本發(fā)明屬于生物醫(yī)學工程，具體為一種基于圖像識別的細胞懸液分選系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著生命科學和生物技術(shù)的快速發(fā)展，細胞懸液的顏色區(qū)分技術(shù)在細胞研究和制藥領(lǐng)域中的重要性逐漸凸顯。細胞懸液是指細胞在液體介質(zhì)中的懸浮狀態(tài)，廣泛應(yīng)用于細胞培養(yǎng)、藥物篩選和基因編輯等實驗中。傳統(tǒng)的細胞懸液顏色區(qū)分方法通常依賴于肉眼觀察或簡單的光學顯微鏡進行顏色判斷，這種方法主觀性強、誤差大，且容易受實驗人員的經(jīng)驗和疲勞程度影響，導致分析結(jié)果的準確性和一致性較差。隨著圖像識別技術(shù)和人工智能算法的發(fā)展，基于計算機視覺的自動化顏色區(qū)分方法逐漸成為研究熱點，這種方法通過高精度圖像采集和復雜的圖像處理算法，提高了顏色識別的精度和效率。此外，多光譜成像技術(shù)的應(yīng)用使得在細胞懸液的顏色區(qū)分中可以利用更多維度的光譜信息，從而更好地反映細胞的狀態(tài)和特性。

2、然而，現(xiàn)有的細胞懸液顏色區(qū)分技術(shù)仍存在一些顯著的不足。首先，傳統(tǒng)的圖像采集和處理方法在光照變化、圖像噪聲和細胞顏色特征的捕捉上存在較大的局限性，難以在復雜實驗環(huán)境下獲得穩(wěn)定的顏色區(qū)分結(jié)果。其次，現(xiàn)有的圖像處理算法在進行顏色特征提取和分析時，通常忽略了光照不均勻性和圖像的標準化問題，導致不同批次和不同條件下采集的圖像之間存在顯著差異，影響分析的可靠性。針對這些不足，我方發(fā)明了一種基于圖像識別的細胞懸液顏色區(qū)分方法，通過多尺度retinex算法進行光照不均勻性補償，并使用高斯濾波和對數(shù)運算消除光照影響，顯著提高了圖像的標準化程度和分析的精確度。此外，通過色彩傳輸算法和偽彩色映射技術(shù)，增強了細胞懸液的顏色特征，使得不同細胞懸液之間的顏色差異更加明顯，進一步提高了顏色區(qū)分的敏感性和準確性。

3、現(xiàn)有的基于圖像識別的細胞懸液顏色區(qū)分技術(shù)主要存在兩個問題：一是光照條件和顏色特征的標準化處理不足，二是缺乏對多樣化細胞懸液顏色的精確識別能力。我方發(fā)明的基于圖像識別的細胞懸液顏色區(qū)分方法，通過多種圖像處理算法和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深度學習模型，解決了上述問題，顯著提高了細胞懸液顏色區(qū)分的準確性和魯棒性，屬于圖像處理與生物醫(yī)學工程技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本部分的目的在于概述本發(fā)明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

2、鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在以下技術(shù)問題：現(xiàn)有對細胞懸液的挑選均通過操作人員肉眼比對實現(xiàn)，很考驗人員經(jīng)驗，判斷誤差大且效率低。

3、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于圖像識別的細胞懸液分選系統(tǒng)，包括，

4、分液箱，所述分液箱中設(shè)置有滴液件，所述分液箱中還設(shè)置有搭桿，所述搭桿上放置有多個試管，所述試管旁設(shè)置有指示燈環(huán)，指示燈環(huán)與計算機連接；

5、所述分液箱內(nèi)設(shè)置有滑軌，所述滑軌上滑動連接有攝像頭，所述攝像頭與計算機連接，攝像頭獲取個試管照片后上傳至計算機經(jīng)處理分析后將結(jié)果顯示在指示燈環(huán)上。

6、作為一種基于圖像識別的細胞懸液分選系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案，還包括圖像預(yù)處理模塊、特征提取與增強模塊、分類分析模塊，所述攝像頭對多個試管順次拍照，上傳至計算機經(jīng)圖像預(yù)處理模塊對采集到的圖像進行預(yù)處理，消除光照不均勻性和噪聲，特征提取與增強模塊對預(yù)處理后的圖像進行色彩特征的增強和偽彩色編碼處理，以提高細胞的可識別性和分類精度，分類分析模塊利用深度學習算法對增強和編碼后的圖像進行細胞分類，判斷細胞懸液的合格與否，分析后在對應(yīng)的指示燈環(huán)上顯示分析結(jié)果。

7、作為一種基于圖像識別的細胞懸液分選系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述攝像頭能夠在不同光照條件下提供高質(zhì)量的圖像輸入，圖像采集模塊包括自動對焦和自適應(yīng)曝光控制兩個子功能：自動對焦為通過比較不同焦距下圖像的清晰度，選擇最佳焦距，自適應(yīng)曝光控制為根據(jù)環(huán)境光線變化自動調(diào)整攝像頭的曝光時間，確保圖像的亮度均勻適中。

8、作為一種基于圖像識別的細胞懸液分選系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述圖像預(yù)處理模塊還包括光照補償，采用多尺度retinex算法消除光照不均勻性；

9、特征提取與增強模塊包括色彩特征增強，采用基于直方圖均衡化的色彩傳輸算法，將細胞的顏色特征優(yōu)化，使得不同類型的細胞顏色更加明顯。

10、作為一種基于圖像識別的細胞懸液分選系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述偽彩色編碼通過將rgb顏色空間轉(zhuǎn)換為hsv顏色空間，然后應(yīng)用顏色映射表，將細微的顏色差異轉(zhuǎn)化為人眼容易區(qū)分的偽彩色顯示，隨后通過偽彩色映射表進行編碼，得到偽彩色圖像。

11、作為一種基于圖像識別的細胞懸液分選系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述分液箱內(nèi)對應(yīng)試管處設(shè)置有照明燈，所述分液箱開口處下方轉(zhuǎn)動連接有背景板，背景板背面涂覆有黑色涂層。

12、作為一種基于圖像識別的細胞懸液分選系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述分液箱靠近開口處上方設(shè)置有絲桿和導向桿，所述滴液件與絲桿和導向桿連接，所述分液箱傾斜設(shè)置有橢圓槽，所述橢圓槽的兩長軸端分別與絲桿和滑軌對應(yīng)。

13、作為一種基于圖像識別的細胞懸液分選系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述分液箱還設(shè)置有通過電機控制的圓板，所述圓板上設(shè)置有徑向槽，所述搭桿貫穿徑向槽設(shè)置，所述搭桿嵌于所述橢圓槽中。

14、本發(fā)明還公開一種基于前述基于圖像識別的細胞懸液分選系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括以下步驟：

15、s1、啟動圖像采集模塊，調(diào)整攝像頭曝光時間，捕獲多個顏色試管細胞懸液的高分辨率圖像，并傳輸給圖像預(yù)處理模塊；

16、s2、所述圖像預(yù)處理模塊使用多尺度retinex算法對接收的圖像進行光照不均勻性補償，并通過高斯濾波和對數(shù)運算消除光照影響，輸出標準化圖像；

17、s3、再將光照補償后的圖像進行歸一化處理，以消除不同圖像的色彩和亮度差異；

18、s4、利用色彩傳輸算法，通過調(diào)整所述圖像中像素的亮度和對比度，增強細胞的顏色特征，使得各試管細胞懸液之間的顏色差異更加明顯；

19、s5、將增強后的圖像從rgb顏色空間轉(zhuǎn)換到hsv顏色空間，提取色調(diào)信息；

20、s6、應(yīng)用偽彩色映射表，將所述色調(diào)信息轉(zhuǎn)換為偽彩色圖像，使得所述圖像中各試管細胞懸液的顏色均顯示為顯著不同的顏色；

21、s7、再將偽彩色圖像輸入基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的分析模型中進行分析。

22、作為一種基于圖像識別的細胞懸液分選方法的優(yōu)選技術(shù)方案，在分析模型中進行分析包括：

23、將所述偽彩色圖像中各細胞懸液所顯示的顯著顏色與設(shè)置的合格標準進行對比，判斷細胞懸液是否合格，若細胞懸液所顯示的顯著顏色處于合格標準范圍內(nèi)，則判定為合格，否則，判定為不合格。

24、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明解決了傳統(tǒng)方法中存在的光照不均勻性、顏色特征提取不準確、人工判斷誤差大等問題，大幅提升了細胞懸液顏色區(qū)分的準確性和可靠性，具有重要的應(yīng)用價值。

技術(shù)特征：

1.一種基于圖像識別的細胞懸液分選系統(tǒng)，其特征在于：包括，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像識別的細胞懸液分選系統(tǒng)，其特征在于：還包括圖像預(yù)處理模塊、特征提取與增強模塊、分類分析模塊，所述攝像頭（102）對多個試管（400）順次拍照，上傳至計算機（600）經(jīng)圖像預(yù)處理模塊對采集到的圖像進行預(yù)處理，消除光照不均勻性和噪聲，特征提取與增強模塊對預(yù)處理后的圖像進行色彩特征的增強和偽彩色編碼處理，以提高細胞的可識別性和分類精度，分類分析模塊利用深度學習算法對增強和編碼后的圖像進行細胞分類，判斷細胞懸液的合格與否，分析后在對應(yīng)的指示燈環(huán)（500）上顯示分析結(jié)果。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于圖像識別的細胞懸液分選系統(tǒng)，其特征在于：所述攝像頭（102）能夠在不同光照條件下提供高質(zhì)量的圖像輸入，圖像采集模塊包括自動對焦和自適應(yīng)曝光控制兩個子功能：自動對焦為通過比較不同焦距下圖像的清晰度，選擇最佳焦距，自適應(yīng)曝光控制為根據(jù)環(huán)境光線變化自動調(diào)整攝像頭的曝光時間，確保圖像的亮度均勻適中。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于圖像識別的細胞懸液分選系統(tǒng)，其特征在于：所述圖像預(yù)處理模塊還包括光照補償，采用多尺度retinex算法消除光照不均勻性；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于圖像識別的細胞懸液分選系統(tǒng)，其特征在于：所述偽彩色編碼通過將rgb顏色空間轉(zhuǎn)換為hsv顏色空間，然后應(yīng)用顏色映射表，將細微的顏色差異轉(zhuǎn)化為人眼容易區(qū)分的偽彩色顯示，隨后通過偽彩色映射表進行編碼，得到偽彩色圖像。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于圖像識別的細胞懸液分選系統(tǒng)，其特征在于：所述分液箱（100）內(nèi)對應(yīng)試管（400）處設(shè)置有照明燈（103），所述分液箱（100）開口處下方轉(zhuǎn)動連接有背景板（104），背景板（104）背面涂覆有黑色涂層。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于圖像識別的細胞懸液分選系統(tǒng)，其特征在于：所述分液箱（100）靠近開口處上方設(shè)置有絲桿（105）和導向桿（106），所述滴液件（200）與絲桿（105）和導向桿（106）連接，所述分液箱（100）傾斜設(shè)置有橢圓槽（107），所述橢圓槽（107）的兩長軸端分別與絲桿（105）和滑軌（101）對應(yīng)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于圖像識別的細胞懸液分選系統(tǒng)，其特征在于：所述分液箱（100）還設(shè)置有通過電機控制的圓板（108），所述圓板（108）上設(shè)置有徑向槽（109），所述搭桿（300）貫穿徑向槽（109）設(shè)置，所述搭桿（300）嵌于所述橢圓槽（107）中。

9.一種基于權(quán)利要求1~8任一所述基于圖像識別的細胞懸液分選系統(tǒng)的基于圖像識別的細胞懸液分選方法，其特征在于：包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于圖像識別的細胞懸液分選方法，其特征在于：在分析模型中進行分析包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于圖像識別的細胞懸液分選系統(tǒng)及方法，其中一種基于圖像識別的細胞懸液分選系統(tǒng)包括，分液箱，所述分液箱中設(shè)置有滴液件，所述分液箱中還設(shè)置有搭桿，所述搭桿上放置有多個試管，所述試管旁設(shè)置有指示燈環(huán)，指示燈環(huán)與計算機連接；所述分液箱內(nèi)設(shè)置有滑軌，所述滑軌上滑動連接有攝像頭，所述攝像頭與計算機連接，攝像頭獲取個試管照片后上傳至計算機經(jīng)處理分析后將結(jié)果顯示在指示燈環(huán)上；本發(fā)明解決了傳統(tǒng)方法中存在的光照不均勻性、顏色特征提取不準確、人工判斷誤差大等問題，大幅提升了細胞懸液顏色區(qū)分的準確性和可靠性，具有重要的應(yīng)用價值。

技術(shù)研發(fā)人員：李浩然,安揚,郝圓園
受保護的技術(shù)使用者：中科南京生命健康高等研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21