[發明專利]一種目標菌落生長特征識別方法

有效

• 申請號: 201911287411.2
• 申請日: 2019-12-14
• 公開（公告）號: CN111178173B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 徐瑩;王旭;陳揚孜
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G06V20/69
• 分類號: G06V20/69;G06V10/28;G06V10/56;G06V10/50;G06V10/26
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱亞冠

1.一種目標菌落生長特征識別方法，其特征在于：步驟1、用攝像機在純黑色背景下對裝有菌落的培養皿進行圖像采集，得到彩色被識別圖像；

步驟2、對彩色被識別圖像進行灰度化和高斯濾波處理，得到灰度值被識別圖像；

步驟3、根據灰度值被識別圖像的大小進行自適應分割，并進行二值化處理；

3-1.設定圖像分割塊大小n×n；n的表達式如式(2)所示：

式(2)中，L為灰度值被識別圖像的像素行數，為向上取整所得值；

3-2.將被識別圖像分割為多張n×n大小的子圖像；

3-3.對分割后的每幅子圖像進行全局閾值處理；

3-4.將經過全局閾值處理的各幅子圖像按照順序進行拼接，即得到二值被識別圖像；

步驟4：檢測二值被識別圖像中的培養皿邊緣，并將培養皿的邊緣及該邊緣以外的部分置為0；

步驟5：對步驟4處理后的二值被識別圖像進行形態學處理；

步驟6：對步驟5處理后的二值被識別圖像進行輪廓檢測、輪廓分割、橢圓擬合和橢圓篩選；具體過程如下：

6-1.將步驟5處理后的二值被識別圖像中八鄰域內至少有一個黑色像素點的像素點標記為邊緣像素點；在一張初始為黑色的圖像上，將與二值被識別圖像中各邊緣像素點相對應的像素點置為白色，得到只含有菌落邊緣的輪廓特征圖像；

6-2.對輪廓特征圖像從左上角開始逐行搜索，搜索到灰度值為255且未記入鏈表的像素點時，以該像素點作為起始像素點；根據起始像素點建立一個鏈表，過程如下：

①.以起始像素點作為目標像素點，并作為起點記入鏈表；

②.以目標像素點的右方向為開始方向，對目標像素點的八領域進行順時針搜索；將搜索到的第一個灰度值為255的像素點設置為路徑點并記入鏈表；

③.若路徑點的八領域內存在初始像素點或不存在灰度值為255的像素點，則鏈表建立完成，繼續對二值被識別圖像進行逐行搜索；否則，以路徑點作為新的目標像素點，重復執行步驟②；

步驟6-2執行結束后，得到了輪廓特征圖像上所有的連通域順時針鏈表集；

6-3.分別計算m個鏈表內各像素點的相對角度；第i個鏈表上第j個像素點的相對角度a′_i,j的表達式如式(6)所示；

式(6)中，a_i,j為第i個鏈表上第j個像素點的偏移角度，a_i,j-1為第i個鏈表上第j-1個像素點的偏移角度；第一個像素點的偏轉角度為0；第二個像素點起，一個像素點的偏轉角度指該像素點與前一個像素點的向量轉動到右方向的逆時針角度；

若出現負數則將該點作為疑似凹點；若一個疑似凹點相鄰的兩個像素點中的任意一個像素點的相對角度為0，則將該疑似凹點標記為凹點；將鏈表在每個凹點處進行分割；

6-4.對所有呈環形的鏈表進行橢圓擬合，每個呈環形的鏈表均得到擬合橢圓和長短軸比例；

對長短軸比例的范圍進行從小到大等距分組，將出現鏈表頻率最高的范圍的中值設定為特征長短軸比例；然后根據特征長短軸比例對各個非環形的鏈表進行最小二乘法擬合，得到各個非環形鏈表的擬合橢圓的圓心坐標、長軸長度和短軸長度；

6-5.對所有擬合橢圓長軸長度繪制箱型圖，將箱型圖中的離群點所對應的擬合橢圓刪除；

6-6.根據輪廓特征圖像上各擬合橢圓的參數，在經步驟5處理后的二值被識別圖像上標記出多個特征橢圓；對二值被識別圖像上所有特征橢圓進行篩選，刪除置信度C小于80％的特征橢圓；一個特征橢圓的置信度C的表達式如式(7)所示；

式(7)中，H_內為該特征橢圓的輪廓上或內部的像素灰度值為255的像素點個數；H_總為該特征橢圓內的像素點總數；

6-7.對所有相交的特征橢圓進行篩選；若相交的兩個特征橢圓之間的重合率大于或等于85％，則將該兩個特征橢圓中置信度較低的那個橢圓刪除；相交的兩個特征橢圓之間的重合率其中，s為該兩個橢圓的相交部分的像素點個數；z為該兩個橢圓中較大的那個橢圓內的像素點個數；

步驟7：根據各個特征橢圓獲取培養皿中各個菌落的數量、大小、顏色信息。

2.根據權利要求1所述的一種目標菌落生長特征識別方法，其特征在于：所述的彩色被識別圖像呈正方形。