步驟S575,對(duì)平滑處理后的所述線蟲圖像信息進(jìn)行自適應(yīng)閾值化處理。在一優(yōu) 選實(shí)施中，提供一種自動(dòng)計(jì)算閾值的算法，并且需要這個(gè)閾值能在不同顏色和亮度的區(qū)域 取值不同。具體地，該自動(dòng)計(jì)算閾值的算法是：以每個(gè)像素點(diǎn)為中心，對(duì)該像素周圍一劃 定的正方形區(qū)域內(nèi)的像素求平均值來確定這一點(diǎn)處的自適應(yīng)閾值（例如，可對(duì)該像素周圍 21X21的正方形內(nèi)區(qū)域內(nèi)的像素求平均值然后將該平均值減去7來確定這一點(diǎn)處的自適 應(yīng)閾值）；處理時(shí)，將高于該自適應(yīng)閾值的像素設(shè)定為〇,而將低于該自適應(yīng)閾值的像素設(shè) 定為255,從而獲得自適應(yīng)閾值的結(jié)果（如圖5所示）。
[0119] 步驟S577,對(duì)自適應(yīng)閾值化處理后的所述線蟲圖像信息進(jìn)行輪廓提取。承接上文， 在獲得自適應(yīng)閾值的結(jié)果后，通過提取圖像中最外面的外輪廓來找到所有白色區(qū)域的邊界 的像素，計(jì)算每個(gè)外輪廓所包含的面積并找出那些面積超過預(yù)定大小的輪廓，刪掉不是線 蟲的不超過預(yù)定大小的白色區(qū)域，將面積超過預(yù)定大小的白色區(qū)域作為目標(biāo)區(qū)域（例如， 在屏幕分辨率為640X480的情形下，我們可以將預(yù)定大小設(shè)定為1000,如此，在實(shí)際應(yīng)用 中，就是計(jì)算每個(gè)外輪廓所包含的面積并找出那些面積超過1000的輪廓，刪掉了不是線蟲 的那些不超過1000的小的白色區(qū)域，將面積大于1000的白色區(qū)域作為目標(biāo)區(qū)域），勾畫出 這些目標(biāo)區(qū)域的矩形邊界框和外接圓來在圖像中標(biāo)出它們的位置（如圖6所示）。
[0120] 通過上述步驟S571至步驟S577,可有效地識(shí)別出所述線蟲圖像信息中的線蟲。
[0121] 本發(fā)明提供的線蟲識(shí)別方法，通過數(shù)碼顯微鏡觀察所述線蟲培養(yǎng)皿中的線蟲并獲 取能滿足圖像識(shí)別要求的線蟲圖像信息，對(duì)所述線蟲圖像信息進(jìn)行灰度處理、平滑處理、自 適應(yīng)閾值化處理以及輪廓提取之后，識(shí)別出所述線蟲圖像信息中的線蟲。相較于現(xiàn)有技術(shù)， 本發(fā)明線蟲識(shí)別方法具有識(shí)別方式簡(jiǎn)單且快速，線蟲識(shí)別率高且通用性好便于推廣應(yīng)用， 可以在有雜菌和光照不均勻的環(huán)境中進(jìn)行識(shí)別等優(yōu)點(diǎn)。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù) 中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0122] 上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟 悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因 此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完 成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種線蟲識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，包括： 機(jī)架； 設(shè)于所述機(jī)架內(nèi)、用于配置線蟲培養(yǎng)皿的載物臺(tái)； 設(shè)于所述機(jī)架內(nèi)且位于所述載物臺(tái)上方的數(shù)碼顯微鏡，用于觀察所述線蟲培養(yǎng)皿中的 線蟲并獲取能滿足圖像識(shí)別要求的線蟲圖像信息；以及 控制終端，與所述數(shù)碼顯微鏡通信連接，用于接收從所述數(shù)碼顯微鏡處傳送來的線蟲 圖像信息并對(duì)所述線蟲圖像信息進(jìn)行圖像識(shí)別；所述控制終端包括：灰度處理單元，用于 對(duì)所述線蟲圖像信息進(jìn)行灰度處理；平滑處理單元，與所述灰度處理單元連接，用于對(duì)所述 灰度處理單元進(jìn)行灰度處理后的所述線蟲圖像信息進(jìn)行平滑處理；自適應(yīng)閾值化處理單 元，與所述平滑處理單元連接，用于對(duì)所述平滑處理單元進(jìn)行平滑處理后的所述線蟲圖像 信息進(jìn)行自適應(yīng)閾值化處理；輪廓提取單元，與所述自適應(yīng)閾值化處理單元連接，用于對(duì)所 述自適應(yīng)閾值化處理單元進(jìn)行自適應(yīng)閾值化處理后的所述線蟲圖像信息進(jìn)行輪廓提取，以 識(shí)別出所述線蟲圖像信息中的線蟲。2. 如權(quán)利要求1所述的線蟲識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，還包括對(duì)應(yīng)所述線蟲培養(yǎng)皿的觀 測(cè)光源，所述觀測(cè)光源為位于所述線蟲培養(yǎng)皿的底部以提供朝向所述線蟲培養(yǎng)皿的均勻平 行光源。3. 如權(quán)利要求2所述的線蟲識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述均勻平行光源包括LED多點(diǎn)光 源，所述LED多點(diǎn)光源置放于所述載物臺(tái)上，所述LED多點(diǎn)光源上配置有一毛玻璃，所述線 蟲培養(yǎng)皿置放于所述毛玻璃上。4. 如權(quán)利要求1所述的線蟲識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，還包括： 設(shè)于所述機(jī)架內(nèi)、用于調(diào)整所述數(shù)碼顯微鏡和所述載物臺(tái)相對(duì)位置關(guān)系的三維運(yùn)動(dòng)機(jī) 構(gòu)；以及 與所述三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述控制終端連接的控制板，用于接收來自通信連接的移動(dòng)終 端的控制指令而控制所述三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。5. 如權(quán)利要求4所述的線蟲識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括： 驅(qū)動(dòng)所述數(shù)碼顯微鏡沿X軸運(yùn)動(dòng)的X軸運(yùn)動(dòng)裝置； 驅(qū)動(dòng)所述數(shù)碼顯微鏡沿Y軸運(yùn)動(dòng)的Y軸運(yùn)動(dòng)裝置；以及 驅(qū)動(dòng)所述載物臺(tái)沿Z軸運(yùn)動(dòng)的Z軸運(yùn)動(dòng)裝置。6. 如權(quán)利要求5所述的線蟲識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于， 所述X軸運(yùn)動(dòng)裝置包括：X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Y軸運(yùn)動(dòng)裝置包括：Y軸導(dǎo)向桿、Y軸絲桿、Y軸導(dǎo)向塊、以及Y軸電機(jī)；Y軸導(dǎo)向桿 為兩個(gè)，沿著Y軸方向分列于所述機(jī)架的頂部的相對(duì)兩側(cè)；所述Y軸絲桿與一個(gè)所述Y軸導(dǎo) 向桿并行設(shè)置；Y軸導(dǎo)向塊為兩個(gè)，分別套設(shè)于兩個(gè)所述Y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Y軸導(dǎo)向塊；所述Y軸電機(jī)套設(shè)于一個(gè)所述 Y軸絲桿且與一個(gè)所述Y軸導(dǎo)向塊連接；以及 所述Z軸運(yùn)動(dòng)裝置包括：Z軸導(dǎo)向桿、Z軸絲桿、以及Z軸電機(jī)，所述Z軸導(dǎo)向桿和所述 Z軸絲桿沿著Z軸并行設(shè)置，所述載物臺(tái)套設(shè)于所述Z軸導(dǎo)向桿和所述Z軸絲桿，所述Z軸 電機(jī)套設(shè)于所述Z軸絲桿且與所述載物臺(tái)連接。7. 如權(quán)利要求5所述的線蟲識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于， 所述X軸運(yùn)動(dòng)裝置包括：X軸導(dǎo)向桿、X軸同步傳送帶、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軸同步傳送帶沿著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軸同步傳送帶且 與所述X軸導(dǎo)向塊連接； 所述Y軸運(yùn)動(dòng)裝置包括：Y軸導(dǎo)向桿、Y軸同步傳送帶、Y軸導(dǎo)向塊、以及Y軸電機(jī)；Y軸 導(dǎo)向桿為兩個(gè)，沿著Y軸方向分列于所述機(jī)架的頂部的相對(duì)兩側(cè)；所述Y軸同步傳送帶與一 個(gè)所述Y軸導(dǎo)向桿并行設(shè)置；Y軸導(dǎo)向塊為兩個(gè)，分別套設(shè)于兩個(gè)所述Y軸導(dǎo)向桿，且，所述 X軸導(dǎo)向桿的相對(duì)兩端分別插設(shè)于兩個(gè)所述Y軸導(dǎo)向塊；所述Y軸電機(jī)套設(shè)于一個(gè)所述Y軸 同步傳送帶且與一個(gè)所述Y軸導(dǎo)向塊連接；以及 所述Z軸運(yùn)動(dòng)裝置包括：Z軸導(dǎo)向桿、Z軸絲桿、以及Z軸電機(jī)，所述Z軸導(dǎo)向桿和所述Z軸絲桿沿著Z軸并行設(shè)置，所述載物臺(tái)套設(shè)于所述Z軸導(dǎo)向桿和所述Z軸絲桿，所述Z軸 電機(jī)套設(shè)于所述Z軸絲桿且與所述載物臺(tái)連接。8. 如權(quán)利要求6或7所述的線蟲識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)碼顯微鏡是通過一顯微 鏡安裝架而固定于所述X軸導(dǎo)向塊。9. 如權(quán)利要求6或7所述的線蟲識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于， 所述載物臺(tái)為矩形臺(tái)面或三角臺(tái)面，所述載物臺(tái)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；以及 在所述Z軸運(yùn)動(dòng)裝置中，包括兩個(gè)所述Z軸導(dǎo)向桿和一個(gè)所述Z軸絲桿，所述Z軸絲桿 居中，兩個(gè)所述Z軸導(dǎo)向桿位于所述Z軸絲桿的相對(duì)兩側(cè)。10. 如權(quán)利要求6或7所述的線蟲識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述X軸電機(jī)、所述Y軸電 機(jī)、以及所述Z軸電機(jī)均為步進(jìn)電機(jī)。11. 一種基于如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的線蟲識(shí)別系統(tǒng)的線蟲識(shí)別方法，其特 征在于，包括： 將培養(yǎng)有線蟲的線蟲培養(yǎng)皿配置于載物臺(tái)； 由數(shù)碼顯微鏡觀察所述線蟲培養(yǎng)皿中的線蟲并獲取能滿足圖像識(shí)別要求的線蟲圖像 信息；以及 由控制終端接收所述線蟲圖像信息并對(duì)所述線蟲圖像信息進(jìn)行圖像識(shí)別，包括：對(duì)所 述線蟲圖像信息進(jìn)行灰度處理；對(duì)灰度處理后的所述線蟲圖像信息進(jìn)行平滑處理；以及對(duì) 平滑處理后的所述線蟲圖像信息進(jìn)行自適應(yīng)閾值化處理和輪廓提取，以識(shí)別出所述線蟲圖 像信息中的線蟲。12. 如權(quán)利要求11所述的線蟲識(shí)別方法，其特征在于，將培養(yǎng)有線蟲的線蟲培養(yǎng)皿配 置于載物臺(tái)，包括： 將培養(yǎng)有線蟲的線蟲培養(yǎng)皿定位于載物臺(tái)上；以及 為所述線蟲培養(yǎng)皿提供觀測(cè)光源。13. 如權(quán)利要求12所述的線蟲識(shí)別方法，其特征在于，所述觀測(cè)光源為位于所述線蟲 培養(yǎng)皿的底部，以提供朝向所述線蟲培養(yǎng)皿的均勻平行光源。14. 如權(quán)利要求12所述的線蟲識(shí)別方法，其特征在于，還包括對(duì)所述載物臺(tái)進(jìn)行調(diào)平。15. 如權(quán)利要求11所述的線蟲識(shí)別方法，其特征在于，由數(shù)碼顯微鏡觀察所述線蟲培 養(yǎng)皿中的線蟲并獲取能滿足圖像識(shí)別要求的線蟲圖像信息，包括： 通過數(shù)碼顯微鏡獲取觀察到的關(guān)于所述載物臺(tái)上所述線蟲培養(yǎng)皿中線蟲的圖像信息， 將所述圖像信息傳送至與所述數(shù)碼顯微鏡通信連接的控制終端； 由所述控制終端根據(jù)所述圖像信息而輸出控制指令并通過控制板來控制三維運(yùn)動(dòng)機(jī) 構(gòu)以調(diào)整所述數(shù)碼顯微鏡和所述載物臺(tái)的相對(duì)位置，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦；以及 通過所述數(shù)碼顯微鏡獲取能滿足圖像識(shí)別要求的線蟲圖像信息。16. 如權(quán)利要求15所述的線蟲識(shí)別方法，其特征在于，控制三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以調(diào)整所述 數(shù)碼顯微鏡和所述載物臺(tái)的相對(duì)位置，包括： 調(diào)整所述數(shù)碼顯微鏡在X軸和Y軸所構(gòu)成的平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)；以及 調(diào)整所述載物臺(tái)在Z軸上的運(yùn)動(dòng)。17. 如權(quán)利要求15所述的線蟲識(shí)別方法，其特征在于，控制三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以調(diào)整所述 數(shù)碼顯微鏡和所述載物臺(tái)的相對(duì)位置，包括：調(diào)整所述數(shù)碼顯微鏡在X軸、Y軸以及Z軸的 三維運(yùn)動(dòng)。18. 如權(quán)利要求11所述的線蟲識(shí)別方法，其特征在于，所述平滑處理采用中值濾波。19. 如權(quán)利要求11所述的線蟲識(shí)別方法，其特征在于，對(duì)平滑處理后的所述線蟲圖像 信息進(jìn)行自適應(yīng)閾值化處理和輪廓提取，包括： 以每個(gè)像素點(diǎn)為中心，對(duì)其周圍一劃定的正方形區(qū)域內(nèi)的像素求平均值來確定這一點(diǎn) 處的自適應(yīng)閾值； 將高于該自適應(yīng)閾值的像素設(shè)定為〇,而將低于該自適應(yīng)閾值的像素設(shè)定為255 ; 在獲得自適應(yīng)閾值的結(jié)果后，通過提取圖像中最外面的外輪廓來找到所有白色區(qū)域的 邊界的像素，計(jì)算每個(gè)外輪廓所包含的面積并找出那些面積超過預(yù)定大小的輪廓，刪掉不 是線蟲的不超過預(yù)定大小的白色區(qū)域，將面積超過預(yù)定大小的白色區(qū)域作為目標(biāo)區(qū)域，勾 畫出這些目標(biāo)區(qū)域的矩形邊界框和外接圓來在圖像中標(biāo)出它們的位置。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種線蟲識(shí)別系統(tǒng)和線蟲識(shí)別方法，該線蟲識(shí)別方法包括：將培養(yǎng)有線蟲的線蟲培養(yǎng)皿配置于載物臺(tái)；由數(shù)碼顯微鏡觀察線蟲培養(yǎng)皿中的線蟲并獲取能滿足圖像識(shí)別要求的線蟲圖像信息；由控制終端對(duì)線蟲圖像信息進(jìn)行圖像識(shí)別，包括：對(duì)線蟲圖像信息進(jìn)行灰度處理；對(duì)灰度處理后的線蟲圖像信息進(jìn)行平滑處理；以及對(duì)平滑處理后的線蟲圖像信息進(jìn)行自適應(yīng)閾值化處理和輪廓提取，以識(shí)別出線蟲圖像信息中的線蟲。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有識(shí)別方式簡(jiǎn)單且快速，線蟲識(shí)別率高且通用性好便于推廣應(yīng)用，可以在有雜菌和光照不均勻的環(huán)境中進(jìn)行識(shí)別等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G02B21/36, G06T7/00
【公開號(hào)】CN105403989
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510713008
【發(fā)明人】徐葳, 李越, 曲嘉楠, 王永才, 宋磊
【申請(qǐng)人】清華大學(xué)
【公開日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年10月28日