【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微生物运动活性检测分析领域，具体涉及一种利用单位时间内运动面积评估微生物运动活性的方法。
技术介绍
1、微生物是丰富的生物多样性资源之一，其中许多细菌、微藻能产生生物活性物质或生物能源，例如生物柴油、海藻多糖、抗生素、酶类等。此外，微生物可应用于环境监测、环境修复等领域，在医药、食品、水产养殖、化工、能源、环保、农业及航天等领域有着重要的开发价值。某些微生物同样具有有害性，可引发赤潮，某些甲藻作为病原微生物，导致了养殖业的大面积减产。因此，充分了解微生物的各项生理特征，积极促进有益物质的产出，同时避免潜在危害，具有极其重要的意义。
2、许多微生物具备运动性，对其生存和繁殖具有重要作用。通过评估微生物的运动活性，可以更准确地了解微生物的生物学特征，进而把握不同环境因素对其影响。目前，微生物运动的主流方法是通过显微镜下直接观察和记录微生物的运动轨迹，分析运动速度来把握其运动活性。将观察对象缩成一个质点，质点间的坐标变化被认为是该对象的位置变化，质点假设只提供了整体运动的平均描述，而无法准确捕捉到对象边界或局部部分的运动和变化。质点假设简化掉的细节在某些情况下可能是不可忽视的。对于某些微生物，其运动并不单纯具有点到点的特性，还表现出旋转、摆动、甚至原地摆动性，通过将微生物看作质点进而分析其位移的方法不够适用，无法为评估微生物运动活性提供必要的技术支持。
技术实现思路
1、为解决现有技术中的上述不足，为了能够定量评估微生物的运动活性，进而准确把握其生物学特征，本专
2、本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种利用运动面积测量微生物运动活性的方法，通过采集待测水体中微生物运动的视频图像，分析单位时间内微生物影像占据的位置坐标变化，判断微生物的运动活性，包括以下步骤：
3、步骤1、制备样品，置于显微镜下观察并采集视频；
4、步骤2、将图像分离为微生物与背景，处理消除图像噪点；
5、步骤3、计算差矩阵，分析微生物影像单位时间内的位置坐标变化，计算单个差帧及当前视频的平均多帧的变动像素点数目；
6、步骤4、换算像素数为实际面积值，得到多帧的变动面积均值，分析视野换算至每体积的运动面积值，最终输出为单位体积内样品的运动面积值，用于表征微生物的运动活性。
7、所述制备样品，是依据目标微生物密度、体积大小、游动特性选取微生物计数装置，进行样品制备。
8、所述采集视频是使用显微镜搭载的高速相机对微生物计数装置的计数区域采集目标微生物的运动视频图像。
9、所述视频每视野至少包括20个目标微生物且每个微生物至少录制3-4个微生物运动周期。
10、所述图像处理为对采集的视频依次进行如下操作：
11、a.转为图片序列；
12、b.灰度化处理；
13、c.使用滤波器高亮微生物边缘；
14、d.自动阈值划分前景微生物与背景；
15、e.填补微生物体上的空洞；
16、f.根据微生物大小范围，消除连通域孤立点，并再次消除与微生物相连的噪点。
17、按照如上步骤a-f得到：微生物与背景的二值图片矩阵。
18、所述分析微生物影像在逐帧图像上的位置坐标变化，是将相邻帧的二值图片矩阵做差值，得到差矩阵，其中以1表示微生物新移动入的像素区域，以-1表示微生物移动开的像素区域，以0表示微生物自身未移动的区域或背景未变动的区域。
19、所述计算单个差帧及当前视频的平均差帧的变动像素点数目，是将差矩阵各项取绝对值后求和，得到两帧间变化的运动像素数，再求取当前视频所有帧间平均的变动像素数。
20、所述换算像素为实际面积，是依据录制视频的分辨率获取单个像素代表的实际面积，计算视野的平均变动像素数对应的实际平面面积。
21、所述将分析视野换算至每体积的运动面积数据，是根据分析视野对应的实际平面面积、视野的液体体积，换算至每毫升中变动的运动面积数据，作为最终结果输出。
22、本专利技术具有以下有益效果及优点：
23、本专利技术提供一种利用运动面积测量微生物运动活性的方法，量化结果符合人工观测的直观感受，具有高效、客观、准确的特点，可以对目标微生物的群体的活动水平进行精细化评估。利用本专利技术评估微生物的运动活性，可用于评价目标微生物的运动能力这一重要的生理指标，在评估其对环境响应方面做出测评，有利于人类对微生物资源进行更好的利用。
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1.一种利用运动面积测量微生物运动活性的方法，其特征在于，通过采集待测水体中微生物运动的视频图像，分析单位时间内微生物影像占据的位置坐标变化，判断微生物的运动活性，包括以下步骤：
2.按权利要求1所述的一种利用运动面积测量微生物运动活性的方法，其特征在于，所述制备样品，是依据目标微生物密度、体积大小、游动特性选取微生物计数装置，进行样品制备。
3.按权利要求1所述的一种利用运动面积测量微生物运动活性的方法，其特征在于，所述采集视频是使用显微镜搭载的高速相机对微生物计数装置的计数区域采集目标微生物的运动视频图像。
4.按权利要求1所述的一种利用运动面积测量微生物运动活性的方法，其特征在于，所述视频每视野至少包括20个目标微生物且每个微生物至少录制3-4个微生物运动周期。
5.按权利要求1所述的一种利用运动面积测量微生物运动活性的方法，其特征在于，所述图像处理为对采集的视频依次进行如下操作：
6.按权利要求1所述的一种利用运动面积测量微生物运动活性的方法，其特征在于，所述分析微生物影像在逐帧图像上的位置坐标变化，是将相邻帧的
7.按权利要求1所述的一种利用运动面积测量微生物运动活性的方法，其特征在于，所述计算单个差帧及当前视频的平均差帧的变动像素点数目，是将差矩阵各项取绝对值后求和，得到两帧间变化的运动像素数，再求取当前视频所有帧间平均的变动像素数。
8.按权利要求1所述的一种利用运动面积测量微生物运动活性的方法，其特征在于，所述换算像素为实际面积，是依据录制视频的分辨率获取单个像素代表的实际面积，计算视野的平均变动像素数对应的实际平面面积。
9.按权利要求1所述的一种利用运动面积测量微生物运动活性的方法，其特征在于，所述将分析视野换算至每体积的运动面积数据，是根据分析视野对应的实际平面面积、视野的液体体积，换算至每毫升中变动的运动面积数据，作为最终结果输出。
...【技术特征摘要】
1.一种利用运动面积测量微生物运动活性的方法，其特征在于，通过采集待测水体中微生物运动的视频图像，分析单位时间内微生物影像占据的位置坐标变化，判断微生物的运动活性，包括以下步骤：
2.按权利要求1所述的一种利用运动面积测量微生物运动活性的方法，其特征在于，所述制备样品，是依据目标微生物密度、体积大小、游动特性选取微生物计数装置，进行样品制备。
3.按权利要求1所述的一种利用运动面积测量微生物运动活性的方法，其特征在于，所述采集视频是使用显微镜搭载的高速相机对微生物计数装置的计数区域采集目标微生物的运动视频图像。
4.按权利要求1所述的一种利用运动面积测量微生物运动活性的方法，其特征在于，所述视频每视野至少包括20个目标微生物且每个微生物至少录制3-4个微生物运动周期。
5.按权利要求1所述的一种利用运动面积测量微生物运动活性的方法，其特征在于，所述图像处理为对采集的视频依次进行如下操作：
6.按权利要求1所述的一种利用运动面积测量微生物运动活性...
【专利技术属性】
技术研发人员：张绪涛，史竞园，李蒙，黄骞，张菊，胡丽君，李才文，
申请(专利权)人：中国科学院海洋研究所，
类型：发明
国别省市：
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