專利名稱：用于通過熱感照相機(jī)對光檢查鳥蛋的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及蛋，更具體而言，涉及用于對光檢查蛋的方法與裝置。
背景技術(shù)：
根據(jù)一些可觀測性質(zhì)對禽類蛋的辨別在家禽業(yè)中是眾所周知且長期使用的。 “對光檢查”是這樣一種技術(shù)的普通名稱，這個術(shù)語源于利用來自蠟燭的光檢查蛋的最
初實踐。就象熟悉蛋的那些人已知的，盡管蛋殼在大多數(shù)照明情況下呈現(xiàn)不透明，但它 們實際上是有些半透明的，并且當(dāng)放到直射光前面時，可以觀察到蛋的內(nèi)容。要孵出活家禽的蛋一般是在胚胎發(fā)育過程中對光檢查的，以識別無精蛋、臭蛋 和死蛋(統(tǒng)稱為“無生命蛋”)。無生命蛋一般不再繼續(xù)孵化，以增加可用的孵化器 空間。此外，除去無生命蛋可以將年老群(群的年齡58-62周)中的孵化率提高多達(dá) 2.0%。在美國，這種孵化的提高可以使每只雞有大約0.2-0.4美分的直接價值提高。在許多情況下，期望在孵化之前將一種物質(zhì)引入到有生命蛋中。將各種物質(zhì) 蛋內(nèi)注射到鳥蛋中一般在商業(yè)性家禽業(yè)中采用，以降低孵化后的死亡率或提高孵化出的 家禽的生長率。蛋內(nèi)注射已知使用或者建議使用的物質(zhì)的例子包括疫苗、抗生素和維他 命。蛋內(nèi)處理物質(zhì)和蛋內(nèi)注射的方法在例如授予Sharma等人的美國專利第4,458,630號 和授予Fredericksen等人的美國專利第5,028,421號中描述。物質(zhì)的蛋內(nèi)注射一般是通過(例如，利用打孔機(jī)、鉆頭等)刺穿蛋殼以產(chǎn)生洞、 使注射針伸到該洞中并進(jìn)入蛋的內(nèi)部(而且在有些情況下會進(jìn)入其中所包含的鳥類胚胎) 并將一種或多種處理物質(zhì)通過針注射來發(fā)生的。蛋內(nèi)注射設(shè)備的示例在授予Hebnmk的 美國專利第4,681,063號中公開。這種設(shè)備將蛋和注射針放置成彼此有固定的關(guān)系，并設(shè) 計成用于多個蛋的高速自動注射。注射處理位置與時間的選擇可以影響所注射物質(zhì)的有 效性及接受注射的蛋或接受處理的胚胎的死亡率。見例如授予Sharma等人的美國專利第 4,458,630號、授予Hebrank的美國專利第4,681,063號和授予Sheeks等人的美國專利第 5,158,038 號。在商業(yè)性家禽生產(chǎn)中，一般只有大約60%至90%的商業(yè)性仔雞蛋孵化。不孵化 的蛋包括未受精的蛋以及已經(jīng)死掉的受精蛋。未受精的蛋可以包括一組所有蛋中的大約 5%至高達(dá)大約25%。由于在商業(yè)性家禽生產(chǎn)中所遇到的無生命蛋的個數(shù)，增加的自動蛋 內(nèi)注射方法的使用及處理物質(zhì)的成本，期望一種能夠精確識別有生命蛋并且有選擇地只 注射有生命蛋的自動方法。
還存在其它應(yīng)用，其中能夠識別有生命和無生命蛋是很重要的。這些應(yīng)用之一 是在有生命蛋中培育和收獲疫苗(這些有生命蛋被稱為“疫苗生產(chǎn)蛋”)。例如，人類感 冒疫苗的生產(chǎn)是通過將種子病毒注射到胚胎發(fā)育大約第11天的雞蛋(第11天的蛋)中、 允許病毒生長大約兩天、通過冷卻蛋來使胚胎安樂死、然后從蛋中收獲羊水來實現(xiàn)的。 一般來說，在種子病毒的注射之前針對蛋進(jìn)行對光檢查，以便除去無生命蛋。疫苗生產(chǎn) 蛋可以在注射種子病毒之前對光檢查一天或多天。疫苗生產(chǎn)中有生命蛋的識別是很重要的，因為期望防止種子疫苗在無生命蛋中浪費并減小與對無生命蛋的運輸和處置相關(guān)的 費用。均授予Hebrank的美國專利第4,955,728號和第4,914,672號描述了使用紅外檢測 器和從蛋發(fā)射出的紅外輻射來區(qū)分有生命蛋和未受精蛋的對光檢查裝置。授予Hebnmk 等人的美國專利第5,745,228號描述了包括配置成位于蛋的相對兩側(cè)的光電探測器和光電 發(fā)射器的對光檢查裝置。光是以短脈沖串從每個光電發(fā)射器產(chǎn)生的，而且對應(yīng)的光電探 測器在對應(yīng)的光電發(fā)射器工作時進(jìn)行監(jiān)視。當(dāng)一層(flat)蛋移動通過對光檢查裝置時，它 們被持續(xù)“掃描”，其中相應(yīng)的檢測器源對活動，而至少相鄰的對，優(yōu)選地是所有其它 對是不活動的?；跓崃康膶鈾z查系統(tǒng)能夠檢測出高達(dá)每個小時大約50,000-100,000的蛋流
中的臭蛋。不幸的是，因為蛋和蛋之間的熱量差異，基于熱量的對光檢查系統(tǒng)可能錯誤 地識別有生命和無生命蛋。此外，對于產(chǎn)生熱量比第17天蛋少的胚胎，基于熱量的對光 檢查系統(tǒng)可能不太精確。已知胚胎心跳(脈搏)檢測方法能夠以高精度檢測有生命蛋。例如，授予 Hebrank的美國專利第6,860,225號描述了對光檢查方法與裝置，其中光強(qiáng)度中的周期性 變化指示胚胎脈搏的存在。授予Mitchell的美國專利第5,173,737號描述了通過將光引 導(dǎo)到蛋中以刺激胚胎運動，然后測量產(chǎn)生的胚胎運動來確定蛋是否包含有生命胚胎的方 法。不幸的是，Mitchell的方法可能是耗時的，而且可能不能精確地檢測出在光刺激下不 運動的有生命胚胎。通常，期望將蛋小頭朝下放到載體中，進(jìn)行孵化和蛋內(nèi)注射處理，從而使得其 中的氣囊朝上。不幸的是，因為有些蛋的形狀幾乎是球形的，所以很難確定哪一端是蛋 的小頭。倒置的蛋(即，載體中氣囊在底側(cè)的蛋)比氣囊朝上的蛋孵化的可能性低大約 30%。此外，倒置蛋的蛋內(nèi)注射除刺穿羊膜之外，還可能刺穿胚胎和蛋黃，因此可能傷 害一個或多個膜。如果倒置的蛋用于疫苗生產(chǎn)，則種子疫苗可能不能放置到正確的蛋隔 間中，而且在收獲操作過程中材料可能從中溢出，這是不期望的。類似地，氣囊在側(cè)面 的蛋也被認(rèn)為是疫苗生產(chǎn)不期望的，因為這些蛋也容易在收獲過程中溢出內(nèi)容。不幸的是，現(xiàn)有的對光檢查技術(shù)可能不能檢測出倒置的蛋。因此，需要能夠快 速檢測有生命和無生命蛋并能夠檢測載體中倒置蛋的對光檢查技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上討論，提供了蛋的對光檢查方法與裝置，其中可以快速識別無生命 蛋、倒置蛋及氣囊在側(cè)面的蛋。根據(jù)本發(fā)明的有些實施方式，蛋的對光檢查方法包括 將多個孵化的蛋暴露到溫度不同于孵化蛋的溫度的環(huán)境中；獲得蛋的熱像；并分析該熱 像，以獲得每個蛋的表面溫度信息。根據(jù)本發(fā)明的有些實施方式，獲得蛋的熱像包括獲 得載體中蛋的朝下表面的熱像，并且如果蛋的朝下表面的中心區(qū)域的表面溫度與相鄰蛋 的朝下表面的中心區(qū)域的表面溫度相比低預(yù)定量，則將該蛋指定為無生命的。根據(jù)本發(fā)明的有些實施方式，獲得蛋的熱像包括獲得載體中蛋的朝下或朝上表 面的熱像，并且如果蛋的表面溫度與相鄰蛋的對應(yīng)朝下或朝上表面的表面溫度相比低或 高預(yù)定量，則將該蛋指定為倒 置蛋。
根據(jù)本發(fā)明的有些實施方式，獲得蛋的熱像包括獲得載體中蛋的朝下表面的熱像，并且如果朝下的表面具有分別不同溫度的兩個區(qū)域且其中溫度差大于預(yù)定量時，則 將該蛋指定為倒置蛋。根據(jù)本發(fā)明的有些實施方式，計算載體中每個蛋的朝上表面的溫度與相鄰蛋的 平均表面溫度之間的差值。如果蛋的表面溫度超過相鄰蛋的這個平均表面溫度預(yù)定量， 則將該蛋指定為倒置的。根據(jù)本發(fā)明的有些實施方式，獲得蛋的熱像包括分別獲得朝上和朝下蛋表面的 頂部和底部熱像。然后比較每個蛋各自的頂部和底部熱像，以確定每個蛋的哪個表面 具有更高的溫度。如果朝上表面的溫度高于對應(yīng)朝下表面的溫度，則該蛋被指定為倒置 的。根據(jù)本發(fā)明的有些實施方式，獲得蛋的熱像包括獲得載體中蛋的朝上表面的熱 像，而且如果蛋的朝上表面的溫度是均勻的，則將該蛋指定為倒置蛋。根據(jù)本發(fā)明的有些實施方式，獲得蛋的熱像包括獲得載體中蛋的朝下或朝上表 面的熱像，而且還包括如果蛋表面的邊緣部分的溫度低于蛋表面的其余部分的溫度， 則將該蛋指定為氣囊位于蛋側(cè)面的蛋。根據(jù)本發(fā)明的有些實施方式，將蛋從載體中移除并在獲得熱像時旋轉(zhuǎn)該蛋。根據(jù)本發(fā)明的有些實施方式，用于對光檢查蛋的裝置包括配置成獲得載體中所 支撐的多個蛋的熱像的熱成像相機(jī)，還包括與該熱成像相機(jī)通信的處理器，該處理器配 置成分析蛋的熱像、獲得每個蛋的表面溫度信息并將每個蛋指定為有生命/無生命、倒 置或具有側(cè)面氣囊的蛋。


圖1是根據(jù)本發(fā)明有些實施方式的用于檢測有生命/無生命蛋、倒置蛋和側(cè)面氣 囊蛋的操作的流程圖。圖2例示了根據(jù)本發(fā)明有些實施方式的通過熱感照相機(jī)從蛋上方取得的一層蛋 的熱像。圖3A-3C是例示了根據(jù)本發(fā)明有些實施方式的配置成將蛋指定為有生命/無生 命或倒置的識別算法的操作的流程圖。圖4A-4C是例示了根據(jù)本發(fā)明有些實施方式的用于識別倒置蛋的操作的流程 圖。圖4D-4E是例示了根據(jù)本發(fā)明有些實施方式的用于識別側(cè)面氣囊蛋的操作的流 程圖。圖5例示了氣囊位于一端的蛋的該端的熱像的外觀。圖6例示了氣囊位于側(cè)面的蛋的一端的熱像的外觀。圖7例示了根據(jù)本發(fā)明有些實施方式的當(dāng)熱感照相機(jī)獲得蛋的熱像時被一對隔 開的輥子旋轉(zhuǎn)的蛋。圖8是根據(jù)本發(fā)明有些實施方式的蛋處理系統(tǒng)的框圖。
具體實施例方式現(xiàn)在參考附圖更完整地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。 但是，本發(fā)明還可以在許多不同形式中體現(xiàn)，而且不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為本發(fā)明限定到在此所闡述 的實施方式；相反，提供這些實施方式是為了使本公開內(nèi)容全面和完整，并向本領(lǐng)域技 術(shù)人員完整地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。貫穿所有附圖，相同的標(biāo)號都指相同的元件。在附圖中，為了清晰起見，特定 線、層、部件、元件或特征的厚度可能是夸大的。除非另外指出，否則虛線就說明是可 選特征 或者操作。在此提到的所有出版物、專利申請、專利及其它參考都在此全部引入 作為參考。在此所使用的術(shù)語僅僅是為了描述特定實施方式，而不是要作為本發(fā)明的限 制。如在此所使用的，除非上下文清楚地另外指出，否則單數(shù)形式“一個”和“該” 也包括復(fù)數(shù)形式。還應(yīng)當(dāng)理解，在本說明書中使用的術(shù)語“包括”是指定所述特征、 整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或多個其它特征、整體、步 驟、操作、元件、部件和/或其組的存在或添加。如在此所使用的，術(shù)語“和/或”包 括一個或多個關(guān)聯(lián)列出項的任何和所有組合。如在此所使用的，例如“X和Y之間”和
“大約X和Y之間”的短語應(yīng)當(dāng)解釋為包括X和Y。如在此所使用的，例如“大約X 和Y之間”的短語意味著“大約X和大約Y之間”。如在此所使用的，例如“從大約 X到Y(jié)”的短語意味著“從大約X到大約Y”。除非另外定義，否則在此所使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)的和科學(xué)的術(shù)語)都具 有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解相同的意義。還應(yīng)當(dāng)理解，例如在通用詞 典中所定義的那些術(shù)語應(yīng)當(dāng)解釋為具有與其在本說明書和相關(guān)領(lǐng)域環(huán)境下意義一致的意 義，而不應(yīng)當(dāng)理想化或過于正式地解釋，除非在此明確地定義。為了簡化和/或清晰起 見，眾所周知的功能或結(jié)構(gòu)不再具體描述。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)一個元件被稱為“在另一個元件之上”、“連接到另一個元 件”、“耦合到另一個元件”、“接觸另一個元件”等等時，它可以直接在另一個元件 之上、連接到另一個元件、耦合到另一個元件或接觸另一個元件，或者也可以存在中間 元件。相反，當(dāng)一個元件被稱為例如“直接在另一個元件之上”、“直接連接到另一個 元件”、“直接耦合到另一個元件”或“直接接觸另一個元件”時，不存在中間元件。 本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)理解，對位于“相鄰”另一特征的結(jié)構(gòu)或特征的引用可以具有重 疊或位于相鄰特征之下的部分?？臻g相關(guān)術(shù)語，例如“在......下面”、“低于......”、“在......之上”、“高
于......”等，在此使用是為了方便描述附圖中所說明的一個元件或特征與其它元件或特征
的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解，除了圖中所述的方位，空間相關(guān)術(shù)語還要包含使用或操作中設(shè)備的 不同方位。例如，如果圖中的設(shè)備是倒置的，則描述為在其它元件或特征“之下”的元 件應(yīng)當(dāng)在該其它元件或特征“之上”。因此，示例術(shù)語“在......之下”可以包含“上”
和“下”兩個方位。設(shè)備也可以有其它方位(旋轉(zhuǎn)90度或者在其它方位)，在此所使用 的空間相關(guān)描述符相應(yīng)地解釋。類似地，除非另外特別指出，否則術(shù)語“朝上”、“朝 下”、“垂直”、“水平”等在此使用僅僅是為了解釋。應(yīng)當(dāng)理解，盡管術(shù)語“第一”、“第二”等在此可以用來描述各種元件、部件、區(qū)域、層和/或部分，但這些元件、部件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)當(dāng)受這些術(shù)語的 限制。這些術(shù)語僅僅是用來將一個元件、部件、區(qū)域、層或部分與另一個元件、部件、 區(qū)域、層或部分區(qū)分開。因此，在不背離本發(fā)明教習(xí)的情況下，以下所討論的“第一” 元件、部件、區(qū)域、層或部分也可以稱為“第二”元件、部件、區(qū)域、層或部分。除非 另外特別指出，否則操作(或步驟)的順序不限于在權(quán)利要求或附圖中所給出的次序。在此所使用術(shù)語“倒置蛋”的意思是載體中放置的蛋使得其中的氣囊位于蛋的 底部，而不是在蛋朝上的一端。在此所使用術(shù)語“側(cè)面氣囊蛋”的意思是載體中放置的蛋使得其中的氣囊位于 蛋的側(cè)面，而不完全在蛋朝上或朝下的一端。根據(jù)本發(fā)明的有些實施方式，無生命蛋可以通過分析蛋的熱像來檢測。此外， 蛋中氣囊的位置也可以通過分析蛋的熱像來檢測。如本發(fā)明領(lǐng)域中技術(shù)人員已知的，在 任何給定環(huán)境下，蛋的大部分蛋殼溫度接近蛋內(nèi)容的溫度。例如，在孵化過程中，第17 天到18天蛋的內(nèi)容比蛋周圍的環(huán)境溫度高大約1攝氏度(°C )。當(dāng)將蛋從孵化器中移除 時，蛋及其內(nèi)容會在一到兩小時的時間里慢慢冷卻到室溫。氣囊的溫度在室溫與蛋內(nèi)容 溫度的大致中間。氣囊之上蛋殼的溫度會在蛋從孵化器移除以后不到一分鐘之內(nèi)降到接 近周圍環(huán)境的溫度。

因為氣囊和蛋周圍部分之間相對大的溫度差，所以根據(jù)本發(fā)明有些實施方式的 熱感照相機(jī)(即，紅外照相機(jī))可以檢測蛋中的氣囊。朝上的氣囊將在熱像中顯示為通 常圓形的涼區(qū)域，該區(qū)域具有例如大約蛋直徑三分之二的直徑。其中氣囊位于蛋底部的 倒置蛋在熱像中將顯示為很少或者沒有朝上的涼區(qū)域。氣囊位于側(cè)面的蛋在熱像中將顯 示為在蛋的側(cè)面有小的涼區(qū)域。首先參考圖1，例示了根據(jù)本發(fā)明有些實施方式的檢測有生命蛋、倒置蛋和側(cè)面 氣囊蛋的方法。多個假定為有生命的蛋從孵化器中移除并放到溫度與孵化蛋的溫度不同 的環(huán)境中(塊100)。這個環(huán)境可能具有高于孵化溫度的溫度或者低于孵化溫度的溫度。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，蛋在載體中，如在蛋層中，孵化并被處理。層 可以包含任意行，例如七行蛋，六和七行是最普通的。此外，相鄰行中的蛋可以彼此 并列，就象在“矩形”層中，或者可以是錯開的關(guān)系，就象在“偏移”層中。合適 的商用層的例子包括但不限于“CHICKMASTER 54”層、“JAMESWAY 42”層和
“JAMESWAY84”層(在每種情況下，數(shù)字都指示層所承載的蛋的個數(shù))。蛋層是本領(lǐng) 域技術(shù)人員眾所周知的，因此在此不需要進(jìn)一步描述。術(shù)語“層”和“載體”在此是 可以互換使用的。在從孵化器移除以后，通過熱感照相機(jī)(即，配置成捕捉紅外波長圖像的照相 機(jī))獲得載體中蛋的熱像(塊110)。載體中多個蛋的示例熱像例示在圖2中。根據(jù)本 發(fā)明實施方式可以使用的示例熱感照相機(jī)包括但不限于可從位于美國俄勒岡州Wilsonville 的 FLIRSystems 公司獲得的 FLIR Thermo Vision A20 和 FLIRThermo Vision 320 照
相機(jī)。獲得熱像可以包括獲得蛋朝上表面的圖像、獲得蛋朝下表面的圖像、或者獲得蛋 朝上和朝下表面的圖像。根據(jù)本發(fā)明的有些實施方式，蛋載體可以放到蓋住蛋和熱感照 相機(jī)從而免受來自外部源的紅外發(fā)射影響的外殼中。蛋的熱像被數(shù)字化，然后被分析，以獲得每個蛋的表面溫度信息(塊120)。利用該表面溫度信息，通過識別算法將每個蛋指定為有生命/無生命蛋、倒置蛋或者氣囊 位于蛋側(cè)面的蛋(即，側(cè)面氣囊蛋)(塊130)。
蛋的熱像可以被羽毛和碎片遮蔽，其中的碎片包括來自打破的臭蛋(稱為“爆 竹”)的碎片。商業(yè)可用的圖像分析程序，例如Mathworks，Matlab Image Toolbox，
提供了各種數(shù)字圖像處理與算法開發(fā)工具，例如柱狀圖均化和拉伸、圖像的形態(tài)打開或 閉合、圖像膨脹和侵蝕、邊緣探測器及可以用于最小化羽毛和碎片影響的最大/最小變 換。例如，通過允許個別蛋的溫暖區(qū)域被隔離開，與最大最小變換耦合的圖像膨脹和侵 蝕可以用于聚焦到高亮度區(qū)域。由于高亮度直接對應(yīng)于高溫度，因此申請人發(fā)現(xiàn)蛋的溫 度測量可以不受外部材料和碎片的影響。圖像膨脹以預(yù)定方式在圖像中向?qū)ο蟮倪吘壴?加像素，從而增加有效對象區(qū)域，而圖像侵蝕從對象的邊緣除去像素，從而使得小于預(yù) 定區(qū)域的所有對象都從圖像中被侵蝕掉。添加或除去的像素量是由預(yù)定元件控制的。柱狀圖均化和柱狀圖拉伸可以用于克服由于在其中獲得熱像的非恒定熱環(huán)境造 成的問題。例如，可以使用稱為“對比度受限自適應(yīng)柱狀圖均化”的技術(shù)，該技術(shù)對圖 像中稱為“片”的小區(qū)域進(jìn)行操作。片是熱像的矩形區(qū)域并且可以描述為感興趣的限定 區(qū)域。片的大小對應(yīng)于層中每個蛋所處的蛋槽的大小。均化過程可以增強(qiáng)每個片的對比 度，因此每個輸出區(qū)域的柱狀圖近似為預(yù)定的柱狀圖。然后，這些片可以利用例如雙線 性插值來重新合并，以消除人為導(dǎo)致的邊界。一旦各種成像技術(shù)應(yīng)用到蛋的熱像，以減少羽毛和碎片的影響并克服非恒定環(huán) 境的影響，熱像就可以如下分析，以確定哪些蛋是有生命的/無生命的、倒置的或側(cè)面 氣囊的蛋。識別算法參考圖3A-3C，例示了根據(jù)本發(fā)明有些實施方式的用于將每個蛋指定為有生命 /無生命或倒置的操作的順序。首先收集載體中蛋的熱像和光不透明度數(shù)據(jù)(塊200)， 并基于不透明度數(shù)據(jù)將載體中的每個蛋指定為無精的(clear)、非無精的或者損失缺失的 (missing)。載體中所有其它蛋都指定為有生命的，而且當(dāng)在進(jìn)一步的處理中獲得信息 時，這種指定可以修改。生成表明載體中每個蛋的位置和每個蛋對應(yīng)指定(即，有生命 的、無精的、缺失的、涼的、冷的)的矩陣(塊204)。然后，分析由熱感照相機(jī)捕捉到的載體中蛋的朝上表面的熱像(稱為“頂部圖 像”)，以給出每個蛋中心的單個溫度(塊206)。通過計算指定為無精蛋與相鄰非無 精蛋的表面溫度之間的平均差值并將該值加到無精蛋的表面溫度，來校正頂部圖像溫度 (塊208)。計算每個蛋的溫度與周圍蛋平均溫度之間的差值(塊210)。如果該差值大 于1.0°C (即，該蛋比其周圍的蛋更熱)，則將該蛋指定為在蛋狀況矩陣中是頭朝下或倒 置的，即，該蛋在蛋狀況矩陣中被標(biāo)識為頭朝下或倒置的蛋(塊212)。利用由熱感照相機(jī)捕捉到的載體中蛋朝下表面的圖像(稱為“底部圖像”)，其 圖像處理建立了每個蛋的底表面溫度(BST)(塊214)。具有非常冷BST的蛋(即，其 BST比平均層溫度冷至少2V的蛋)被指定為是冷的(塊216)。計算指定為無精蛋的蛋 BST和每個無精蛋的有生命鄰居(S卩，在蛋狀況矩陣中被指定為有生命的相鄰于該特定無 精蛋的蛋)BST之間的差值(塊218)，并為載體中所有無精蛋計算平均差值(塊220)。 該平均值計算排除了指定為冷的、倒置的或缺失的蛋。平均有生命/無生命差值添加到所有無精蛋的BST (塊222)。用其各自鄰居蛋的這個平均BST替換倒置的、缺失的和冷 蛋的BST，其中鄰居蛋不是無精的、缺失的、冷的或倒置的(塊224)。然后，通過比較每行中的中值BST，對蛋溫度跨載體的差值執(zhí)行校正(塊 226)。通過平均所有行的中值BST蛋并比較每行的中值BST與整體平均值，執(zhí)行這種校 正。然后，每行中所有蛋的BST溫度被提高等于該行中值BST蛋低于整體平均值的量。 這個操作對所有行進(jìn)行。然后，對每個載體中的蛋列執(zhí)行校正(塊228)。列校正是通過 首先平均每列的中值BST蛋，然后比較每列的中值BST與整體平均值進(jìn)行的。然后，每 列中所有蛋的BST溫度被提高等于該列中值BST蛋低于整體平均值的量。這個操作對所 有列執(zhí)行。計算每個蛋的BST與其鄰居的平均BST之間的差值(塊230)。如果該差值 小于-0.7°C，則該蛋被指定為在蛋狀況矩陣中是冷的，且其BST用平均有生命溫度代替 (塊232)。塊230-232的步驟一直重復(fù)直到找不到別的冷蛋為止。無牛侖蛋的 指定根據(jù)本發(fā)明的有些實施方式，如果蛋朝下表面的中心區(qū)域的表面溫度與相鄰蛋 朝下表面的中心區(qū)域的表面溫度相比低于預(yù)定量，則將該蛋指定為無生命的。術(shù)語“相 鄰蛋”指載體中直接與某個蛋相鄰的蛋。申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，其朝下表面的中心區(qū)域的 溫度比鄰居蛋的該溫度涼通常0.5°C至2.5°C的蛋將是無生命的蛋。特別地，申請人還發(fā) 現(xiàn)，比相鄰蛋冷超過2°C的蛋將是無生命的或者倒置的蛋。此外，申請人還發(fā)現(xiàn)，在對層 的溫度差值進(jìn)行校正后，比圍繞其的有生命蛋的平均溫度涼超過1°C的蛋也是無生命的。因為載體中蛋的溫度可以是不均勻的(例如，外側(cè)的行和列以更高的速度冷 卻，而在層內(nèi)部的蛋較少暴露到更冷的外部空氣并可以彼此保溫)，所以根據(jù)本發(fā)明實施 方式，識別算法在分析表面溫度信息時考慮到了蛋在載體中所處的位置。此外，因為一 般來說同時孵化多個載體而且該多個載體一般堆疊布置，所以識別算法也要考慮載體在 堆中的位置。根據(jù)本發(fā)明的有些實施方式，識別算法利用平均過程，該平均過程比較行 和列中蛋的中值溫度并基于每個行或列中的中值蛋的溫度調(diào)整行或列中的所有蛋。使用 中值溫度是因為通過避免了在平均非常高或非常低溫度時的變化，就統(tǒng)計而言，它們比 平均溫度更趨于穩(wěn)定。倒置蛋的指定根據(jù)本發(fā)明的有些實施方式，如果蛋朝下表面的溫度與相鄰蛋朝下表面的溫度 相比低于預(yù)定量，則將該蛋指定為倒置蛋。因為蛋的氣囊充當(dāng)熱隔離，所以蛋的氣囊端 將比蛋的其它部分更涼。因此，如果蛋的朝下表面比載體中相鄰蛋的朝下表面涼，則有 可能該蛋在載體中是頭朝下的(即，倒置的)。例如，參考圖4A，從下面拍攝蛋層的熱 像(塊300)。分析該圖像，來確定每個蛋底部中心區(qū)域的溫度(塊302)。計算相鄰于每 個蛋的蛋的平均溫度(塊304)，且比其鄰居涼超過2.0度的蛋被指定為倒置的(塊306)。此外，如果蛋的朝下表面具有分別不同溫度的兩個區(qū)域，而且該溫度差大于預(yù) 定量，則將該蛋指定為倒置的。如圖5所例示的，蛋10的具有氣囊的一端的熱像顯示有 兩個區(qū)域中心區(qū)域12和環(huán)繞該中心區(qū)域12的外圍區(qū)域14。中心區(qū)域12的表面溫度將 比外圍區(qū)域14的表面溫度低。此外，兩個區(qū)域(圖5中的12和14)每個一般都將包括 熱像中蛋的總表面積的至少10%。例如，參考圖4B，從下面拍攝蛋層的熱像(塊310)。 分析該圖像，以確定每個蛋是否都有兩個區(qū)域(塊312)。具有兩個溫度區(qū)域且一個區(qū)域比另一個區(qū)域暖1.0度的蛋被指定為是倒置的(塊314)。此外，如果蛋朝上表面的表面溫度比相鄰蛋的朝上表面溫度高，則將該蛋指定為 倒置蛋。如參考圖5所討論的，蛋的氣囊充當(dāng)隔離且蛋的氣囊所處一端的溫度將比蛋的其 它部分涼。因此，如果蛋是倒置的，則氣囊將不出現(xiàn)在朝上的一端，且朝上一端的表面溫 度將比氣囊朝上的相鄰蛋的表面溫度高。例如，參考圖4C，從上面拍攝蛋層的熱像(塊 320)。分析該圖像，以確定每個蛋的頂部中心區(qū)域的溫度(塊322)。計算相鄰于每個蛋 的蛋的平均溫度(塊324)，且比其鄰居暖超過2.0度的蛋被指定為是倒置的(塊326)。根據(jù)本發(fā)明 的有些實施方式，如果蛋朝上表面的溫度超過相鄰蛋的平均表面溫 度預(yù)定量，則將該蛋指定為是倒置蛋。根據(jù)本發(fā)明的有些實施方式，如果獲得蛋朝上表面和朝下表面的熱像而且如果 朝上表面的溫度高于朝下表面的溫度，則將該蛋指定為是倒置蛋。根據(jù)本發(fā)明的有些實施方式，如果蛋朝上表面的溫度是均勻的，則將該蛋指定 為是倒置蛋。如上所討論的，蛋具有氣囊的一端的熱像將呈現(xiàn)為如圖5所例示的，并且 由于氣囊的存在，將不會具有均勻的溫度。因此，反過來說，蛋不具有氣囊的一端的表 面溫度將基本上是均勻的。側(cè)面氣囊蛋的指定根據(jù)本發(fā)明的有些實施方式，如果蛋表面的邊緣部分的溫度低于蛋表面的其余 部分的溫度，則將該蛋指定為是側(cè)面氣囊蛋。如圖6所例示的，氣囊不位于一端而是位 于蛋的側(cè)面部分的蛋10的一端的熱像將呈現(xiàn)兩個區(qū)域位于側(cè)面部分/區(qū)域的涼區(qū)域16 和具有更高溫度的其余區(qū)域18。這適用于蛋朝上表面或蛋朝下表面的熱像。術(shù)語“側(cè) 面部分”是要包括蛋的頂部或底部熱像中可見的任何邊緣和/或側(cè)面區(qū)域。例如，參考 圖4D，從上面拍攝蛋層的熱像(塊330)。分析該圖像，以確定對每個蛋是否存在兩個溫 度區(qū)域(塊332)。具有其中一個區(qū)域溫度高1.0度的兩個溫度區(qū)域且其中涼區(qū)域延伸到 蛋側(cè)面的蛋被指定為是側(cè)面氣囊蛋(塊334)。參考圖4E，從下面拍攝蛋層的熱像(塊340)。分析該圖像，以確定對每個蛋是 否存在兩個溫度區(qū)域(塊342)。具有其中一個區(qū)域溫度涼1.0度的兩個溫度區(qū)域且其中 涼區(qū)域延伸到蛋側(cè)面的蛋被指定為是側(cè)面氣囊蛋(塊344)。參考圖7，根據(jù)本發(fā)明的有些實施方式，當(dāng)獲得蛋的熱像時，可以將蛋從載體中 移除并且放到旋轉(zhuǎn)蛋的設(shè)備中。例如，在所例示的實施方式中，蛋10被放到沿相同方向 旋轉(zhuǎn)的兩個輥子20、22之間。旋轉(zhuǎn)輥20、22使得蛋10繞其軸旋轉(zhuǎn)。熱感照相機(jī)30位 于旋轉(zhuǎn)的蛋10的上方并且當(dāng)?shù)袄@其軸旋轉(zhuǎn)時，捕捉蛋10的整個表面的熱像。蛋處理系統(tǒng)參考圖8，例示了根據(jù)本發(fā)明有些實施方式的蛋處理系統(tǒng)400的框圖。所例示的 系統(tǒng)400包括搬運蛋10的層(或其他載體)5的搬運器系統(tǒng)410以及熱對光檢查站420， 其中熱對光檢查站420與搬運器系統(tǒng)410并與控制器460關(guān)聯(lián)地工作，其中控制器460如 上所述識別有生命/無生命蛋、倒置蛋和側(cè)面氣囊蛋。所例示的系統(tǒng)400還包括配置成 有選擇地從蛋層5移除蛋(例如，有生命或無生命蛋、倒置蛋、側(cè)面氣囊蛋)的蛋移除站 430和蛋處理站440。在操作中，蛋10的層5通過搬運器系統(tǒng)410從孵化器搬運到熱對光檢查站420。對于本發(fā)明的實施方式，各種類型的搬運器系統(tǒng)都可以使用。蛋搬運系統(tǒng)是本領(lǐng)域技術(shù) 人員眾所周知的，因此在這里不需要進(jìn)一步描述。熱對光檢查站420包括一個或多個配 置成捕捉層5中一些或所有蛋 ο的熱像的熱感照相機(jī)(例如，F(xiàn)LiR Thermo Vision A20、FLIR Thermo Vision 320照相機(jī)等)。根據(jù)本發(fā)明的有些實施方式，一個熱感 照相機(jī)可以配置成獲得蛋10朝上表面的熱像，而另一個熱感照相機(jī)可以配置成獲得蛋10 朝下表面的熱像。例如，這些熱感照相機(jī)可以放置成相鄰于蛋10對應(yīng)的端。根據(jù)本發(fā) 明的有些實施方式，可以利用具有一個或多個鏡子的單個熱感照相機(jī)，以便讓照相機(jī)可 以同時或者順序地看到蛋的兩端?？刂破?60控制熱對光檢查站420、搬運器系統(tǒng)410、蛋移除站430及蛋處理站 440的操作?？刂破?60配置成精確并快速地關(guān)于蛋10的層放置熱對光檢查站420的熱 感照相機(jī)?？刂破?60配置成存儲并分析由熱對光檢查站420捕捉到的熱像，如以上關(guān) 于圖3A-3C和圖4A-4E所描述的。可選地，控制器460可以將捕捉到的熱像發(fā)送到外部 處理器以進(jìn)行分析 ?？梢蕴峁┎僮鲉T接口(例如，顯示器)470，以允許操作員與控制器 460交互。指定為無生命、倒置或側(cè)面氣囊蛋的蛋可以通過蛋移除站430從層5移除。可選 地，倒置的蛋可以在載體中改變方向，使氣囊端朝上。蛋移除站430可以是手動站，其 中手動移除指定的無生命蛋?？蛇x地，蛋移除站430可以自動并象機(jī)器人一樣地操作。 例如，蛋移除站430可以采用如在美國專利第4,681,063號或美國專利第5,017,003號中所 公開的吸取式提升設(shè)備。對于本發(fā)明的實施方式，用于自動并象機(jī)器人一樣地從層中移 除蛋并將其運送到其它位置的各種設(shè)備和方法都可以使用，沒有限制?？梢猿洚?dāng)?shù)耙瞥?站430的示例蛋移除裝置在美國專利第6,145,668號、第6,149,375號、第6,213,709號和 第6,224,316號中描述。在這個時候，搬運器410上的層5只包含非倒置的有生命蛋并可以前進(jìn)到處理站 440 (例如，接種、疫苗生產(chǎn)、材料采樣等)。示例處理站440是INO VO JECT 自動 注射系統(tǒng)(位于美國北卡羅來納州三角研究園的Embrex公司)。但是，根據(jù)本發(fā)明的有 些實施方式，能夠進(jìn)行蛋內(nèi)注射傳輸和/或移除的各種其它處理站也可以使用。實驗結(jié)果第18天的結(jié)果在三個不同的日子，對來自年輕和年老群(33和51周)的總共28,800只18天 蛋進(jìn)行了處理和分析。在實現(xiàn)了 99.93%正確識別有生命蛋、99.91%正確識別無生命蛋 和99.95%正確識別倒置蛋以后，階段II結(jié)束，證明群的年齡不影響活的/死的確定的精 確度。(可以在附錄中看到我們的測試數(shù)據(jù)的完整表。)第16天的結(jié)果此外，我們成像并分析了來自年輕群(33周)的9,600只16天蛋(15.5天)。由 于第18天的分析顯示年輕和年老群的蛋對于分析的精確度沒有差別，因此在這個研究中 排除了年老群的蛋。在分類總結(jié)后，確定99.98%的有生命蛋被正確識別、99.32%的無生 命蛋被正確檢測及100%的倒置蛋被正確識別。發(fā)現(xiàn)造成高錯誤的最主要因素來自在驗尸過程中被識別為“中晚期死亡”的 蛋。我們分類中所使用的“中晚期死亡”描述了在第15天到第18天之間死亡的胚胎。由于可以合理地假定這些“中晚期死亡”胚胎在第15.5天還是活的，因此校正后的統(tǒng)計 數(shù)據(jù)如下99.98%正確識別的有生命蛋、99.90%正確識別的無生命蛋和100%正確識別 的倒置蛋。
權(quán)利要求
1.一種對光檢查蛋的方法，包括將多個孵化的蛋暴露到溫度不同于孵化蛋的溫度的環(huán)境中；獲得蛋的熱像；及分析該熱像，以獲得每個蛋的表面溫度信息。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中蛋支撐在載體中，其中獲得蛋的熱像包括獲得載體 中蛋的朝下表面的熱像，而且還包括如果蛋的朝下表面的中心區(qū)域的表面溫度與相鄰蛋 的朝下表面的中心區(qū)域的表面溫度相比低預(yù)定量，則將該蛋指定為無生命的。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中蛋支撐在載體中，而且其中獲得蛋的熱像包括獲得 載體中蛋的朝下表面的熱像，而且還包括如果蛋的表面溫度與相鄰蛋的表面溫度相比低 預(yù)定量，則將該蛋指定為倒置蛋。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中蛋支撐在載體中，而且其中獲得蛋的熱像包括獲得 載體中蛋的朝下表面的熱像，而且還包括如果該朝下表面具有兩個分別不同溫度的區(qū)域 且其中溫度差大于預(yù)定量，則將該蛋指定為倒置蛋。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中兩個區(qū)域各自包括熱像中蛋的總表面積的至少 10%。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中兩個區(qū)域包括中心區(qū)域和環(huán)繞該中心區(qū)域的外圍區(qū) 域，而且其中，中心區(qū)域的表面溫度低于外圍區(qū)域的表面溫度。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中蛋支撐在載體中，而且其中獲得蛋的熱像包括獲得 載體中蛋的朝上表面的熱像，而且還包括如果蛋的表面溫度與相鄰蛋的表面溫度相比高 預(yù)定量，則將該蛋指定為倒置蛋。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括計算每個蛋的表面溫度與相鄰蛋的平均表面溫度 之間的差值，并且如果蛋的表面溫度超過相鄰蛋的平均表面溫度預(yù)定量，則將該蛋指定 為倒置的。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中蛋支撐在載體中，使得蛋的朝上和朝下表面是可見 的，其中獲得蛋的熱像包括分別獲得蛋朝上和朝下表面的頂部和底部熱像，而且還包括 比較對應(yīng)的頂部和底部熱像，以確定每個蛋的哪個表面具有更高的溫度，并且如果朝上 表面的溫度高于對應(yīng)朝下表面的溫度，則將該蛋指定為倒置的。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中蛋支撐在載體中，其中獲得蛋的熱像包括獲得載 體中蛋的朝上表面的熱像，而且還包括如果蛋的朝上表面的溫度是均勻的，則將該蛋指 定為倒置蛋。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中蛋支撐在載體中，其中獲得蛋的熱像包括獲得載 體中蛋的朝下表面的熱像，而且還包括如果蛋表面的側(cè)面部分的溫度低于蛋表面的其余 部分的溫度，則將該蛋指定為氣囊位于蛋側(cè)面部分的蛋。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中蛋支撐在載體中，其中獲得蛋的熱像包括獲得載 體中蛋的朝上表面的熱像，而且還包括如果蛋表面的側(cè)面部分的溫度低于蛋表面的其余 部分的溫度，則將該蛋指定為氣囊位于蛋側(cè)面部分的蛋。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在獲得熱像時對蛋進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將多個孵化的蛋暴露到溫度不同于孵化蛋的溫度 的環(huán)境中包括將蛋暴露到高于孵化蛋的溫度的溫度。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將多個孵化的蛋暴露到溫度不同于孵化蛋的溫度 的環(huán)境中包括將蛋暴露到低于孵化蛋的溫度的溫度。
16.—種用于對光檢查蛋的裝置，包括配置成獲得載體中所支撐的多個蛋的熱像的熱感照相機(jī)；及與該熱感照相機(jī)通信的處理器，該處理器配置成分析蛋的熱像并獲得每個蛋的表面溫度fe息。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述熱感照相機(jī)配置成獲得載體中蛋的朝下表面 的熱像，而且其中，所述處理器配置成如果蛋朝下表面的中心區(qū)域的表面溫度與相鄰蛋 的朝下表面的中心區(qū)域的表面溫度相比低預(yù)定量，則將該蛋指定為無生命的。
18.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述熱感照相機(jī)配置成獲得載體中蛋的朝下表面 的熱像，而且其中，所述處理器配置成如果蛋的表面溫度與相鄰蛋的表面溫度相比低預(yù) 定量，則將該蛋指定為倒置蛋。
19.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述熱感照相機(jī)配置成獲得載體中蛋的朝下表面 的熱像，而且其中，所述處理器配置成如果朝下表面具有分別兩個不同溫度的區(qū)域且溫 度差大于預(yù)定量，則將該蛋指定為倒置蛋。
20.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述熱感照相機(jī)配置成獲得載體中蛋的朝上表面 的熱像，而且其中，所述處理器配置成如果蛋的表面溫度與相鄰蛋的表面溫度相比高預(yù) 定量，則將該蛋指定為倒置蛋。
21.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述處理器配置成計算每個蛋的表面溫度與相鄰 蛋的平均表面溫度之間的差值，并且如果蛋的表面溫度超過相鄰蛋的平均表面溫度預(yù)定 量，則將該蛋指定為倒置的。
22.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述熱感照相機(jī)配置成獲得蛋的朝上端和朝下端 的熱像，而且其中，所述處理器配置成比較對應(yīng)的頂部和底部熱像，以確定每個蛋的哪 個表面具有更高的溫度，并且如果朝上表面的溫度高于對應(yīng)朝下表面的溫度，則將該蛋 指定為倒置的。
23.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述熱感照相機(jī)配置成獲得載體中蛋的朝上表面 的熱像，而且其中，所述處理器配置成如果蛋的朝上表面的溫度是均勻的，則將該蛋指 定為倒置蛋。
24.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述熱感照相機(jī)配置成獲得載體中蛋的朝下表面 的熱像，而且其中，所述處理器配置成如果蛋表面的側(cè)面部分的溫度低于蛋表面的其余 部分的溫度，則將該蛋指定為氣囊位于蛋側(cè)面部分的蛋。
25.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述熱感照相機(jī)配置成獲得載體中蛋的朝上表面 的熱像，而且其中，所述處理器配置成如果蛋表面的側(cè)面部分的溫度低于蛋表面的其余 部分的溫度，則將該蛋指定為氣囊位于蛋側(cè)面部分的蛋。
26.如權(quán)利要求16所述的裝置，還包括配置成在獲得熱像時旋轉(zhuǎn)蛋的多個并列輥子。
全文摘要
提供了蛋對光檢查方法與裝置，其中可以快速識別無生命蛋、倒置蛋和側(cè)面氣囊蛋。對光檢查蛋的方法包括將多個孵化的蛋暴露到溫度不同于孵化蛋的溫度的環(huán)境中；獲得蛋的熱像；并分析該熱像，以獲得每個蛋的表面溫度信息。該表面溫度信息用于將每個蛋指定為有生命的/無生命的、倒置的或者具有側(cè)面氣囊的蛋。
文檔編號G01J5/00GK102016526SQ200780047339
公開日2011年4月13日 申請日期2007年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月21日
發(fā)明者J·赫班克, M·加勒爾 申請人:恩布雷克斯公司