TWI644616B - Method for judging the hatching shape of poultry eggs by using image processing - Google Patents

Method for judging the hatching shape of poultry eggs by using image processing Download PDF

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Abstract

一種應用影像處理禽蛋孵化成形情況之判別方法，尤特指蛋盤的上方設有燈盤，蛋盤的下方設有攝影機與光學鏡面，由攝影機透過光學鏡面由下往上拍攝，燈盤下降至底端接觸種蛋後，背光側的光學鏡面將顯示圖像，再經由攝影機擷取光學鏡面中的影像，取像後進行影像的RGB(紅綠藍)三原色光模式分層，取得其中一顏色的圖層後依照給予之固定點取得其周圍複數像素的平均灰階值，並依照閾值分類判別出該種蛋為無精蛋、初期中止蛋或出雛蛋與後期中止蛋身分，藉此讓員工能夠分辨並挑選出淘汱種蛋，為其特徵者。

Description

應用影像處理禽蛋孵化成形情況之判別方法
本發明應用影像處理禽蛋孵化成形情況之判別方法，主要是應用於禽蛋孵化自動化檢測的技術上。
按，根據行政院農業委員會105年第1季畜禽統計調查結果。目前臺灣地區雞隻在養數為88,035,379隻；財團法人中央畜產會104年業務會報亦顯示，白肉雞之調查總隻數為197,317,996隻，平均每週生產數量為3,794,577隻，由上述資訊可知，於臺灣地區之雛雞需求量甚大，若考慮孵化率等因素，種蛋的入孵量約為雛雞需求量之1.25倍。
目前臺灣地區的雛雞多由孵化場提供，孵化業者於雛雞出貨前大約需要檢測蛋三次，檢測蛋的方式為以光源緊貼種蛋，觀察其血絲分佈及透光程度來進行分類檢出，此動作業者稱之為「照蛋」，一般於孵化第6天時進行第一次照蛋，此時正常的受精蛋內部之發育血管已延著蛋膜分佈，有如蜘蛛網狀；第二次照蛋在第10天時進行，此時若有停止發育的蛋也需檢出，以免死亡過久於蛋內醱酵產生惡臭胺氣造污染；第三次照蛋可於第21天移入發生機前先檢查，淘汱死亡的種蛋。目前多數孵化場的照蛋動作仰賴人工以肉眼辨識，照蛋的光源通常擺放於種蛋下方，種蛋以鈍端朝上的方式擺放，在長時間的檢測蛋作業中，強光將會對員工造成大量的職業傷害，而且為了因應如此大量的種蛋，將會消耗 大量的人力資源，因此多數孵化場會減少照蛋次數，甚致省略照蛋的步驟。
種蛋孵化場的平均孵化率約為80%，而20%為孵化過程剩餘物質(如無精蛋、破蛋、中止蛋等)，其中以中止蛋的數量最多，倘若沒有將這些非正常蛋移出，其不僅會佔用孵化室20多天的孵化資源，亦會產生不良的氣體造成孵化率降低。無精蛋的部分根據歐洲經濟社會之共同立法規定，孵化機裡剔除的無精蛋，只要符合停留在孵化機裡面不超過6天以上，就可以列入C級食用蛋，超過6天以上者可以列為工業用蛋。中止蛋的部分則可以製成蛋粉，取代動物平衡飼糧飼料成分中的玉米、黃豆粉或魚粉的添加。如此一來，不但能夠降低孵化過程中的成本，亦可利用這些孵化過程產生的廢棄物轉化為具經濟價值之產物。
本發明人目前從事相關產品的製造、設計，累積多年的實務經驗與心得，為了因應如此龐大的種蛋孵化量檢測，以及降低照蛋作業時強光對員工眼睛所造成的職業傷害，積極地投入創新與改良的精神，所完成的應用影像處理禽蛋孵化成形情況之判別方法。
發明解決問題所應用的技術手段以及對照先前技術的功效係在於：科技發展至今，許多需要仰賴肉眼篩檢的情況逐漸被機器視覺所取代，其優點為具有一致的評判標準以及不具有肉眼疲勞的問題，因此十分適用於大量的品質檢測與長時間的監控。本發明以擷取種蛋經由強光緊貼照明後之透光影像進行解析，蛋盤的上方設有燈盤，蛋盤的 下方設有攝影機與光學鏡面，由攝影機透過光學鏡面由下往上拍攝，燈盤下降至底端接觸種蛋後，背光側的光學鏡面將顯示圖像，再經由攝影機擷取光學鏡面中的影像，取像後進行影像的RGB(紅綠藍)三原色光模式分層，取得其中一顏色的圖層後依照給予之固定點取得其周圍複數像素的平均灰階值，並依照閾值分類判別出該種蛋為無精蛋、初期中止蛋或出雛蛋與後期中止蛋身分，藉此讓員工能夠分辨並挑選出淘汱種蛋，由於生物性的物品具有個體間的差異性，以經驗分類依據的情況下，藉由影像處理與建立數據庫等方式來進行檢測，將具有良好的成果，具有功效上的增進，為其主要目的達成者。
1‧‧‧種蛋
10‧‧‧蛋盤
11‧‧‧隔板
12‧‧‧置蛋空間
20‧‧‧自動化檢測系統
21‧‧‧皮帶
22‧‧‧燈盤
23‧‧‧氣壓缸
24‧‧‧基板
25‧‧‧燈柱
251‧‧‧螺孔
25‧‧‧基板
26‧‧‧緩衝件
261‧‧‧圓錐面
262‧‧‧透孔
27‧‧‧LED燈
28‧‧‧燈座
29‧‧‧定位件
30‧‧‧襯套
301‧‧‧溝槽
302‧‧‧溝槽
31‧‧‧攝影機
32‧‧‧光學鏡面
33‧‧‧投影機
M‧‧‧伺服馬達
A1‧‧‧感應器
A2‧‧‧感應器
A3‧‧‧感應器
A4‧‧‧感應器
C1‧‧‧C形扣環
C2‧‧‧C形扣環
Q‧‧‧墊片
P‧‧‧螺絲
第一圖：係本發明之立體組合示意圖。
第二圖：係本發明之平面組合示意圖。
第三圖：係本發明進料區之動作示意圖。
第四圖：係本發明檢測區之動作示意圖。
第五圖：係本發明LED燈柱之立體分解示意圖。
第六圖：係本發明出料區之動作示意圖。
第七圖：係本發明之機台控制流程圖。
為使專精熟悉此項技藝之人仕業者易於深入瞭解本發明的構造內容以及所能達成的功能效益，茲列舉一具體實施例，並配合圖式詳細介紹說明如下：
一種應用影像處理禽蛋孵化成形情況之判別方法，敬請參閱第一、二圖所示：係本發明之立體組合與平面組合示意圖。主要包括：蛋盤10與自動化檢測系統20，其中：該蛋盤10的底部係由透光材料製成，該蛋盤10的表面設有複數個呈陣列配置的隔板11，藉以區隔成複數個置蛋空間12，圖中所示之蛋盤10長邊可以放置15粒種蛋1，短邊可以放置10粒種蛋1，總共可以放置150粒種蛋；該自動化檢測系統20係以伺服馬達M驅動不需油潤之皮帶21，藉此帶動蛋盤10前進，同時利用四個感應器A1、A2、A3、A4作為定點停留之用，並搭配伺服馬達M調整整體的工作時間，處理架構分為三站；第一站為進料區(如第三圖所示)，用以放置待處理的蛋盤10，可容納數量為兩盤；第二站為檢測區(如第四圖所示)，檢測區位於蛋盤10的上方設有燈盤22，由氣壓缸23驅動燈盤22上升與下降，為了因應蛋盤10的規格，並考量成本及燈柱替換等問題，燈盤22故採用50顆5瓦黃色LED燈柱，為提供該LED燈柱穩定的亮度，故使用AC轉DC之恆流輸出模組，其穩定輸出電流為600ma，將整盤蛋盤10作三段式照射，由於種蛋1個體大小不一，放置於蛋盤10中時的高度會有些微不同，導致無法使每一個LED燈柱皆服貼於種蛋1，若固定燈盤22則較大的種蛋1會受到壓迫，較小的種蛋1會導致漏光，所以設計縱向非固定 的方式將LED燈柱各別固定在基板24上，LED燈柱(如第五圖所示)包括：一燈柱25、一緩衝件26、一LED燈27、一燈座28、一定位件29、一襯套30、二C形扣環C1、C2、一墊片Q、一螺絲P，襯套30的上、下方設有二溝槽301、302，襯套30上方的溝槽301可供一C形扣環C1扣合固定於基板25上，襯套30的外部設有一定位件29，並由一C形扣環C1扣合固定於襯套30下方的溝槽302，襯套30的內部設有一燈柱25，燈柱25上端設有螺孔251，可供螺絲P與墊片Q將燈柱25鎖結固定，燈柱25下端套設一燈座28，燈座28下端設有一LED燈27與一緩衝件26，緩衝件26的內部設有一圓錐面261，圓錐面261的中心設有一透孔262，作為LED燈27穿出之用，使其燈柱25、緩衝件26、LED燈27與燈座28可自由上下移動，且在每次取像完畢後，會藉由自身的重量而復位，檢測區位於蛋盤10的下方設有攝影機31與光學鏡面32，由攝影機31透過光學鏡面32由下往上拍攝，並將蛋盤10分為三段拍攝，燈盤22下降至底端接觸種蛋1後，背光側的光學鏡面32將顯示圖像，再經由攝影機31擷取光學鏡面32中的影像，藉此以較短的距離取得較大的拍攝面積，以及保護攝影機31受到異物之損害，取像後將進行影像的RGB(紅綠藍)三原色光模式(RGB color model)分層，取得R(紅色)的圖層後依照給予之固定點取得其周圍10像素(pixel)的平均灰階值，軟體中可自行調整兩個特徵值T1、T2，並依照閾值將灰階值0~255分成三個區間，假設種蛋影像R值為T，則其判別函數如下： 當T>T1時，為無精蛋；當T1>T>T2時，為初期中止蛋；當T2>>T時，為出雛蛋與後期中止蛋；第三站為出料區(如第六圖所示)，出料區位於蛋盤10的上方設有投影機33，由投影機33進行蛋類別的投影，再經由攝影機擷取光學鏡面中的影像，藉此讓員工能夠分辨並挑選出淘汱種蛋。
藉由上述各元件結構所組合而成之本發明，係在提供一種應用影像處理禽蛋孵化成形情況之判別方法，在實際操作應用上：敬請參閱第七圖所示：係本發明之機台控制流程圖。如下：一、啟動，蛋盤移動至第二站；二、按壓進盤鈕，氣壓缸下降，拍攝第一次影像；三、氣壓缸上升，蛋盤移動至第二段；四、氣壓缸下降，拍攝第二次影像；五、氣壓缸上升，蛋盤移動至第三段；六、氣壓缸下降，拍攝第三次影像；七、輸出至投影機，氣壓缸上升，蛋盤移動至第三站；八、檢蛋後移除蛋盤，按壓進盤鈕；九、結束。
綜合上述所陳，本發明係在提供一種應用影像處理禽蛋孵化成形情況之判別方法，經過本發明人實際製做完成以及反覆操作測試之後，證實的確可以達到本發明所預期的功能效益，同時又為目前坊間 尚無見聞之首先創作，具有產業上的利用價值，誠然已經符合發明專利實用性與進步性之成立要義，爰依專利法之規定，向 鈞局提出發明專利之申請。

Claims (3)

  1. 一種應用影像處理禽蛋孵化成形情況之判別方法，主要在於：蛋盤的上方設有燈盤，蛋盤的下方設有攝影機與光學鏡面，由攝影機透過光學鏡面由下往上拍攝，燈盤下降至底端接觸種蛋後，背光側的光學鏡面將顯示圖像，再經由攝影機擷取光學鏡面中的影像，取像後進行影像的RGB(紅綠藍)三原色光模式分層，取得其中一顏色的圖層後依照給予之固定點取得其周圍複數像素的平均灰階值，並依照閾值分類判別出該種蛋為無精蛋、初期中止蛋或出雛蛋與後期中止蛋身分，藉此分辨並挑選出淘汱種蛋，為其特徵者。
  2. 如請求項1所述之應用影像處理禽蛋孵化成形情況之判別方法，其中：所取得的圖層為紅色圖層者。
  3. 如請求項1所述之應用影像處理禽蛋孵化成形情況之判別方法，其中：所取得的圖層係依照給予之固定點取得其周圍10像素的平均灰階值者。
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