[發明專利]基于SIFT特征圖像的蠶蛹雌雄分揀和計數裝置

在審

• 申請號: 201510094468.6
• 申請日: 2015-03-04
• 公開（公告）號: CN104899595A
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發明（設計）人: 王燕清;石朝俠
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06M1/272
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及基于SIFT特征圖像的蠶蛹雌雄分揀和計數裝置，系統設計了圖像采集、分析、處理模塊，并利用本設計的裝置實現了蠶蛹性別無損檢測。結果證明，檢測方法減少了蠶蛹資源浪費和經濟損失，可簡便、直觀、快速地對蠶蛹評級；檢測系統測量精度高，為快速無損檢測蠶蛹性別奠定了理論和實驗基礎。提出了一種利用數字圖像處理技術基于面積，尾部長寬比以及SIFT融合技術來分辨方法。并通過裝置可以準確統計蠶蛹的個數，結果表明精度高，簡便可靠，為快速無損檢測蠶蛹質量奠定了理論基礎。通過采集、分析被檢蠶蛹圖像，應用圖像處理軟件自動推算出鮮蠶蛹重量，最后對蠶蛹進行自動分揀。

背景技術：

桑蠶業、蛹絲綢業作為我國典型的鏈式產業，一直以其產業鏈長、市場容量大、涉及面廣、附加值高而著稱。蠶蛹是蛹絲綢業的主要原料。目前，我國絲綢業產品趨同化明顯。同一蠶品種，雄蠶蛹與雌蠶蛹相比，前者具有蛹絲纖度細，凈度優，抱合力好，生絲等級高，織物彈性好等優點。將雌雄蠶蛹分別利用，可在基本不增加生產投入的情況下大幅度提高產品附加值，提高絲綢產品質量，對我國實現從絲綢大國向絲綢強國的轉變具有十分重要的戰略意義。

蠶蛹，又稱桑蠶，是一種以桑葉為食料，具有很高經濟價值的吐絲昆蟲。蠶蛹是完全變態昆蟲，一生要經過卵、幼蟲、蛹、成蟲等四個完全不同的發育階段。卵是胚胎發生、發育并形成幼蟲的階段；幼蟲是攝取食物、積貯營養的生長階段：蛹是從幼蟲向成蟲過渡的變態階段；成蟲是交配產卵、繁殖后代的生殖階段。

蠶蛹是蠶蛹蛹期形成的囊形保護層，內含蛹體。保護層包括蛹衣、蛹層和蛹襯等部分，蛹層是繅絲的主要原料，蛹衣可作為絲棉和絹紡的原料。蠶蛹有橢圓形、橢圓束腰形、球形或紡錘形等不同形狀，雌、雄蠶蛹的形狀差異較小，難以依靠蠶蛹形狀特征判定蠶蛹性別。

蠶蛹幼蟲上蔟結蛹后不久就會變成蠶蛹。蠶蛹體形類似紡錘，分頭、胸、腹三個體段。頭部長有復眼和觸角；胸部長有胸足和翅;腹部分節。雌蛹腹部大而末端圓，第八腹節腹面正中有一條縱線；雄蛹腹部小而末端尖，第九腹節腹面中央有一個褐色小點。雌、雄蠶蛹形狀差異較大，可以通過蠶蛹形態特征差異判定蠶蛹性別。

發明內容：

本發明的目的是提供基于SIFT特征圖像的蠶蛹雌雄分揀和計數裝置。???

1?蠶蛹的性別判斷

圖像預處理包括圖像增強、圖像去噪、圖像分割、邊緣提取等過程，是圖像識別與理解的低層次處理過程。在蠶蛹性別判別研究中，最終結果的準確性和高效性在很大程度上依賴于圖像預處理的質量。

1）基于直方圖搜索的Otsu多閾值法

Otsu閾值法屬于一種全局最優閾值的搜索方法，當圖像中兩類的方差相差太大時，會使分割閾值與強勢類的均值距離太近而導致分類失敗，在本文中稱該圖像為Otsu不可分。蠶蛹區域必定符合具有明顯波峰的正態分布的疊加特性（可能體現為單峰、多峰或脈沖形式），因此，在灰度直方圖中，必定存在某一或某幾個峰值灰度屬于蠶蛹區域。基于上述分析，將從灰度直方圖入手，解決灰度圖像的Otsu不可分問題。

定義1：在特定區域、特定灰度范圍內，被特定邊緣算子識別為邊緣的像素點的個數與區域總體像素數目的比值，稱為邊緣密度，用d表示；所有邊緣點梯度幅值的均值則稱為邊緣強度，用A表示。在本文中，邊緣密度和邊緣強度通常一起被用來衡量特定區域的紋理特性。

定理1：在灰度直方圖中，至少存在一點，必定存在某一領域（），使其鄰域中的任意點滿足成立。

證明：對于灰度級為L的灰度圖像，如果在灰度為0的某一鄰域內的任意點都滿足成立，問題得證；否則，在領域中至少有一點滿足成立；

對于而言，如果在鄰域的任意點滿足成立，問題得證；否則，在領域中至少有一點n滿足成立；

以此類推，由于灰度的取值范圍有限，必定而且至少存在一點i，對其某一鄰域（）中的任意點j滿足成立。證畢。