本发明专利技术涉及一种基于高光谱图像对鸡种蛋孵化早期胚胎性别鉴定的方法，属于家禽繁殖行业的无损检测技术。通过高光谱成像仪，获取鸡胚胎孵化第10天的透射高光谱图像，分析雄性胚胎和雌性胚胎的光谱响应的差异，提取600-900nm波长范围的光谱值作为神经网络的输入值，判断出鸡胚胎的性别。本方法可以实现对鸡胚胎性别的准确识别，代替孵化后的人工检测，降低家禽生产行业的成本，提高生产效率。
【技术实现步骤摘要】
一种基于高光谱图像对鸡种蛋孵化早期胚胎性别鉴定的方 法
本专利技术是一种高光谱图像技术在孵化早期检测鸡种蛋胚胎性别的方法，属于家禽 繁殖领域孵化特性无损检测的
。
技术介绍
在蛋类生产中，母鸡的生产效益远高于公鸡，而在肉鸡生产中，公鸡又比母鸡饲料 利用率高，生长速度快，生命力强。鸡蛋的孵化过程大约需要21天，是一个耗时、耗能的过 程。如果能在孵化早期，检测种蛋性别，更好地调控公、母养殖比例，满足不同时期的市场需 要，就可以节约生产成本，提高企业生产效率。种蛋性别鉴别有一种最原始的方法，就是通 过查看种蛋的外观形状和物理性状来鉴定性别，但这种方法主要依靠人的经验，准确率较 低。因此，寻求一种快速有效检测种蛋孵化性别的方法，对整个孵化行业具有重要意义。 禽类早期的性别鉴定主要分为蛋壳外鉴定和蛋内容物的鉴定。前者如种蛋外型、 胚线形态、性腺形态等方法。王家培等[王家培，许厚强.利用蛋形指数对黔东南小香鸡 种蛋进行性别鉴定初步研究[J].贵州畜牧兽医，2011,35(4) :6-7]利用蛋形指数对黔东南 小香鸡种蛋进行性别鉴定初步研究，发现蛋形指数与性别有较为密切的相关性。唐剑林等 [唐剑林，周玉兰·鸡胚早期雌雄鉴别[J]·贵州畜牧兽医，2001,25(5) :29·]在种蛋入孵3d 后照蛋，发现雄胚主血管明显，血管较粗，分布均匀；雌胚血管纤细，粗细均匀，分支较多，呈 不规则状，从而对种蛋性别进行区分。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技术鉴定5?7d鸡胚性别的方法。也有研究表 明，雌激素是进行鸡胚性别鉴定的理想指标。美国Embrex公司在此方面处于领先地位， 已申请两项专利（专利号分别为 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.]等利用近红外成像系统，对从种蛋中取出的未孵化胚胎进行分析，结 果表明近红外成像系统具有鉴别为孵化种蛋胚胎的潜在能力，但检测过程中需要破坏胚 胎，不是无损检测的方法。经检索2013年申请的专利技术专利CN103472008A，提出了孵化前期 近红外种蛋内鸡胚性别识别方法，但没有明确孵化期内检测的具体时间，实际应用困难。申 请的专利CN1035487818A提出了一种用于检测鸡蛋是否受精及其确定其性别的装置，该专 利只是提供了一个检测的平台，具体如何实现鸡胚胎的性别鉴定没有涉及。因此，有必要开 发一种利用高光谱图像实现鸡胚胎孵化早期性别的鉴定无损方法，以提高家禽繁殖的生产 效益。
技术实现思路
技术问题 鉴于上述技术发展现状，本专利技术的目的主要针对现有技术无法实现鸡胚胎在孵化 早期性别无损鉴定的难题，开发高光谱图像检测的快速无损方法，满足家禽繁殖领域的迫 切需求。通过利用高光谱成像技术，分析鸡胚胎在整个孵化期间雌雄胚胎的光谱信息差异， 提取响应的特征参数，构建鸡胚胎性别的鉴定模型。本专利技术的方法也可以用于其他禽类胚 胎的性别无损鉴定应用中。 技术方案 1. -种基于高光谱图像对鸡种蛋孵化早期胚胎性别鉴定的方法，其装置构成特征 在于， 1)系统组成包括高光谱成像单元、样品支架、电动平台、线光源、光箱、电脑和图 像采集软件组成，整个装置放置在密闭黑箱中。其中，高光谱成像单元由摄像机（Imperx， ICL-B1620,波段范围为400?lOOOnm，光谱分辨率为2. 8nm)、光谱仪（Specim，ImSpector， V10E)和焦距可变透镜组成，光箱为150W的卤素钨灯，由1个线性光纤导管完成传输，电脑 型号为CPU E5800, 3.2GHz，内存2G，显卡256M GeForce GT240;图像采集软件为自主开发 的 Spectral Image 软件； 2)信号采集为透射模式，透镜离鸡种蛋样本距离为20cm，样本紧贴线光源放置， 光源强度为75W，采集曝光时间55ms，采集速度I. 6mm/s，图像分辨率804X440像素； 2.基于高光谱图像对鸡种蛋孵化早期胚胎性别鉴定的方法，其检测步骤在于， 1)将处于温度为37. 8°C、相对湿度为65%条件下孵化10天的鸡种蛋取出，放置于 高光谱图像检测系统中，获取高光谱图像； 2)利用下述公式对获得的图像进行校正，获得校正后的高光谱图像： Re = R〇 D W-D 其中：Re为校正后的高光谱透射图像，Rtl为原始高光谱透射图像，W为将反射率为 99. 99%的标准白色校正板，放置在光源正上方，扫描透射白板得到全白的标定图像，D为将 镜头盖上镜头盖，采集全黑的标定图像； 3)选择图像中鸡蛋区域正中间部位100X100像素大小的感兴趣区域，提取该区 域所有像素点在600-900nm波段范围内各个波长的光谱均值，并作为已构建好的神经网 络模型的输入值，输出结果为鸡胚胎的性别，其中构建的神经网络模型参数为：输入层为 207,隐藏层数为1，隐藏层节点数为14,隐藏层激活函数为双曲正切；输出层个数为2,即雄 性与雌性，输出层激活函数Softmax。 有益效果 本专利技术利用对高光谱图像仪器响应信号的检测，能够不破坏鸡胚蛋完整性的情 况下，通过雌雄胚胎的高光谱响应特性差异，在孵化期间第10天判断胚胎的性别，能够为 生产者提供孵化胚胎的性别信息，避免出雏后的宰杀，减少浪费，降低人道主义保护者的忧 虑。相对于传统的破坏性检测，不仅节省时间，而且避免了化学试剂的使用。该技术和方法 新颖，研究成果不仅可以用于实验室的快速分析和检测，而且可以通过开发在线检测设备 和便携式仪器，用于工业自动化生产中的鸡胚胎性别鉴定，也为其他类禽孵化胚胎性别的 检测提供了有益的借鉴。 四、 【附图说明】 图1 :高光谱成像系统种蛋性别鉴定的装置 图2:R0I区域位置选择 图3 :不同孵化时间种蛋中间部位透射光谱曲线 图4 :不同性别种蛋胚胎发育形态图 图5 :第10天中间部分雌雄种蛋平均光谱曲线 五、 【具体实施方式】 -种基于高光谱图像对鸡种蛋孵化早期胚胎性别鉴定的方法，【具体实施方式】如 下： L试验材料 材料为白壳贵妃鸡种鸡蛋，购于浙江省瑞安市一家珍禽种养场。种鸡蛋在35°C、 〇. 1%新洁尔灭溶液中浸泡5分钟进行消毒处理后，放入孵化箱中，孵化温度为37. 8°C、相 对湿度为65 %。按编号对94个种鸡蛋进行高光谱图像采集，每2天采集1次，连续检测12 天。其中2/3的样本为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于高光谱图像对鸡种蛋孵化早期胚胎性别鉴定的方法，其装置构成特征在于， 1)系统组成包括含有摄像机、光谱仪和焦距可变透镜的高光谱成像单元、样品支架、电动平台、线光源、光箱、电脑和图像采集软件组成，整个装置放置在密闭黑箱中，其中，摄像机为Imperx，ICL‑B1620，波段范围为400～1000nm，光谱分辨率为2.8nm；光谱仪为ImSpectorV10E；光箱为150W的卤素钨灯，由1个线性光纤导管完成传输；电脑型号为CPU E5800，3.2GHz，内存2G，显卡256M GeForce GT240；图像采集软件为自主开发的Spectral Image软件； 2)信号采集使用透射模式，透镜离鸡种蛋样本距离为20cm，样本紧贴线光源放置，光源强度为75W，采集曝光时间55ms，采集速度1.6mm/s，图像分辨率804×440像素。
【技术特征摘要】
1. 一种基于高光谱图像对鸡种蛋孵化早期胚胎性别鉴定的方法，其装置构成特征在 于， 1) 系统组成包括含有摄像机、光谱仪和焦距可变透镜的高光谱成像单元、样品支架、 电动平台、线光源、光箱、电脑和图像采集软件组成，整个装置放置在密闭黑箱中，其中，摄 像机为Imperx，ICL-B1620,波段范围为400?lOOOnm，光谱分辨率为2.8nm;光谱仪为 ImSpectorVlOE;光箱为150W的卤素钨灯，由1个线性光纤导管完成传输；电脑型号为CPU E5800, 3.2GHz，内存2G，显卡256MGeForceGT240;图像采集软件为自主开发的Spectral Image软件； 2) 信号采集使用透射模式，透镜离鸡种蛋样本距离为20cm，样本紧贴线光源放置，光 源强度为75W，采集曝光时间55ms，采集速度I. 6mm/s，图像分辨率804X440像素。2. 如权利要求1所述的基于高光谱图像对鸡种蛋孵化早期胚胎性别鉴定的方法，其检 ...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘磊庆，胡鹏程，屠康，张伟，孙晔，李紫君，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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