專利名稱：一種對顯微圖像中圓形藻類定位的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種藻類的定位，尤其是涉及一種對顯微圖像中圓形藻類定位的方法。
背景技術(shù)：
藻類是一類廣泛分布于各類生境的單細(xì)胞生物，對生態(tài)系統(tǒng)的平衡起著至關(guān)重要 的作用。它是地球海洋初級生產(chǎn)力的主要組成部分。除此之外，藻類許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng) 用，如水質(zhì)檢測([l]Prygiel J，Coste M，Bukowska J. Review of the major diatom—based techniques for thequality assessment of continental surface waters.In :Use of algae for monitoring rivers, PrygielJ， Coste M， Bukowska J. (eds)， Agence de 1' Eau Artois-Picardie， Douai， France. 1998 :224-238 ;[2]Kelly MG. Water quality assessment by algal monitoring. In :The handbook of environmentalmonitoring， F. Burden, I. Mckelvie， A. Guenther and U. Fo :rstner (eds) ， McGraw_Hill， New York)、 養(yǎng)殖、石油勘探、纟內(nèi)米技術(shù)([3] Ryan WD， Richard G， Star Trek r印licators and diatom薩otechnology [J] Trends in Biotechnol， 2003， 21 :325-328)和赤潮預(yù)報(bào)等，這 些應(yīng)用都離不開對藻類圖像的處理。 在與人類生產(chǎn)生活更密切相關(guān)的浮游類型藻類中，外形輪廓為圓形的藻類所占的 比重非常大，如硅藻的中心綱，其大部分種類都具有圓形外形，對于該類型的微藻，僅通過 外形特征進(jìn)行分類顯然不可能，只能通過藻體的紋理特點(diǎn)進(jìn)行分類判斷。對藻體紋理進(jìn)行 處理的一個(gè)不可逾越的環(huán)節(jié)是藻體輪廓的精確定位。 對硅藻納米工程技術(shù)中，在硅藻芯片處理的一個(gè)重要環(huán)節(jié)也是藻體的精確定位。
然而，在實(shí)際的操作環(huán)境中，由于各種現(xiàn)實(shí)條件的限制，傳統(tǒng)的圖像處理方法只能 對藻體所在區(qū)域進(jìn)行粗略定位，首先顯微圖像的噪聲點(diǎn)較多，傳統(tǒng)的檢測邊緣的模板，如 Prewitt， Roberts, Sobel等受噪聲影響大，而灰度閾值分割又受顯微圖像光源影響很大，顯 微圖像常見的照明光源的方向性問題也容易產(chǎn)生光照不平衡的效果，使該方法的分割成功 率也無法滿足要求；影響輪廓曲線的還有雜質(zhì)或水泡對藻體邊緣的遮擋。此外，藻體在生長 過程中形成的紋理方向也使得邊緣提取往往出現(xiàn)偽輪廓。所以，傳統(tǒng)的藻體分割方法如閾 值分割和輪廓提取等可以實(shí)現(xiàn)對藻體大致輪廓的提取，但是邊緣會(huì)出現(xiàn)大量的毛剌、缺刻 和突起，即使通過一定的輪廓平滑手段進(jìn)行加工，所獲得的藻輪廓也是一個(gè)不規(guī)則現(xiàn)狀。
通過大量的文獻(xiàn)檢索表明，大量對藻類圖形的圖像分割方法往往基于無先驗(yàn)知識(shí) 背景的簡單操作，基于藻體現(xiàn)狀先驗(yàn)信息，通過校正手段對預(yù)分割輪廓進(jìn)行校正的方法還 未見報(bào)道。本發(fā)明的目的在于提供一種針對圓形藻類的精確定位方法，它主要基于對圓形 藻體的判斷的先驗(yàn)信息，結(jié)合初步定位的藻體輪廓，進(jìn)行二次校正，最終形成藻體區(qū)域定 位，為藻類自動(dòng)識(shí)別的紋理特征提取處理，或藻類納米工程后續(xù)操作，提供精確的操作前 提。該方法能夠在相當(dāng)大的程度避免簡單圖像分割手段形成的缺刻和突起，具有較高的可 操作性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種對顯微圖像中圓形藻類定位的方法。
本發(fā)明包括以下步驟 1)用顯微鏡及圖像采集設(shè)備建立原始微藻圖像數(shù)據(jù)庫并裝入計(jì)算機(jī)，其中每幅原 始藻類圖像的分辨率至少達(dá)到100X100 ; 2)通過閾值分割和canny邊緣檢測等常規(guī)計(jì)算機(jī)圖像分割技術(shù)，提取目標(biāo)微藻的 藻體大致所在區(qū)域，得到預(yù)定位輪廓A ; 3)通過常規(guī)的圓度判斷方法和周長面積比值法對輪廓A進(jìn)行圓度判斷；所述常規(guī) 的圓度判斷方法如輪廓標(biāo)記圖法等。 4)如果輪廓A的圓度在容忍范圍內(nèi)，基于輪廓A進(jìn)行hough變換或曲線擬合，得到 修正的輪廓B，即最終的圓形藻類定位。 本發(fā)明所基于的原理是傳統(tǒng)的圖像處理方法可以對藻體區(qū)域進(jìn)行初步分割，得 到大致所在區(qū)域，影響傳統(tǒng)的圖像處理方法準(zhǔn)確定位藻體輪廓的因素是多方面的，包括噪 音、圖像光源、雜質(zhì)遮擋和藻體內(nèi)部的紋理輪廓等。本發(fā)明通過對預(yù)分割輪廓進(jìn)行圓度判 斷，獲得該藻體為圓形的先驗(yàn)信息，并以此先驗(yàn)信息對原有的輪廓進(jìn)行擬合校正，獲得更精 確的定位。實(shí)際上，本發(fā)明基于的前提是藻類形狀是規(guī)則的，基本不存在高度接近圓形的不 規(guī)則形狀，而且輪廓提取獲得的大部分輪廓線是正確的。本發(fā)明通過更高層的形狀先驗(yàn)信 息指導(dǎo)輪廓提取，通過擬合的方式將偏差點(diǎn)排除，得到更好的分割結(jié)果。


圖l為本發(fā)明對一幅圓形微藻顯微圖像的定位過程圖。其中A為原始圖像，B為該 圖的初步分割后圖像，C為分割校正后的圖像白線代表分割結(jié)果；左欄為瓊氏圓篩藻，中、 右欄為愛氏輻環(huán)藻。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。 1)在顯微鏡和高精度數(shù)碼攝像裝置下拍攝10種圓形藻類顯微單藻圖片，并對其 進(jìn)行灰度化處理(圖1A) 2)通過采用自動(dòng)閾值分割技術(shù)，提取目標(biāo)微藻的藻體所在區(qū)域得到初步輪廓(圖 IB) 3)采用穩(wěn)健最小二乘法對初步輪廓進(jìn)行曲線擬合(DuMouchel， 1989)，該方法實(shí) 質(zhì)是一 種選權(quán)迭代最小二乘過程，通過降低異值點(diǎn)的權(quán)重方法達(dá)到減少異值點(diǎn)的影響。
本發(fā)明對藻類圖像進(jìn)行預(yù)分割，對預(yù)分割的輪廓進(jìn)行圓度判斷，若預(yù)分割的結(jié)果 認(rèn)為該藻體接近圓形，則通過判斷該藻為圓形的先驗(yàn)知識(shí)，通過預(yù)分割輪廓進(jìn)行校正，得到 一個(gè)精確的圓形輪廓，并以此圓形輪廓作為藻體定位依據(jù)。
權(quán)利要求
一種對顯微圖像中圓形藻類定位的方法，其特征在于包括以下步驟1)用顯微鏡及圖像采集設(shè)備建立原始微藻圖像數(shù)據(jù)庫并裝入計(jì)算機(jī)，其中每幅原始藻類圖像的分辨率至少達(dá)到100×100；2)通過閾值分割和canny邊緣檢測的計(jì)算機(jī)圖像分割方法，提取目標(biāo)微藻的藻體大致所在區(qū)域，得到預(yù)定位輪廓A；3)通過圓度判斷方法和周長面積比值法對輪廓A進(jìn)行圓度判斷；4)如果輪廓A的圓度在容忍范圍內(nèi)，基于輪廓A進(jìn)行hough變換或曲線擬合，得到修正的輪廓B，即最終的圓形藻類定位。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種對顯微圖像中圓形藻類定位的方法，其特征在于所述圓度 判斷方法為輪廓標(biāo)記圖法。
全文摘要
一種對顯微圖像中圓形藻類定位的方法，涉及一種藻類的定位。提供一種對顯微圖像中圓形藻類定位的方法。用顯微鏡及圖像采集設(shè)備建立原始微藻圖像數(shù)據(jù)庫并裝入計(jì)算機(jī)，其中每幅原始藻類圖像的分辨率至少達(dá)到100×100；通過閾值分割和canny邊緣檢測等常規(guī)計(jì)算機(jī)圖像分割技術(shù)，提取目標(biāo)微藻的藻體大致所在區(qū)域，得到預(yù)定位輪廓A；通過常規(guī)的圓度判斷方法和周長面積比值法對輪廓A進(jìn)行圓度判斷；所述常規(guī)的圓度判斷方法如輪廓標(biāo)記圖法等。如果輪廓A的圓度在容忍范圍內(nèi)，基于輪廓A進(jìn)行hough變換或曲線擬合，得到修正的輪廓B，即最終的圓形藻類定位。
文檔編號G01B11/24GK101694721SQ200910112618
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月1日
發(fā)明者楊晨暉, 梁君榮, 羅金飛, 陳長平, 駱巧琦, 高亞輝 申請人:廈門大學(xué);