基于色度和霍夫变换的藻类细胞计数方法、系统及介质技术方案

本发明专利技术公开了一种基于色度和霍夫变换的藻类细胞计数方法、系统及介质，本发明专利技术基于色度和霍夫变换的藻类细胞计数方法包括基于显微图像的色度去除水中杂质，得到去除水中杂质后的显微图像；将去除水中杂质的显微图像灰度化和二值化，得到显微图像的二值图；针对显微图像的二值图进行边缘检测；针对边缘检测图采用霍夫变换进行类圆检测，并基于类圆检测检测结果进行圆心计数，得到藻类细胞的计数结果，通过基于显微图像的色度去除水中杂质，以及采用霍夫变换进行类圆检测，本发明专利技术能够方便、快捷、准确地获得藻类细胞数量，为水质检测提供数据。数据。数据。

【技术实现步骤摘要】
基于色度和霍夫变换的藻类细胞计数方法、系统及介质


[0001]本专利技术涉及计算机图像处理技术，具体涉及一种基于色度和霍夫变换的藻类细胞计数方法、系统及介质。

技术介绍

[0002]水体环境富营养化引起的水华在我国日趋严重。微囊藻毒素是淡水湖泊中发生水华常见的藻毒素，近年来在我国主要的淡水湖泊和水库水体中不断有报道发现有微囊藻毒素。有毒蓝藻水华的发生不仅给水体生态系统带来严重危害，同时藻毒素对人体健康也产生直接或潜在的危害，国内外学者研究发现，微囊藻毒素是中国地区原发性肝癌高发的重要影响因素。微囊藻毒素不仅具有肝毒性，同时还具有肾脏毒性、神经毒性、生殖毒性等，是一种严重威胁人类健康的环境毒素。同样在池塘鱼类养殖汇中，微囊藻与颤藻、鱼腥藻占优势时池水呈铜锈色纱絮状水华，味臭有害于鱼。为了监测水质的变化和预防藻类的大量生长，需要对水体中的微囊藻细胞数量进行统计，控制水华发生、消除毒素危害已刻不容缓。
[0003]目前藻类细胞数量的统计主要是依靠专业人员在显微镜下进行辨识统计，采用视野计数法：一般按照计数框内左上方、右上方、左下方、右下方、中间五个位置，计数过程中遇到藻类个体的部分在计数视野内，而另一部分在计数视野外。可规定个体处于视野上、下边界，左、右边界，如果个体一版以上处于计数视野内则计数；如果个体的一半在计数视野内而另一半在计数视野外，规定：记上边界、不计下边界，记左边界、不计右边界。这种方法工作量大、效率低、耗时耗力。因此需要一个代替人工计数，快速便捷的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种基于色度和霍夫变换的藻类细胞计数方法、系统及介质，本专利技术能够方便、快捷、准确地获得藻类细胞数量，为水质检测提供数据。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种基于色度和霍夫变换的藻类细胞计数方法，包括：
[0007]S101，基于显微图像的色度去除水中杂质，得到去除水中杂质后的显微图像；
[0008]S102，将去除水中杂质的显微图像灰度化和二值化，得到显微图像的二值图；
[0009]S103，针对显微图像的二值图进行边缘检测；
[0010]S104，针对边缘检测图采用霍夫变换进行类圆检测，并基于类圆检测检测结果进行圆心计数，得到藻类细胞的计数结果。
[0011]可选地，步骤S101中基于显微图像的色度去除水中杂质包括：根据被计数的藻类细胞种类的色度确定对应的色度阈值，将显微图像中小于该色度阈值的其他色度设置为白色。
[0012]可选地，步骤S104包括：
[0013]S301，针对边缘检测图采用霍夫变换进行类圆检测，根据藻类细胞的最小半径和
最大半径确定半径r的取值范围，将半径在半径r的取值范围内的类圆作为候选类圆；
[0014]S302，在所有的候选类圆中遍历选择一个当前候选类圆；
[0015]S303，以当前候选类圆的圆心坐标作为起始值(m0,n0)，将当前候选类圆的半径加上藻类细胞的最小半径值减去1作为距离l，以下式所示的约束条件：
[0016](m
k
‑
m0)2+(n
k
‑
n0)2>l2，
[0017]针对其他候选类圆的圆心坐标(m
k
,n
k
)进行遍历确定不满足约束条件的其他候选类圆数量num，以及不满足约束条件的其他候选类圆的圆心坐标(m
kno
,n
kno
)和半径r
kno
；
[0018]S304，针对当前候选类圆及其对应的其他候选类圆数量num以及其他候选类圆合并为一个新的圆，且将合并的当前候选类圆的圆心和半径取平均值得到新的圆的圆心坐标(m,n)和半径r；
[0019]S305，判断候选类圆是否遍历完毕，若尚未遍历完毕，则跳转步骤S303；否则，针对所有未经合并的候选类圆、以及通过候选类圆合并得到的新的圆进行圆心计数，得到藻类细胞的计数结果。
[0020]可选地，步骤S303中将半径在半径r的取值范围内的类圆作为候选类圆时，半径在半径r的取值范围内的类圆的函数表达式为：
[0021]|(x0‑
x
i
)2+(y0‑
y
i
)2‑
r2|<ε，
[0022]上式中，x0和y0为类圆的圆心坐标，x
i
和y
i
为类圆上某点的坐标，r为类圆的半径，ε为藻类细胞的最小半径和最大半径之差。
[0023]可选地，步骤S305中将合并的当前候选类圆的圆心和半径取平均值得到新的圆的圆心坐标(m,n)和半径r的函数表达式为：
[0024][0025]上式中，round为取整函数，(m
kno
,n
kno
)为不满足约束条件的其他候选类圆的圆心坐标，r
kno
为不满足约束条件的其他候选类圆的半径，num为不满足约束条件的其他候选类圆数量，r
min
为藻类细胞的最小半径。
[0026]可选地，步骤S103中针对显微图像的二值图进行边缘检测之前还包括针对显微图像的二值图进行形态学滤波以过滤噪声区域，以及进行开运算以将与杂质粘连的藻类细胞分割。
[0027]可选地，所述进行形态学滤波时，采用的核的中部圆形区域的值为1、其余区域的值为0。
[0028]可选地，所述进行开运算包括先进行腐蚀操作、再对腐蚀操作过后的显微图像进行膨胀。
[0029]此外，本专利技术还提供一种基于色度和霍夫变换的藻类细胞计数系统，包括相互连接的微处理器和存储器，所述微处理器被编程或配置以执行前述基于色度和霍夫变换的藻类细胞计数方法。
[0030]此外，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序用于被微处理器编程或配置以执行前述基于色度和霍夫变换的藻类细胞计数方法。
[0031]和现有技术相比，本专利技术主要具有下述优点：本专利技术基于色度和霍夫变换的藻类细胞计数方法包括基于显微图像的色度去除水中杂质，得到去除水中杂质后的显微图像；将去除水中杂质的显微图像灰度化和二值化，得到显微图像的二值图；针对显微图像的二值图进行边缘检测；针对边缘检测图采用霍夫变换进行类圆检测，并基于类圆检测检测结果进行圆心计数，得到藻类细胞的计数结果，通过基于显微图像的色度去除水中杂质，以及采用霍夫变换进行类圆检测，本专利技术能够方便、快捷、准确地获得藻类细胞数量，为水质检测提供数据。
附图说明
[0032]图1为本专利技术实施例方法的基本流程示意图。
[0033]图2为本专利技术实施例中输入的显微图像。
[0034]图3为本专利技术实施例中去除水中杂质后的显微图像。
[0035]图4为本专利技术实施例中显微图像的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于色度和霍夫变换的藻类细胞计数方法，其特征在于，包括：S101，基于显微图像的色度去除水中杂质，得到去除水中杂质后的显微图像；S102，将去除水中杂质的显微图像灰度化和二值化，得到显微图像的二值图；S103，针对显微图像的二值图进行边缘检测；S104，针对边缘检测图采用霍夫变换进行类圆检测，并基于类圆检测检测结果进行圆心计数，得到藻类细胞的计数结果。2.根据权利要求1所述的基于色度和霍夫变换的藻类细胞计数方法，其特征在于，步骤S101中基于显微图像的色度去除水中杂质包括：根据被计数的藻类细胞种类的色度确定对应的色度阈值，将显微图像中小于该色度阈值的其他色度设置为白色。3.根据权利要求1所述的基于色度和霍夫变换的藻类细胞计数方法，其特征在于，步骤S104包括：S301，针对边缘检测图采用霍夫变换进行类圆检测，根据藻类细胞的最小半径和最大半径确定半径r的取值范围，将半径在半径r的取值范围内的类圆作为候选类圆；S302，在所有的候选类圆中遍历选择一个当前候选类圆；S303，以当前候选类圆的圆心坐标作为起始值(m0，n0)，将当前候选类圆的半径加上藻类细胞的最小半径值减去1作为距离l，以下式所示的约束条件：(m
k
‑
m0)2+(n
k
‑
n0)2＞l2，针对其他候选类圆的圆心坐标(m
k
，n
k
)进行遍历确定不满足约束条件的其他候选类圆数量num，以及不满足约束条件的其他候选类圆的圆心坐标(m
kno
，n
kno
)和半径r
kno
；S304，针对当前候选类圆及其对应的其他候选类圆数量num以及其他候选类圆合并为一个新的圆，且将合并的当前候选类圆的圆心和半径取平均值得到新的圆的圆心坐标(m，n)和半径r；S305，判断候选类圆是否遍历完毕，若尚未遍历完毕，则跳转步骤S303；否则，针对所有未经合并的候选类圆、以及通过候选类圆合并得到的新的圆进行圆心计数，得到藻类细胞的计数结果。4.根据权利要求3所述的基于色度和霍夫变换的藻类细胞计数方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢婷，陈春江，汪鲁才，
申请(专利权)人：湖南师范大学，
类型：发明
国别省市：