向塊
[0052]127 Z軸導(dǎo)向桿
[0053]129 Z軸絲桿
[0054]20 控制終端
[0055]201 灰度處理單元
[0056]203 平滑處理單元
[0057]205 自適應(yīng)閾值化處理單元
[0058]207 輪廓提取單元
[0059]30 線蟲培養(yǎng)皿
[0060]S51~S57 步驟
[0061]S571~S577步驟
【具體實(shí)施方式】
[0062] 以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書 所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí) 施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離 本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。需說明的是，在不沖突的情況下，以下實(shí)施例及實(shí)施 例中的特征可以相互組合。
[0063] 需要說明的是，以下實(shí)施例中所提供的圖式僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu) 想，圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪 制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可 能更為復(fù)雜。
[0064] 請(qǐng)參閱圖1至圖3,顯示了本發(fā)明線蟲識(shí)別系統(tǒng)在一個(gè)實(shí)施方式中的結(jié)構(gòu)示意圖， 其中，圖1為本發(fā)明線蟲識(shí)別系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1中載物臺(tái)上置放線蟲培養(yǎng) 皿的示意圖，圖3為圖1中用于將數(shù)碼顯微鏡固定于X軸導(dǎo)向塊上的顯微鏡安裝架的結(jié)構(gòu) 示意圖。
[0065]需說明的是，本發(fā)明線蟲識(shí)別系統(tǒng)中所需識(shí)別的線蟲是以秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditiselegans)為例進(jìn)行說明的，秀麗隱桿線蟲是一種無毒無害、非寄生（可 以獨(dú)立生存的）的線蟲，其成蟲長度約為一毫米，通身透明，纖細(xì)身軀。作為第一個(gè)完成了 全基因組測序的多細(xì)胞生物，秀麗隱桿線蟲（以下簡稱線蟲）在生物學(xué)研究中被廣泛作為 模式生物使用。
[0066] 如圖1所示，本發(fā)明線蟲識(shí)別系統(tǒng)，包括：機(jī)架101、載物臺(tái)103、數(shù)碼顯微鏡105、 三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制板、以及控制終端20。
[0067] 以下對(duì)上述各個(gè)組件進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0068] 機(jī)架101為長方體狀（也包括立方體狀）的外框式骨架結(jié)構(gòu)，內(nèi)部中空，其中，機(jī) 架101的頂框和若干個(gè)側(cè)框開設(shè)有開口，便于觀察和取用物品。
[0069] 載物臺(tái)103設(shè)于所述機(jī)架內(nèi)，用于配置線蟲培養(yǎng)皿30。在一優(yōu)選實(shí)施例中，線蟲培 養(yǎng)皿30可通過一定的方式或工具定位于載物臺(tái)103上。線蟲培養(yǎng)皿30中培養(yǎng)有線蟲，在 實(shí)際應(yīng)用中，線蟲是保存在空調(diào)房內(nèi)，溫度保持在20°C到25°C之間，以免線蟲進(jìn)入應(yīng)激狀 態(tài)影響實(shí)驗(yàn)。另外，用于培養(yǎng)線蟲的培養(yǎng)基優(yōu)選地需在4°C的環(huán)境中保存。
[0070] 數(shù)碼顯微鏡105設(shè)于機(jī)架101內(nèi)且位于載物臺(tái)103上方，通過數(shù)碼顯微鏡105,能 夠清晰地觀測到線蟲培養(yǎng)皿30中線蟲并獲得對(duì)應(yīng)所述線蟲的線蟲圖像信息。
[0071] 三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要是用于調(diào)整數(shù)碼顯微鏡105和載物臺(tái)103相對(duì)位置關(guān)系，從而 使得數(shù)碼顯微鏡105能更清晰地獲得載物臺(tái)103上線蟲培養(yǎng)皿30中線蟲的圖像信息以利 于觀察和識(shí)別。在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括：用于驅(qū)動(dòng)數(shù)碼顯微鏡105 沿X軸運(yùn)動(dòng)的X軸運(yùn)動(dòng)裝置；用于驅(qū)動(dòng)數(shù)碼顯微鏡105沿Y軸運(yùn)動(dòng)的Y軸運(yùn)動(dòng)裝置；以及用 于驅(qū)動(dòng)載物臺(tái)103沿Z軸運(yùn)動(dòng)的Z軸運(yùn)動(dòng)裝置。而在可選的其他實(shí)施方式中，所述三維運(yùn) 動(dòng)機(jī)構(gòu)也可包括：用于驅(qū)動(dòng)數(shù)碼顯微鏡105沿X軸運(yùn)動(dòng)的X軸運(yùn)動(dòng)裝置；用于驅(qū)動(dòng)數(shù)碼顯微 鏡105沿Y軸運(yùn)動(dòng)的Y軸運(yùn)動(dòng)裝置；以及用于驅(qū)動(dòng)數(shù)碼顯微鏡105沿Z軸運(yùn)動(dòng)的Z軸運(yùn)動(dòng) 裝置。
[0072] 針對(duì)上述優(yōu)選實(shí)施方式，在第一實(shí)施例中，所述X軸運(yùn)動(dòng)裝置包括：X軸導(dǎo)向桿 111、X軸同步傳送帶113、X軸導(dǎo)向塊115、以及X軸電機(jī)（未在圖式中標(biāo)識(shí)），X軸導(dǎo)向桿 111和X軸同步傳送帶113沿著X軸并行設(shè)置，X軸導(dǎo)向塊115套設(shè)于所述X軸導(dǎo)向桿，數(shù) 碼顯微鏡105固定于X軸導(dǎo)向塊115上，X軸電機(jī)套設(shè)于X軸同步傳送帶113且與X軸導(dǎo) 向塊115連接。所述Y軸運(yùn)動(dòng)裝置包括：Y軸導(dǎo)向桿119、Y軸同步傳送帶（未在圖式中標(biāo) 識(shí)）、Y軸導(dǎo)向塊121、以及Y軸電機(jī)（未在圖式中標(biāo)識(shí)）；Y軸導(dǎo)向桿119為兩個(gè)，沿著Y軸 方向分列于機(jī)架101的頂部的相對(duì)兩側(cè)；Υ軸同步傳送帶是與Υ軸導(dǎo)向桿119并行設(shè)置；Υ 軸導(dǎo)向塊121為兩個(gè)，分別套設(shè)于兩個(gè)Υ軸導(dǎo)向桿119,且，X軸導(dǎo)向桿111的相對(duì)兩端分別 插設(shè)于兩個(gè)Υ軸導(dǎo)向塊121;Υ軸電機(jī)是套設(shè)于Υ軸同步傳送帶且與Υ軸導(dǎo)向塊121連接。 在上述實(shí)施例中，所述Υ軸運(yùn)動(dòng)裝置中的Υ軸同步傳送帶和Υ軸電機(jī)配套的，即，Υ軸同步 傳送帶和Υ軸電機(jī)可以是一個(gè)或兩個(gè)：若是一個(gè)（一個(gè)Υ軸同步傳送帶和一個(gè)Υ軸電機(jī)）， 這一個(gè)Υ軸同步傳送帶設(shè)于機(jī)架101的頂部的一側(cè)且與那一側(cè)中的那一個(gè)Υ軸導(dǎo)向桿119 并行設(shè)置，與這一個(gè)Υ軸同步傳送帶配套的這一個(gè)Υ軸電機(jī)套設(shè)于這一個(gè)Υ軸同步傳送帶 且與那一側(cè)中的那一個(gè)Υ軸導(dǎo)向塊121連接；若是兩個(gè)（兩個(gè)Υ軸同步傳送帶X和兩個(gè)Υ 軸電機(jī)），這兩個(gè)Υ軸同步傳送帶分列于機(jī)架101的頂部的相對(duì)兩側(cè)，并分別與兩個(gè)Υ軸導(dǎo) 向桿119并行設(shè)置，兩個(gè)Υ軸電機(jī)套分別設(shè)于這兩個(gè)Υ軸同步傳送帶且分別對(duì)應(yīng)的那一個(gè) Υ軸導(dǎo)向塊121連接。所述Ζ軸運(yùn)動(dòng)裝置包括：Ζ軸導(dǎo)向桿127、Ζ軸絲桿129、以及Ζ軸電 機(jī)（未在圖式中標(biāo)識(shí)），Ζ軸導(dǎo)向桿127和Ζ軸絲桿129沿著Ζ軸并行設(shè)置，載物臺(tái)103套 設(shè)于Ζ軸導(dǎo)向桿127和Ζ軸絲桿129,Ζ軸電機(jī)套設(shè)于Ζ軸絲桿129且與載物臺(tái)103連接。 另外，X軸電機(jī)、Υ軸電機(jī)、以及Ζ軸電機(jī)均優(yōu)選為步進(jìn)電機(jī)。
[0073] 針對(duì)上述優(yōu)選實(shí)施方式，所述三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的X軸運(yùn)動(dòng)裝置、Υ軸運(yùn)動(dòng)裝置、以 及Ζ軸運(yùn)動(dòng)裝置仍可作其他變化。例如，在第二實(shí)施例中，所述X軸運(yùn)動(dòng)裝置包括：Χ軸導(dǎo) 向桿、X軸絲桿、X軸導(dǎo)向塊、以及X軸電機(jī)，所述X軸導(dǎo)向桿和所述X軸絲桿沿著X軸并行 設(shè)置，所述數(shù)碼顯微鏡固定于所述X軸導(dǎo)向塊且所述X軸導(dǎo)向塊套設(shè)于所述X軸導(dǎo)向桿，所 述X軸電機(jī)套設(shè)于所述X軸絲桿且與所述X軸導(dǎo)向塊連接；所述Υ軸運(yùn)動(dòng)裝置包括：Υ軸導(dǎo) 向桿、Υ軸絲桿、Υ軸導(dǎo)向塊、以及Υ軸電機(jī)；Υ軸導(dǎo)向桿為兩個(gè)，沿著Υ軸方向分列于所述機(jī) 架的頂部的相對(duì)兩側(cè)；所述Υ軸絲桿為一個(gè)或兩個(gè)，且與對(duì)應(yīng)的所述Υ軸導(dǎo)向桿并行設(shè)置； Υ軸導(dǎo)向塊為兩個(gè)，分別套設(shè)于兩個(gè)所述Υ軸導(dǎo)向桿，且，所述X軸導(dǎo)向桿和所述X軸絲桿的 相對(duì)兩端分別插設(shè)于兩個(gè)所述Υ軸導(dǎo)向塊；所述Υ軸電機(jī)為與所述Υ軸絲桿對(duì)應(yīng)的一個(gè)或 兩個(gè)，套設(shè)于對(duì)應(yīng)的所述Υ軸絲桿且與所述Υ軸導(dǎo)向塊連接；所述Ζ軸運(yùn)動(dòng)裝置包括：Ζ軸 導(dǎo)向桿、Ζ軸絲桿、以及Ζ軸電機(jī)，所述Ζ軸導(dǎo)向桿和所述Ζ軸絲桿沿著Ζ軸并行設(shè)置，所述 載物臺(tái)套設(shè)于所述Ζ軸導(dǎo)向桿和所述Ζ軸絲桿，所述Ζ軸電機(jī)套設(shè)于所述Ζ軸絲桿且與所 述載物臺(tái)連接。另外，X軸電機(jī)、Υ軸電機(jī)、以及ζ軸電機(jī)均優(yōu)選為步進(jìn)電機(jī)。
[0074] 控制板，與所述三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制終端20連接，用于控制所述三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中 X軸電機(jī)、Υ軸電機(jī)、以及Ζ軸電機(jī)。在本發(fā)明中，所述電路板可采用基于STM32F103芯片的 YXRL_001電路控制板，一方面，該電路控制板可通過杜邦線與所述三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中X軸電 機(jī)、Y軸電機(jī)、以及Z軸電機(jī)電性連接，另一方面，該電路控制板可通過一串口轉(zhuǎn)USB的轉(zhuǎn)換 接頭而與控制終端20連接，如此，該電路控制板就能夠接收來自控制終端20傳來的控制命 令，以控制所述三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中X軸電機(jī)、Y軸電機(jī)、以及Z軸電機(jī)。需特別說明的是，為了 使該電路控制板能夠接收并執(zhí)行來自控制終端20傳來的控制命令，必要的時(shí)候，還需要對(duì) 該電路控制板的固件進(jìn)行相應(yīng)的修改，并且需要控制終端20的通信支持。
[0075] 以下針對(duì)基于STM32F103芯片的YXRL_001電路控制板的固件操作進(jìn)行詳細(xì)說 明：
[0076] 該電路控制板所用的固件來源于STMicroelectronics(意法半導(dǎo)體公司）所提供 的STM32F10X芯片標(biāo)準(zhǔn)固件模板。為了讓芯片能夠響應(yīng)從電腦串行接口發(fā)來的移動(dòng)指令， 需對(duì)固件模板進(jìn)行修改，首先我們定義了控制指令，定義的控制指令長度統(tǒng)一為5,而且編 碼形式均為ASCII碼（見下表一）。
[0077] 表一控制指令
[0078]
[0079] 其中，XXXX為0000-9999,表示步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)多少個(gè)單位
[0080] 在定義了控制指令之后，需要修改固件模板，使得其能夠接收從控制終端20發(fā)出 的指令。由于串行通信接口發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)是采取逐位發(fā)送的方式，我們改編固件使得其每收 到5位消息進(jìn)行一次處理。經(jīng)過簡單的字符串處理計(jì)算出電機(jī)（X軸電機(jī)、Y軸電機(jī)、以及Z 軸電機(jī)）轉(zhuǎn)動(dòng)的單位數(shù)之后，令電機(jī)向相應(yīng)方向進(jìn)行相應(yīng)單位的轉(zhuǎn)動(dòng)即可。固件的改編完 成之后，通過相應(yīng)的軟件，利用燒錄器將改編后的固件寫入到該電路控制板中。
[0081] 針對(duì)上述的載物臺(tái)103,載物臺(tái)103較多采用矩形臺(tái)面或三角臺(tái)面，載物臺(tái)103的 一個(gè)側(cè)邊作為與所述Z軸運(yùn)動(dòng)裝置連接的連接側(cè)邊。在一優(yōu)選實(shí)施例中：在所述Z軸運(yùn)動(dòng) 裝置中，包括兩個(gè)Z軸導(dǎo)向桿127和一個(gè)Z軸絲桿129,其中，Z軸絲桿129居中，兩個(gè)Z軸 導(dǎo)向桿127位于Z軸絲桿129的相對(duì)兩側(cè)；載物臺(tái)103優(yōu)選為三角臺(tái)面，則載物臺(tái)103的一 邊作為連接側(cè)邊，所述連接側(cè)邊的兩端套設(shè)于兩個(gè)Z軸導(dǎo)向桿127,所述連接側(cè)邊的中部則 套接于那一個(gè)Z軸絲桿129。另外，載物臺(tái)103是置放于一載物架102上的，載物架102的 形狀是與載物臺(tái)103的形狀相一致，如前所述，載物臺(tái)103優(yōu)選為三角臺(tái)面，載物架102也 優(yōu)選為三角架，作為載物架102的三角架的三個(gè)角部均設(shè)有可調(diào)旋鈕，所述可調(diào)旋鈕由旋 緊螺釘和彈簧組成，旋緊螺釘鎖附于角部處連接凸板，彈簧套設(shè)于所述旋緊螺釘且頂觸于 上方的載物臺(tái)103,旋緊螺釘?shù)牡撞窟€設(shè)有旋鈕，如此，通過旋緊和松開所述旋鈕即可對(duì)載 物臺(tái)103進(jìn)行調(diào)平。
[0082] 再次回到數(shù)據(jù)顯微鏡105,在本實(shí)施方式中，數(shù)碼顯微鏡105固定于X軸導(dǎo)向塊 115上，可隨著X軸導(dǎo)向塊115而在X軸和Y軸進(jìn)行二維移動(dòng)。另外，數(shù)碼顯微鏡105可 通過有線傳輸技術(shù)（例如USB傳輸線）與控制終端20(例如個(gè)人電腦PC、筆記本型電腦 Notebook、或工作站等）建立通信連接。數(shù)碼顯微鏡105位于載物臺(tái)103上方，通過內(nèi)置 的攝像機(jī)能將正下方觀測到的線蟲培養(yǎng)皿30中的線蟲的顯微效果保存下來而形成圖像信 息，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模數(shù)轉(zhuǎn)換后圖像信息傳送至控制終端20并在控制終端的顯示屏幕上 予以顯示，通過控制終端20上安裝的顯微圖像分析軟件進(jìn)行追蹤分析，進(jìn)行圖像識(shí)別處理 來完成線蟲的識(shí)別及定位，從而獲得一系列有價(jià)值的定性定量數(shù)據(jù)。再有，為使得數(shù)碼顯微 鏡105固定于X軸導(dǎo)向塊115上更穩(wěn)固，在一優(yōu)選實(shí)施例中，數(shù)碼顯微鏡105是通過一顯微 鏡安裝架1〇7