[发明专利]一种基于高光谱识别种蛋孵化的装置与方法

说明书

技术领域

本发明是一种基于高光谱识别种蛋孵化的装置与方法，属于农畜产品检测技术领域。

背景技术

禽蛋含有人体所需的蛋白质、脂肪、矿物质和多种维生素，易于消化和吸收，具有很高的营养价值，是人类已知最为理想的天然食品。我国禽蛋资源丰富、品种多样，是世界禽蛋生产和消费大国。据不完全统计，我国蛋品行业的总产值已经达到了1600-2000亿元，在国民经济中占有很高的比重。到2006年我国禽蛋产量达到了2960万吨以上，占世界总产量的46％左右，2007年我国禽蛋产量达到3100万吨左右，禽蛋总产量摇摇领先于第二名的美国，近些年来，禽蛋出口形势看好，呈持续增长态势，已成为我国重要的出口农产品，在国际市场享有较高声誉。随着对外贸易的发展以及国际市场的变化，对禽蛋及其加工品品质有了更高的要求，禽蛋的品质检测是禽蛋生产、经营、加工中的重要环节之一，直接影响到商品等级、市场竞争力、经济效益。而种蛋的品质直接关系到雏禽的孵化率、成活率及成禽质量。一般禽蛋的孵化过程大约需要21-30天(鸡蛋21天，鸭蛋28天，鹅蛋30天)，且对环境温度、湿度条件要求较高，是一个耗时、耗能的过程。种蛋孵化率的高低，直接影响养殖业的经济效益，而孵化率的高低很大程度上取决于种蛋的品质。佐治亚大学的研究数据表明，在孵化率低下的原因中，42％被归因于受精率问题，28％被归因于胚胎早期死亡，24％则是由于胚胎晚期死亡。这些数据表明，受精率和胚胎不正常发育是决定孵化成效的最重要的因素。

传统的方法是利用灯光透视种蛋来观察胚胎发育是否正常，及时将无精蛋、死胚蛋、破壳蛋等剔除。随着畜牧业的发展，虽然先进的科学技术改变了传统的孵化方式和生产操作，孵化生产已由微机控制的孵化器替代了老式的孵化器。但是，孵化生产过程中的无精蛋、死胚蛋的剔除，依然采用人工照蛋、人力敲击听音等非自动化手段，人工照蛋只能在上孵6d后将未受精的种蛋剔除，而且较费时费力，生产效率低，易于污染和交叉感染疫病、破损率较高，特别是机外停留时间较长，影响孵化率的提高。因此，开展种蛋孵化品质的无损检测技术研究非常必要，对于提升我国家禽孵化品质检测的自动化水平具有重要的意义和应用价值。

近年来国内外有一些专家学者对种蛋孵化进行了相关研究，[周维忠.基于机器视觉的孵化生产质量检测技术研究[D].西安交通大学，2000][郁志宏，王春光，张晓芳，等.改进的粒子群神经网络检测种蛋成活性[J].计算机工程与设计，2007，28(2)：427-429][于景滨，张欣艳，赵达，等.孵化早期用光电法剔除无精蛋的两种方法[J].黑龙江八一农垦大学学报，2002，14(6)：111-113][Smith D P，Mauldin J M，Heitschmidt G W.Fertility and embryo development of broiler hatching eggs evaluated with a hyoersoectral imaging and predictive modeling system[J].Interanational Journal of Poultry Science，2008，7(10)：1001-1004.]。检测孵化成活性的研究虽然多，但这些研究大多数仅涉及了前期(4-6天)，对于整个孵化阶段的种蛋胚胎成活性的进行研究的很少，很少利用高光谱成像技术进行全面研究；并且研究主要集中在白壳种蛋，对研究难点褐壳种蛋孵化前期的检测少有涉及，同时存在褐壳种蛋前期孵化检测识别准确率低等问题。因此，进一步开展种蛋孵化品质的检测，研究种蛋孵化品质的高光谱检测研究是十分必要的，填补了褐壳种蛋孵化研究的空白。

发明内容

技术问题

本发明主要针对现有无损检测方法对种蛋孵化全过程的检测存在空白，以及检测率低等现状。利用高光谱成像技术，分析不同阶段出现不同类型种蛋图像和光谱信息，提取响应的特征参数，并提出一种基于决策树的支持向量机分类方法，构建种蛋孵化前、中、后期的胚胎未发育、无精蛋、散黄蛋、中期死胚蛋以及后期死胚蛋的识别模型。该方法，对于提升我国家禽孵化品质检测的自动化水平具有重要的意义和应用价值。

技术方案

一种基于高光谱识别种蛋孵化的装置与方法(本研究技术路线见图1)，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