[發明專利]一種快速檢測木質纖維材料中導管細胞形態特征的方法

有效

• 申請號: 201710729079.5
• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號: CN107515187B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 王玉榮;孫海燕;呂建雄;趙榮軍;任海青
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院木材工業研究所
• 主分類號: G01N15/10
• 分類號: G01N15/10;G01N1/28;G01N1/30
• 代理公司: 11201 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 廖元秋

1.一種快速檢測木質纖維材料中導管細胞形態特征的方法，其特征在于，該方法首先是為獲取顯微圖像，對木質纖維材料進行樣品前期制備；將制備好的樣品通過光學顯微鏡獲取能分辨出各木質纖維材料各組成細胞的顯微圖像；對獲取的顯微圖像進行圖像像素和實際尺寸比例關系確定及處理，為保證顯微圖像中導管細胞形態特征的可讀性和識別和檢測的準確性；設定處理后的顯微圖像導管細胞形態特征檢測的參數；進行導管細胞形態特征檢測，最終獲得滿足設定參數要求的木質纖維材料中導管細胞圖像以及導管細胞形態特征數據；

該方法具體包括以下步驟：

1)為獲取顯微圖像，對木質纖維材料進行樣品前期制備：

依據木質纖維材料種類及形狀，切分成利于獲得顯微圖像的塊狀形態材料，該塊狀材料作為樣品用于其顯微圖像獲取；

2)將制備好的樣品通過光學顯微鏡獲取能分辨出各木質纖維材料樣品各組成細胞的顯微圖像：

將步驟1)制備好的樣品切取厚度為10-30μm的切片；然后用生物劑染料對切片進行染色，以保證能區分出組成木質纖維材料的不同類型的各組織細胞，染色時間依據在光學顯微鏡下觀察到的各組織細胞的輪廓清晰所需的時長而定；然后通過梯度酒精使得切片中的各組織細胞脫水，并采用二甲苯使脫水后的各組織細胞變為透明，用封片劑對各組織細胞變為透明后的切片進行封片處理；封片處理后的切片在光學顯微鏡下觀察拍照，獲取木質纖維材料樣品的顯微圖像，對于各類型木質纖維材料樣品，保存各樣品可以區分出該樣品中導管細胞的顯微圖像；

3)對獲取的顯微圖像進行圖像像素和實際尺寸比例關系確定及圖像處理，以保證顯微圖像中導管細胞形態特征的可讀性及識別和檢測的準確性，具體包括：

3.1)確定圖像像素和實際尺寸相關關系比例：將經步驟2)獲得的顯微圖像上的比例尺的實際長度與該比例尺的像素相對應，即可確定圖像像素和實際尺寸間的比例關系，用于確保在檢測導管細胞形態特征時得到的是導管的實際尺寸；

3.2)對比度增強處理：通過調整經步驟3.1)確定圖像像素和實際尺寸相關關系比例的木質纖維材料樣品的顯微圖像的圖像飽和像素值，增強該顯微圖像中導管細胞和纖維細胞及其他類型細胞的對比度，有助于導管細胞形態特征的識別；

3.3)圖像類型轉換處理：將經步驟3.2)對比度增強處理后的圖像轉換成二進制灰度圖像，即只有黑白兩種色彩區分的圖像；

3.4)導管細胞標記處理：將步驟3.3)得到的二進制灰度圖像通過選取閾值對二進制灰度圖像中導管細胞進行標記，當只有導管細胞的腔和壁色彩全部為指定顏色時即設定為最佳閾值，通過該最佳閾值獲取的顯微圖像即已將該圖像中的導管細胞進行了標記處理，此標記便于對導管細胞隨后的檢測；

4)設定處理后的顯微圖像導管細胞形態特征檢測參數，具體包括：

4.1)導管細胞面積參數設定：選擇經步驟3)處理后的顯微圖像中較大導管細胞和較小導管細胞，分別測量其直徑，并計算纖維圖像中較大導管細胞的面積S’_max和較小導管細胞的面積S’_min；設定的導管細胞面積下限值S_min＜S’_min，設定的導管細胞面積上限值S_max＞S’_max，且二者取整數；則設定的待檢測導管細胞面積S滿足：S_min≤S≤S_max；

4.2)導管細胞圓度參數設定：依據經步驟3)處理后的顯微圖像中待檢測的導管細胞的圓度設定待檢測出的導管細胞圓度參數c，0＜c≤1，其中，1表示規則的圓形；

5)導管細胞形態特征檢測：依據步驟4)設定的導管細胞形態特征檢測參數后，獲得滿足檢測參數要求的導管細胞圖像以及導管細胞形態特征數據；所述導管細胞形態特征數據包括：導管細胞形態數據總體信息，單個導管細胞編號及對應的面積大小和圓度形態信息，最終完成木質纖維材料導管細胞形態特征檢測。