[发明专利]基于最小二乘法椭圆拟合的种蛋孵化成活性在线检测方法

权利要求书

1.一种基于最小二乘法椭圆拟合的种蛋孵化成活性在线检测方法，包括下列步骤：

①搭建种蛋孵化成活性在线检测平台（201）；

②采集群体孵化蛋图像（202）；

③最小二乘法椭圆拟合的群蛋图像分割（203）；

④图像特征的提取（204）；

⑤建立种蛋孵化成活性在线检测判别模型（205）；

⑥检验模型（206）；

其特征在于：

所述的步骤①搭建种蛋孵化成活性在线检测平台：

包括被检测对象种蛋（00），设置有蛋托（01）、主机架（02）、传动带轮（03）、同步带轮（04）、平行双传输带（05）、电机（06）、暗箱（07）、相机（08）、蛋托定位气缸（09），光电传感器（10）、照蛋器（11）、可编程控制器（12）和计算机（13）；

其位置和连接关系是：

在主机架（02）上设有一对传动带轮（03）和一对同步带轮（04），平行双传输带（05）绕在传动带轮（03）和同步带轮（04）上，电机（06）和传动带轮（03）相连接带动平行双传输带（05），在平行双传输带（05）上，设置有蛋托（01）且装载着42枚种蛋（00）在平行双传输带（05）上运动；

暗箱（07）设置在平行双传输带（05）的上方，在暗箱（07）的顶部设置有相机（08），在暗箱（07）的侧壁设置有蛋托定位气缸（09）和光电传感器（10），相机（08）正对着蛋托（01）；

照蛋器（11）设置在平行双传输带（05）的下方，照蛋器（11）按6列×7行=42个的矩阵排列，照蛋器（11）正对着蛋托01；

相机（08）、种蛋（00）和照蛋器（11）在一垂直光路上；

光电传感器（10）和可编程控制器（12）连接，获得种蛋（00）位置信号；可编程控制器（12）分别与照蛋器（11）、蛋托定位气缸（09）和相机（08）连接，分别控制照蛋器（11）照蛋、蛋托定位气缸（09）对蛋托（01）定位和相机（08）拍照；

相机（08）和计算机（13）连接，检测到种蛋的图像；

可编程控制器（12）和计算机（13）连接，进行通信；

所述的蛋托（01）采用6列×7行工业蛋托，该蛋托行与行之间错开排列，提升蛋托装载种蛋的空间利用率；

所述的步骤③最小二乘法椭圆拟合的群蛋图像分割：

群蛋图像（300）；

A、平滑去噪（301）

对群蛋图像进行平滑去噪；

B、单枚种蛋感兴趣区（302）

通过蛋托计算出每个种蛋大概的中心坐标，根据中心坐标提取单枚种蛋的正方形感兴趣区图像；

C、单枚种蛋灰度图像（303）

将单枚种蛋图像转换为灰度图像；

D、初始化Canny阈值（304）

设置Canny算法初始高阈值为255，低阈值为高阈值的一半；

E、Canny算法二值图（305）

通过Canny算法得到单枚种蛋二值图；

F、寻找种蛋边缘轮廓（306）

依次遍历二值图中所有连通域，首先求出连通域中零阶矩和一阶矩、：

其中V为连通域，i和j分别为该连通域中所有点的横坐标和纵坐标；

求出该连通域质点坐标为：

再分别取连通域中第一个点和中间点作为公共点，与单枚种蛋图像中心点O分别组成角和 ；若连通域质点与图像中心点的距离小于20个像素，且和的角度都小于15°，则该连通域为种蛋的边缘轮廓，否则将该连通域去除；

G、判断边缘轮廓是否存在（307）

若存在边缘轮廓则进入下一步骤，否则降低阈值（211）后再跳转到步骤E；

H、最小二乘椭圆拟合（308）

若存在种蛋边缘轮廓，对优化后的二值图进行椭圆拟合得到单枚种蛋的完整外线；

I、制作掩模（309）

采用漫水填充法制作掩模；

J、除去背景（310）

通过掩模除去背景信息，得到单枚种蛋图像，完成分割；

所述的步骤④图像特征的提取（204）：

通过对种蛋图像颜色特征和纹理特征的对比分析，将直方统计图中R、I的峰值位置和G、I的峰值大小，R、G的均值和方差，图像的对比度、粗糙度、逆差矩、相关性、能量，共13个特征作为判别死胚蛋的特征；将直方统计图中的R、G、H、I的峰值位置，R、G的均值，G的方差和斜度，对比度、粗糙度、逆差矩、相关度，共12个特征作为判别无精蛋的特征；

所述的步骤⑤建立群体种蛋孵化成活性在线判别模型（205）：

基于筛选出的12个和13个特征，种蛋数据按照3：1随机分成训练集和测试集，分别建立对无精蛋和死胚蛋的最小二乘支持向量机判别模型，在孵化早期对无精蛋进行检测，孵化中后期对死胚蛋进行检测。