结合深度学习与图像处理的黄斑茧识别算法

剥茧缫丝是提取丝绸制品原料蚕丝的重要环节,在缫丝前需要对蚕茧进行筛选,剔除不合格的下茧。针对目前自动化识别上车茧和黄斑茧准确率低的问题,文中提出一种结合深度学习与图像处理技术的识别算法。引入空洞卷积改进YOLOv5s网络,利用改进后的网络对不同类别标签的蚕茧图片进行训练和预测;在此初识别基础上,对网络预测结果置信度小于70%的图片进行图像处理二次判别,在原始图片上根据网络预测的锚定框提取出蚕茧所在区域,经背景分割预处理后单独提取蚕茧HSV颜色模型中S通道图,在S通道图上分析蚕茧黄斑颜色特征,统计表面黄斑区域的面积占比和平均饱和度,并设定双阈值进行二次识别。经测试,该算法识别上车茧和黄斑茧的平均准确率达到94.94%,单张图片初识别加二次识别总时间为318.5 ms。

限性黄茧品种“蜀·黄×川·白”的育成

限性黄茧品种能提高蚕种制造的雌雄鉴别效率,雌蚕丝呈天然金黄色,雄蚕丝为高品位生丝。采用杂交育种并结合抗逆性选拔方法,育成综合经济性状优良的限性黄茧品种蜀、黄、川、白,经配合力测定,筛选出四元杂交组合蜀.黄×川.白。实验室饲养和农村生产鉴定表明,新品种杂交组合茧层厚,丝量多,强健性、产茧量达到对照品种菁松×皓月的水平。缫丝鉴定表明,新品种杂交组合的雌蚕丝金黄色,茧丝长较短,纤度较粗;而雄蚕丝洁白,各项茧丝性状指标均优于对照品种,茧丝长长,纤度细,解舒优,一粒茧丝长达到1 397 m,解舒丝长1 244 m,洁净98.00分,鲜毛茧出丝率21.78%,比对照高2.23%。

基于FCM及HSV模型的方格蔟黄斑茧检测与剔除技术

桑蚕业缫丝前需要对蚕茧进行检测分类,剔除黄斑茧等下茧对于提高缫丝质量非常关键。我国蚕虫上蔟多用纸板方格蔟,方格蔟在使用过程由于挤压、受潮等原因极易变形,另外,营茧方格蔟一般覆盖一层茧衣,使自动检测方格蔟蚕茧质量并准确剔除黄斑茧等下茧极其困难。采用基于模糊C均值聚类(FCM)及HSV模型的黄斑茧检测算法,在采茧过程中直接对蚕茧进行图像分割和黄斑茧检测,使用基于机器视觉的直角坐标式自动采茧机对黄斑茧进行定位剔除试验。首先对方格蔟正面原始图像使用FCM分割,消除蚕茧茧衣及方格蔟边框,得到蚕茧二值图像;对FCM分割后的蚕茧二值图像与方格蔟原始图像进行掩膜,实现对方格蔟内单个蚕茧的提取;对提取到的单个蚕茧,根据HSV空间累积颜色直方图的黄斑颜色H分量的比例是否达到黄斑茧的定义阈值,逐个进行黄斑茧判断;然后,对检测到的黄斑茧,保存其连通域中心坐标作为其图像位置坐标,经过视觉测量确定蚕茧在笛卡尔空间中的世界坐标。使用基于机器视觉的直角坐标式方格蔟自动采茧机,对方格蔟黄斑茧进行定位剔除试验,该算法对方格蔟内黄斑茧的平均检测正确率为81.2%,黄斑茧坐标最大定位偏差为3.0 mm,对单张方格蔟图像进行分割和黄斑茧检测的平均时长为1.271 s,对茧衣附有桑叶梗或碎桑叶的蚕茧没有误检测,但对黄斑位于边缘处的蚕茧检测效果不好。

天然黄色蚕茧的茧丝质性能研究

研究了4种天然黄色蚕茧的经济性状和茧丝的丝质及力学性能,并与白厂丝进行了比较分析。结果表明:天然黄色蚕茧的解舒率较高,平均值达到78.66%,出丝率达40%～42%,茧层率21%～24%,净度成绩92～93分。其生丝的相对强度39.63cN/tex,伸长率21.31%,初始模量42.77cN/dtex。可见,天然黄色品种茧的经济性状比较好,并且黄色茧丝具有良好的服用性能,柔软性较好。

精练对广西天然黄色家蚕茧性能的影响

研究了广西天然黄色家蚕茧的茧型、练减率,探讨了精练对其回潮率、拉伸性能的影响。通过观察SEM、傅立叶红外光谱、X-射线衍射图谱,分析精练对广西天然黄色家蚕丝晶态结构的影响,并与广西天然白色家蚕丝进行了比较分析。结果表明:天然黄色家蚕茧茧型较小,练减率为21.47%,精练前后回潮率分别为9.25%和7.85%,拉伸断裂强度分别为33.54 cN/tex和26.05 cN/tex,精练对天然黄色、白色家蚕丝的晶态结构影响均不显著。

家蚕黄茧近等基因系SSH文库的构建及部分EST序列分析

以家蚕黄茧品系KY(YYCC)和白茧品系C108(+Y+Y+C+C)组配黄茧(C)近等基因系。挑取回交11代的黄茧(C)近等基因系群体中的黄血个体的黄色和浅黄色中部丝腺作为实验材料,构建家蚕黄茧近等基因系抑制消减杂交(SSH)cDNA文库。通过对SSHcDNA文库中随机挑选的104个阳性克隆测序和聚类拼接,得到15个假定基因(contig)、25个已知功能基因(unigenes)和5个未知功能基因(unknown)。获得的表达序列标签(EST)经Blast比对和同源性分析,初步发现这些基因参与家蚕体内能量代谢、基因转录、信号传导、物质转运、细胞生长分裂、细胞结构形成、蛋白质合成与降解、核酸及蛋白质加工、机体防御等诸多生物学过程。分析结果可作为深入研究家蚕茧着色分子机制的基础信息。

限性黄茧品种的选育研究初报

为了育成实用化的限性黄茧品种,采用杂交育种方法,结合抗逆性选拨,育成综合经济性状得到显著提高的限性黄茧品种995、997、936、限82,经配合力测定,筛选出四元杂交组合995.997×936.限82。实验室饲养鉴定表明,该杂交组合强健性、产茧量接近现行杂交组合菁松×皓月;缫丝鉴定表明,其雌蚕丝金黄色,茧丝长较短,纤度较粗,但雄蚕丝丝质优良,茧丝长1400m以上,解舒率91.30%,洁净98.00分,优于对照种。

柞蚕黄体色大茧型品种沈黄2号的选育及杂交组合的选配

以耐高温干旱柞蚕黄体色品种沈黄1号选育早期分离世代发现的成虫前翅前缘脉呈红褐色的特征性个体为育种素材,采用系统选育的方法,历经6年12代选育出黄体色大茧型新品种沈黄2号,并与现行青黄蚕大茧型品种特大组配成杂交组合沈黄2号×特大。沈黄2号秋季小区饲养千粒茧质量10.10 kg,全茧量11.12 g,茧层率10.79%;在品种比较试验中的千克卵收茧量春季比沈黄1号增产5.49%,秋季增产3.46%;在繁种试验中的单蛾收茧量春季比沈黄1号增产5.89%,秋季增产2.26%。沈黄2号×特大的千克卵收茧量春季比沈黄1号×选大1号增产4.53%,秋季增产8.96%。新品种及其杂交组合对柞蚕核型多角体病毒和柞蚕链球菌的侵染有较强的抵抗能力,属于强健性丰产型品种和杂交组合,其中沈黄2号在春季的增产效果明显,沈黄2号×特大在秋季的增产效果明显,由此实现了对耐高温干旱柞蚕黄体色品种的全茧量遗传改良育种目标。

从云南省地方黄茧品种B黄2克隆的类胡萝卜素结合蛋白基因的cDNA序列分析

类胡萝卜素结合蛋白(CBP)是家蚕黄茧形成的关键因子。利用RT-PCR方法从云南省地方黄茧品种B黄2的5龄幼虫丝腺中克隆了编码CBP的基因cDNA序列。序列及同源性分析表明,克隆的CBP基因cDNA序列全长898bp,编码297个氨基酸残基组成的蛋白,该序列与从日本黄茧品种N4的丝腺中克隆的编码CBP的基因(GenBank登录号:AB062740)序列相似性为100%。生物信息学分析表明该序列编码的CBP蛋白为非分泌型蛋白,且定位于细胞质中的可能性最大。研究结果显示云南黄茧品种B黄2与日本黄茧品种N4的CBP基因CDS序列完全一致,编码蛋白也一样,证明黄茧品种B黄2的茧色不同于N4的茧色,并非是由CBP基因序列产生变异位点导致的,色彩的差异可能是受到黄茧系其它茧色形成因素的影响。

黄白茧蚕的叶黄素及不同颜色蚕茧丝胶、丝素含量比较

为探索家蚕食用桑叶后叶黄素在体内的吸收和代谢变化规律,以茧色限性品种为材料,用紫外分光光度法检测了大蚕期蚕体血液和丝腺中的叶黄素含量。结果表明:结黄茧的雌蚕血淋巴和丝腺中的叶黄素含量比结白茧的雄蚕高;白茧蚕血淋巴中的叶黄素含量约4μg/mL,丝腺的叶黄素含量约为5μg/mL,4～5龄全期无明显变化;黄血蚕血淋巴中的叶黄素含量随生长发育而逐渐增多,在5龄的第3 d时最多(26.4μg/mL),丝腺中的叶黄素含量在5龄的第5 d时达到最大值,为228.4μg/g;不同颜色茧的丝胶含量顺序为黄茧>绿茧>白茧,脱胶率顺序为黄茧>绿茧>白茧。

家蚕黄茧候选基因Cameo1和Cameo2在不同茧色品种的表达差异与功能分析

外层黄茧C基因是家蚕对体内类胡萝卜素选择性吸收的关键基因之一。以13个黄红茧系品种(包括1个限性黄茧品种)、7个绿茧系品种、1个白色茧品种为材料,采用RT-PCR方法,检测和分析C基因的2个候选基因Cameo1和Cameo2在4龄和5龄幼虫不同组织的表达差异。结果表明,丝腺对黄茧色素类胡萝卜素的吸收不依赖于Cameo1基因的表达,Cameo1基因表达没有茧色和性别特异性,其蛋白产物可能没有直接参与黄茧色素吸收,而是作为B族清道夫受体家族(SCRB)成员在家蚕免疫系统中发挥作用;虽然Cameo2基因的蛋白产物介导了中肠中的黄色茧主要色素成分叶黄素的主动运输方式,但Came-o2基因不只是在家蚕黄色茧品种中肠的特异表达基因,Cameo2基因在家蚕中肠以外的组织表达特异性与这些组织的黄茧色素积累密切关联,生殖腺可能是比中肠和丝腺更加重要的Cameo2基因表达和作用的组织。

水解方式对黄茧蚕丝多肽抗氧化活性的影响

以DPPH自由基清除率为指标,研究了天然黄茧家蚕品种"金丝一号"茧丝在盐水解、碱水解、酶水解3种不同提取条件下所获蛋白多肽的抗氧化功能活性差异。结果表明:盐水解法时,在40%CaCl_2溶液、100℃、料液比为1∶20(g/mL)的提取条件下,蚕丝蛋白多肽DPPH自由基清除率平均为43.15%;碱水解法时,在4 mol/L NaOH溶液、100℃的条件下提取1 h,DPPH自由基清除率平均为45.62%。酶水解法时,加入1 000 U/g碱性蛋白酶,55℃处理4 h,蚕丝蛋白多肽DPPH自由基清除率平均为62.26%。天然黄茧蚕丝蛋白酶法水解物的抗氧化活性优于盐水解法和碱水解法。

一种天然黄色家蚕丝的晶态结构研究

采用拉曼光谱、X-射线衍射光谱、傅立叶红外光谱等方法,对白色丝家蚕品种与一种黄色丝家蚕品种(彩色茧资源品种)杂交筛选获得的一种天然黄色家蚕丝,以及一种天然的黄色野蚕丝的晶态结构进行了研究。结果表明,3种蚕丝都是以β-折叠(SilkII)构象为主的结晶高聚物,但白色家蚕丝和天然黄色家蚕丝的结晶度要明显高于黄色野蚕丝,天然黄色家蚕丝的晶态结构更接近于白色家蚕丝。

家蚕黄、绿茧色限性种质材料创新及其杂交组合主要性状评价

采用黄、绿(白)茧色限性蚕品种分别与绿色茧蚕品种和综合经济性状优良的白色茧蚕品种进行杂交,选育出黄、绿茧色限性中系CLC-03、CLC-04、CLC-05和日系CU-06、CU-07等5个育种材料。选育出的各育种材料的发育经过、强健性、茧质等成绩都不同程度优于黄、绿(白)茧色限性亲本D03,其中表现最突出的是中系CLC-04、日系CLJ-06。中系CLC-04、日系CLJ-06与亲本D03相比,全龄经过短3d;虫蛹率分别提高22.45个百分点和10.88个百分点;全茧量有所提高,茧层率分别提高1.67个百分点和0.79个百分点。二元杂交组合CLC-04×CLJ-06的实验室鉴定成绩显示:该组合为素蚕,限性性状稳定;茧色鲜艳,黄色茧为雌,绿色茧为雄;全龄经过20d左右,可雌雄茧分别缫丝,雄茧丝质成绩普遍优于对照品种两广二号。

家蚕天然黄色茧新品种“金秋×初日”的选育

采用目标基因导入、杂交、回交等育种手段,育成了家蚕天然黄色茧新品种"金秋×初日"。据2013、2014年两年浙江省5个蚕品种实验室鉴定,对照彩色茧蚕品种实验室鉴定项目与指标全部达到:色彩明显,耐水色牢度3~4级;四龄起蚕虫蛹率97.40%,比对照种高0.4个百分点;万蚕产茧量18.04 kg,比对照种高2.44%;净度94.80分。据2015、2016年两年2个农村生产试验点鉴定结果平均成绩:张种产茧44.7 kg,张种产值1620元,比对照种分别高6.1 kg、227元;健蛹率95.72%,比对照高10.67%。据缫丝试样调查,一茧丝长1053 m、解舒丝长576 m、干茧出丝率36.14%、净度93分,与对照种比,分别长26 m、长12 m、低0.46个百分点、相同,达到彩色茧蚕品种生产鉴定各项指标的要求。

天然黄色茧蚕品种实验室比较与生产应用试验

经过对新育成的黄色茧品种与生产应用白色茧品种秋丰×白玉的对比试验及丝质鉴定,秋丰×黄3正反交、秋丰×HJ7正反交这两对黄色茧品种具有龄期短、抗病力强、虫蛹率高的优点;黄色茧品种的产茧量与对照种相比差距不显著;两对黄色茧品种的鲜茧出丝率等茧丝质指标略低于对照,解舒丝长达到750m左右,解舒率均在65%以上,净度优良,符合缫丝业对茧质的基本要求。对其中的秋丰×HJ7在农村进行规模化中秋蚕饲养与缫丝应用试验,符合生产应用要求。

限性黄茧蚕品种的实用化试验

本文介绍了限性黄茧品种的初交试验成绩，表现出减蚕率高、产茧量及茧丝质不及现行品种的缺点．但是采用诱导三眠化处理，其解舒及出丝率等得到了明显改善．

响应面优化黄色蚕茧超声辅助酶法脱胶工艺

对黄色蚕茧超声辅助酶法脱胶工艺进行研究。在单因素实验的基础上,选择对蚕茧脱胶率有显著影响的3个因素:pH(X1)、酶加量(X2)、超声功率(X3),进行三因素三水平的响应面分析实验。最终确定最优条件为:pH5.5、酶加量5.5%(E/S)、超声功率390W、超声处理时间35min、温度60℃、料液比1∶30(m/v)。并且该最佳条件下脱胶率(37.62±0.34%)和脱下的丝胶蛋白DPPH自由基清除率(IC502.41±0.078mg/mL)、类胡萝卜素含量(0.34±0.038mg/g)和黄酮含量(0.59±0.062mg/g)均高于水浴煮沸脱胶和酶法脱胶,进一步表明了超声辅助酶法脱胶的优越性。

特殊用途桑蚕品种渝黔黄茧的选育及应用初探

为了选育自然有色茧品种并开发民族工艺品,推动贵州蚕业向优良、高效、特色化方向发展,促进地区经济发展,与西南大学合作,引进其黄茧基础材料,以贵州省蚕业研究所保育的成对家蚕常规白茧优良品种871、872为载体,导入黄茧基因,经多年多代选育及室内品比、农村区试比较、丝质鉴定等研究,育成了一对产茧量接近常规品种、又具有黄色蚕茧和黄色蚕丝的特殊用途蚕品种渝黔黄茧。该品种各项成绩符合特殊用途蚕品种审定要求,于2007年12月1日经贵州省农作物品种审定委员会审定为合格品种。该品种的育成与应用将对贵州蚕业发展产生重要的作用。其生产自然黄茧、缫制自然黄丝,可以与绿茧、红茧、肉色茧等自然有色茧丝相配套,开发丰富多彩的天然民族工艺品、民族服饰、旅游产品。

家蚕夏秋用四元杂交天然黄色茧新品种湘彩黄1号的选育

家蚕天然彩色茧是极具市场开发潜力的特色原料茧。以目前推广量最大的家蚕杂交组合932·芙蓉×7532·湘晖的2个中系品种与2个日系品种为轮回亲本,通过连续2次回交、1次自交为一轮循环的轮回回交育成法,分别从供体亲本M2中导入天然黄茧色性状控制基因,其间以丝质优良及丝长长的夏芳M、秋白M进行杂交改良。经过高温多湿环境定向培育与活蛹缫丝选择获得的育种新材料,不仅具有天然黄茧色的特性,而且综合经济性状得到改良。将这些遗传性状稳定的育种材料与其他新选育的材料进行杂交组配,经品种比较试验筛选出实用经济性状优良,具有天然黄色茧特性的家蚕新品种四元杂交组合湘彩黄1号(932XM·芙蓉XM×7532QM·湘晖QM)。实验室联合鉴定、农村饲养、种场繁育试验及茧丝色牢度检验的结果表明,天然黄色茧新品种杂交组合具有茧色稳定、体质强健、产茧量高、丝质优良、蚕种易繁育等特点,在实验室联合鉴定中的万蚕产茧量和万蚕茧层量分别比对照932·芙蓉×7532·湘晖高8.4%、11.0%,一粒茧丝长为1 124.6 m,解舒丝长871.6 m,洁净94.89分。湘彩黄1号适合在湖南省等南方蚕区的夏秋季推广饲养,已于2015年通过湖南省农作物品种审定委员会审定。