基干LabVIEW雏鸡雌雄半自动鉴别系统.doc

基于LabVIEW雏鸡雌雄半自动鉴别系统 　　摘 要：雏鸡雌雄的半自动鉴别系统，目前研究的人并不多，随着养鸡业的快速发展，具有广泛的应用前景。针对这一系统，本文提出设计和开发“基于LabVIEW雏鸡雌雄半自动鉴别系统”，该系统包括图像获取、图像预处理、图像定位、图像分割和模式识别，共5个模块。本文在技术方面介绍图像预处理、图像定位和图像分割 关键词：雏鸡雌雄的半自动鉴别；图像预处理；图像定位；图像分割 中图分类号：TP391.4 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20161033070 1 雏鸡雌雄半自动鉴别系统概述 1.1 国内外发展 在1950年，日本的木泽武夫发明了“雏鸡雌雄鉴别器”，但是，通常情况下，孵化场的出雏量很大，且要求在雏鸡出壳后24h内把鉴别工作做完，当时的器械鉴别法速度慢；由于在使用时将玻璃曲管经肛门插入雏鸡直肠，容易造成雏鸡伤残及疫病传播。所以，需要重新开发新的鉴别产品。现阶段，雏鸡雌雄半自动鉴别技术的研究基本处于空白状态 雏鸡雌雄半自动鉴别技术作为一种生物特征识别技术，它涉及的领域非常广泛，主要包括模式识别、计算机视觉、图像处理与分析、图像编码、计算机图形学等 1.2 传统人工识别方法 传统人工识别方法采用翻肛鉴别法，就是公雏肛门处可见生殖凸起，并且生殖凸起充实，有光泽，轮廓鲜明（如图1）。母雏肛门处一般无生殖凸起，或有残留生殖凸起，但是多呈萎缩状，不饱满，无弹性无光泽 在时间上，雏鸡破壳后4～12h内，生殖凸起形态差别最明显，易于区分。在这段时间中，雏鸡容易抓握，且腹部充实，容易将肛门翻出 图2为雄鸡肛门处生殖凸起，而在雌鸡肛门处不存在这一生殖凸起 相比于半自动鉴别，人工鉴别具有如下缺点：工作强度大。因为雏鸡的雌雄性状不明显，长时间工作精神高度紧张，很快就会疲劳，导致精度和效率下降；培养成本高，培养周期长。一个没有基础的人，最少要经过3a以上的学习和实践才能掌握这个技术；当用力不当时，可能会导致雏鸡的意外死亡。我们设计和开发“基于LabVIEW雏鸡雌雄半自动鉴别系统”的目的就是改变这一现状 1.3 雏鸡雌雄半自动鉴别的方法 依据现在用的比较多的翻肛鉴别法，把雏鸡放到摄像头前，通过视觉通道的输入信息，在雏鸡的生殖器官部位检测和跟踪得到输入雏鸡生殖器官图像模式的基础上，通过生殖器官凸起部位拓扑结构几何特征，利用基于轮廓线的描述物体形状的方法，提取结构性及半结构性半随机性纹理中的特征点分布规律，并在此基础上定位纹理的大规模乃至全局特性。给出其形状特征，实现输入雏鸡生殖器官模式的识别，达到确定雏鸡性别的目的 2 系统分析 2.1 技术可行性 目前，计算机和信息处理技术发展日新月异，我国国防科学技术大学研制的“天河二号”超级计算机系统峰值计算速度达到每秒5.49亿次，成为全球最快超级计算机，近几年发展起来的云计算、大数据处理技术为数字信号处理分析提供了强有力的技术支撑，应用较广的图像采集及图像处理分析技术发展得已很成熟，并且在信息通讯、卫星遥感、太空探测、高清电视信号传播、工业图像采集等领域得到了广泛应用 雏鸡雌雄半自动鉴别系统通过截取、摄像头拍摄、利用库存的图库、扫描等，可以获得我们想要的图片，再通过借鉴已有的算法，嫁接到雏鸡雌雄的半自动鉴别上来 由于图像在亮度不同的环境中，图像的亮度变化必然受到不同光线的影响，图像就变得或暗或亮，就要对它的亮度进行调整，亮了的就要变暗些，暗了的就要变亮些，可以通过对整幅图像像素亮度的统计，通过计算后将图像的亮度调整到一个适当的值 2.2 功能需求分析 雏鸡雌雄半自动鉴别会用到软件，该软件包括图像的获取、图像的处理、特征的拾取、学习、识别、数据库 2.3 开发工具和环境 采用LabVIEW作为开发工具，利用面向对象的方法，在Windows 7，Windows 8，Windows 10等操作系统上用LabVIEW实现该系统 3 概要设计 3.1 软件功能模块 一个大的系统可以把它分成若干个小的模块来实现。对于该系统，根据需求分析可以分为几个大的功能模块，如图3 3.2 模块设计 3.2.1 获取图像模块 通过摄像头来获取，在图像获取以后，将图像显示出来，同时记录下图像的内存地址，以便在图像处理中使用 在获取图像时，经常由于各种原因被随机噪声所污染，常见的随机噪声有椒盐噪声，脉冲噪声，高斯噪声等 图4为一普通USB摄像头（蓝色妖姬，T3200），免驱动，镜头可调焦，带支撑镜头的底座，方便取像。另外，也可以使用微距镜头，利用3D打印技术针对不同的环境和用户需求打印不同的镜头支架 在对图像进行后续的处理前，必须对图