[發(fā)明專利]一種基于太赫茲視頻成像技術(shù)的蠶卵發(fā)育程度檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011508830.7
• 申請(qǐng)日: 2020-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN112529916B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳曉君;熊虹婷;才家華;張偉豪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/11
• 分類號(hào): G06T7/11;G06T7/90;G06T5/30;G06T7/13;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京航智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11668
• 代理人: 黃川;史繼穎

本發(fā)明公開了一種基于太赫茲視頻成像技術(shù)的蠶卵發(fā)育程度檢測(cè)方法，采用太赫茲視頻成像技術(shù)采集蠶卵發(fā)育過(guò)程視頻信息，通過(guò)提取蠶卵圖片特征信息，利用深度學(xué)習(xí)方法自動(dòng)學(xué)習(xí)圖片特征，實(shí)現(xiàn)蠶卵發(fā)育程度的判別，不需要對(duì)蠶卵進(jìn)行解剖操作，可以快速、準(zhǔn)確的識(shí)別蠶卵區(qū)域并檢測(cè)蠶卵的發(fā)育程度，是一種快速、無(wú)損檢測(cè)蠶卵發(fā)育程度的方法。本發(fā)明將人工智能算法和太赫茲成像技術(shù)進(jìn)行有機(jī)融合，與傳統(tǒng)檢測(cè)方法相比，減少了檢測(cè)需要的時(shí)間，提高了檢測(cè)效率和檢測(cè)準(zhǔn)確度。針對(duì)滯育卵恢復(fù)發(fā)育后發(fā)育過(guò)程中蠶卵外觀無(wú)改變的問題，可以高效、準(zhǔn)確地檢測(cè)蠶卵所處的發(fā)育階段，快速判別蠶卵的發(fā)育狀態(tài)，具有廣闊的應(yīng)用前景和較高的應(yīng)用價(jià)值，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太赫茲成像技術(shù)與人工智能技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于太赫茲視頻成像技術(shù)的蠶卵發(fā)育程度檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

家蠶是一種重要的經(jīng)濟(jì)昆蟲，是一種完全變形鱗翅目模式昆蟲。整個(gè)生命周期包括卵、幼蟲、蛹和飛蛾四個(gè)階段。蠶卵期是蠶生活史上最關(guān)鍵的時(shí)期之一，是蠶性別決定、組織器官形成和分化、滯育和色素沉著等生理過(guò)程發(fā)生的重要時(shí)期。

蠶卵主要由卵殼、卵黃膜、漿膜、卵黃和胚等組成。卵的顏色是由卵殼、漿膜色素、胚胎和卵黃中的一些基因表達(dá)事件引起的，其中起決定性因素的是漿膜內(nèi)的網(wǎng)膜色素。蠶卵最初呈淺黃色，后續(xù)有可能發(fā)育成滯育卵，滯育卵會(huì)逐漸變成灰綠色、灰紫色或淺棕色(即固定色)，蠶卵發(fā)育暫停，當(dāng)溫度保持在20℃～22℃時(shí)恢復(fù)發(fā)育，而非滯育卵發(fā)育成點(diǎn)青后約三天會(huì)孵化成蟻蠶。若蠶卵呈其他不常見的雞蛋顏色，如紅色、白色、棕色、橙色和紫色，則是由于基因突變引起的。

傳統(tǒng)的蠶卵發(fā)育情況檢測(cè)方法可以分為兩類：一類是采用解剖的方法，蠶卵發(fā)育到固定色時(shí)期時(shí)，蠶卵顏色、形狀均不會(huì)發(fā)生改變，在外觀上難以用肉眼判斷發(fā)育情況，通常采用解剖的方式，并利用顯微鏡觀察判斷，但經(jīng)過(guò)解剖的蠶卵由于受到了損傷而無(wú)法再孵化成蟻蠶，另外，解剖需要熟練的技術(shù)人員進(jìn)行操作。另一類是采用光譜分析的方法，這種方法采用光譜信息判斷蠶卵發(fā)育情況，光譜信息是一維數(shù)據(jù)，并不直觀，需要專業(yè)的科研人員分辨吸收峰等信息，并且在建立模型時(shí)，還容易產(chǎn)生過(guò)擬合現(xiàn)象，從而影響準(zhǔn)確率；此外，該方法只能獲得蠶卵中心區(qū)域的信息，不能完整地體現(xiàn)整顆蠶卵的信息，因此，該方法不利于在實(shí)際生產(chǎn)生活中推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于太赫茲視頻成像技術(shù)的蠶卵發(fā)育程度檢測(cè)方法，用以提供一種快速、準(zhǔn)確、無(wú)損檢測(cè)蠶卵發(fā)育程度的方法。

本發(fā)明提供的一種基于太赫茲視頻成像技術(shù)的蠶卵發(fā)育程度檢測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：利用太赫茲量子級(jí)聯(lián)激光器視頻成像系統(tǒng)，采集待測(cè)蠶卵從固定色時(shí)期發(fā)育到蟻蠶的全部發(fā)育過(guò)程的第一視頻信息，并保存為raw格式；

S2：將獲取的raw格式的第一視頻信息中的第一太赫茲強(qiáng)度值歸一化到[0,255)后，將歸一化后的第一太赫茲強(qiáng)度值所組成的第一太赫茲強(qiáng)度矩陣按照成像陣列像素尺寸重新排列為第一灰度圖像；

S3：將所述第一灰度圖像輸入預(yù)先訓(xùn)練好的神經(jīng)深度網(wǎng)絡(luò)中，得到待測(cè)蠶卵的發(fā)育程度。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明提供的上述基于太赫茲視頻成像技術(shù)的蠶卵發(fā)育程度檢測(cè)方法中，所述太赫茲量子級(jí)聯(lián)激光器視頻成像系統(tǒng)包括脈沖電源、太赫茲量子級(jí)聯(lián)激光器、鍍金離軸拋物面鏡、高阻硅透鏡和熱輻射陣列相機(jī)，其中，

所述脈沖電源用于電驅(qū)動(dòng)所述太赫茲量子級(jí)聯(lián)激光器；

所述太赫茲量子級(jí)聯(lián)激光器用于發(fā)射太赫茲波；

所述鍍金離軸拋物面鏡用于將太赫茲波變?yōu)闇?zhǔn)直太赫茲波后對(duì)準(zhǔn)待測(cè)蠶卵；

所述高阻硅透鏡用于將透過(guò)待測(cè)蠶卵的太赫茲波聚焦到所述熱輻射陣列相機(jī)；

所述熱輻射陣列相機(jī)用于采集透過(guò)待測(cè)蠶卵的太赫茲波，透過(guò)待測(cè)蠶卵的太赫茲波攜帶待測(cè)蠶卵的發(fā)育情況信息。