[发明专利]基于SIFT特征图像的蚕蛹雌雄分拣和计数装置

说明书

技术领域：

本发明涉及基于SIFT特征图像的蚕蛹雌雄分拣和计数装置，系统设计了图像采集、分析、处理模块，并利用本设计的装置实现了蚕蛹性别无损检测。结果证明，检测方法减少了蚕蛹资源浪费和经济损失，可简便、直观、快速地对蚕蛹评级；检测系统测量精度高，为快速无损检测蚕蛹性别奠定了理论和实验基础。提出了一种利用数字图像处理技术基于面积，尾部长宽比以及SIFT融合技术来分辨方法。并通过装置可以准确统计蚕蛹的个数，结果表明精度高，简便可靠，为快速无损检测蚕蛹质量奠定了理论基础。通过采集、分析被检蚕蛹图像，应用图像处理软件自动推算出鲜蚕蛹重量，最后对蚕蛹进行自动分拣。

背景技术：

桑蚕业、蛹丝绸业作为我国典型的链式产业，一直以其产业链长、市场容量大、涉及面广、附加值高而著称。蚕蛹是蛹丝绸业的主要原料。目前，我国丝绸业产品趋同化明显。同一蚕品种，雄蚕蛹与雌蚕蛹相比，前者具有蛹丝纤度细，净度优，抱合力好，生丝等级高，织物弹性好等优点。将雌雄蚕蛹分别利用，可在基本不增加生产投入的情况下大幅度提高产品附加值，提高丝绸产品质量，对我国实现从丝绸大国向丝绸强国的转变具有十分重要的战略意义。

蚕蛹，又称桑蚕，是一种以桑叶为食料，具有很高经济价值的吐丝昆虫。蚕蛹是完全变态昆虫，一生要经过卵、幼虫、蛹、成虫等四个完全不同的发育阶段。卵是胚胎发生、发育并形成幼虫的阶段；幼虫是摄取食物、积贮营养的生长阶段：蛹是从幼虫向成虫过渡的变态阶段；成虫是交配产卵、繁殖后代的生殖阶段。

蚕蛹是蚕蛹蛹期形成的囊形保护层，内含蛹体。保护层包括蛹衣、蛹层和蛹衬等部分，蛹层是缫丝的主要原料，蛹衣可作为丝棉和绢纺的原料。蚕蛹有椭圆形、椭圆束腰形、球形或纺锤形等不同形状，雌、雄蚕蛹的形状差异较小，难以依靠蚕蛹形状特征判定蚕蛹性别。

蚕蛹幼虫上蔟结蛹后不久就会变成蚕蛹。蚕蛹体形类似纺锤，分头、胸、腹三个体段。头部长有复眼和触角；胸部长有胸足和翅;腹部分节。雌蛹腹部大而末端圆，第八腹节腹面正中有一条纵线；雄蛹腹部小而末端尖，第九腹节腹面中央有一个褐色小点。雌、雄蚕蛹形状差异较大，可以通过蚕蛹形态特征差异判定蚕蛹性别。

发明内容：

本发明的目的是提供基于SIFT特征图像的蚕蛹雌雄分拣和计数装置。   

1 蚕蛹的性别判断

图像预处理包括图像增强、图像去噪、图像分割、边缘提取等过程，是图像识别与理解的低层次处理过程。在蚕蛹性别判别研究中，最终结果的准确性和高效性在很大程度上依赖于图像预处理的质量。

1）基于直方图搜索的Otsu多阈值法

Otsu阈值法属于一种全局最优阈值的搜索方法，当图像中两类的方差相差太大时，会使分割阈值与强势类的均值距离太近而导致分类失败，在本文中称该图像为Otsu不可分。蚕蛹区域必定符合具有明显波峰的正态分布的叠加特性（可能体现为单峰、多峰或脉冲形式），因此，在灰度直方图中，必定存在某一或某几个峰值灰度属于蚕蛹区域。基于上述分析，将从灰度直方图入手，解决灰度图像的Otsu不可分问题。

定义1：在特定区域、特定灰度范围内，被特定边缘算子识别为边缘的像素点的个数与区域总体像素数目的比值，称为边缘密度，用d表示；所有边缘点梯度幅值的均值则称为边缘强度，用A表示。在本文中，边缘密度和边缘强度通常一起被用来衡量特定区域的纹理特性。

定理1：在灰度直方图中，至少存在一点，必定存在某一领域（），使其邻域中的任意点满足成立。

证明：对于灰度级为L的灰度图像，如果在灰度为0的某一邻域内的任意点都满足成立，问题得证；否则，在领域中至少有一点满足成立；

对于而言，如果在邻域的任意点满足成立，问题得证；否则，在领域中至少有一点n满足成立；

以此类推，由于灰度的取值范围有限，必定而且至少存在一点i，对其某一邻域（）中的任意点j满足成立。证毕。