一種菌落的圖像采集和識(shí)別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及生物和醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，其中設(shè)及圖像的采集和菌落的識(shí)別。
【背景技術(shù)】
[0002] 菌落計(jì)數(shù)器技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)從人工、半人工向全自動(dòng)發(fā)展，被廣泛地應(yīng)用于生物和 醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。但在實(shí)驗(yàn)過程中，圖像的采集需花費(fèi)很多的時(shí)間和精力，傳統(tǒng)方法也會(huì)使最后 得到的分析結(jié)果有較大的誤差。因此，隨著生物醫(yī)學(xué)的蓬勃發(fā)展，菌落計(jì)數(shù)的發(fā)展迫在眉 睫，也有力的推動(dòng)科學(xué)研究的進(jìn)步。
[0003] 鑒于此，專利申請(qǐng)公開"一種菌落的圖像采集和識(shí)別系統(tǒng)"提出了一種菌落圖片的 采集和識(shí)別的方法，應(yīng)用硬件采集圖像，并應(yīng)用圖像處理的算法分析圖像的菌落部分并計(jì) 數(shù)。首先，在電腦終端打開ΕΧΕ應(yīng)用，并連接好視頻拍攝硬件設(shè)施或掃描設(shè)備;然后，用戶調(diào) 用電腦終端的拍攝模塊獲取需要處理的菌落圖像信息，同時(shí)調(diào)節(jié)拍攝條件，改善圖像的質(zhì) 量，或者用掃描儀掃描圖像信息；最后，操作ΕΧΕ的圖像調(diào)節(jié)模塊和培養(yǎng)皿模塊W及菌落計(jì) 數(shù)模塊。
[0004] 在國內(nèi)，由于生物儀器技術(shù)還不是很成熟，我國的分析儀器與發(fā)達(dá)國家相比，在技 術(shù)和產(chǎn)業(yè)實(shí)力水平都面臨嚴(yán)峻的形勢，國內(nèi)菌落計(jì)數(shù)識(shí)別系統(tǒng)參差不齊，而國外的系統(tǒng)雖 然功能全面，覆蓋面寬，但其成本比較昂貴，技術(shù)壟斷;若僅使用單一功能，則會(huì)造成巨大的 資金浪費(fèi)。如今隨著國內(nèi)各方的發(fā)展，對(duì)于高性能現(xiàn)代化分析儀器的需求逐步增加，精準(zhǔn)的 菌落計(jì)數(shù)識(shí)別系統(tǒng)是現(xiàn)代先進(jìn)的計(jì)算機(jī)手段和圖像分析手段的緊密結(jié)合的產(chǎn)物，它的發(fā)展 和應(yīng)用將會(huì)有力的推動(dòng)科學(xué)研究的進(jìn)步，為社會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提出了一種菌落的圖像采集和識(shí)別計(jì)數(shù)方法，旨在運(yùn)用計(jì)算機(jī) 手段和圖像分析手段相結(jié)合的方式，控制硬件拍攝條件，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0006] 該系統(tǒng)由拍攝掃描設(shè)備、電腦終端兩部分組成。電腦終端控制拍攝掃描設(shè)備;所述 拍攝設(shè)備是工業(yè)級(jí)高分辨攝像，掃描設(shè)備是基于TWAIN標(biāo)準(zhǔn)的掃描儀;所述電腦終端包括拍 攝終端操作模塊、圖像調(diào)節(jié)模塊、培養(yǎng)皿識(shí)別-菌落計(jì)數(shù)識(shí)別模塊;拍攝終端操作模塊用W 調(diào)節(jié)拍攝掃描設(shè)備，圖像調(diào)節(jié)模塊用W對(duì)拍攝掃描設(shè)備拍攝的圖片進(jìn)行調(diào)節(jié)，培養(yǎng)皿識(shí)別-菌落計(jì)數(shù)識(shí)別模塊用W對(duì)圖片進(jìn)行識(shí)別、計(jì)數(shù)處理。
[0007] -種菌落的圖像采集和識(shí)別計(jì)數(shù)方法，其步驟包括如下：
[000引S1)點(diǎn)擊菌落計(jì)數(shù)EX姻標(biāo)，進(jìn)入ΕΧΕ界面。
[0009] S2)在ΕΧΕ界面上點(diǎn)擊相應(yīng)拍攝圖像按鈕，如果拍攝掃描設(shè)備的連接有問題，提示 "硬件設(shè)備連接失敗!"；否則進(jìn)入圖像拍攝界面，通過圖像調(diào)節(jié)模塊對(duì)圖像拍攝的過程進(jìn)行 調(diào)節(jié);或者打開拍攝掃描設(shè)備的掃描儀對(duì)其進(jìn)行掃描，也能夠直接打開現(xiàn)有的菌落圖片。
[0010] S3)打開操作的圖片后，對(duì)圖像進(jìn)行圖像調(diào)節(jié)。其中針對(duì)于拍攝效果差的圖像選擇 性的進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)，所述參數(shù)包括圖像對(duì)比度、明暗度、灰度、均值濾波、中值濾波或是圖像 增強(qiáng)。
[0011] S4化XE的菌落圖像培養(yǎng)皿的識(shí)別。
[0012] S5)EXE的菌落圖像中菌落的識(shí)別和計(jì)數(shù)。
[0013] 本發(fā)明上述的步驟中，具體實(shí)現(xiàn)方法如下：
[0014] S1)中所述的ΕΧΕ圖標(biāo)存放在工程目錄下的C/C0L0NYC0UNT文件夾下，所述ΕΧΕ界面 清晰、簡潔，由文字信息和功能按鈕組成。所述文字信息是"歡迎"和"說明"如何使用ΕΧΕ的 提示信息，所述功能按鈕區(qū)由常用的功能按鈕和特定的功能按鈕組成，其核屯、代碼是在 ColonyCount/ColonyCount/Mainfrm. cpp 文件中完成，重要部分如下：
[0015]
[0016]
[0017] S2)中所述的"連接硬件設(shè)備失敗r提示框出現(xiàn)時(shí)，表示攝像頭沒有連接或連接失 敗，其示意圖如圖2所示。如果連接成功，如圖3所示，運(yùn)樣設(shè)計(jì)的更加方便的調(diào)節(jié)攝像頭和 參數(shù)。其核屯、代碼在ColonyCount/ColonyCount/DlgCamera. cpp中實(shí)現(xiàn)的，重要部分如下：
[001 引
[0019]
[0020] 或者打開掃描儀對(duì)其進(jìn)行掃描，通過TWAIN協(xié)議，打開掃描對(duì)話框，如圖5所示，在 文件菜單下進(jìn)行設(shè)置，掃描和導(dǎo)入。其中設(shè)置選擇相應(yīng)的掃描儀，如圖6所示，掃描后，點(diǎn)擊 導(dǎo)入后，圖像導(dǎo)入到主窗口。在ColonyCount/ColonyCount/ColonyCountDoc. C卵文件中加 入一下代碼： //---調(diào)用掃描儀 [002" C化ing S忡;Uh;
[0022]
[0023] S3中所述的"圖像調(diào)整"示意圖如圖7所示，其程序設(shè)計(jì)是通過改變圖像的明暗度、 對(duì)比度、濾波、圖像增強(qiáng)方式來提高圖像質(zhì)量，W便人工觀測和后續(xù)的識(shí)別與處理。在 ColonyCount/ColonyCount/ColonyCountDoc. C 卵文件中加入一下代碼：
[0024]
[0025] S4中所述的是對(duì)圖像進(jìn)行培養(yǎng)皿識(shí)別。由于一般的菌落圖像內(nèi)部具有均勻一致的 灰度值，平皿內(nèi)背景和平皿外背景的灰度值雖不同，但較均勻。而且菌落和背景圖像間的對(duì) 比度較大。針對(duì)此特點(diǎn)考慮采用闊值分割的方法對(duì)其進(jìn)行二值化使菌落從背景中初步分離 開來，經(jīng)過對(duì)比和實(shí)驗(yàn)，使用最大類間方差法。其核屯、代碼在ColonyCount/ColonyCount/ ColonyCountDoc.cpp中，實(shí)現(xiàn)的具體流程內(nèi)容及核屯、代碼如下：
[0026] //圖象灰度處理
[0027] imgGray = new CxImageO；
[0028] imgGra}r-〉Create(nCurWidth，nCurHeight，ILC_C0L0R24，CXIMAGE_F0RMAT_ BMP)；
[0029] im邑Gray_〉Copy(*ima邑e,true,false,false);
[0030] imgGra}f-〉GrayScale();
[0031] imgGra}r-〉Encode(srcImg，size，CXIMAGE_FORMAT_BMP);
[0032] //二值化
[0033] deslmg = new BYTE[size];
[0034] memset(deslmg,255,size)；
[0035] int NumColors = imgGray->GetNumColors()；
[0036] pix= (nCurWi 化 h*8+31 )/3 巧4;
[0037] offset = 54+NumColors*sizeof (RGBQUAD)；
[0038] 二值化后的菌落圖像中可知，除了檢測出的平皿中的菌落圖像外，還可見明顯的 看出培養(yǎng)皿邊緣圖像。運(yùn)影響了后續(xù)計(jì)數(shù)步驟的進(jìn)行，故需確實(shí)培養(yǎng)皿邊緣圖像。由于培養(yǎng) 皿邊緣是個(gè)規(guī)則的圓形，采用化U曲變換檢測圓的方法來去除平皿邊緣圖像。如果識(shí)別出來 就繼續(xù)執(zhí)行，否則給出沒有找到培養(yǎng)皿的提示。如圖8所示，其核屯、代碼如下：
[0039]
[0040] S5中所述的對(duì)S4中所得到的培養(yǎng)皿內(nèi)的圖像信息再次進(jìn)行識(shí)別和分析，識(shí)別出菌 落并計(jì)數(shù)。
[0041] 從菌落圖像可知，菌落之間存在明顯的粘連時(shí)，為使后續(xù)的計(jì)數(shù)準(zhǔn)確將粘連菌落 進(jìn)行分割，所述分割采用將距離變換和分水嶺算法相結(jié)合使用的方法;最后識(shí)別出圖像如 圖9所示，識(shí)別結(jié)果如圖10所示。
[0042] 實(shí)施本發(fā)明提出的一種菌落圖像采集和識(shí)別方法，具有W下有益效果：
[0043] (1)本發(fā)明所述的菌落圖像識(shí)別和分析是在電腦終端上安裝使用