不僅記錄著馬匹的基本信息還擔任著防偽的功能，為馬匹提供了獨一無二的身份標識，其右上角的二維碼由系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)生成，承擔著防偽的作用，如圖1所示。

1.1 馬匹護照編號

1.1.1 馬匹護照號生成規(guī)則

護照編號在護照生成過程中首先對馬匹出生地區(qū)進行驗證，由國籍到省區(qū)生成編號，再由馬匹出生年度、品種、用途進行編號，最后由該地區(qū)、該年度、該品種、該用途的馬匹順序生成順序號，并對第4位至第18位號碼進行相關(guān)計算生成校驗碼，由計算機根據(jù)護照編號的組成原則自動生成，護照編號由十九位數(shù)字組成，如圖2所示，各位數(shù)字的含義如下。

1）護照編號中的國際代碼（護照編號的第1位至第3位）：國際代碼英文縮寫表示，其中CHN代表中國，AUS代表澳大利亞，GER代表德國，KAZ代表哈薩克斯坦，RUS代表俄羅斯[]。

2）護照編號中的省區(qū)代碼（護照編號的第4位至第5位），使用國家標準的省區(qū)代碼，如新疆是65，河南是41。

3）護照編號中的年度代碼（護照編號的第6位至第9位）：年度代碼為馬匹出生年度4位數(shù)字組成，如2024年的年度代碼為2024。

4）護照編號中的品種代碼（護照編號的第10位至第11位）：馬匹品種主要有五種，其中01代表哈薩克馬，02代表巴里坤馬，03代表焉耆馬，04代表柯爾克孜馬，05代表伊犁馬。

5）護照編號中的用途代碼（護照編號的第12位）：馬匹的用途主要有10類，例如1代表肉用，2代表騎乘，3代表種用，4代表馱用，5代表乳用，6代表驛用，7代表驛用與騎乘，8代表速度，9代表速步，A代表耐力。

6）護照編號中的順序號（護照編號的第13位至第17位），順序號由該地區(qū)、該年度、該品種、該用途的馬匹順序生成。

7）性別（第18位），第18位奇數(shù)為公馬，偶數(shù)為母馬，X為騙馬。

8）護照編號中的校驗代碼（護照編號的第19位）：由第4位至第18位進行計算后自動生成。

1.1.2校驗位計算方法

校驗代碼由第4位至第18位進行計算后自動生成，MOD-11校驗算法。

1）將護照編號從右至左開始標記為

，…， ，其中 即為校驗碼。

2）使用式（1）計算權(quán)重系數(shù)，其中 i 值與相應(yīng)的計算結(jié)果如表1所示。

3）使用式（2）計算加權(quán)和：

4）使用式（3）計算校驗位，如果校驗位為10則用 X 表示。

1.2 防偽二維碼設(shè)計

Segno是一個由Python編寫用于二維碼生成與解析的庫，使用Segno將馬匹的護照編號、名稱、性別、毛色、出生日期及芯片號寫入防偽二維碼中，在使用二維碼掃描工具進行掃描時可鑒別護照真?zhèn)巍?/p>

2外貌特征及描圖智能繪制

馬匹外貌別征主要分為3個部位，分別為頭部、軀干和四肢。頭部區(qū)域外貌別征主要根據(jù)馬匹面部白色區(qū)域的形狀與大小區(qū)分，分為小星、大星、大星、鼻端白、額霜、斷流星、細長流星、長廣流星、鼻端白和白面[。軀干區(qū)域外貌別征主要是馬匹左側(cè)的烙印號[8]。四肢區(qū)域外貌別征是由腿部底部的白色區(qū)域的大小決定，由小到大可分為：冠白、系白、球節(jié)白、1/3管白、1/2管白、2/3管白和管白[。

由于毛色相近、體型差異較小的馬匹之間較難區(qū)分，因此在馬匹護照中，不僅需要文字登記馬匹較為顯著的部位特征，而且需要相關(guān)的特征圖示，登記部位主要為四肢、軀干、頭部、頸部。登記方式為在有特征區(qū)域用紅色描紅。

2.1 馬匹外貌別征識別與提取

根據(jù)識別算法設(shè)計要求，共計需要設(shè)計5個分割模型，分別為馬匹（horse）、部位（part）、烙印（body-feature）、腿部別征（limb-feature）、頭部別征（head-feature）。

2.1.1 數(shù)據(jù)篩選

為解決數(shù)據(jù)集中質(zhì)量參差不齊的問題，進行了數(shù)據(jù)篩選。從初始12000張圖片中去除遮擋較多、光線較暗及像素質(zhì)量不佳的圖片，篩選出8720張高質(zhì)量圖片[10]

2.1. 2 數(shù)據(jù)標注

為分割出馬匹的輪廓、面部別征、軀干別征，四肢別征，使用多階段標注方法。使用LabeIMe工具進行多邊形標注，詳細標注馬匹的輪廓、各分割部位和別征位置，確保數(shù)據(jù)的精確性。標注過程分為三步：標注整馬，馬匹部位分割，標注別征，如圖3所示。

2.1.3 模型訓練

為自動識別出馬匹輪廓、烙印、面部和四肢的別征，采用多模型訓練的方式。使用MaskR-CNN和YOLOv8n-seg分別訓練了5個模型，分別是馬匹模型、部位模型、腿部別征模型、烙印模型和頭部別征模型。

在相同訓練集和測試集上進行性能評估。以馬匹（horse）模型為例，最終發(fā)現(xiàn)YOLOv8n-seg在參數(shù)量和浮點運算量保持不變的情況下，精確率提高8 . 5 % ，召回率提高 9 . 7 % ，具有顯著優(yōu)勢[]，如表2所示。

2.2 馬匹外貌別征繪制

使用DjangoRESTFramework實現(xiàn)接口，接收馬匹的前、左、右視圖及唯一芯片號，通過上述訓練模型識別馬匹的相關(guān)別征并將識別后的馬匹別征數(shù)據(jù)繪制于指定護照的馬匹外貌別征圖片上，還可以使用前端繪圖工具對識別出的圖片進行修改，當生成電子馬匹護照時，將在護照的馬匹外貌別征及描圖頁顯示該圖片。在識別過程中采用模型預(yù)加載模式，將單次識別速度從7秒縮短到1.5秒，自動識別和標注效果圖4、5所示。

3 馬匹護照管理的實現(xiàn)

當某匹馬在“馬匹登記”系統(tǒng)中通過了協(xié)會登記官添加信息并通過審核后，該馬匹的護照由馬業(yè)協(xié)會生成，馬主填寫完郵寄地址由馬業(yè)協(xié)會進行郵寄、登記官和畜牧總站可以對護照信息進行查看[12]。

3.1 基本信息管理

護照管理中馬主、協(xié)會登記官、畜牧總站和馬業(yè)協(xié)會擁有的共同主要的功能有排序、查詢、站內(nèi)信，如圖6所示。

3.1.1 排序功能

進入到“護照列表”頁面，可以通過生成日期、登記日期，馬名、馬主、RFID等進行排序，正在排序的列頂部會出現(xiàn)紅色箭頭。

3.1.2 查詢功能

按RFID查詢：輸入馬匹RFID，或者部分數(shù)字進行模糊查詢。按馬名查詢：輸入馬名，或部分馬名進行模糊查詢。組合查詢：輸入或者選擇查詢條件（品種，性別，登記年度，馬主，進度，地址填寫，生成日期）等可進行組合查詢，其中：馬主為模糊查詢，進度是護照是否生成，地址填寫是是否填寫護照郵寄地址。

3.1.3 站內(nèi)信功能

當馬匹信息通過登記委員會審核后，或者登記委員會下載該馬匹的護照后，將給馬主發(fā)送一條站內(nèi)信，要求馬主在郵件發(fā)送30天內(nèi)填寫護照郵寄地址。當馬主填寫完護照郵寄信息后會自動向登記委員所有用戶發(fā)送一條已填寫郵寄地址的反饋信，且在頁面中會出現(xiàn)氣泡框顯示馬主地址填寫情況。

3.2 護照相關(guān)操作

3.2.1 護照預(yù)覽

點擊圖7中的“預(yù)覽”按鈕，即可在瀏覽器中預(yù)覽對應(yīng)馬匹的護照。

3.2.2 護照下載

護照下載分為單個護照下載和批量護照下載，點擊“護照”按鈕，即可下載對應(yīng)馬匹的護照。點“護照批量下載”按鈕，將彈出對話框，在對話框中粘貼需要生成護照的馬匹RFID（RFID之間用回車符分割），即可批量下載對應(yīng)馬匹的護照，考慮內(nèi)存問題建議一次下載數(shù)量不超過50個馬匹護照，如圖8所示。

4結(jié)論

新疆的馬產(chǎn)業(yè)發(fā)展受益于科技的進步和現(xiàn)代管理的引入，可以更好地進行種馬養(yǎng)殖、賽馬運動、馬匹競拍等工作，提高了馬匹的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。本文從馬匹護照生成規(guī)則、馬匹外貌別征智能識別與繪制以及馬匹護照管理三個方面對新疆馬業(yè)信息化進行了深入探討。

首先，在馬匹護照生成規(guī)則部分，詳細描述了護照編號的組成及生成流程。護照編號共由19位數(shù)字構(gòu)成，包括國際代碼、省區(qū)代碼、年度代碼、品種代碼、用途代碼、順序號、性別及校驗碼，通過合理設(shè)計，確保了護照編號的唯一性和規(guī)范性。

其次，在馬匹外貌別征智能識別與繪制部分，采用了人工智能方法對馬匹的外貌特征進行自動識別和標注，實現(xiàn)了高效準確的別征識別和繪制，大幅提升了馬匹登記效率和準確率。

最后，在馬匹護照管理方面，開發(fā)了系統(tǒng)化的管理平臺，實現(xiàn)了馬主、協(xié)會登記官、畜牧總站及馬業(yè)協(xié)會對護照信息的查詢、排序、預(yù)覽和下載等功能，同時支持數(shù)據(jù)的導出和批量操作。這不僅提高了管理效率，也為后續(xù)的馬匹追溯和管理奠定了信息化基礎(chǔ)。

馬匹護照管理的信息化實現(xiàn)，不僅提高了馬匹管理的科學性和智能化水平，還為新疆馬業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展提供了堅實的技術(shù)支撐。未來，通過持續(xù)的科技創(chuàng)新和國際交流，新疆馬業(yè)有望在更廣闊的舞臺上實現(xiàn)更大的發(fā)展。

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作者簡介：張書豪（2002—），男，漢族，河南周口人，本科在讀，研究方向：農(nóng)業(yè)信息化；通信作者：趙新苗（1990一），女，漢族，山東菏澤人，實驗師，碩士，研究方向：農(nóng)業(yè)信息化；迪力夏提·多力昆（1993一），男，維吾爾族，新疆喀什人，碩士，研究方向：農(nóng)業(yè)信息化；趙濤（1989—），女，漢族，甘肅武威人，講師，碩士，研究方向：農(nóng)業(yè)信息化。