CN109618981B - 一种基于吸收光谱频率特征的鸡胚存活状态的检测方法 - Google Patents
一种基于吸收光谱频率特征的鸡胚存活状态的检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109618981B CN109618981B CN201910083090.8A CN201910083090A CN109618981B CN 109618981 B CN109618981 B CN 109618981B CN 201910083090 A CN201910083090 A CN 201910083090A CN 109618981 B CN109618981 B CN 109618981B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- embryo
- embryos
- chick embryo
- light source
- chick
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 210000003837 chick embryo Anatomy 0.000 title claims abstract description 50
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 235000013601 eggs Nutrition 0.000 claims abstract description 12
- 238000003066 decision tree Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000010606 normalization Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 210000001161 mammalian embryo Anatomy 0.000 claims description 25
- 210000002257 embryonic structure Anatomy 0.000 claims description 20
- 241000287828 Gallus gallus Species 0.000 claims description 14
- 235000013330 chicken meat Nutrition 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 3
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 7
- 229960005486 vaccine Drugs 0.000 description 5
- 241000227425 Pieris rapae crucivora Species 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 229960003971 influenza vaccine Drugs 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 241000282465 Canis Species 0.000 description 1
- 206010069767 H1N1 influenza Diseases 0.000 description 1
- 208000002979 Influenza in Birds Diseases 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 208000009620 Orthomyxoviridae Infections Diseases 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 206010064097 avian influenza Diseases 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 1
- 208000002672 hepatitis B Diseases 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 1
- 206010022000 influenza Diseases 0.000 description 1
- 208000037797 influenza A Diseases 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000001338 necrotic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 201000010740 swine influenza Diseases 0.000 description 1
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
- A01K43/00—Testing, sorting or cleaning eggs ; Conveying devices ; Pick-up devices
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Animal Husbandry (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明涉及一种基于吸收光谱频率特征的鸡胚存活状态的检测方法，包含如下步骤：采用光源照射内含鸡胚的鸡蛋，获取吸收光谱信息并作归一化处理记为x(n)；对x(n)做二阶小波变换，取其二阶细节信号记为d(n)；对d(n)做傅里叶变换记为D(k)，k＝1,2...,N,N为序列个数；在D(k)中计算鸡胚特定频段范围内的频谱能量占全频段内总能量的比例R；求特定频段内谱峰的最大值P；根据先验逻辑规则按决策树模型判定鸡胚的存活状态。
Description
技术领域
本发明提供一种基于吸收光谱频率特征的鸡蛋中鸡胚存活状态的无创检测方法，属于面向生产的一种光谱信号处理应用。
背景技术
目前国内禽流感疫苗、动物流感疫苗如猪流感、犬流感等以及部分人用疫苗如甲流、乙肝疫苗等多数采用“鸡胚法”生产,即在胚蛋中培养病毒的方式。鸡胚,是病毒培养的载体,鸡胚经过严格筛选,要考虑是否受精、是否污染、天数、大小等,工人将病毒接种到鸡胚尿囊腔中,让病毒伴随鸡胚的发育自然繁殖,经过一段时间的培育再从鸡胚中提取病毒,经灭活等工序处理后生产出防疫注射疫苗。
鸡胚蛋的存活与疫苗生产的质量安全和成本密切相关,鸡胚蛋的存活检测是“鸡胚法”疫苗生产过程中的重要工序,在病毒采集过程中,如果坏死胚胎未被有效剔除将造成重大安全问题,因此,病毒采集前的鸡蛋胚胎成活性检测至关重要。现阶段,在实际应用中国内厂家均是采用人工照蛋的方式进行鸡蛋孵化情况的检测,但是鉴于人工检测的方式存在着劳动强度大、检测标准不统一、检测效率低以及结果易受主观因素影响等问题的存在,人工方式已不能满足现代疫苗制备业的发展需求。
专利CN106872467A公开了一种鸡胚成活性检测方法，而该方法是基于二维图像处理的方式判定鸡胚的存活状态，图像处理的方式会有较大的数据量，对设备要求较高，具有检测速度较慢等缺点。
发明内容
针对现有鸡蛋中鸡胚存活性的人工检测方法在检测效率、检测准确度、检测速度等方面的诸多不足，本发明提出一种基于特定谱段吸收光谱频率特征的鸡蛋中鸡胚存活状态的无损快速光学检测方法，能够以一种简单可行的方式判定鸡胚的存活状态，相较人工判断及其他半自动判定方法，具有无创、非接触、快速检测的特点，检测速度和准确性提升效果显著。本发明的目的是通过以下技术方案实现的，
一种基于吸收光谱频率特征的鸡胚存活状态的检测方法，包含如下步骤：
1)采用光源照射内含鸡胚的鸡蛋，获取吸收光谱信息并作归一化处理记为x(n)；
2)对x(n)做二阶小波变换，取其二阶细节信号记为d(n)；
3)对d(n)做傅里叶变换记为D(k)，k＝1,2...,N,N为序列个数；
4)在D(k)中计算鸡胚特定频段范围内的频谱能量占全频段内总能量的比例R；求特定频段内谱峰的最大值P；
5)根据先验逻辑规则按决策树模型判定鸡胚的存活状态，方法如下：预设大于0.5的能量占比阈值RT以及大于能量占比阈值的谱峰最大值上限Pmax和小于能量占比阈值RT的谱峰最大值下限Pmin，当R大于RT时，鸡胚判定为活胚；当R小于RT，P大于Pmax时，鸡胚仍判定为活胚；当R小于RT，P小于Pmax大于Pmin时，鸡胚判定为弱胚；当R小于RT，P小于Pmin时，判定鸡胚为死胚。
优选地，步骤2)使用mallat算法获得小波变换的二阶细节信号，设h1(n)，h0(n)是根据小波母函数获得的滤波系数，h0(n)与h1(n)之间正交，其中h0(n)的系数如下表：
| h<sub>0</sub>(n) | 0.48296 | 0.83652 | 0.22414 | -0.12941 |
。
步骤2)小波变换的母函数是Daubechies-1函数。
步骤4)所述特定频段范围为0.25Hz到5Hz之间。
步骤4)所述计算鸡胚特定频段范围内的频谱能量占全频段内总能量的比例R为：
其中N1，N2为序列的序号，N2＞N1，N1，N2的计算公式为：
其中Ts为采样间隔。
所述计算特定频段内谱峰的最大值P的公式为：
P＝Max(D(k))k∈[N1,N2]
步骤4)设定能量占比阈值RT＝0.6,谱峰最大值的上限Pmax＝0.8,下限Pmin＝0.5。
光源为普通白光LED光源或近红外光源。近红外光源是波长为808nm的近红外光源。
本发明的有益效果是：本发明提出一种基于特定谱段吸收光谱频率特征的鸡蛋中鸡胚存活状态的无损快速光学检测方法。本方法采用透射式光谱采集手段，能够以一种简单可行的方法自动判定鸡胚的存活状态，相较人工判断及其他半自动判定方法，本方法具有无创、非接触、快速检测的特点，检测速度和准确性提升效果显著。
附图说明
图1是使用mallat算法获得小波变换的二阶细节信号的示意图；
图2是本发明鸡胚成活状态检测方法的流程图；
图3是本发明的先验逻辑规则决策树图；
图4是活鸡胚的吸收光谱信息；
图5是小波变换后二阶细节信号图；
图6是一种活鸡胚信号快速傅里叶变换后的频谱图；
图7是另一种活鸡胚信号快速傅里叶变换后的频谱图；
图8是弱胚信号快速傅里叶变换后的频谱图；
图9是死胚信号快速傅里叶变换后的频谱图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施方案进行详细描述。
本发明提供了一种基于吸收光谱频率特征的鸡胚存活状态的检测方法，其流程图如图2所示，具体步骤包括：
1)采用光源照射内含鸡胚的鸡蛋，获取吸收光谱信息并作归一化处理记为x(n)，在本例中采样率使用的是62Hz，采样点数为500；所采用的光源可以为普通白光LED光源或包含808nm成分的近红外光源。本实施例采用普通白光LED光源。
2)x(n)做二阶小波变换，取其二阶细节信号记为d(n)；小波变换的基本公式如下所示：
本发明使用mallat算法获得小波变换的二阶细节信号，结构如图1所示：
其中h1(n)，h0(n)是根据小波母函数获得的滤波系数，h0(n)与h1(n)之间正交，其中h0(n)的系数如下表：
| h<sub>0</sub>(n) | 0.48296 | 0.83652 | 0.22414 | -0.12941 |
3)对d(n)做傅里叶变换记为D(k)，其公式如下：
其中N为序列个数，在本例中x(n)由于小波变换降了四倍采样率，所以N为125。
4)在D(k)中计算鸡胚特定频段范围内的频谱能量占全频段内总能量的比例R；求特定频段内谱峰的最大值P；
5)根据先验逻辑规则按决策树模型判定鸡胚的存活状态。
进一步地，小波变换母函数采用Daubechies-1函数。
进一步地，为了最大限度降低光源及环境因素干扰，根据前期上万个样本大数据分析结果，特定频段范围为0.25Hz到5Hz之间。
进一步地，计算鸡胚特定频段范围内的频谱能量占全频段内总能量的比例R，其具体公式为：
其中N1，N2为序列的序号，N2＞N1，N1，N2的计算公式为：
其中Ts为采样间隔，在本例中由于降采样率，所以Ts为0.064s，N1为2，N2为40。
计算特定频段内谱峰的最大值P的公式为：
P＝Max(D(k))k∈[N1,N2]
如图3所示，为本发明的先验逻辑规则决策树图，其中先验逻辑规则按决策树模型中能量占比阈值RT＝0.6,谱峰最大值的阈值Pmax＝0.8,Pmin＝0.5，当R大于RT时，鸡胚判定为活胚；当R小于RT，P大于Pmax时，鸡胚仍判定为活胚；当R小于RT，P小于Pmax大于Pmin时，鸡胚判定为弱胚；当R小于RT，P小于Pmin时，判定鸡胚为死胚。
进一步地，光源为普通白光LED光源或近红外光源。
进一步地，近红外光源是波长为808nm的近红外光源。
下面介绍一个具体的实施方式：
光源在本实施方式中使用的是808nm的近红外光源，光谱采集器使用的是光谱仪。
首先要获得鸡胚的光谱信息，如图4所示采集到的活鸡胚吸收光谱信息。
对获得的光谱信息做归一化处理之后对信息做小波变换，取小波变换的二阶细节信号做快速傅里叶变换，如图5所示二阶细节信号，图6为快速傅里叶变换之后的波形。
根据图6计算0.25Hz到5Hz的能量占总能量的比例R＝0.85152，谱峰P＝2.7694，根据预先定的阈值，R大于RT，因此直接判定鸡胚为活胚。
根据图7计算0.25Hz到5Hz的能量占总能量的比例R＝0.56772，谱峰P＝0.86608，根据预先定的阈值，R小于RT，P大于Pmax，因此直接判定鸡胚为活胚。
根据图8计算0.25Hz到5Hz的能量占总能量的比例R＝0.53914，谱峰P＝0.61173，根据预先定的阈值，R小于RT，P小于Pmax大于Pmin，因此直接判定鸡胚为弱胚。
根据图9计算0.25Hz到5Hz的能量占总能量的比例R＝0.19891，谱峰P＝0.25765，根据预先定的阈值，R小于RT，P小于Pmin，因此直接判定鸡胚为死胚。
下表是从10000样本中取四种分类结果样本各100个，使用本发明的先验逻辑规则的判断结果，其中活胚1是特定频段内的能量占比R大于RT；活胚2是R小于RT，谱峰最大值P大于Pmax。
| 样本数 | R均值 | R方差 | P均值 | P方差 | 准确率 | |
| 活胚1 | 100 | 0.893 | 0.008 | 2.152 | 1.958 | 99％ |
| 活胚2 | 100 | 0.453 | 0.012 | 0.942 | 1.245 | 99％ |
| 弱胚 | 100 | 0.422 | 0.015 | 0.615 | 1.024 | 97％ |
| 死胚 | 100 | 0.156 | 0.011 | 0.353 | 0.161 | 98％ |
本发明不局限于上述实施方案所述的具体方案，凡采用等同替换形成的技术方案均为本发明要求的保护。
Claims (2)
1.一种基于吸收光谱频率特征的鸡胚存活状态的检测方法，包含如下步骤：
1)采用光源照射内含鸡胚的鸡蛋，获取吸收光谱信息并作归一化处理记为x(n)；，所述的光源为白光LED光源或近红外光源；
2)对x(n)做二阶小波变换，小波变换的母函数是Daubechies-1函数，设h1(n)，h0(n)是根据小波母函数获得的滤波系数，h0(n)与h1(n)之间正交，其中h0(n)的系数如下表：
使用mallat算法获得小波变换的二阶细节信号，取二阶细节信号记为d(n)；
3)对d(n)做傅里叶变换记为D(k)，k＝1,2...,N,N为序列个数；
4)在D(k)中计算鸡胚特定频段范围内的频谱能量占全频段内总能量的比例R；求此特定频段范围内谱峰的最大值P，其中，
所述特定频段范围为0.25Hz到5Hz之间；
所述计算鸡胚特定频段范围内的频谱能量占全频段内总能量的比例R为：
其中N1，N2为序列的序号，N2＞N1，N1，N2的计算公式为：
其中Ts为采样间隔；
所述计算特定频段内谱峰的最大值P的公式为：
P＝Max(D(k))k∈[N1,N2]；
设定能量占比阈值RT＝0.6,谱峰最大值的上限Pmax＝0.8,下限Pmin＝0.5；
5)根据先验逻辑规则按决策树模型判定鸡胚的存活状态，方法如下：预设大于0.5的能量占比阈值RT、大于能量占比阈值的谱峰最大值上限Pmax以及小于能量占比阈值RT的谱峰最大值下限Pmin，当R大于RT时，鸡胚判定为活胚；当R小于RT，P大于Pmax时，鸡胚仍判定为活胚；当R小于RT，P小于Pmax大于Pmin时，鸡胚判定为弱胚；当R小于RT，P小于Pmin时，判定鸡胚为死胚。
2.根据权利要求1所述的鸡胚存活状态的检测方法，其特征在于：近红外光源是波长为808nm的近红外光源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910083090.8A CN109618981B (zh) | 2019-01-25 | 2019-01-25 | 一种基于吸收光谱频率特征的鸡胚存活状态的检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910083090.8A CN109618981B (zh) | 2019-01-25 | 2019-01-25 | 一种基于吸收光谱频率特征的鸡胚存活状态的检测方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109618981A CN109618981A (zh) | 2019-04-16 |
| CN109618981B true CN109618981B (zh) | 2021-07-27 |
Family
ID=66062452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910083090.8A Active CN109618981B (zh) | 2019-01-25 | 2019-01-25 | 一种基于吸收光谱频率特征的鸡胚存活状态的检测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109618981B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112220449B (zh) * | 2019-07-15 | 2023-09-15 | 爱科维申科技（天津）有限公司 | 光电式鸡胚成活性检测装置和方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6535277B2 (en) * | 2000-12-20 | 2003-03-18 | Embrex, Inc. | Methods and apparatus for non-invasively identifying conditions of eggs via multi-wavelength spectral comparison |
| CA2917414C (en) * | 2012-07-30 | 2021-09-14 | In Ovo B.V. | Gender, viability and/or developmental stage determination of avian embryos in ovo |
| CN105238692B (zh) * | 2015-09-18 | 2018-04-03 | 天津开发区合普工贸有限公司 | 一种多功能实验鸡胚培养检测装置 |
| CN106872467A (zh) * | 2017-01-04 | 2017-06-20 | 北京天诚智能科技有限公司 | 鸡胚成活性检测方法和装置 |
| WO2018235070A1 (en) * | 2017-06-18 | 2018-12-27 | Zen Genetics Ltd. | METHOD AND SYSTEM FOR SPECTRAL DETERMINATION OF SEX AND FERTILITY OF EGGS |
| CN108986066A (zh) * | 2018-04-23 | 2018-12-11 | 中国农业科学院特产研究所 | 一种鸡胚的检测方法和系统 |
-
2019
- 2019-01-25 CN CN201910083090.8A patent/CN109618981B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109618981A (zh) | 2019-04-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106645605B (zh) | 基于机器视觉的禽类受精蛋检测方法 | |
| CN103278460B (zh) | 一种柑橘树红蜘蛛虫害胁迫情况测试分析方法 | |
| CN109618981B (zh) | 一种基于吸收光谱频率特征的鸡胚存活状态的检测方法 | |
| CN1653329A (zh) | 利用红外线测量来确定蛋的发育性的设备和方法 | |
| CN104704360A (zh) | 蛋内禽胚胎性别、活力和/或发育阶段确定 | |
| CN103472008A (zh) | 孵化前期近红外种蛋内鸡胚性别识别方法 | |
| CN106075427A (zh) | 1型禽腺病毒疫苗、蛋黄抗体的制备方法 | |
| CN113033066A (zh) | 一种羊栖菜产地、品系和养殖方式的近红外光谱识别鉴定模型的建立方法及鉴定方法 | |
| CN109431484A (zh) | 一种基于心率测量的鸡蛋胚胎性别鉴定的装置及方法 | |
| Yu et al. | Chicken embryo fertility detection based on PPG and convolutional neural network | |
| CN101302561B (zh) | 半滑舌鳎遗传性别及ww超雌鱼鉴定方法 | |
| CN103013930A (zh) | 一种鸡新城疫、传染性支气管炎病毒同胚增殖的培养方法 | |
| CN103760128B (zh) | 松材线虫病早期诊断方法 | |
| CN104212771A (zh) | 一种禽流感病毒增殖方法及利用该方法制备的禽流感疫苗 | |
| CN102094064A (zh) | 一种新的伪狂犬病活疫苗的效力检验方法 | |
| CN104297290B (zh) | 加热式红外成像的蚕茧性别识别方法及其装置 | |
| CN109187964A (zh) | 一种利用一枚种蛋对禽白血病和鸡沙门氏菌病同时净化检测的方法及其应用 | |
| CN112220449B (zh) | 光电式鸡胚成活性检测装置和方法 | |
| CN107232103B (zh) | 一种确定双壳贝类积温促熟温度的方法 | |
| CN112080478A (zh) | 一种h5亚型禽流感病毒的高效增殖方法及应用 | |
| CN112143714A (zh) | 利用低免鸡胚生产h7亚型禽流感病毒灭活疫苗的方法 | |
| CN106097293A (zh) | 一种用于图像采集系统优化设计的图像可分割性评价方法 | |
| Ginovart-Panisello et al. | Changes in the characterization of newborn bird vocalisations during first 48-h of life-hours | |
| Tao et al. | Broiler sound signal filtering method based on improved wavelet denoising and effective pulse extraction | |
| CN109234239A (zh) | 一种鸭瘟病毒的培养方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |