CN104297290A - 加热式红外成像的蚕茧性别识别方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加热式红外成像的蚕茧性别识别方法，其特点是，包括的步骤有：将蚕茧进行加热，使蚕茧的体表温度呈30-40℃；体表温度呈30-40℃蚕茧置于箱体内，蚕茧在自然散热的情况下，使用红外摄像探头对蚕茧图像进行采集，每隔1.5s采集一次数据，共采集三次；将采集三次的图像数据分别经图像采集卡处理后传送到计算机中，经计算机进行图像处理及分类算法分析，进而得到蚕茧性别的识别结果；并提供其装置。具有方法科学合理，流程短，便于操作，识别速率快，识别准确率高等优点；其加热式红外成像的蚕茧性别识别装置的结构简单，制造成本低。

Description

加热式红外成像的蚕茧性别识别方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种加热式红外成像的蚕茧性别识别方法及其装置。

背景技术

雄蚕茧体质强健，死亡率低，容易饲养，饲料效率高并且其丝质量和产量均明显高于雌茧，因此识别蚕茧雌雄，无论是对蚕种还是蚕丝生产，都具有重要的经济意义。现有技术通常采用雄蚕培育法和无损检测法对蚕茧性别进行识别。雄蚕培育法主要是荧光检测法，但此方法只对几种特定品种的蚕茧有效；无损检测法包括近红外光谱技术，计算机视觉技术，X射线成像技术和核磁共振成像技术等。由于无损检测法检测精度要求高、需要削茧取蛹、操作环境要求严格，且设备昂贵等原因，并没有得到实际应用。目前仍然使用人工拣选法， 即寻找有鉴别经验的人对大批量蚕茧进行一一筛选，这种方法费工费时，增加了蚕茧的销售成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种科学合理，流程短，便于操作的加热式红外成像的蚕茧性别识别方法，并提供结构简单，成本低，识别速率快，识别准确率高的加热式红外成像的蚕茧性别识别。

本发明的目的之一是由以下技术方案来实现的：一种加热式红外成像的蚕茧性别识别方法，其特征是，它包括的步骤有：将蚕茧进行加热，使蚕茧的体表温度呈30-40℃；体表温度呈30-40℃蚕茧置于箱体内，蚕茧在自然散热的情况下，使用红外摄像探头对蚕茧图像进行采集，每隔1.5s采集一次数据，共采集三次；将采集三次的图像数据分别经图像采集卡处理后传送到计算机中，经计算机进行图像处理及分类算法分析，进而得到蚕茧性别的识别结果。

本发明的目的之二是由以下技术方案来实现的：一种加热式红外成像的蚕茧性别识别装置，其特征是：它包括箱体，在箱体内的下方设置能够移动至箱体外的蚕茧放置槽，在移动至箱体外的蚕茧放置槽上方设有加热源，在箱体上置有红外摄像探头，红外摄像探头与图像采集卡信号连接，图像采集卡与计算机信号连接。

所述加热源为氖灯。

所述红外摄像探头选用型号为YSY-M371的CCD红外摄像探头。

所述图像采集卡选用型号为DH-CG300图像采集卡。

本发明的加热式红外成像的蚕茧性别识别方法，由于依据雌蚕茧茧层厚度比雄蚕茧薄很多，而且，由于雌蚕茧个体稍大于雄蚕茧，所以导致在加热过程中，雌蚕茧比雄蚕茧升温快，在散热过程中，雌蚕茧比雄蚕茧散热快蚕茧的生理特性，所以根据雌雄蚕茧个体差异及吸散热速率不同，提取判断依据可以鉴别蚕茧雌雄，具有科学合理，流程短，便于操作，识别准确率高等优点。其热式红外成像的蚕茧性别识别装置的结构简单，制造成本低。

附图说明

图1是本发明的加热式红外成像的蚕茧性别识别装置结构示意图；

图2偏最小二乘回归法算法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明的加热式红外成像的蚕茧性别识别方法，包括的步骤有：将蚕茧进行加热，使蚕茧的体表温度呈30-40℃；体表温度呈30-40℃蚕茧置于箱体内，蚕茧在自然散热的情况下，使用红外摄像探头对蚕茧图像进行采集，每隔1.5s采集一次数据，共采集三次；将采集三次的图像数据分别经图像采集卡处理后传送到计算机中，经计算机进行图像处理及分类算法分析，进而得到蚕茧性别的识别结果。

参照图1，本发明的加热式红外成像的蚕茧性别识别装置，包括箱体，在箱体内的下方设置能够移动至箱体外的蚕茧放置槽，在移动至箱体外的蚕茧放置槽上方设有加热源，在箱体上置有红外摄像探头，红外摄像探头与图像采集卡信号连接，图像采集卡与计算机信号连接。

本发明的加热式红外成像的蚕茧性别识别装置所用的红外摄像探头、图像采集卡和计算机均为市售产品。

红外摄像探头选用型号为YSY-M371的CCD红外摄像探头，镜头大小为4mm，监控角度为69.9°，此时可以得到清晰连续的图像信息；图像采集卡选用大恒公司生产的DH-CG300，该卡可进行高质量彩色视频信号的实时采集。视频图像经多路切换器、解码器、A/D变换器，将数字化的图像数据送到数据缓冲器，经裁剪、比例压缩及数据格式转换后，通过PCI总线传送到计算机内存中实时存储。此卡还包括配套的软件开发包，可设置采集频率，图像亮度等参数。加热源采用500w氖灯，为市售产品。箱体由硬纸板制作，能够实现自然散热。

本实施例：选用40个已知性别的蚕茧样本作为训练样本，雌雄蚕茧各一半，实验开始时，将蚕茧逐个放入蚕茧放置槽，用500w的氖灯进行加热2min，之后将蚕茧放置槽推入箱体内进行图像采集，在蚕茧自然散热过程中，设置图像采集卡每隔1.5s采集一次数据，采集三次，并将采集到的三幅图像传送至计算机中。 计算机中获得的蚕茧图像包含样本背景，噪声较大，所以需要利用计算机中的Matlab软件对图像进行灰度变换、均衡化、中值滤波、二值化及小轮廓剔除等预处理，此时能够得到清晰的蚕茧轮廓图。之后，对预处理后的图像分别提取5个特征值，如表1所示，由于每个蚕茧样本包含三幅图像，为了优化实验结果，对提取的特征值数据进行取平均值处理。结果表明，5个蚕茧特征雌茧均值均高于雄茧均值，并且差异十分明显。

表1  5个蚕茧特征值的具体意义

属性	定义
		1	蚕茧区域的像素总个数（面积）
2	蚕茧区域的边缘像素总个数（周长）
		3	与蚕茧区域有相同标准二阶中心距的椭圆长轴长度
4	与蚕茧区域有相同标准二阶中心距的椭圆短轴长度
		5	蚕茧红外图像与可见光图像融合后，散热光圈大小

最后，用偏最小二乘回归方法对40个蚕茧样本进行训练，其程序流程图如图2所示。分析并提取蚕茧的分类阈值，并存入计算机中。

选取16个未知性别的蚕茧样本作为测试样本，重复上述过程，将得到的数据结果与分类阈值做比较，完成分类过程。其测试样本分类结果如表2所示，检测准确率为87.5%。

表2 偏最小二乘回归法测试样本分类结果

序号	蚕茧性别	训练样本阈值	测试样本结果	分类结果	结果对比	序号	蚕茧性别	训练样本阈值	测试样本结果	分类结果	结果对比
												1	雌	0.361	0.4258	雌	√	9	雄	0.361	0.1329	雄	√
2	雌	0.361	0.499	雌	√	10	雄	0.361	0.0477	雄	√
												3	雌	0.361	0.4683	雌	√	11	雄	0.361	0.3047	雄	√
4	雌	0.361	0.3951	雌	√	12	雄	0.361	0.3142	雄	√
												5	雌	0.361	0.5296	雌	√	13	雄	0.361	0.2619	雄	√
6	雌	0.361	0.4592	雌	√	14	雄	0.361	0.3037	雄	√
												7	雌	0.361	0.0813	雄	×	15	雄	0.361	0.0916	雄	√
8	雌	0.361	0.2823	雄	×	16	雄	0.361	0.2189	雄	√

雌雄蚕茧鉴别原理

根据对蚕茧的若干生理特性研究表明：雌蚕茧全茧量比雄蚕茧高22～24%；雌蚕茧茧层量稍多于雄蚕茧，只有1～2%的差距；雌蚕茧茧层率比雄蚕茧高21%左右。从以上三点表明，雌蚕茧茧层厚度比雄蚕茧薄很多，而且，由于雌蚕茧个体稍大于雄蚕茧，所以导致在加热过程中，雌蚕茧比雄蚕茧升温快，在散热过程中，雌蚕茧比雄蚕茧散热快。所以根据雌雄蚕茧个体差异及吸散热速率不同，提取判据可以鉴别蚕茧雌雄。

本发明的具体实施例仅用于对本发明作进一步的说明，并非穷举，并不构成对权利要求保护范围的限定，本领域技术人员根据本发明实施例获得的启示，不经过创造性劳动就能够想到其它实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。 

Claims (6)

1.一种加热式红外成像的蚕茧性别识别方法，其特征是，它包括的步骤有：将蚕茧进行加热，使蚕茧的体表温度呈30-40℃；体表温度呈30-40℃蚕茧置于箱体内，蚕茧在自然散热的情况下，使用红外摄像探头对蚕茧图像进行采集，每隔1.5s采集一次数据，共采集三次；将采集三次的图像数据分别经图像采集卡处理后传送到计算机中，经计算机进行图像处理及分类算法分析，进而得到蚕茧性别的识别结果。

2.一种加热式红外成像的蚕茧性别识别装置，其特征是：它包括箱体，在箱体内的下方设置能够移动至箱体外的蚕茧放置槽，在移动至箱体外的蚕茧放置槽上方设有加热源，在箱体上置有红外摄像探头，红外摄像探头与图像采集卡信号连接，图像采集卡与计算机信号连接。

3.根据权利要求2所述的加热式红外成像的蚕茧性别识别装置，其特征是：所述加热源为氖灯。

4.根据权利要求2所述的加热式红外成像的蚕茧性别识别装置，其特征是：所述加热源为氖灯。

5.根据权利要求2所述的加热式红外成像的蚕茧性别识别装置，其特征是：所述红外摄像探头选用型号为YSY-M371的CCD红外摄像探头。

6.根据权利要求2所述的加热式红外成像的蚕茧性别识别装置，其特征是：所述图像采集卡选用型号为DH-CG300图像采集卡。