一种农业育种中柞蚕卵计数装置的制作方法

本实用新型涉及农业设施领域，属于各种柞蚕育种试验过程中对培养皿中柞蚕卵计数装置，能帮助工作人员快速准确完成柞蚕卵的计数工作。

技术背景

现代农业逐步走向数字化、精准化和智能化，因此开发一些快速、准确的机器视觉自动识别和计数类圆物体的方法，将有助于提高在农业生产过程中识别与计数的准确率和效率，减少传统人工计数方法带来的损失，进而促进精准农业的实施，使农业逐步向精细农业方向发展。基于图像处理与视觉分析的各种图像处理系统，由于能够自动、快速、客观地分割、统计图像中包含的目标数目并提取目标的特征参数，从而可以极大地减轻人们的工作负担、提高统计和分析的精度，因而得到了广泛的应用，成为近年来国内外的一大研究热点。

计算机视觉技术是人工智能中重要的组成部分，同时也是在科学领域中富有挑战性的重要课题。视觉检测随着计算机视觉技术的不断发展、智能控制领域的不断扩大、工业生产及生活水平不断提高得以发展起来的，涉及图像处理、模式识别、自动控制、诊断分析、人工智能等多门学科交叉。从上世纪八十年代发展至今，已被广泛应用于智能交通、工业生产、农业生产、医药生产、智能安防等领域。

在柞蚕育种过程中，对柞蚕卵精确计数是计算孵化率的关键。传统的人工标记计数方法已不能满足大规模蚕卵遗传育种的需要，因为其存在很多不足和缺陷。人工标记计数费时、费力，且易疲劳，人工操作主观性很强，工作量太大容易出错，不能适应大量样本的检测，影响检验结果的准确性，为了能够迅速准确的完成对柞蚕卵计数，设计了基于视觉的柞蚕卵计数装置。能极大提高计数的效率和智能化水平，具有较强的实用价值，可用于各种柞蚕育种试验过程中。

目前计数方法：人工计数，光电管计数，机器视觉计数。人工计数缺点是工作量大，错误率高，浪费人力与时间；光电管计数存在灵敏度易衰减，更换周期短，存在滞后性，影响准确性，易产生少记、漏记现象。机器视觉计数时由于蚕卵粘连现象会导致计数结果不准确。所以基于视觉的柞蚕卵计数装置主要解决了蚕卵粘连问题，提高了计数准确率。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种农业育种中柞蚕卵计数装置，结构合理，成本低廉，使用可靠方便，可以改善作业人员的劳动条件，提高工作效率与智能化水平，具有较强的实用价值，可用于各种柞蚕育种试验过程中。

采用的技术方案：

一种农业育种中柞蚕卵计数装置，包括原动传动部分、滑轨滑块结构、光电传感器、工业相机、光源、光源控制器、图像采集卡和计算机；

所述的原动传动部分包括电机、传动皮带、第一传动轮、第二传动轮；第一传动轮和第二传动轮的轮轴均通过轴承装配在机架上，传动皮带缠设在第一传动轮和第二传动轮上，电机固定在机架上，且电机的输出轴通过减速机与第一传动轮的轮轴连接，使电机能够带动第一传动轮旋转，进而带动传动皮带运动；

所述的滑轨滑块结构包括滑块、两条导轨、两条横梁、紧固螺丝；两条导轨垂直竖立于机架中央位置，两条横梁与滑块通过紧固螺丝与两条导轨连接，滑块匹配装设在导轨内，滑块设有孔，通过紧固螺丝与两条横梁固定连接，滑块设有孔，通过紧固螺丝与导轨连接固定两条横梁，从而可以实现在一定范围内调整到任意合适高度；

所述的光电传感器装设在传动皮带侧边的机架上，工业相机装配在两条横梁中的上横梁上，所述的光源包括排列形成一环状平面结构的多个绿色的LED灯和灯座，多个LED灯固定在灯座上，两个相同的光源左右水平排列，平行设置在工业相机下方的两条横梁中的上横梁上；工业相机通过数据传输线与图像采集卡连接，光源通过电线与光源控制器连接，图像采集卡通过数据传输线与计算机连接，工业相机、光源、图像采集卡和计算机构成机器视觉系统。

所述的工业相机为大恒公司研发生产的水星系列MER-125-30UM/UC USB接口帧曝光CCD工业数字摄像机，该相机为彩色相机，采用1/3”Sony ICX445CCD传感器芯片，USB 2.0接口，125万像素，分辨率为1292×964，帧率为30fps，像素尺寸为3.75μm×3.75μm，外观尺寸29×29×29mm，重41g；可编程进行采集、曝光时间设置、白平衡、调节增益等；镜头为12mm焦距Computer系列镜头。

所述的计算机配置为：64位Windows8操作系统，core i5处理器，4G内存，2.40GHz频率，500G硬盘，1G显存。

工作流程：

1、利用可调滑轨，将工业相机与光源调节到最合适的位置；

2、利用光电传感器和步进电机来控制柞蚕卵的移动和停止；

3、利用视觉识别系统中的图像采集部分对柞蚕卵培养皿中的柞蚕卵进行图像采集，选用合适的光源照亮被测物体，突出其信息特征，再利用工业照相机将光信号转换成电信号，输出给图像采集卡，再通过图像采集卡将其转换成数字化图像信息，输送给图像处理软件。图像处理软件将采集到的彩色图像进行灰度图转换，转换后的灰度图像不含色彩信息，只含有亮度信息，运用增强运算对图像像素点的灰度级进行修改，以补偿拍摄图像时因曝光不均匀等引起的某些缺陷和对整幅图像中像素的灰度级进行统一改变。然后采用二值化的方法对灰度图像进行阈值变换，将目标物体从多值图像中提取出来。之后运用平滑处理去除图像中与滤波掩膜尺寸相比较小的像素区域不相干的细节。然后再进行腐蚀和膨胀处理，减少图像中的粘连部分。因此对柞蚕卵特征的描述就更加清晰，Halcon软件程序可以轻松提取到特征信息做进一步分析处理，计算出区域的个数及每个区域的面积大小，以方便接下来循环结构的运用。利用循环结构(for循环)、if语句、赋值语句计算出单个柞蚕卵个数、聚堆柞蚕卵个数及柞蚕卵总个数。

本实用新型的优点是：

可应用于柞蚕育种试验过程中对培养皿中柞蚕卵计数，安装有相机的滑轨和安装有两光源的滑轨可以在一定范围内任意调节到所需高度，两光源可以在一定范围内任意调节到所需角度，来保证采集图像的质量。设计基于视觉的柞蚕卵计数装置，利用Halcon软件能自动完成柞蚕卵的准确快速方便的数量统计。大大解放了劳动力，提高了生产效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

一种农业育种中柞蚕卵计数装置，包括原动传动部分、滑轨滑块结构、光电传感器3、工业相机5、光源2、光源控制器、图像采集卡和计算机；

所述的原动传动部分包括电机7、传动皮带4、第一传动轮、第二传动轮；第一传动轮和第二传动轮的轮轴均通过轴承装配在机架8上，传动皮带4缠设在第一传动轮和第二传动轮上，电机7固定在机架上，且电机7的输出轴通过减速机与第一传动轮的轮轴连接，使电机7能够带动第一传动轮旋转，进而带动传动皮带4运动；

所述的滑轨滑块结构包括滑块、两条导轨1、两条横梁6、紧固螺丝；两条导轨1垂直竖立于机架8中央位置，两条横梁6与滑块通过紧固螺丝与两条导轨1连接，滑块匹配装设在导轨1内，滑块设有孔，通过紧固螺丝与两条横梁6固定连接，从而可以实现在一定范围内调整到任意合适高度；

所述的光电传感器3装设在传动皮带4侧边的机架8上，工业相机5装配在两条横梁6中的上横梁上，所述的光源2包括排列形成一环状平面结构的多个绿色的LED灯和灯座，多个LED灯固定在灯座上，两个相同的光源2左右水平排列，平行设置在工业相机5下方的两条横梁6中的上横梁上；工业相机5通过数据传输线与图像采集卡连接，光源2通过电线与光源控制器连接，图像采集卡通过数据传输线与计算机连接，工业相机5、光源2、图像采集卡和计算机构成机器视觉系统。