本發明專利技術涉及一種基于高光譜圖像對雞種蛋孵化早期胚胎性別鑒定的方法，屬于家禽繁殖行業的無損檢測技術。通過高光譜成像儀，獲取雞胚胎孵化第10天的透射高光譜圖像，分析雄性胚胎和雌性胚胎的光譜響應的差異，提取600-900nm波長范圍的光譜值作為神經網絡的輸入值，判斷出雞胚胎的性別。本方法可以實現對雞胚胎性別的準確識別，代替孵化后的人工檢測，降低家禽生產行業的成本，提高生產效率。
【技術實現步驟摘要】
一種基于高光譜圖像對雞種蛋孵化早期胚胎性別鑒定的方 法
本專利技術是一種高光譜圖像技術在孵化早期檢測雞種蛋胚胎性別的方法，屬于家禽 繁殖領域孵化特性無損檢測的
。
技術介紹
在蛋類生產中，母雞的生產效益遠高于公雞，而在肉雞生產中，公雞又比母雞飼料 利用率高，生長速度快，生命力強。雞蛋的孵化過程大約需要21天，是一個耗時、耗能的過 程。如果能在孵化早期，檢測種蛋性別，更好地調控公、母養殖比例，滿足不同時期的市場需 要，就可以節約生產成本，提高企業生產效率。種蛋性別鑒別有一種最原始的方法，就是通 過查看種蛋的外觀形狀和物理性狀來鑒定性別，但這種方法主要依靠人的經驗，準確率較 低。因此，尋求一種快速有效檢測種蛋孵化性別的方法，對整個孵化行業具有重要意義。 禽類早期的性別鑒定主要分為蛋殼外鑒定和蛋內容物的鑒定。前者如種蛋外型、 胚線形態、性腺形態等方法。王家培等[王家培，許厚強.利用蛋形指數對黔東南小香雞 種蛋進行性別鑒定初步研究[J].貴州畜牧獸醫，2011,35(4) :6-7]利用蛋形指數對黔東南 小香雞種蛋進行性別鑒定初步研究，發現蛋形指數與性別有較為密切的相關性。唐劍林等 [唐劍林，周玉蘭·雞胚早期雌雄鑒別[J]·貴州畜牧獸醫，2001,25(5) :29·]在種蛋入孵3d 后照蛋，發現雄胚主血管明顯，血管較粗，分布均勻；雌胚血管纖細，粗細均勻，分支較多，呈 不規則狀，從而對種蛋性別進行區分。后者如分子方法、激素方法。Griffiths等[Griffiths R, Double M C, Orr K, et al. A DNA test to sex most birds[J]. Molecular ecology, 1998,7(8) :1071-1075.]描述了利用PCR技術鑒定5?7d雞胚性別的方法。也有研究表 明，雌激素是進行雞胚性別鑒定的理想指標。美國Embrex公司在此方面處于領先地位， 已申請兩項專利（專利號分別為 6506570 和 6510811)。Steiner[Steiner G，Bartels T， StellingA,et al. Gender determination of fertilized unincubated chicken eggs by infrared spectroscopic imaging[J]. Analytical and bioanalytical chemistry,2011, 400(9) :2775-2782.]等利用近紅外成像系統，對從種蛋中取出的未孵化胚胎進行分析，結 果表明近紅外成像系統具有鑒別為孵化種蛋胚胎的潛在能力，但檢測過程中需要破壞胚 胎，不是無損檢測的方法。經檢索2013年申請的專利技術專利CN103472008A，提出了孵化前期 近紅外種蛋內雞胚性別識別方法，但沒有明確孵化期內檢測的具體時間，實際應用困難。申 請的專利CN1035487818A提出了一種用于檢測雞蛋是否受精及其確定其性別的裝置，該專 利只是提供了一個檢測的平臺，具體如何實現雞胚胎的性別鑒定沒有涉及。因此，有必要開 發一種利用高光譜圖像實現雞胚胎孵化早期性別的鑒定無損方法，以提高家禽繁殖的生產 效益。
技術實現思路
技術問題 鑒于上述技術發展現狀，本專利技術的目的主要針對現有技術無法實現雞胚胎在孵化 早期性別無損鑒定的難題，開發高光譜圖像檢測的快速無損方法，滿足家禽繁殖領域的迫 切需求。通過利用高光譜成像技術，分析雞胚胎在整個孵化期間雌雄胚胎的光譜信息差異， 提取響應的特征參數，構建雞胚胎性別的鑒定模型。本專利技術的方法也可以用于其他禽類胚 胎的性別無損鑒定應用中。 技術方案 1. -種基于高光譜圖像對雞種蛋孵化早期胚胎性別鑒定的方法，其裝置構成特征 在于， 1)系統組成包括高光譜成像單元、樣品支架、電動平臺、線光源、光箱、電腦和圖 像采集軟件組成，整個裝置放置在密閉黑箱中。其中，高光譜成像單元由攝像機（Imperx， ICL-B1620,波段范圍為400?lOOOnm，光譜分辨率為2. 8nm)、光譜儀（Specim，ImSpector， V10E)和焦距可變透鏡組成，光箱為150W的鹵素鎢燈，由1個線性光纖導管完成傳輸，電腦 型號為CPU E5800, 3.2GHz，內存2G，顯卡256M GeForce GT240;圖像采集軟件為自主開發 的 Spectral Image 軟件； 2)信號采集為透射模式，透鏡離雞種蛋樣本距離為20cm，樣本緊貼線光源放置， 光源強度為75W，采集曝光時間55ms，采集速度I. 6mm/s，圖像分辨率804X440像素； 2.基于高光譜圖像對雞種蛋孵化早期胚胎性別鑒定的方法，其檢測步驟在于， 1)將處于溫度為37. 8°C、相對濕度為65%條件下孵化10天的雞種蛋取出，放置于 高光譜圖像檢測系統中，獲取高光譜圖像； 2)利用下述公式對獲得的圖像進行校正，獲得校正后的高光譜圖像： Re = R〇 D W-D 其中：Re為校正后的高光譜透射圖像，Rtl為原始高光譜透射圖像，W為將反射率為 99. 99%的標準白色校正板，放置在光源正上方，掃描透射白板得到全白的標定圖像，D為將 鏡頭蓋上鏡頭蓋，采集全黑的標定圖像； 3)選擇圖像中雞蛋區域正中間部位100X100像素大小的感興趣區域，提取該區 域所有像素點在600-900nm波段范圍內各個波長的光譜均值，并作為已構建好的神經網 絡模型的輸入值，輸出結果為雞胚胎的性別，其中構建的神經網絡模型參數為：輸入層為 207,隱藏層數為1，隱藏層節點數為14,隱藏層激活函數為雙曲正切；輸出層個數為2,即雄 性與雌性，輸出層激活函數Softmax。 有益效果 本專利技術利用對高光譜圖像儀器響應信號的檢測，能夠不破壞雞胚蛋完整性的情 況下，通過雌雄胚胎的高光譜響應特性差異，在孵化期間第10天判斷胚胎的性別，能夠為 生產者提供孵化胚胎的性別信息，避免出雛后的宰殺，減少浪費，降低人道主義保護者的憂 慮。相對于傳統的破壞性檢測，不僅節省時間，而且避免了化學試劑的使用。該技術和方法 新穎，研究成果不僅可以用于實驗室的快速分析和檢測，而且可以通過開發在線檢測設備 和便攜式儀器，用于工業自動化生產中的雞胚胎性別鑒定，也為其他類禽孵化胚胎性別的 檢測提供了有益的借鑒。 四、 【附圖說明】 圖1 :高光譜成像系統種蛋性別鑒定的裝置 圖2:R0I區域位置選擇 圖3 :不同孵化時間種蛋中間部位透射光譜曲線 圖4 :不同性別種蛋胚胎發育形態圖 圖5 :第10天中間部分雌雄種蛋平均光譜曲線 五、 【具體實施方式】 -種基于高光譜圖像對雞種蛋孵化早期胚胎性別鑒定的方法，【具體實施方式】如 下： L試驗材料 材料為白殼貴妃雞種雞蛋，購于浙江省瑞安市一家珍禽種養場。種雞蛋在35°C、 〇. 1%新潔爾滅溶液中浸泡5分鐘進行消毒處理后，放入孵化箱中，孵化溫度為37. 8°C、相 對濕度為65 %。按編號對94個種雞蛋進行高光譜圖像采集，每2天采集1次，連續檢測12 天。其中2/3的樣本為本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于高光譜圖像對雞種蛋孵化早期胚胎性別鑒定的方法，其裝置構成特征在于，?1)系統組成包括含有攝像機、光譜儀和焦距可變透鏡的高光譜成像單元、樣品支架、電動平臺、線光源、光箱、電腦和圖像采集軟件組成，整個裝置放置在密閉黑箱中，其中，攝像機為Imperx，ICL?B1620，波段范圍為400～1000nm，光譜分辨率為2.8nm；光譜儀為ImSpectorV10E；光箱為150W的鹵素鎢燈，由1個線性光纖導管完成傳輸；電腦型號為CPU?E5800，3.2GHz，內存2G，顯卡256M?GeForce?GT240；圖像采集軟件為自主開發的Spectral?Image軟件；?2)信號采集使用透射模式，透鏡離雞種蛋樣本距離為20cm，樣本緊貼線光源放置，光源強度為75W，采集曝光時間55ms，采集速度1.6mm/s，圖像分辨率804×440像素。
【技術特征摘要】
1. 一種基于高光譜圖像對雞種蛋孵化早期胚胎性別鑒定的方法，其裝置構成特征在 于， 1) 系統組成包括含有攝像機、光譜儀和焦距可變透鏡的高光譜成像單元、樣品支架、 電動平臺、線光源、光箱、電腦和圖像采集軟件組成，整個裝置放置在密閉黑箱中，其中，攝 像機為Imperx，ICL-B1620,波段范圍為400?lOOOnm，光譜分辨率為2.8nm;光譜儀為 ImSpectorVlOE;光箱為150W的鹵素鎢燈，由1個線性光纖導管完成傳輸；電腦型號為CPU E5800, 3.2GHz，內存2G，顯卡256MGeForceGT240;圖像采集軟件為自主開發的Spectral Image軟件； 2) 信號采集使用透射模式，透鏡離雞種蛋樣本距離為20cm，樣本緊貼線光源放置，光 源強度為75W，采集曝光時間55ms，采集速度I. 6mm/s，圖像分辨率804X440像素。2. 如權利要求1所述的基于高光譜圖像對雞種蛋孵化早期胚胎性別鑒定的方法，其檢 ...
【專利技術屬性】
技術研發人員：潘磊慶，胡鵬程，屠康，張偉，孫曄，李紫君，
申請(專利權)人：南京農業大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32
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