[發明專利]一種利用圖像處理技術確定凍干物料塌陷溫度的方法

有效

• 申請號: 202011331620.5
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112419395B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 牛文雅;崔亞軒;胥義
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G06T7/62
• 分類號: G06T7/62;G06T5/00;G06T5/40;G06T7/136
• 代理公司: 上海邦德專利代理事務所(普通合伙) 31312
• 代理人: 王文娟

本發明公開了一種利用圖像處理技術確定凍干物料塌陷溫度的方法，包括以下步驟：S1、通過凍干顯微鏡得到凍干物料升溫過程中的圖像；S2、將凍干顯微鏡得到的圖像編號通過選取合適的閾值T，根據該閾值T將灰度圖像轉換成二值化圖像；S3、判斷步驟S2中閾值T是否合理，當判斷不合理返回步驟S2，當判斷合理進行下一步驟；S4、將步驟S2所得圖像下部黑邊信息裁剪；S5、將步驟S4所得圖像進行裁剪；S6、運行面積濾波程序；S7、判斷步驟S6中面積濾波值是否合理；S8、過濾步驟S6所得圖像中面積較小的點。根據本發明，通過該圖像處理技術從而得到準確的、穩定性好的塌陷溫度數據，避免了因為主觀想法帶來的數據誤差。

技術領域

本發明涉及確定凍干物料塌陷溫度的技術領域，特別涉及一種利用圖像處理技術確定凍干物料塌陷溫度的方法。

背景技術

冷凍干燥是目前廣泛應用的生物制品保存方法。凍干時，干燥層溫度上升到一定數值時，物料中的冰晶消失，原先為冰晶所占據的空間成為空穴，因此凍干層呈多孔蜂窩狀海綿體結構。此結構與溫度有關。當蜂窩狀結構體的固體基質溫度較高時，其剛性降低。當溫度達到某一臨界值時，固體基質的剛性不足以維持蜂窩狀結構，空穴的固形物基質壁將發生塌陷，原先蒸汽擴散的通道被封閉，此臨界溫度稱為凍干物料的塌陷溫度。當一次干燥臨界溫度大于塌陷溫度時，會導致干燥層的多孔結構喪失、殘余水分增多、復水時間延長,更嚴重的將導致生物制品活性喪失。因此,塌陷溫度在凍干過程中是一個非常重要的參數，對物料的冷凍干燥具有指導意義。所以，以塌陷溫度作為臨界溫度，將物料的一次干燥臨界溫度設置在塌陷溫度以下，可以提高升華干燥速率，縮短凍干時間。目前，確定凍干物料的塌陷溫度常利用凍干顯微鏡模擬降溫過程，然后通過目測觀察凍干顯微鏡采集的圖像集，當物料在干燥區貼近升華界面出現空洞時，即可認為物料發生了塌陷，實驗重復多次，將溫度點取平均值即為塌陷溫度。但這種方法主觀性較強，實驗重復多次后可能會導致實驗結果模糊，從而造成實驗結果不準確。應用于實際冷凍干燥后，導致產品品質下降。

發明內容

針對現有技術中存在的不足之處，本發明的目的是提供一種利用圖像處理技術確定凍干物料塌陷溫度的方法，通過該圖像處理技術計算干燥區域的面積變化率，從而得到準確的、穩定性好的塌陷溫度數據，而且避免了因為主觀想法帶來的數據誤差。為了實現根據本發明的上述目的和其他優點，提供了一種利用圖像處理技術確定凍干物料塌陷溫度的方法，包括以下步驟：

S1、進行圖像采集，通過凍干顯微鏡得到凍干物料升溫過程中的圖像；

S2、將凍干顯微鏡得到的圖像編號通過選取合適的閾值T，根據該閾值T將灰度圖像轉換成二值化圖像；

S3、判斷步驟S2中的閾值T是否合理，當判斷不合理重新返回步驟S2，當判斷合理進行下一步驟；

S4、將步驟S2所得圖像下部黑邊信息裁剪；

S5、將步驟S4所得圖像進行裁剪；

S6、運行面積濾波程序；

S7、判斷步驟S6中面積濾波值是否合理，當判斷不合理返回步驟S6，當判斷合理進行下一步驟；

S8、過濾步驟S6所得圖像中面積較小的點；

S9、計算步驟S8所得圖像中每個溫度點下的面積比；

S10、利用軟件將所有溫度點下的面積比數據作微分處理，得到曲線。

優選的，所述步驟S1還包括：

S11、取適量物料置于凍干顯微鏡的載物臺中心，蓋上蓋玻片；

S12、調整凍干顯微鏡放大倍數，擰緊凍干顯微鏡蓋子，設置凍干程序，啟動凍干顯微鏡，得到升溫過程中的圖像集。

優選的，所述步驟S2中還包括用T將圖像的數據分成兩部分，所述兩部分包括大于T的像素群和小于T的像素群。