[發明專利]基于自動閾值分割的水產品寄生蟲紫外熒光成像檢測方法

在審

• 申請號: 201410741684.0
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN104484876A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 年睿;曹立民;林洪;王昊;楊賢林;史叢叢;陳美美
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 青島海昊知識產權事務所有限公司 37201
• 代理人: 王鐸

技術領域

本發明涉及一種水產品寄生蟲檢測方法，屬于水產品質量無損檢測技術領域。

背景技術

水產品生產加工過程中寄生蟲等危害因素的檢測與識別是提高水產品加工質量安全的關鍵環節。異尖線蟲(anisakid?larvae)屬于線蟲動物門(Nematode)尾感器綱(Phasmida)蛔目(Ascaridida)，是一種廣泛分布于海洋動物體內具有較大危害的寄生蟲，嚴重影響著水產品的食用安全性，其潛在危害已引起世界各國廣泛關注。

目前，異尖線蟲的檢測方法主要包括物理學方法(燭光法、電磁波法、超聲波法等)、生物學方法(基因鑒定、酶聯免疫法等、酶解消化法)等。水產品加工企業主要采用燭光法(紫外燈燭光法、日光燈燭光法)對水產加工品中的寄生蟲進行在線篩選檢測，該方法操作簡單，但是漏檢率高，在準確度和靈敏度上不易達到國際標準，且耗費大量勞動力。生物學方法雖然檢測率較高，但是屬于破壞性檢測范疇，且耗費大量時間和人工成本，難以滿足工廠在線檢測的要求。

而水產品異雜物無損檢測技術正以全面、動態、非破壞性等優點成為國際海洋水產品質量安全領域的前沿熱點。基于成像技術的無損檢測方法，如近紅外檢測、超聲波成像、可見光檢測、X射線成像、高光譜成像、CT成像、磁共振成像技術(MRI)、紫外線技術等，正在用于嘗試解決一系列無損檢測問題。然而，現有成像技術在寄生蟲無損檢測中的應用比較有限，科學研究也仍然處于實驗室研究階段，傳統無損檢測方法或工作量大，或檢測成功率低，無法滿足水產品加工過程中寄生蟲快速檢測的需求，檢測結果受人為主觀因素影響大，具有隨意性，一致性差，還沒有廣泛應用于工廠實踐。事實上，異尖線蟲的紫外熒光性質早在1970年即被Pippy等人報道。此后，眾多研究人員對寄生蟲的紫外熒光性質進行了研究，然而基于紫外熒光的寄生蟲檢測方法僅僅停留在利用該性質的直接觀察。

由于水產品本身與寄生蟲的紫外熒光成像特性之間存在明顯差異，可以利用基于灰度閾值的分割方法對水產品紫外熒光圖像進行無損檢測。傳統的基于固定閾值的圖像分割方法特別適用于目標和背景占據不同灰度級范圍的圖像，具有實現簡單、計算量小、運算效率高等特點。然而，在實際水產品加工過程中，由于水產品拍攝環境、成像設備、紫外光照強度、生產線材質、拍攝條件等的不同，基于固定閾值的圖像分割方法往往較難獲取具有一致性和統一性的標準檢測效果，可能導致檢測結果性能不穩定，水產品寄生蟲判別準確率降低。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是借助紫外熒光成像技術，提供一種基于自動閾值分割技術的快速、高效、準確、智能的水產品寄生蟲無損檢測方法，以適應大規模水產品加工生產實踐的需求，降低勞動力成本，實現在線檢測水產品危害因子的目的。

本發明將紫外光源設置于暗箱內，安裝在暗箱頂部，將水產品樣品放置于載物托盤中央區域，通過紫外光照射激發產生熒光，利用圖像采集設備獲取水產品紫外熒光圖像，并傳輸至圖像分析處理系統進行處理。

本發明通過以下具體步驟實現：

(1)樣品采集：采集水產品樣品共K批次，每批次包含H個樣品；

(2)圖像獲取：通過紫外光源照射水產樣品激發產生熒光，拍攝獲取水產品紫外熒光圖像I；

(3)預處理：對水產品紫外熒光采集圖像I進行灰度變換、平滑降噪、背景消除、數學形態學變換等圖像處理；

(4)一維閾值分割處理：在水產品紫外熒光灰度化圖像J中，以水產品本身區域為目標，以周圍環境區域為背景，基于一維閾值分割算法自動分割水產品自身與環境背景區域：

a)水產品紫外熒光圖像灰度化后，設其像素灰度級為L，總灰度頻數為M*N，灰度值i的頻數為n_i，則灰度值i出現的概率為p_i＝n_i/N，由此建立水產品圖像的灰度直方圖；

b)假設存在一維分割閾值T(1≤T<L)，將紫外熒光灰度化圖像J分為兩部分：環境背景區域A_b和水產品區域A_f，分別計算環境背景A_b和水產品自身區域A_f的灰度均值μ_b(T)、μ_f(T)和對應方差并設整幅圖像的灰度均值為水產品和環境背景區域A_f、A_b的類間距平方為類內距方差為