[發明專利]一種利用魚腸道圖像檢測飼料中消炎成分的方法及系統

有效

• 申請號: 202210571590.8
• 申請日: 2022-05-25
• 公開（公告）號: CN114660107B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 張衛;譚北平;龐奧博;鄧君明;董曉慧;楊奇慧;遲淑艷;劉泓宇;章雙;謝詩瑋
• 申請（專利權）人: 廣東海洋大學
• 主分類號: G01N23/2251
• 分類號: G01N23/2251;G06T5/00;G06T5/20;G06T7/00;G06V10/764;G06K9/62
• 代理公司: 廣州專理知識產權代理事務所(普通合伙) 44493
• 代理人: 鄧易偲

本發明涉及飼料添加劑檢測技術領域，公開了一種利用魚腸道圖像檢測飼料中消炎成分的方法及系統，利用掃描電子顯微鏡采集待測魚腸道切片樣本的待測魚腸道圖像，通過精準定位待測魚腸道圖像中由于炎癥引起的組織學特征模糊區域，并計算黏膜微層特征和微層量值獲得修復權重，修復待測魚腸道圖像中的模糊區域并恢復炎癥組織特征；進一步確定修復區域進行局部消炎成分檢測，提高水產飼料對魚腸道炎癥反應的檢測效率和檢測精度。

技術領域

本發明涉及圖像識別技術、飼料添加劑檢測技術領域，具體涉及一種利用魚腸道圖像檢測飼料中消炎成分的方法及系統。

背景技術

近年來，為了減少對海洋衍生蛋白質的依賴，在水產養殖飼料中大大增加了對植物蛋白質來源的使用。而在養殖過程中使用過量的植物蛋白替代魚粉容易誘發魚類腸道炎癥，在水產養殖中造成較為普遍的腸道健康問題。在水產飼料中得到廣泛應用的大豆蛋白種類包括豆粕、大豆濃縮蛋白和發酵豆粕等，具有來源穩定、價格低廉、氨基酸相對平衡等優點。

但是豆粕中含有多種抗營養因子，如皂苷、大豆凝集素、抗原蛋白、胰蛋白酶抑制因子、植酸、大豆寡糖、異黃酮等，高水平替代會改變腸道組織形態，誘發腸道炎癥反應，降低腸道消化酶活性和干擾腸道對營養物質的消化吸收等，造成魚類機體代謝紊亂甚至器官損傷。目前大量的臨床研究表明魚類腸道炎癥會改變魚腸道微生物及其代謝產物，而受影響的腸道以及腸道微生物又會激發免疫響應和代謝活動，從而導致慢性炎癥影響養殖魚類健康。其中，豆粕被廣泛作為誘發魚類豆粕型腸炎的研究模型，其主要發生在后腸部分，組織學的特征主要表現為黏膜褶皺縮短、固有膜和黏膜下層腫脹、各種炎性細胞浸潤及腸上皮細胞吸收空泡減少等。而水產飼料中添加益生素、吲哚-3-丁酸等新型添加劑，可促進魚類生長，提高魚類營養價值，并通過調節動物機體胃腸道微生態平衡，有望達到腸道保護消炎修復、降低炎癥發病率的目的。

為了研究水產飼料對魚類腸道健康的影響，現有研究多采用高通量測序，全場轉錄組，和基于質譜檢測的代謝組學技術進行信息分析。但目前豆粕誘發魚類腸道炎癥的致病因素尚未明確，且生物信息分析流程較為復雜，缺乏一種基于圖像分析的魚類腸道炎癥狀態的快速組織學檢測技術。可利用掃描電子顯微鏡（SEM）對魚類腸道切片進行高分辨率地微觀形貌以及物質微區成分分析，但魚類腸道中由黏膜上皮、固有膜和黏膜肌構成的黏膜層組織區域由于炎性細胞浸潤、黏膜褶皺縮短造成炎癥區域的成像模糊，難以進一步檢測分析水產飼料對魚類腸道消炎成分的影響。

發明內容

鑒于以上所述現有方法的局限，本發明的目的在于提供一種利用魚腸道圖像檢測飼料中消炎成分的方法及系統，利用掃描電子顯微鏡采集待測魚腸道切片樣本的待測魚腸道圖像，通過精準定位待測魚腸道圖像中由于炎癥引起的組織學特征模糊區域，并計算黏膜微層特征和微層量值獲得修復權重，修復待測魚腸道圖像中的模糊區域并恢復炎癥組織特征；進一步確定修復區域進行局部消炎成分檢測，提高水產飼料對魚腸道炎癥反應的檢測效率和檢測精度。

為了實現上述目的，根據本發明的一方面，提供一種利用魚腸道圖像檢測飼料中消炎成分的方法，所述方法包括以下步驟：

S100，對待測魚苗進行隨機抽樣，獲得待測魚腸道切片樣本；

S200，利用掃描電子顯微鏡采集待測魚腸道切片樣本的待測魚腸道圖像；

S300，對待測魚腸道圖像進行高斯平滑、小波去噪處理，得到待測SEM圖像；

S400，提取待測SEM圖像中的黏膜皺裂邊緣線和黏膜下層邊緣線，由黏膜皺裂邊緣線和黏膜下層邊緣線構成的閉合區域，記作黏膜層模糊區域；初始化黏膜下層邊緣線為黏膜邊界線；

S500，在黏膜邊界線上計算得到黏膜微層標記序列和微層量值序列；

S600，由黏膜微層標記序列和微層量值序列計算修復權重，修復黏膜層模糊區域中黏膜邊界線對應的邊緣區域，并更新黏膜邊界線；