Фильтр и3МТестовые таблетки все чаще используются для микробиологического тестирования в биологических, медицинских, пищевых, экологических и других областях. Одна из особенностей многих фильтров или тестовых полос заключается в том, что на их поверхности есть линии сетки разных цветов и размеров. Эти сетки облегчают ручные наблюдения, но затрудняют использование все большего числа автоматических счетчиков колоний. Поскольку цвет сетки часто очень глубокий, традиционные методы часто обнаруживают сетку, а не колонию. Рисунок ниже1、2、3Показаны три распространенных типа фильтров и3МТестовые фильмы, а также результаты разделения с использованием традиционных методов разделения изображений.

В том числе, рисунок1-аЭто оригинал фильтра Седолиса с черной сеткой на поверхности и ростом светло - желтых колоний. рисунок1-bЭто эффект разделения с использованием традиционного метода порогового разделения. рисунок1-сЭто эффект разделения с использованием цветного градиента. Поскольку сетка фильтра имеет более глубокий цвет, чем колония, традиционные методы обработки изображений разделяют сетку, а не колонию.

рисунок1. фильтр Седолиса

рисунок2-ада3МЗолотой стафилококковый тест с желтой сеткой и фиолетовыми колониями на поверхности. рисунок1-bЭто эффект разделения с использованием традиционного метода порогового разделения. рисунок1-сЭто эффект разделения с использованием цветного градиента. Эти два метода деления, разделяя колонии, также разделяют сетку, что делает невозможным подсчет колоний.

рисунок2. 3МТест на золотую стафилококку.

рисунок3-ада3МТесты на кишечную палочку с красной сеткой на поверхности, красными колониями и красным фоном. Эта ситуация является Zui сложной, независимо от традиционного метода порогового разделения (рисунок)3-bИли метод деления цветным градиентом (рисунок)3-сНи один из них не может получить желаемый эффект.

рисунок3. 3МТест на кишечную палочку.

Оказывается, что традиционные технологии обработки изображений больше не могут решить вышеупомянутые фильтрующие мембраны или3МТестовые таблетки для обнаружения колоний должны быть изучены для создания новых методов обнаружения.Быстрое числоТехнологическая командаИсследование, длившееся два года, основано на текущей модели горизонтального набора активных контуров, в сочетании с фильтрующей мембраной и3МХарактеристики тестового листа, образующего подходящий фильтр или3МНовый алгоритм разделения тестового фильма успешно решает вышеуказанные проблемы.

1Модель горизонтального набора движущихся контуров на основе морфологических ограничений

Принцип разделения изображений, основанный на модели движущегося контура горизонтального набора, заключается в том, что движущийся контур постоянно приближается к цели разделения в процессе минимизации энергетического функционала. Если в энергетический функционал вводятся ограничения, основанные на априорных знаниях, которые приводят контуры деятельности к цели, указанной в ограничениях, то можно разделить желаемые цели. Ранее были выдвинуты две основные идеи.

Один из них -КремерсПредложенная модель, основанная на априорных ограничениях знаний. Установить горизонтальный набор форм, определенных априорным знаниемФ₀Модель движущегося контура, основанная на априорном знании формы, добавляет элемент энергии, связанный формой, в энергетический функционал, чтобы направлять кривую к этой форме:

В формуле,ЛОпределяет область действия априорного знания формы,L = -1Область исключена из интеграла. Этот метод строго определяет местоположение и размер информации о форме и ограничен в практическом применении.

Другой -Тони ЧанПредлагается модель движущегося контура, основанная на априорном знании формы, которая позволяет сдвигать, масштабировать и вращать формы и так далее. Если горизонтальное множествоФ₂Это горизонтальное множество.Ф₁После переноса, вращения, масштабирования, чтобы получить, установите координаты сдвига кака, bУвеличить размеррУгол поворота дляθВыражение отношения между двумя горизонтальными наборами:

Если бы Сай0Это функция горизонтального множества фиксированной формы, полученная путем решения символической функции расстояния. Сай - это функция горизонтального множества, соответствующая первоначальной форме после перемещения, вращения или масштабирования. Таким образом, энергетические функции модели горизонтального множества, основанные на априорном знании формы, являются:

числовое решение этих двух методов включает в себя решение градиентного нисходящего потока для нескольких переменных энергетической функции, и каждая итерация кривой требует обновления нескольких переменных, поэтому приближение модели активного контура очень медленное и не может быть фактически использовано.
Фильтр сетки или3МДля тестовых пластин колонии, которые необходимо обнаружить, обычно круглые, тогда априорное знание формы горизонтального набора может быть установлено как круглые. Для круга сдвиг и масштабирование в его геометрических преобразованиях приводят только к изменению формы, вращение не влияет на форму круга, поэтому модель горизонтального множества, основанная на круге, требует только трех дополнительных переменных (а,b,rЭнергетический функционал модели движущегося контура горизонтального набора, основанный на круговых ограничениях, может быть упрощен следующим образом:

В формуле второй элемент является связанным элементом, роль которого заключается в том, чтобы заставить конечный контур zui сходиться в круг. В дополнение к необходимости градиентного нисходящего потока для функции горизонтального множества в этой модели требуется только пара (а,b,r) Обновление трех переменных, количество итераций значительно уменьшается, увеличивая скорость разделения.

Для синхронного обнаружения нескольких колоний на плоской чашке Петри требуется дальнейшее внедрение многофазной модели горизонтального набора движущихся контуров; В то же время для дальнейшего повышения скорости обнаружения необходимо использовать метод быстрого решения модели динамического контура горизонтального набора. В обоих отношениях исследовательская группа Секции быстрой цифровой науки и техники достигла важных результатов и практического применения, вы можете ознакомиться с « подсчетом колоний», опубликованным компанией Xingdi Technology Co., Ltd.Инновационные технологии（один):: Модель контура деятельности горизонтального набора ").

2Обнаружение поверхностных складок, размытых по краям колоний

Модель горизонтального набора движущихся контуров, основанная на морфологических ограничениях, сохраняет как модель горизонтального набора движущихся контуровИмеет преимущества сильной шумостойкости, гладкой непрерывности разделенной границы, может обрабатывать сложные ситуации с поверхностной структурой и в то же время может очень хорошо приближаться к круговой цели. В частности, для некоторых колоний или клеток с размытыми контурами и более серьезными поверхностными складками наблюдается чрезвычайно * эффект разделения.

рисунок4Это показывает эффект обнаружения протоплазматических клеток с размытыми краями. В том числе, рисунок4-аЭто протоплазматические клетки; рисунок4-bИспользуется общая модель горизонтального набора движущихся контуров, из - за отсутствия круглых ограничений обнаружена не круглая; рисунок4-сИспользуя алгоритм « горизонтального набора движущихся контуров, основанных на морфологических ограничениях», разработанный Xingdi Technology, из - за круговых ограничений, последующее приближение Zui должно быть кругом, что хорошо восстанавливает прототип клетки.

рисунок4. Границы размытыОбнаружение протоплазматических клеток

рисунок5Было показано обнаружение протоплазматических клеток с очень серьезными поверхностными складками. В том числе, рисунок4-аЭто протоплазматические клетки; рисунок4-bИспользуется общая модель горизонтального набора движущихся контуров, и из - за отсутствия круглых ограничений обнаруживается куча фрагментов; рисунок4-сИспользуя алгоритм « горизонтального набора движущихся контуров, основанных на морфологических ограничениях», разработанный Xingdi Technology, Zui приближается к полной протоплазменной клетке из - за круговых ограничений.

рисунок5. Поверхностная складкаОбнаружение протоплазматических клеток

3Для фильтрующих мембран и3МТестовый эффект

рисунок6Показать « модель горизонтального набора движущихся контуров, основанную на морфологических ограничениях», разработанную с использованием технологии быстрых чисел, на сеточных фильтрах и3МТестовый эффект. В том числе, рисунок6-аА6-bА6-сЭто фильтры Седолиса,3МЗолотой стафилококк,3МОригинал теста на кишечную палочку. рисунок6-dА6-еА6-fЭто эффект разделения после использования « модели горизонтального набора активных контуров, основанной на морфологических ограничениях». Благодаря круглым ограничениям, подвижные контуры избегают приближения к сетке, и Zui в конечном итоге обнаруживает все круглые колонии.

рисунок6. Эффект модели движущегося контура горизонтального набора на основе морфологических ограничений

4Перспективы

Метод разделения изображений на основе модели движущихся контуров горизонтального набора,Обладая сильными антишумовыми свойствами, хорошей стабильностью численного решения, гладкой непрерывностью разделения границ и возможностью обработки сложных топологических структур, он стал одной из передовых технологий разделения изображений в верхней части Zui.

Команда по исследованиям и разработкам в области быстрых цифровых технологий, после более чем двух лет исследований, не только освоила эту передовую технологию, но и для характеристик микробных колоний, на основе традиционной модели горизонтального набора активных контуров, творческие исследования разработали модель быстрого движущегося контура, подходящую для подсчета сложных колоний, модель многофазного горизонтального набора активных контуров и модель горизонтального набора, основанную на морфологических ограничениях. Эти модели не только обеспечивают точную и эффективную статистику сложных колоний, сложных плоских чашек Петри, но также подходят для обнаружения клеток и т. Д.

Ханчжоу Синьцзянская технологическая компания с ограниченной ответственностью Министерство научных исследований и разработок