一种浮游动物累枝虫的计数方法技术

本发明专利技术提出了一种浮游动物累枝虫的计数方法，用来降低由于累枝虫重叠带来的计数误差，包括：获得累枝虫图像，并提取累枝虫边缘轮廓；将所述累枝虫边缘轮廓向量化，构建每个轮廓点的局部距离向量；通过局部距离向量计算每个轮廓点在特定步长下的高斯分布概率，并构建特征概率向量；根据所述特征概率向量提取异常点，所述异常点为累枝虫轮廓重叠连接点，根据异常点的数量计算重叠累枝虫的数量

【技术实现步骤摘要】
一种浮游动物累枝虫的计数方法


[0001]本专利技术涉及生态环境研究
，尤其涉及一种浮游动物累枝虫的计数方法
。

技术介绍

[0002]部分浮游动物常作为污水生物处理系统中的指示生物而受到人们的关注，累枝虫属于纤毛纲缘毛目的微小动物，因其生长形态类似树枝故名累枝虫，个体形态似钟形，柄直而粗
、
透明无肌丝，群体柄不收缩
。
累枝虫出现的指示作用在于水质澄清良好
、
出水清澈透明，但在生活污水中累枝虫大量出现则是表明污泥膨胀
、
解絮的征兆
。
因此，对累枝虫进行计数对于生态环境的研究具有非常重要的意义
。
[0003]目前生物工作者通常需要自动获取图片中浮游动物累枝虫数量，由于有其他杂质的干扰和重叠问题
,
累枝虫的数量通常无法准确获取
。
通用的计数方法是提取图片中所有可能的物体，然后经过过滤，计算剩下物体的面积，再除以已知单个累枝虫的面积，从而估算出图片中累枝虫的数量
。
如中国专利
CN109447950A
公开了一种用于微生物的计数方法和系统，通过将带有微生物的样本的显微图像进行对比，并将重复区域进行拼接，形成带有没有重复特征的拼接图像，然后根据微生物密度值和样本的面积，计算样本内的微生物的数量
。
[0004]但上述计数方法仍存在以下缺点：一方面需要将多张显微图像的重复区域进行拼接，形成一张新的没有重复特征的拼接图像，其工作量大，增加了对于浮游动物的计数时间，影响计数效率；另一方面，在拼接过程中，存在形貌不完整的微生物，同时需要分析有效区域图像边缘，这些过程均会导致图像拼接过程中产生浮游动物的重复或遗漏，进而造成误差，影响计数准确率
。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提出了一种浮游动物累枝虫的计数方法，通过提取轮廓上的异常点判断重叠的个数，从而矫正计数，以减少现有技术方法误差大
、
计数效率低的问题
。
[0006]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种浮游动物累枝虫的计数方法，具体包括以下步骤：
[0008]S1
：获得累枝虫图像，并提取累枝虫边缘轮廓；
[0009]S2
：将所述累枝虫边缘轮廓向量化，构建每个轮廓点的局部距离向量；
[0010]S3
：通过局部距离向量计算每个轮廓点在特定步长下的高斯分布概率，并构建特征概率向量；
[0011]S4
：根据所述特征概率向量提取异常点，根据异常点的数量计算重叠累枝虫的数量
。
[0012]在以上技术方案的基础上，优选的，所述步骤
S1
具体包括：
[0013]获得累枝虫图像，对累枝虫图像进行灰度化处理，得到灰度图像；采用差分法对所述灰度图像进行提取，剔除背景，得到含有累枝虫前景的差分图像；对所述差分图像进行二
值化处理，并提取带有重叠部位的累枝虫边缘轮廓
。
[0014]在以上技术方案的基础上，优选的，所述局部距离向量为：
[0015][0016][0017]其中表示点
(i
‑
l)
与点
(i+l)
之间所有轮廓点的局部距离值的向量集合，
i
表示第
i
个轮廓点，
m
表示点
(i
‑
l)
和点
(i+l)
之间的任意一点，
l
表示步长，
m、m+1
……
m+2l
均为点
(i
‑
l)
与点
(i+l)
之间的轮廓点；
dist(
·
)
表示两点之间的距离，表示在步长
l
下点
m
到之间的局部距离值，表示第
t
个轮廓第
m
个点的坐标
。
[0018]在以上技术方案的基础上，优选的，所述步骤
S3
具体包括：
[0019]通过局部距离向量获取局部距离最大值及最大值位置，并计算在特定步长下第
i
个轮廓点的高斯分布的均值和方差；根据上述均值和方差计算在特定步长下第
i
个轮廓点的高斯分布概率，并构建第
t
个轮廓的特征概率向量
。
[0020]在以上技术方案的基础上，优选的，所述高斯分布的均值计算公式为：
[0021][0022]所述高斯分布的方差计算公式为：
[0023][0024]其中，表示第
t
个轮廓中第
i
个轮廓点的高斯分布的均值，表示第
t
个轮廓中第
i
个轮廓点的高斯分布的方差，
m
max
表示局部距离最大值对应的点
。
[0025]在以上技术方案的基础上，优选的，所述高斯分布概率计算公式为：
[0026][0027]其中，表示在特定步长
l
下第
t
个轮廓中第
i
个轮廓点的高斯分布概率，表示局部距离最大值
。
[0028]在以上技术方案的基础上，优选的，所述异常点为高斯分布概率值的轮廓点
。
[0029]在以上技术方案的基础上，优选的，所述重叠累枝虫的数量的计算公式为：
[0030][0031]其中
N
表示异常点的数量，
w
表示重叠累枝虫的数量
。
[0032]第二方面，本专利技术提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器
、
至少一个存储器
、
通信接口和总线；
[0033]其中，所述处理器
、
存储器
、
通信接口通过所述总线完成相互间的通信；
[0034]所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以实现如上所述的计数方法
。
[0035]第三方面，本专利技术提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机实现如上所述的计数方法
。
[0036]本专利技术的一种浮游动物累枝虫的计数方法相对于现有技术具有以下有益效果：
[0037](1)
通过累枝虫边缘轮廓点构建多步长高斯分布概率，获取每个轮廓点的概率值，将概率值组成特征向量，再分析特征向量特征曲线和高斯分布曲线是否相似来决定是否是异常点，并将异常点作为两个累枝虫重叠的地方，根据重叠的次数判断累枝虫的个数，从而排除重叠和杂质对计算的干扰，降低计数误差；
[0038](2)
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种浮游动物累枝虫的计数方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1
：获得累枝虫图像，并提取累枝虫边缘轮廓；
S2
：将所述累枝虫边缘轮廓向量化，构建每个轮廓点的局部距离向量；
S3
：通过局部距离向量计算每个轮廓点在特定步长下的高斯分布概率，并构建特征概率向量；
S4
：根据所述特征概率向量提取异常点，所述异常点为累枝虫轮廓重叠连接点，根据异常点的数量计算重叠累枝虫的数量
。2.
如权利要求1所述的一种浮游动物累枝虫的计数方法，其特征在于：所述步骤
S1
具体包括：获得累枝虫图像，对累枝虫图像进行灰度化处理，得到灰度图像；采用差分法对所述灰度图像进行提取，剔除背景，得到含有累枝虫前景的差分图像；对所述差分图像进行二值化处理，并提取带有重叠部位的累枝虫边缘轮廓
。3.
如权利要求1所述的一种浮游动物累枝虫的计数方法，其特征在于：所述局部距离向量为：量为：其中表示点
(i
‑
l)
与点
(i+l)
之间所有轮廓点的局部距离值的向量集合，
i
表示第
i
个轮廓点，
m
表示点
(i
‑
l)
和点
(i+l)
之间的任意一点，
l
表示步长，
m、m+1
……
m+2l
均为点
(i
‑
l)
与点
(i+l)
之间的轮廓点；
dist(
·
)
表示两点之间的距离，表示在步长
l
下点
m
到之间的局部距离值，表示第
t
个轮廓第
m
个点的坐标
。4.
如权利要求3所述的一种浮游动物累枝虫的计数方法，其特征在于：所述步骤
S3
具体包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘浩兵，郭伟，周明，江鹏，程和煦，黎甜，聂先贝，徐珏，
申请(专利权)人：武汉大江锐视生态科技有限公司，
类型：发明
国别省市：