基于显微高光谱的微生物活性检测方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于显微高光谱的微生物活性检测方法和系统，包括：获取待检测涂片的高光谱立方体数据；待检测涂片上包含待检测菌液；待检测菌液为待检测微生物的菌液；高光谱立方体数据包括多个通道下的高光谱图像；对高光谱立方体数据进行分割，提取单细胞立方体数据；对单细胞立方体数据进行感兴趣区域的光谱提取操作，得到多个感兴趣区域的特征光谱；对单细胞立方体数据进行图像特征提取操作，得到单细胞图像特征；将特征光谱和单细胞图像特征作为输入数据、利用训练好的分类器对待检测微生物进行活性检测，得到活性检测结果。本发明专利技术缓解了现有技术中存在的培养过程长和程序多的技术问题。的技术问题。的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
基于显微高光谱的微生物活性检测方法和系统


[0001]本专利技术涉及微生物活性检测
，尤其涉及一种基于显微高光谱的微生物活性检测方法和系统。

技术介绍

[0002]在微生物的检查和计数过程中常需要对微生物活性进行判断，在医学领域和食品领域，微生物的活性检查具有十分重要的意义。现有的微生物活性检测主要有以下几种检测方法，如平板培养法、膜染料吸收法、ATP生物发光法、染料排除实验法、核酸检测法、微流体技术等。最为常用的是基于微生物的可培养性的平板培养法，通过对微生物平板涂布后观察生长结果判断微生物活性。此外基于各种染色原理的染色法能够更加直观的判断出微生物的活性。但现有的微生物活性检测方法具有培养过程长、程序较多、所需仪器设备较多且全程需要人工检测等缺点，限制了检测速度和检测规模。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本申请提供了一种基于显微高光谱的微生物活性检测方法和系统，以缓解现有技术中存在的培养过程长和程序多的技术问题。
[0004]第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于显微高光谱的微生物活性检测方法，包括：获取待检测涂片的高光谱立方体数据；所述待检测涂片上包含待检测菌液；所述待检测菌液为待检测微生物的菌液；所述高光谱立方体数据包括多个通道下的高光谱图像；对所述高光谱立方体数据进行分割，提取单细胞立方体数据；对所述单细胞立方体数据进行感兴趣区域的光谱提取操作，得到多个感兴趣区域的特征光谱；对所述单细胞立方体数据进行图像特征提取操作，得到单细胞图像特征；将所述特征光谱和所述单细胞图像特征作为输入数据、利用训练好的分类器对所述待检测微生物进行活性检测，得到活性检测结果。
[0005]进一步地，在获取待检测涂片的高光谱立方体数据之前，所述方法还包括：通过离心机对所述待检测菌液进行多次离心操作，制备待检测样本；将所述待检测样本放置于载玻片上，并在通风干燥处理后加无菌水；将盖玻片盖在所述载玻片上面，制备成所述待检测涂片。
[0006]进一步地，获取待检测涂片的高光谱立方体数据，包括：将所述待检测涂片置于显微镜载物台上，通过显微高光谱仪采集所述待检测涂片的高光谱图像，得到所述待检测涂片的高光谱立方体数据。
[0007]进一步地，对所述高光谱立方体数据进行分割，提取单细胞立方体数据，包括：提取所述高光谱立方体数据中的单一通道下的高光谱图像，经过图像增强后再进行二值化处理，得到包含所述待检测生物的二值化图像；提取所述二值化图像中关于所述待检测生物的质心，并以所述质心为中心，提取所述单细胞立方体数据。
[0008]进一步地，所述感兴趣区域包括：细胞外环、细胞壁、细胞质和整个细胞。
[0009]进一步地，所述单细胞图像特征包括：面积、周长、最小外接矩形长、最小外接矩形
宽、最小外接矩形长宽比、离心率、填充后面积、矩形度、圆形度。
[0010]进一步地，在得到多个感兴趣区域的特征光谱之后，所述方法还包括：对所述特征光谱进行归一化预处理；其中，所述归一化预处理的操作算式包括：y
i
为归一化后的第i个波点下光强，x
i
为第i个波点下的强度值。
[0011]进一步地，所述训练好的分类器包括：支持向量机、随机森林分类器、K临近算法分类器和鉴别器。
[0012]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种基于显微高光谱的微生物活性检测系统，包括：获取模块，分割模块，第一提取模块，第二提取模块和检测模块；其中，所述获取模块，用于获取待检测涂片的高光谱立方体数据；所述待检测涂片上包含待检测菌液；所述待检测菌液为待检测微生物的菌液；所述高光谱立方体数据包括多个通道下的高光谱图像；所述分割模块，用于对所述高光谱立方体数据进行分割，提取单细胞立方体数据；所述第一提取模块，用于对所述单细胞立方体数据进行感兴趣区域的光谱提取操作，得到多个感兴趣区域的特征光谱；所述第二提取模块，用于对所述单细胞立方体数据进行图像特征提取操作，得到单细胞图像特征；所述检测模块，用于将所述特征光谱和所述单细胞图像特征作为输入数据、利用训练好的分类器对所述待检测微生物进行活性检测，得到活性检测结果。
[0013]第三方面，本专利技术实施例还提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的处理方法。
[0014]本专利技术提供了一种基于显微高光谱的微生物活性检测方法和系统，使用显微高光谱技术，将光谱信息和图像信息进行有效整合，无需培养或染色等处理即可达到活性检测的目的，缓解了现有技术中存在的培养过程长和程序多的技术问题。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为本专利技术实施例提供的一种基于显微高光谱的微生物活性检测方法的流程图；
[0017]图2为本专利技术实施例提供的一种基于显微高光谱的微生物活性检测系统的示意图；
[0018]图3为本专利技术实施例提供的一种基于显微高光谱的微生物活性检测装置的示意图。
[0019]附图标号说明：
[0020]1‑
隔热光源；2
‑
微生物涂片；3
‑
100倍油镜；4
‑
显微镜镜筒；5
‑
推扫式高光谱仪；6
‑
数据线；7
‑
计算机；10
‑
获取模块；20
‑
分割模块；30
‑
第一提取模块；40
‑
第二提取模块；50
‑
检测模块。
具体实施方式
[0021]为更进一步阐述本专利技术为实现预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
[0022]实施例一：
[0023]图1是根据本专利技术实施例提供的一种基于显微高光谱的微生物活性检测方法的流程图。如图1所示，该方法具体包括如下步骤：
[0024]步骤S102，获取待检测涂片的高光谱立方体数据；待检测涂片上包含待检测菌液；待检测菌液为待检测微生物的菌液；高光谱立方体数据包括多个通道下的高光谱图像。
[0025]步骤S104，对高光谱立方体数据进行分割，提取单细胞立方体数据。
[0026]步骤S106，对单细胞立方体数据进行感兴趣区域的光谱提取操作，得到多个感兴趣区域的特征光谱。
[0027]步骤S108，对单细胞立方体数据进行图像特征提取操作，得到单细胞图像特征。
[0028]步骤S110，将特征光谱和单细胞图像特征作为输入数据、利用训练好的分类器对待检测微生物进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于显微高光谱的微生物活性检测方法，其特征在于，包括：获取待检测涂片的高光谱立方体数据；所述待检测涂片上包含待检测菌液；所述待检测菌液为待检测微生物的菌液；所述高光谱立方体数据包括多个通道下的高光谱图像；对所述高光谱立方体数据进行分割，提取单细胞立方体数据；对所述单细胞立方体数据进行感兴趣区域的光谱提取操作，得到多个感兴趣区域的特征光谱；对所述单细胞立方体数据进行图像特征提取操作，得到单细胞图像特征；将所述特征光谱和所述单细胞图像特征作为输入数据、利用训练好的分类器对所述待检测微生物进行活性检测，得到活性检测结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取待检测涂片的高光谱立方体数据之前，所述方法还包括：通过离心机对所述待检测菌液进行多次离心操作，制备待检测样本；将所述待检测样本放置于载玻片上，并在通风干燥处理后加无菌水；将盖玻片盖在所述载玻片上面，制备成所述待检测涂片。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取待检测涂片的高光谱立方体数据，包括：将所述待检测涂片置于显微镜载物台上，通过显微高光谱仪采集所述待检测涂片的高光谱图像，得到所述待检测涂片的高光谱立方体数据。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述高光谱立方体数据进行分割，提取单细胞立方体数据，包括：提取所述高光谱立方体数据中的单一通道下的高光谱图像，经过图像增强后再进行二值化处理，得到包含所述待检测生物的二值化图像；提取所述二值化图像中关于所述待检测生物的质心，并以所述质心为中心，提取所述单细胞立方体数据。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述感兴趣区域包括：细胞外环、细胞壁、细胞质和整个细胞。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵静，吴晨璐，郭金玲，马盼盼，胡雪婷，
申请(专利权)人：天津中医药大学，
类型：发明
国别省市：