[發明專利]基于機器視覺的霉菌自動辨別方法

有效

• 申請號: 201410263670.2
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104091170B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 張靜;袁陽;雷皓婷;張正龍;王強;劉霖;謝煜;劉娟秀;楊先明;葉玉堂;劉永
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62
• 代理公司: 電子科技大學專利中心51203
• 代理人: 張楊

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，特別是針對圖像中霉菌的自動辨別方法。

背景技術

霉菌的檢測在食品微生物檢測領域存在廣泛應用。目前，普遍采用的食品衛生檢驗方法，主要是通過依靠培養的方法來確定食品是否污染，檢測時間通常超過48h，而且檢測的結果需通過工作人員觀察的方式，目視計算數量，不僅存在人為誤差，也要消耗培養基，使得檢測的成本較高，而且操作復雜存在誤差。利用顯微圖像可以實現霉菌的快速檢測，避免了傳統檢測中的速度慢，成本高，勞動強度大的缺點。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足之處設計了一種基于機器視覺的霉菌自動辨別方法，從而達到在對霉菌的檢測過程中操作簡單、速度快、準確率高的目的。

本發明的技術方案是一種基于機器視覺的霉菌自動辨別方法，該方法包括：

步驟1：使用顯微鏡采集樣本溶液的圖像；

步驟2：將步驟1得到的顯微圖像變換為灰度圖像；

步驟3：將步驟2得到的灰度圖像根據設定的灰度閾值將圖像進行二值化處理得到二值圖像；

步驟4：對步驟3得到的二值圖像進行形態學閉運算，使斷開的邊緣連接，得到連接邊緣后的二值圖像。

步驟5：將步驟4得到的二值圖像中白色連通區域進行標定，記錄各標定連通區域的位置坐標；

步驟6：將步驟5中標定的連通區域進行篩選，利用連通區域面積條件進行篩選,保留面積大小適中的連通區域，然后用一個面積盡可能小的凸多邊形圍繞保留的連通區域，利用連通區域與凸多邊形面積比例條件再進行篩選，保留面積比例適當的連通區域；

步驟7：根據步驟6保留連通區域的位置坐標，裁剪步驟4的二值圖像，得到若干剪裁二值圖像；

步驟8：利用剪裁二值圖的長寬尺寸、面積大小、連通區域所占面積百分比進行篩選，保留符合條件的剪裁二值圖；

步驟9：尋找步驟8保留的剪裁二值圖中連通區域的凹點，根據凹點個數篩選符合條件的剪裁二值圖；

步驟10：對步驟9得到的二值圖像與不同大小的圓形模版進行匹配，計算出該剪裁二值圖中能與模版匹配的圓形個數，保留個數符合條件的剪裁二值圖；

步驟11：統計保留下來的剪裁二值圖數目，即為檢測到的霉菌數量。

其中步驟1使用顯微鏡采集樣本溶液放大40倍后的顯微圖像。

步驟3的具體步驟為：

步驟3-1：設定二值化處理過程中灰度閾值為對灰度圖像使用最大類間方差法得到的灰度閾值；

步驟3-2：將灰度圖像各像素點灰度值與灰度閾值比較，若大于閾值則對該點灰度賦值0，若小于閾值則對該點灰度賦值255，得到二值圖像。

步驟6的具體步驟為：

步驟6-1：計算連通區域面積，經過面積篩選保留面積在40～400之間的連通區域；

步驟6-2：用一個面積盡可能小的凸多邊形圍繞步驟5-1保留的連通區域，計算連通區域與其對應的凸多邊形面積的比例，保留比例小于0.8的連通區域。

步驟8的具體步驟為：

步驟8-1：計算剪裁二值圖的長、寬，保留邊長在10～45之間的剪裁二值圖；

步驟8-2：計算剩余剪裁二值圖的面積，保留面積在140～1080之間的剪裁二值圖；

步驟8-3：計算剩余剪裁二值圖中連通區域所占像素比例，保留比例小于50％的剪裁二值圖。

步驟9的具體步驟為：

步驟9-1：對剩余剪裁二值圖中連通區域外輪廓進行邊緣追蹤，得到邊緣各點坐標；

步驟9-2：對邊緣采用Harris角點檢測法，檢測出所有角點；

步驟9-3：計算角點的凸凹性，將角點作為3*3矩形的中心，當白色像素個數大于5時，將該角點記為凹點；

步驟9-4：統計凹點個數，保留凹點數量在1～10之間的剪裁二值圖。

步驟10的具體步驟為：

步驟10-1：將不同大小的圓形模版，在剪裁二值圖中滑動,遍歷整張剪裁二值圖，在每次滑動過程中與模版覆蓋的剪裁二值圖的區域進行匹配，若該區域有80％的像素與模版相匹配，則將此時模版的圓心位置對應剪裁二值圖的坐標記錄下來，當用不同大小的模版，遍歷完整張剪裁二值圖后，得到很多圓心坐標；

步驟10-2：將步驟10-1得到的若干圓心坐標進行聚類，將相聚5個像素以內的圓心聚為一類，并重新計算其聚類圓心，然后統計剪裁二值圖圓心個數，保留圓心個數大于1的剪裁二值圖。