CN109475105A - 用于非侵入性禽蛋生育力检测的系统、设备和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于非侵入性地确定禽蛋的生育力的系统、蛋固持单元和方法。所述系统包括：蛋固持单元；至少一个发射器，所述至少一个发射器可操作用于朝向所述至少一个蛋发射电磁波；至少一个接收器，所述至少一个接收器用于接收所接收的信号，所述接收的信号包括在穿过放置在所述蛋固持单元内的所述至少一个蛋之后的所述电磁波的至少一部分；处理器，所述处理器适于根据预定生育力确定程序分析所述接收的信号；以及通信接口，所述通信接口用于提供关于所述至少一个蛋中的每一个的生育力指示。优选地，所述通信接口与显示装置耦合，所述显示装置适于使用GUI向一个或多个终端用户示出受精数据。

Description

用于非侵入性禽蛋生育力检测的系统、设备和方法
技术领域
所公开的技术总体上涉及用于对蛋进行分类的系统和方法，并且特别涉及用于非侵入性确定未孵化的禽蛋的生育力状况的系统和方法。
背景技术
世界上每年生产数千亿个蛋。在产蛋后，将蛋收集并运输至孵化场并在低温下储存，直到它们被放入孵育箱中。可能需要几天(至多七天)直到将蛋放入孵育箱中。孵育箱在非常受控的环境中容纳数千个蛋。在这种规模的工业中，有效质量控制和用于限制生产成本的手段是至关重要的。例如，给定孵化场中的大量蛋是不育的。这些蛋消耗孵育箱内的空间和能量，并且还可能造成对其他蛋的污染。通常，在第16天，通过常规方法检查蛋以确定存活力。应从孵育箱中取出非存活的蛋，以避免污染其他蛋。此后，在第21天，小鸡孵化。已经开发了许多技术用于评估未孵化的禽蛋的生育力。
例如，常规技术通过使用由蛋内部的小鸡发出的CO2、使用MRI测量由蛋透射的光的量、测量由于运动穿过蛋的光信号的调制以及测量由存活蛋发射的红外光的热成像方法来检测禽蛋的生育力。一些常规方法描述于美国专利号2,310,682、4,788,427、4,955,728、5,696,325、6,234,320、6,722,201和美国专利申请公布号2015/138,535中。
光学光谱系统使用光的吸收来测量蛋生育力。在此，由于直到蛋被安置在孵育箱中之后约两天才形成血管，因此即使原则上在蛋被安置在孵育箱中之后的第一天或第二天也不能使用这些方法。事实上，在孵育箱中一周后可清楚地观察到血管和胚胎，并且因此只有在这段时间之后光谱系统才可获得有效的结果。
授予Toelken L.Taizo的名称为“Ultrasound quality inspection of avianeggs”的美国专利申请公布号2003/200,932公开了一种用于在禽蛋中进行质量测定的方法，如与生育力或孵化或孵化活力有关。所述方法在产蛋之后且在洗涤之前进行。生产线被配备用于在早期机会加工无穷无尽的蛋。所述生产线具有用于蛋的超声波检查站。对超声波检查结果进行分析发现与蛋壳质量相关的发现，其进而与诸如生育力或孵化或孵化活力的质量因素相关。对于蛋应被分类为哪一个输出类别，基于这种分析进行分类确定。输出类别的数量可能是三个左右，包括关于分级至孵化场操作的合格溢价、不适合于孵化场但不浪费、以及由于不可用而失败且因此浪费。中间类别可能包括分级用于宠物消耗。超声波检查以200kHz频率操作。超声波的主要缺点是它只能穿透表面层(即非常浅的穿透)，并且甚至对于这种穿透，必须具有一系列收发器和接收器来扫描单个蛋。此外，超声波较慢，设备必须接触蛋壳以便接收数据，并且最重要的是结果受到蛋壳上积聚的任何污垢或其他物质的影响。
授予Richard D.Reynnells等人的名称为“Method and apparatus for avianpre-hatch sex determination”的美国专利号6,029,080公开了一种用于对蛋中禽类物种的成员进行性别鉴定的非侵入性方法和设备。所述方法使用核磁共振来确定蛋内的活胚胎是含有雄性还是雌性性器官。所述方法可进一步区分存活蛋与非存活蛋。所述方法提供在从调节房(setter)孵育中移出之后且在递送至孵化孵育箱之前对胚胎进行性别确定。所述设备可进一步将蛋分成包括不可用的蛋的第三组。
另一程序包括使用多变量分析方法用于检测蛋生育力。这种方法也不能在将蛋安置在孵育箱后的第一天内监测胚胎。所有上述公开方法的主要缺点是，它们直到将蛋安置在孵育箱中之后至少几天才能提供可靠的蛋生育力测量。此外，进行这些检查所需的成本和时间已被证明是过高的。此外，在孵育阶段已被检测为不育的蛋不再安全食用并且需要丢弃。
尽管能育蛋在产蛋时已经含有40-60,000个细胞，但是所开发的非侵入性方法中没有一种能够早期检测卵生育力。因此，需要一种用于在产蛋当天或之后不久检测禽蛋生育力的非侵入性方法。此外，具有一种用于在蛋被运输用于孵育之前确定蛋的生育力、同时避免与蛋接触的系统和方法将是有利的。需要一种可在线且在将蛋转移至孵育箱之前执行，从而使时间、金钱和生产力的损失最小化的程序。
发明内容
所公开的技术的一个目的是提供一种用于在产蛋后不久且在蛋进入孵化和孵育箱过程之前检测所述蛋的生育力状况的新颖系统、设备和非侵入性方法。所公开的技术利用从所述蛋获得的雷达扫描数据并且通过至少去除以下中的至少一者来处理所接收的波：空气波(airwave)、双曲线和振铃，以便获得所扫描的蛋中的每一个的能育或不育蛋的指示。
根据所公开的技术，因此提供了一种用于非侵入性地确定禽蛋的生育力的系统。所述系统包括：蛋固持单元，至少一个蛋被定位在所述蛋固持单元中；至少一个发射器，所述至少一个发射器可操作用于朝向所述至少一个蛋发射电磁波；至少一个接收器，所述至少一个接收器用于接收所接收的信号，所述接收的信号包括在穿过放置在所述蛋固持单元内的所述至少一个蛋之后的所述电磁波的至少一部分；处理器，所述处理器适于根据预定生育力确定程序分析所述接收的信号；以及通信接口，所述通信接口用于提供关于所述至少一个蛋中的每一个的生育力指示。
在所公开技术的另一实施方案中，用于提供关于所述至少一个蛋中的每一个的生育力指示的通信接口与显示装置耦合，所述显示装置可操作来示出从所述处理器获得的受精数据。根据所公开技术的另一个实施方案，所述显示装置使用图形用户界面(GUI)并将所述受精数据提供给一个或多个终端用户。在所公开技术的又一实施方案中，所述系统还包括与所述通信接口耦合的器件(means)，所述器件可操作用于对由所述系统扫描的所述至少一个蛋中的至少一些进行数字和/或机械标记。所述标记指示蛋的能育性或不育性。所公开技术的另一实施方案包括一种系统，其中所述至少一个发射器与至少一个天线耦合。所公开技术的另一实施方案包括一种系统，所述系统包括至少一个反射器，所述至少一个反射器可操作来将所述电磁波的至少一部分朝向所述至少一个接收器反射。然而，在所公开技术的另一实施方案中，所述至少一个反射器是平面的。或者，在所述系统的另一个实施方案中，所述至少一个反射器是曲面的。
所公开技术的又一实施方案涉及一种蛋固持单元，所述蛋固持单元被构造用于容纳至少一个蛋。所述蛋固持单元包括外壳和内壳。所述蛋固持单元适于将来自所述蛋的雷达信号选择性地反射到至少一个雷达收发器阵列上，所述至少一个雷达收发器收集来自多个蛋的电磁波反射。所述蛋固持单元的内壳由非导电材料制成，所述材料如玻璃、玻璃纤维、瓷、塑料、木材、木质纤维素纤维材料(纸浆纸)、橡胶等。
所公开技术的另一方面是一种用于检测禽蛋的生育力状况的非侵入性方法。所述方法包括以下步骤：雷达扫描至少一个蛋，其中至少一个雷达发射器发射波，并且至少一个雷达接收器接收在穿过所述至少一个蛋之后的所述波的至少一部分，从而获得接收的扫描信号；对包括所述波的至少一部分的所述接收的扫描信号进行处理，以确定所述至少一个蛋的生育力指示。所述接收的扫描信号的处理包括从所述接收的扫描信号中去除不想要的信号，从而输出经滤波的信号；以及对所述经滤波的信号进行分析以确定与证明蛋的能育性或不育性的至少一种参考标记物的相关性来确定生育力状况。不想要的信号包括空气波、环境噪声和振铃中的至少一种。除了去除不想要的信号之外，还有可能去除双曲线。在处理步骤之后，所述方法的最后步骤是为所扫描的每个蛋提供生育力指示。
所公开方法的另一实施方案包括从所述接收的扫描信号中去除不想要的信号，其中所述去除步骤包括：去除空气波、去除双曲线、去除振铃。所述方法的另一实施方案包括通过使用时间零点校正从所述接收的扫描信号中去除空气波。在所述方法的另一实施方案中，通过使用迁移来获得从所述接收的扫描信号中去除双曲线。在所述方法的另一实施方案中，通过使用IIR滤波器(带通、背景去除、堆叠)或去卷积滤波来获得从所述接收的扫描信号中去除振铃。在所公开技术的优选实施方案中，去除空气波的步骤在去除振铃的步骤之前进行。在所公开方法的另一实施方案中，去除振铃的步骤在去除双曲线的步骤之前或之后进行。
所公开方法的另一实施方案包括为所扫描的每个蛋提供数字和/或机械生育力指示的步骤。所公开方法的另一实施方案还包括在一个或多个屏幕上显示具有生育力指示的蛋的步骤。所公开方法的又一实施方案包括用户与蛋加工机器交互以停止所述机器、放大或缩小、标记蛋、移除蛋、添加注释和发送警报的步骤。
附图说明
根据所公开技术的系统、设备和方法的原理和操作可通过参考附图和以下描述得到更好的理解，应了解，这些附图仅出于说明性目的给出并且不意图具有限制性，其中：
图1是根据所公开技术的一个实施方案构造且可操作的用于非侵入性地确定禽蛋的生育力的系统的示意性框图图示；
图2A是说明根据所公开技术的一个实施方案构造且可操作的用于检测禽蛋的生育力状况的非侵入性方法的流程图；
图2B是孵育之前的能育和不育蛋的图示；
图2C和2D(呈彩色版本和灰度版本两者)是由根据所公开技术的一个实施方案构造且可操作的生育力扫描处理方法的应用的两个非限制性实施例产生的扫描结果的快照；
图3A是根据所公开技术的一个实施方案构造且可操作的蛋固持单元的顶部/侧面透视图；
图3B是根据所公开技术的一个实施方案构造且可操作的蛋固持单元的截面侧视图；
图4是说明根据所公开技术的一个实施方案构造且可操作的信号处理程序的流程图；
图5是说明根据所公开技术的另一个实施方案构造且可操作的用于检测禽蛋的生育力状况的非侵入性方法的流程图。
图6A-6D是根据所公开技术构造且可操作的各种发射器接收器配置的示意性图示；并且
图7A-7C是根据所公开技术构造且可操作的另外发射器接收器配置的示意性图示。
应当理解，为了简单和清楚说明起见，附图中示出的元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚起见，一些要素的尺寸可以相对于其他要素放大。此外，在认为适当的情况下，参考数字可在附图间重复用来指示在整个系列视图中相应或相似的要素。
具体实施方式
所公开技术通过提供用于在产蛋后不久且在禽蛋进入孵化和孵育过程之前检测所述蛋的生育力状况的系统、蛋固持单元和非侵入性方法来克服现有技术的缺点。所公开的技术利用特定频率的电磁(雷达)数据，以便确定所述蛋中的每一个的生育力指示。
定义：
如本文所用的术语“蛋”可涵盖具有可使用雷达技术穿透的外壳或覆盖物的蛋或其他物体。
雷达(“无线电探测与测距”的缩写)是一种物体检测系统，其使用无线电波来确定物体的范围、角度或速度。它通常用于探测飞机、轮船、航天器、导弹、机动车辆、天气形成和地形。雷达发射无线电波或微波，所述无线电波或微波从它们的路径中的任何物体反射。雷达随后接收并处理这些反射的电磁波以确定检测到的一个或多个物体的性质。如本文所用的术语“雷达”可涵盖无线电探测与测距的所有术语。
如本文所用的术语“超宽范围”是指超宽频谱，例如300MHz至4GHz。如本文所用的术语“空气波”是指由于雷达能量直接从发射器转发至接收器(通过空气)而产生的反射并且不会穿透到正被扫描的物体中。术语“双曲线”是指在天线竖直扫描目标时产生的信号。产生双曲线作为目标的指示。
本文所用的术语“振铃”是指由非常快的介质针对给定信号引起的多次噪声发生(例如当电磁波行进穿过空气时，因为空气具有1的低介电，所以从空气中得到的反射是从其他目标获得的反射的数倍，并且这在数据中产生一系列噪声线，所述噪音线可能掩盖其他目标而不是空气)。如本文所用的术语“生育力”可涵盖能育或能生产的品质，并且对于蛋而言，在蛋中早期生长阶段具有活动物生物的性质。
所公开技术的非限制性实施方案包括一种电磁非侵入性生育力检测系统，其可用于检测蛋是否是能育的。所述生育力检测系统使用一根或多根超宽带雷达天线，从而以一定频率起作用以同时从多个蛋中获得反射信号。对所述信号进行处理以确定生育力指示。基于反射模式、反射模式的导数、信号的极性、蛋的核心的介电值以及包括能育和不育蛋的参考数据的数据库中的至少一者来估计生育力指示。所述系统可近实时地建立，并且概率大于90％，无论蛋是否能育。
所述生育力检测系统使得能够在产蛋后不久(例如，在第0天、第1天或稍后)检测蛋生育力。因此，可在蛋进入孵化和孵育箱过程之前确定所述蛋的生育力。近实时程序可在线执行，以增强检测过程的效率，从而使时间和生产力的损失基本上最小化。以这种方式，蛋生产商可节省大量蛋、时间和资源。
现在参考图1，其是根据所公开技术的一个实施方案构造且可操作的用于非侵入性地确定禽蛋的生育力的系统的示意性框图图示。生育力确定系统100包括雷达控制器105，所述雷达控制器是适于操作至少一个雷达收发器阵列并根据预定生育力确定程序(算法)分析从扫描的蛋接收的电磁波的处理器。雷达控制器105包括存储器、可执行代码以及例如用于编程和执行蛋生育力检测函数的相关雷达控制软件。雷达控制器105经由连接器120连接至雷达收发器阵列125，所述雷达收发器阵列包括多个信号收发器130(标记为A1至A8)。在所公开系统的一个实施方案中，所述信号发射器和天线/接收器可集成到单个收发器模块中，而在所公开系统的替代实施方案中，这些单元(发射器和天线/接收器)可位于单独的模块中。
然而，雷达收发器阵列125的另一实施方案可包括单独的发射器和接收器，以使得例如A1是发射器(以及A3、A5和A7)并且A2是接收器(以及A4、A6和A8)。收发器130可以是模拟和/或数字收发器。所公开技术的一个实施方案提供了一种系统，所述系统具有多达八根具有相同或不同频率的不同天线，从而提供关于扫描的蛋的另外数据。在所公开技术的一些实施方案中，可使用数字天线，所述数字天线被设计为集成堆叠技术，以帮助改进收发器的深度和数据分辨性能。任选地，雷达控制器105还包括通信接口，以用于向与其耦合的任何设备提供关于每个扫描的蛋的生育力指示。这种通信接口可与用户界面耦合，从而向用户呈现可视或可听蛋生育力指示。耦合至GUI的通信接口的实施例在图1中示出，标记为观察器110。或者，这种通信接口可与蛋标记工具耦合，如但不限于：
●打印机(例如，喷墨打印机)，其使用常规油墨或改性油墨(例如，金属增强的油墨、磷油墨)在选定蛋上印刷符号。
●标签提供程序(provider)，其为选定蛋附接标签。
●物理修改器，其修改选定蛋的至少一部分(例如，激光发生器在选定蛋的壳上烧蚀标记)。
雷达收发器阵列125可操作来将选定雷达信号朝向待检测的一个或多个目标蛋140发射。为了便于理解，还参考图3A和3B，其描绘根据所公开技术的一个实施方案构造且可操作的蛋固持单元。蛋140通常可被配置或定位在蛋固持单元135中，所述蛋固持单元135将被配置为将一个或多个蛋固持在所需位置，在它们之间具有选定间隔(例如，分隔160(其较窄)或分隔165(其较宽，在图3B中)，具有选定数量的行和列的蛋。蛋固持单元135被任选地放置在电动输送机上且然后输送以通过所述系统雷达扫描。在蛋被运输用于孵育之前进行扫描，并且优选地，在线执行此程序。蛋固持单元135适于将来自蛋140的雷达信号选择性地反射至至少一个雷达收发器阵列125，以通过雷达控制器105进行处理。在一些实施方案中，蛋固持单元135可由最佳地促进无线电波反射的材料和/或结构组成。例如，可使用不导电的材料，以便基本上不干扰雷达信号。例如，诸如玻璃、玻璃纤维、瓷、塑料、木材、木质纤维素纤维材料(纸浆纸)和橡胶的材料可用于蛋固持单元135中。
在一些实施方案中，蛋固持单元135设置有外壳155和内壳150(在图3A和3B中示出)以有助于收集来自蛋固持器内的多个蛋的电磁波反射。内壳150和外壳155可各自由不同的材料产生，并且任选地被设计成改进反射的信号，以使得反射的信号含有较少不想要的信号部分。例如，外壳155可由金属材料产生或包括金属元件。然而，内壳150由非导电材料制成，如非导电材料诸如玻璃、玻璃纤维、瓷、塑料、木材、木质纤维素纤维材料(纸浆纸)、橡胶等。例如，所述蛋固持单元的外壳的实施方案包括扁平壳体、不平坦的壳体和具有嵌入的线的壳体或由基质材料制成的壳体，所述壳体具有位于所述蛋的核心下方的金属元件。一般来说，雷达收发器阵列125将接收来自蛋140的反射电磁波，所述反射电磁波然后可由收发器130接收。然后将信号发送至雷达控制器105以进行处理，例如以近实时地确定目标蛋是能育还是不育。
根据一些实施方案，所述雷达收发器可根据用户的要求配置和间隔开，以最佳地扫描被检测的一个或多个目标。至少一个雷达收发器阵列位于蛋固持单元上方，然而在根据所公开技术的系统的一些实施方案中，若干阵列可以能够实现蛋的有效扫描的这样一种配置定位在蛋的周围。这种配置应将被发射和接收的波的类型、被检测的一个或多个物体的数量和尺寸、检测的所需功能或目标等考虑在内。在一个实施例中，每个雷达收发器可查看大约0-90度的范围，因此在一些配置中可查看大约1-40cm宽(它取决于发射器与蛋之间的距离)以及大约80cm深或更小的范围，从而能够有效地扫描蛋固持器单元中的一个或多个。在此应该强调的是，与需要与蛋壳直接接触的不同方法相反，所公开的技术能够提供无接触的生育力确定。优选地，所述天线位于蛋上方至多40cm的距离处。
当在发射端或接收端中使用多个天线时，可修改相对极性(即，发射端处的天线之间，或接收端处的天线之间，或发射端处的天线相对于接收端处的天线之间)以便在空间上或电子上以及在每种情况下手动或自动地优化覆盖、波束形成、聚焦、增益等。
根据一些实施方案，所述雷达收发器可以是地面耦合雷达，然而可使用其他雷达类型。根据一些实施方案，所述收发器阵列可连接至控制单元，所述控制单元可靠近收发器，或者与接收器隔开。在一些实施方案中，任选地由300MHz与4GHz之间范围内的频率限定的超高频(UHF)雷达可用于扫描禽蛋。例如，UHF雷达可用于以非常高的分辨率观察目标，并限制波传送的有效范围以穿透典型设施中的目标物体。在其他实施方案中，通常由1与2GHz之间范围内的频率限定的L波段雷达可用于扫描禽蛋。在其他实施方案中，通常由2-4GHz之间范围内的频率限定的S波段雷达可用于扫描禽蛋。在其他实施方案中，可使用雷达信号，所述雷法信号在大约2.4到至2.8GHZ处、或者更具体地在大约2.6GHZ处达到峰值。通常可使用信号范围来使实现同时传送范围广泛的信号。当然，可使用其他信号强度、长度、大小等。在一些实施方案中，可使用多个雷达收发器以使得能够反射并处理交叉信号，从而提供与蛋生育力或其他相关蛋状况有关的另外数据。在一些实施方案中，可使用多个雷达收发器以使得能够反射并处理3D信号，从而提供与蛋生育力或其他相关蛋状况有关的另外数据。
进一步参考图6A-6D，其是根据所公开技术构造且可操作的各种发射器接收器配置的示意性图示。图6A公开了与接收器608相关联的发射器600。发射器600与单个发射天线602耦合，以用于发射穿过蛋604的电磁信号。在穿过蛋604之后，这些电磁信号的至少一部分由单个接收天线606接收，所述单个接收天线与接收器608耦合。
图6B公开了与接收器618相关联的发射器610。发射器610与发射天线612a、612b和612c的阵列耦合，以用于发射穿过蛋614的电磁信号。在穿过蛋614之后，这些电磁信号的至少一部分由接收天线616a、616b和616c的阵列接收，所述接收天线与接收器618耦合。发射器610可通过发射天线612a、612b和612c中的每一个发射相同的信号，或者可替代地，通过它们中的每一个发射单独的独特信号。发射器610还可协调这些信号中的每一个的相位，以形成发射的电磁信号的不同特殊配置。
图6C公开了与接收器628相关联的发射器620。发射器620与单个发射天线622耦合，以用于发射穿过蛋624的电磁信号。在穿过蛋624之后，这些电磁信号的至少一部分由接收天线626a、626b和626c的阵列接收，所述接收天线与接收器628耦合。
图6D公开了与接收器638相关联的发射器630。发射器630与发射天线632a、632b和632c的阵列耦合，以用于发射穿过蛋634的电磁信号。在穿过蛋634之后，这些电磁信号的至少一部分由单个接收天线636接收，所述单个接收天线与接收器638耦合。类似于图6B，发射器630可通过发射天线632a、632b和632c中的每一个发射相同的信号，或者可替代地，通过它们中的每一个发射单独的独特信号。发射器630还可协调这些信号中的每一个的相位，以形成发射的电磁信号的不同特殊配置。
进一步参考图7A-7C，其是根据所公开技术构造且可操作的另外发射器接收器配置的示意性图示。图7A公开了发射器-接收器配置，其中发射器700位于蛋702的一侧上，并且接收器704位于蛋702的相对侧上。在这种配置中，接收器704接收由发射器700发射的信号，其中这些接收的信号的至少一部分穿过蛋702。
图7B公开了发射器-接收器配置，其中发射器和接收器组合成位于蛋712的一侧上的单个收发器710。在这种配置中，反射器714位于蛋712的相对侧上。收发器710朝向反射器714发射电磁信号，其中这些电磁信号的至少一部分穿过蛋712。反射器714将照射在其上的电磁信号反射回收发器710，其中这些反射的电磁信号的至少一部分穿过蛋712。然后，收发器710检测反射的电磁信号。应注意，根据所需的反射函数，这种反射器可以是平面的或弯曲的。
图7C公开了发射器-接收器配置，其中发射器720位于蛋722的一侧上，并且接收器726位于蛋722的另一侧上，其不直接面对发射器720。在图7C中所示的实施例中，接收器726位于蛋722的一侧上，所述侧是发射器720所位于的侧的对角线。图7C的发射器-接收器配置还包括反射器724，所述反射器在空间上配置和定位成接收从发射器720发射的电磁信号，并将所述电磁信号朝向接收器726反射，由此这些电磁信号的至少一部分穿过蛋722。应注意，根据所需的反射函数，这种反射器可以是平面的或弯曲的。
返回参考图1，示出所述系统的实施方案，其中通信接口包括用于为通过观察器110表示的每个蛋提供能育性或不育性指示的器件。如上所述，雷达控制器105处理从雷达天线或接收器接收的扫描信号。然后可将处理后信号发送至一个或多个观察器110，例如，用于观察信号或信号表示的计算机或屏幕。观察器110可集成到雷达控制器105中，或者可在雷达控制器105外部。在一些情况下，观察器可用于每个收发器，但在其他情况下，单个观察器可集成由多个收发器接收的反射。
在一些实施方案中，可使用高级软件处理来向观察器110提供经由图形用户界面(GUI)145传送的增强图像、图形、颜色、定义等。在一些实施方案中，观察器110可包括输入装置，例如触摸屏、鼠标、键盘等，以操纵GUI 145上显示的数据。任选地，不育蛋的列表可由雷达控制器105产生并呈现在观察器110上，以便使用户能够处理不育蛋的检测或选择。
所公开系统的另一个实施方案包括提供蛋的标记选项的指示器件，而根据用户的偏好，能育蛋或不育蛋用相应的颜色涂墨。指示器件可通过在由雷达控制器105检测到的不育蛋上滴油墨来提供能育性/不育性指示，从而有助于从蛋固持单元(或托盘)中移除蛋。在一些实施方案中，能育/不育蛋的指示由指示所鉴别的蛋在蛋固持单元中的位置的列表提供(根据用户选择的所需模式，能育或不育)。例如，托盘1，第2列、第3行、第4列，第6行等中的蛋。或者，托盘上的每个位置都具有自己的参考编号，并且然后列表仅包括数字：11、31、44、56等。
根据一些实施方案，所述生育力检测系统可以是便携式的或固定的，并且可以可变的生产速度在线扫描，或者在替代环境中设置。任选地，如果需要，固定系统可设置有膝上型电脑连接和用于远程控制所述系统的相应软件。一旦连接了所有部件并且控制单元开启，用户就可进入主屏幕，在所述主屏幕中他可触发天线并远程观察检测结果并操作所述系统。在一些实施方案中，所述生育力检测系统可携带在它们之间具有可调节间隔的多个天线，以及可调节的设置，这使得用户能够在不同环境中并且根据检测需要处理不同数量的蛋的检测。根据一些实施方案，上述蛋生育力检测系统可用于各种类型的蛋。
图2A示意性地示出根据本发明的一些实施方案的可实施以实现基于雷达的非侵入性禽蛋生育力检测的一系列操作或过程。如从图2A中可看出，在步骤205，使用超宽带雷达信号，通过雷达收发器或发射器扫描内部有蛋的蛋固持器单元。在步骤210，由雷达天线或接收器接收扫描波的反射。在步骤215，对接收的波进行处理以单独地或成组地确定所扫描的每个蛋的生育力分数/指示。在步骤220，对于每个蛋，生育力指示被数字地和/或机械地标记，无论是以软件和/或物理标记形式。在步骤225，可在一个或多个屏幕上显示具有其生育力指示的蛋。在步骤230，可使用雷达扫描系统来操纵、控制或管理各种蛋处理元件，如人、机器、机器人等。在一个实施例中，用户可在一个或多个屏幕上使用输入到GUI中的控件与蛋加工机器交互，例如以停止机器、放大或缩小、标记蛋、移除蛋、添加注释、发送警报等。可实施上述步骤的任何组合。此外，可使用其他步骤或一系列步骤。
现在参考图2B，其是孵育之前的能育和不育蛋的图示。如所示，在受精蛋与非受精蛋之间存在差异。对于受精蛋，身体或结构在第0天或接近第0天开始形成，如箭头240所指示。相比之下，对于非受精蛋，可观察到较小的身体，如箭头250所指示，其代表不太显著的生长或发育。随着时间的推移，这一趋势进一步发展和阐明。
根据一些实施方案，雷达控制器运行用于处理反射的信号的代码，以确定例如蛋生育力。例如，可使用算法来基于反射的形状和反射波的幅度来确定生育力分数或指示，从而能够自动识别能育蛋与不育蛋。特别地，受精蛋和非受精蛋具有可由雷达控制器发现并处理的不同介电性质(例如，可定义为测量物质在电场中存储电能的能力的量)，从而区分能育蛋与不育蛋。
根据一些实施方案，可执行受精算法以确定何时发生一个或多个目标蛋的介电性质的选定且有意义的变化，从而提供在产蛋之后第0天或接近第0天的生育力的指示。在一个非限制性实例中，雷达扫描数据处理可包括以下中的一个或多个：时间零点处理以去除空气波间隙；双曲线去除；以及振铃去除。
如可参考图2C中的扫描快照所观察到，如箭头265所指示，接近第0天的能育蛋可通过环状区域260中的粗而紧凑(绿色)的线来鉴别。这种较粗的线提供正在形成的身体或构造的指示，从而提供在特定区域中与这种身体形成相关的稳定或更可持续的辩证法。相比之下，如参考图2D中的扫描快照可观察到，如箭头275所指示，接近第0天的不育蛋可通过环状区域270中的线中的较细部分(绿色)来鉴别，当天线扫描蛋的腿时，它会逐渐消失。这种较细的线275提供缺乏身体或结构形成的指示，由此这种蛋不能提供在特定区域与生长身体的形成相关的稳定或可持续的辩证法。当然，可使用生育力的其他指标。
现在参考图4，其是说明根据所公开技术的一个实施方案构造且可操作的信号处理程序(图2A中的步骤215)的流程图。如上所述，雷达控制器105接收来自雷达天线或接收器的扫描波的反射。步骤400是指接收这些扫描波(原始数据)，其将被称为扫描信号400。扫描信号400包括来自至少一个蛋的波的反射，包括诸如空气波、双曲线和振铃的信号。在名称为“滤波和/或校正”的步骤410，通过至少去除空气波、迁移数据或去除振铃来对扫描信号进行后处理。所述程序的一个实施方案包括通过使用时间零点校正从接收的扫描信号中去除空气波。在处理程序的另一个实施方案中，通过使用迁移来获得从接收的扫描信号400中去除双曲线。在处理程序的另一个实施方案中，通过使用IIR滤波器(带通、背景去除、堆叠)或去卷积滤波来获得从接收的扫描信号中去除振铃。在所公开技术的优选实施方案中，去除空气波的步骤在去除振铃的步骤之前进行。在所公开的处理程序的另一实施方案中，去除振铃的步骤在去除双曲线的步骤之前或之后进行。
然后在步骤420对经滤波的信号进行分析以鉴别蛋的核心(图2C和2D中示为260或270)。一般来说，致密且厚的截面证明生育力，而边界松散或没有明显边界的薄区域证明不育性。在所公开技术的一个实施方案中，步骤430包括蛋的核心的介电鉴别，并且之后是步骤440的极性检查。然而，在所公开技术的另一个实施方案中，鉴别蛋的核心的步骤(步骤420)在步骤430(介电鉴别)和440(极性检查)之前、之后或并行执行。在所公开技术的另一实施方案中，在步骤410(滤波)之前执行极性检查(步骤440)。在滤波410之后获得的经滤波信号的极性还与来自空气的绝对负值和对于金属物体的绝对正值进行比较。生育力通常来自正反射的下部部分。负极性意味着不育蛋，并且正极性意味着能育蛋。累积蛋的核心的鉴别、介电鉴别和极性检查的结果，并进行能育/不育的确定450。
在所公开技术的替代实施方案中，另外的信息(例如像从产蛋直到扫描所经过的时间)可与上述信息组合以便达到确定450。与包括能育和不育信息的参考数据库结合进一步验证(步骤470)阳性/能育蛋460的确定450。类似地，利用包括能育和不育信息的参考数据库进一步验证(步骤490)阴性/不育蛋480的确定。在验证步骤470和490结束时，无论蛋是否能育，都获得概率大于90％的结果。
现在参考图5，其是说明根据所公开技术的另一个实施方案构造且可操作的用于检测禽蛋的生育力状况的非侵入性方法的流程图。根据此实施方案，一旦蛋固持单元的扫描505开始，当蛋经过扫描仪或收发器时，来自蛋内部部分的反射由天线接收(步骤510)。在步骤515对这种反射进行处理并将其发送至观察器或屏幕以供用户查看并任选地控制蛋检测过程。在步骤520中在一个或多个屏幕上显示具有每个蛋的生育力指示的蛋使得用户能够在所述程序期间监测蛋。在所公开的实施方案中，所述系统与蛋分选或检测机器集成以标记能育和/或不育蛋。在步骤525为每个蛋提供标记或任何其他指示之后，指示操纵控件以从生产线(即从蛋固持单元或托盘)移除不想要的蛋(步骤530)。例如，雷达控制器105可被配置成与现有的或新的蛋分选或加工机器接口连接，以根据雷达控制器处理来指示或管理这种机器。在一些实施方案中，雷达控制器可与工业中已知的现有蛋分离或加工技术集成。
所公开技术的另一个实施方案涉及一种用于检测禽蛋的生育力状况的非侵入性方法。所述方法包括以下步骤：雷达扫描至少一个蛋，其中至少一个雷达发射器发射波并且雷达接收器接收扫描信号，所述扫描信号包括来自所述至少一个蛋的波的反射。此后，对所接收的扫描信号进行处理以确定所述至少一个蛋的生育力指示。处理程序包括从所述接收的扫描信号中去除不想要的信号，从而输出经滤波的信号。不想要的信号包括空气波、双曲线和振铃中的至少一种。下一程序是对经滤波信号进行分析以确定与证明蛋的能育性或不育性的至少一种参考标记物的相关性来确定生育力指示。然后，所述方法为所扫描的每个蛋提供生育力指示。
本领域技术人员将了解的是，所公开的技术并不限于上文特定示出并描述的内容。相反，所公开的技术的范围仅由以下权利要求书限定。

Claims (20)

1.一种用于非侵入性地确定禽蛋的生育力的系统，所述系统包括：
蛋固持单元，至少一个蛋被定位在所述蛋固持单元中；
至少一个发射器，所述至少一个发射器可操作用于朝向所述至少一个蛋发射电磁波；
至少一个接收器，所述至少一个接收器用于接收所接收的信号，所述接收的信号包括在穿过放置在所述蛋固持单元内的所述至少一个蛋之后的所述电磁波的至少一部分；
处理器，所述处理器适于根据预定生育力确定程序分析所述接收的信号；以及
通信接口，所述通信接口用于提供关于所述至少一个蛋中的每一个的生育力指示。
2.根据权利要求1所述的用于非侵入性地确定禽蛋的生育力的系统，其中用于为所述至少一个蛋中的每一个提供生育力指示的所述通信接口包括与所述通信接口耦合的显示装置，所述显示装置可操作来示出从所述处理器获得的受精数据。
3.根据权利要求2所述的用于非侵入性地确定禽蛋的生育力的系统，其中所述显示装置使用图形用户界面(GUI)并将所述受精数据提供给一个或多个终端用户。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的用于非侵入性地确定禽蛋的生育力的系统，其中所述系统还包括与所述通信接口耦合的器件，所述器件可操作用于对由所述系统扫描的所述至少一个蛋中的至少一些进行数字和/或机械标记，所述标记指示所述蛋的能育性或不育性。
5.根据权利要求1所述的用于非侵入性地确定禽蛋的生育力的系统，其中所述至少一个发射器与至少一个天线耦合。
6.根据权利要求1所述的用于非侵入性地确定禽蛋的生育力的系统，其中所述至少一个接收器与至少一个天线耦合。
7.根据权利要求1所述的用于非侵入性地确定禽蛋的生育力的系统，所述系统还包括至少一个反射器，所述至少一个反射器可操作来将所述电磁波的至少一部分朝向所述至少一个接收器反射。
8.根据权利要求7所述的用于非侵入性地确定禽蛋的生育力的系统，其中所述至少一个反射器是平面的。
9.根据权利要求7所述的用于非侵入性地确定禽蛋的生育力的系统，其中所述至少一个反射器是曲面的。
10.一种蛋固持单元，其被构造用于容纳至少一个禽蛋，所述蛋固持单元包括外壳；以及内壳，其中所述蛋固持单元适于将来自所述蛋的雷达信号选择性地反射到至少一个雷达接收器上，所述至少一个雷达接收器收集来自多个蛋的电磁波反射。
11.一种用于检测禽蛋的生育力状况的非侵入性方法，所述方法包括以下步骤：
a.雷达扫描至少一个蛋，其中至少一个雷达发射器朝向至少一个蛋发射波，并且至少一个雷达接收器接收在穿过所述至少一个蛋之后的所述波的至少一部分；
b.对所述波的所述至少一部分进行处理以确定所述至少一个蛋的生育力指示，其中所述处理包括：
●从所述接收的扫描信号中去除不想要的信号，从而输出经滤波的信号；
●对所述经滤波的信号进行分析以确定与证明蛋的能育性或不育性的至少一种参考标记物的相关性来确定生育力状况；以及
c.为所扫描的每个蛋提供生育力指示。
12.根据权利要求11所述的用于检测禽蛋的生育力状况的非侵入性方法，其中从所述接收的扫描信号中去除不想要的信号包括：去除空气波、去除双曲线、去除振铃。
13.根据权利要求12所述的用于检测禽蛋的生育力状况的非侵入性方法，其中通过使用时间零点校正来获得从所述接收的扫描信号中去除空气波。
14.根据权利要求12所述的用于检测禽蛋的生育力状况的非侵入性方法，其中通过使用迁移来获得从所述接收的扫描信号中去除双曲线。
15.根据权利要求12所述的用于检测禽蛋的生育力状况的非侵入性方法，其中通过使用IIR滤波器(带通、背景去除、堆叠)或去卷积滤波来获得从所述接收的扫描信号中去除振铃。
16.根据权利要求12所述的用于检测禽蛋的生育力状况的非侵入性方法，其中所述去除空气波的步骤在所述去除振铃的步骤之前进行。
17.根据权利要求12所述的用于检测禽蛋的生育力状况的非侵入性方法，其中所述去除振铃的步骤在所述去除双曲线的步骤之前或之后进行。
18.根据权利要求11-17中任一项所述的用于检测禽蛋的生育力状况的非侵入性方法，其还包括以下步骤：为所扫描的每个蛋提供数字和/或机械生育力指示。
19.根据权利要求11-17中任一项所述的用于检测禽蛋的生育力状况的非侵入性方法，其还包括以下步骤：在一个或多个屏幕上显示具有生育力指示的所述蛋。
20.根据权利要求11-17中任一项所述的用于检测禽蛋的生育力状况的非侵入性方法，其还包括以下步骤：用户与蛋加工机器交互以停止所述机器、放大或缩小、标记蛋、移除蛋、添加注释和发送警报。
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