[發明專利]基于多模態成像技術的菌落生長狀態檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201811047968.4
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN109342378B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 李晨曦;蔣景英;陳文亮;余輝;杜培培;徐可欣
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N21/47;G01N21/41
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 鄢功軍

本發明公開了一種基于多模態成像技術的菌落生長狀態檢測裝置與方法，該裝置包括：一白光光源、一相干激光光源與一熒光激發光源，作為三類光源在菌落樣品斜上方分別進行照射供樣品圖像采集；一彩色相機、一高速相機與一冷卻相機，作為三類相機，在菌落樣品上方分別對三類光源各自照射下的菌落樣品圖像進行采集；一成像系統，包括成像鏡頭、分光片、濾光片與中繼目鏡，設置在菌落樣品與相機之間，實現三類光源分別照射下的菌落樣品圖像與三類相機對應成像，且成像參數一致；外加一計算機，接收三路成像信號，完成圖像融合處理。采用多模態光學成像與信息融合方法消除了培養基背景影響，提高了菌落計數精度，實現了菌落生長狀態的全方面檢測與判別。

技術領域

本發明涉及光學檢測領域，尤其涉及一種基于多模態成像技術的菌落生長狀態檢測裝置及方法。

背景技術

在食品藥品安全領域，微生物是導致食品腐敗變質、微生物毒素(致病菌、寄生蟲)及傳染病流行(肝炎病毒)的主要原因，由其引起的食源性疾病是我國食品安全的頭號問題。在我國的食品衛生管理中，微生物指標分為菌落總數(細菌總數)、大腸菌群、霉菌、酵母菌與致病菌。菌落主要作為判定食品被微生物污染程度的標志，一方面可以通過觀察菌落數量作為食品被污染程度的標志，這也在國家標準GB 4789.2-2010《食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數測定》中進行了相關規定；另一方面，也可以通過觀察細菌在食品中繁殖的動態，以便對被檢樣品進行衛生學評價時提供依據。菌落總數超標或細菌繁殖過快，都能在一定程度上說明其產品的衛生狀況達不到基本的衛生要求，將會破壞食品的營養成分，加速食品的腐敗變質，使食品失去食用價值。消費者食用微生物超標嚴重的食品，很容易患痢疾等腸道疾病，可能引起嘔吐、腹瀉等癥狀，危害人體健康安全。

菌落計數是微生物常規檢驗的一項最基本也是最重要的工作，目前主要采用培養基人工計數的方式進行，但是在菌落培養與人工計數過程中，以下各種因素均會給準確定量帶來誤差。

蔓延生長與污染，直接妨礙計數或抑制標本中細菌的生長.影響計數結果的準確性。培養菌塊均勻度不同造成菌落生長不均勻，分散度不同在一定程度上會造成菌落成鏈狀生長，造成計數困難。樣品中顆粒物雜質造成計數誤差，樣品中的固體顆粒有些其大小與形狀和菌落極相似，在形狀上難以區分，從而造成計數誤差。菌落生長過慢，造成所需要的培養計數時間長。

目前，食品藥品安全檢測等領域，對菌落計數以及生長狀態的監測已經從人工、半人工向自動化、智能化等方向發展。這就要求在線檢測方法具有高分辨率，快速動態，多模態等優點，從而實現菌落檢測技術的智能化與信息化。

發明內容

由于需要檢測的菌落品種多，生長過程差異較大，為了提高檢測效率與精度，需要一種可以同時獲取多種參數的檢測方法。本發明針對這些問題，提供了一種基于多模態成像技術的菌落生長狀態檢測裝置及方法，采用光學檢測技術，達到檢測過程精度高，無損傷，速度快等效果。

對于活體菌落而言，其生長過程中菌落部分形狀會發生變化，可以通過采集圖像特征獲取其生長狀態，并利用圖像處理算法對菌落進行計數處理。而在菌落生長過程中，其散射結構以及折射率會發生一定變化，相干激光入射后，不同方向及散射角度光在空間形成散斑干涉的現象，散射結構及折射率發生變化時，會引起散斑圖像頻率及強度的起伏被平均，通過一定的處理，可以對其生長過程進行定量分析。在菌落生長過程中會生成各種蛋白質，在一定波長和強度的光照射下，會產生熒光，并且在其生長過程中，熒光強度會隨著其中產生的具有熒光效應的蛋白質的數量發生變化，因此，同對熒光強度變化進行統計也可以得到菌落生長狀態。

本發明提供了一種基于多模態成像技術的菌落生長狀態檢測裝置及方法，技術方案如下：

基于多模態成像技術的菌落生長狀態檢測裝置包括：

一白光光源、一相干激光光源與一熒光激發光源，作為三類光源在菌落樣品斜上方分別進行照射供樣品圖像采集；