[发明专利]一种基于高光谱识别种蛋孵化的装置与方法

权利要求书

1.一种基于高光谱识别种蛋孵化的装置与方法，其特征在于包括：(一)高光谱图像采集装置的搭建、(二)特征参数的提取、(三)判别模型的设计，其中：

(一)高光谱图像采集装置的搭建

1)光学系统

高光谱光学系统主要由高光谱图像单元、直流可调光源、计算机和图像采集软件组成。其中高光谱图像单元由CCD摄像头(7)，有效波段范围为400～1000nm，光谱分辨率为2.8nm的图像光谱仪(8)和焦距可变透镜构成(9)。直流可调光源由150w的卤素钨灯及控制器(5)构成，线性光纤导管(2)。计算机型号为CPU E5800，3.2GHz，内存2G，显卡256M GeForce GT240(6)。图像采集软件为Spectral Image。为了避免外界光源的干扰，整个装置放置在密闭黑箱中。

2)传送装置及支架

传送装置为电控平移台(1)。支架为长14cm宽18cm高15cm的，长方体，顶端有直径1.5cm的圆孔(3)，线光源(2)距离支架顶端2cm。整个支架为黑色。

3)采集系统

光谱摄像头在距离种蛋30cm的水平平行位置上采集光谱图像，采集曝光时间55ms，采集速度2.5mm/s，图像分辨率440×804。采集时，种蛋(4)小头朝下，竖直放置在支架圆孔(3)上，在线光源(2)上水平移动，最终得到波长范围400～1000nm图像分辨率为440×804的高光谱图像三维数据块。

(二)特征参数的提取

1)图像特征参数提取

对最大特征波长处的图像进行阈值分割，提取胚胎发育形态图像。计算胚胎形态图像包含的像素个数与整个图像的像素个数的比值W。

2)光谱特征参数提取

从不同感兴趣区域中提取光谱平均值μ和标准偏差σ作为光谱特征参数。

3)特征变量集确定

选择合适的参数作为各类别种蛋的特征变量。经综合分析，最终确定各类型种蛋判别特征变量集V。

(三)判别模型的设计

设计了一组基于决策树型的层次支持向量机分类器(H-SVMs)，包括SVM1，SVM2，SVM3，SVM4四个支持向量机。

2.根据权利要求1所述的种蛋孵化的识别装置与方法，其特征在于：

所采用的光谱仪设备为台湾五菱光学公司提供的Imaging Spectrograph(V10E)以及相关设备(支架、传送装置、暗箱)。寻求不同类型种蛋间的图像和光谱的差异，分析提取区别不同类型种蛋的特征参数。在Matlab中调用LIBSVM软件包，设计步骤(三)中模型，将上述得到的特征参数带入模型中：首先根据SVM1对孵化前期种蛋胚胎发育情况进行识别，剔除未受精的以及发育不正常的种蛋。在孵化中期，根据SVM2对于出现的散黄蛋进行剔除，SVM3对中期死胚蛋进行识别。最后在孵化后期根据SVM4对后期死胚蛋进行识别。最终达到通过筛选，及时剔除孵化不正常的种蛋，对种蛋孵化过程实行监测。

3.根据权利要求1或2所述的种蛋孵化的识别装置与方法，其特征在于：

步骤(二)中特征变量集确定所确定的变量集V为：