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CN107505698B - 一种生物的识别计数装置及方法 - Google Patents

一种生物的识别计数装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生物的识别计数装置，包括控制系统、三维度移动装置和显微镜，显微镜的目镜处设有图像采集装置，图像采集装置和控制系统电连接，三维度移动装置和控制系统电连接；三维度移动装置上设有固连板，固连板上放置有培养皿，培养皿位于显微镜的物镜下方。本发明同时还公开了一种生物的识别计数方法。采用本发明提供的生物的识别计数装置能够精确的计算培养皿上生物的数量。通过三维度移动装置将培养皿调校至显微镜能够清晰显示生物的位置，然后通过图像采集装置对培养皿进行分区域逐区扫描，控制系统对图像采集装置采集的信息进行逐区分析、记录、统计。

Description

一种生物的识别计数装置及方法
技术领域
本发明涉及一种计数装置，特别是涉及一种生物的识别计数装置及方法。
背景技术
随着生活质量的逐渐提高，人们对生活质量的追求越来越高，所以具有除菌、除螨等功 能的家用电器也应运而生。目前，市场中存在大量的能够去除有害生物(如：螨虫)的电器，此类家用电器在广告宣传中往往神乎其神，但是由于很多有害生物体型微小，往往不能够通 过肉眼直接观察，所以此类的家用电器的工作性能也很难验证。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种生物的识别计数装置，采用本装置能够精确的计算培养皿 上生物的数量，可以用于检验具有除螨功能家用电器的除螨效果，本发明同时还提供了所述 装置的使用方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种生物的识别计数装置，包括控制系统、三维度移动装置和显微镜，显微镜的目镜处 设有图像采集装置，图像采集装置和控制系统电连接，三维度移动装置和控制系统电连接； 三维度移动装置上设有固连板，固连板上放置有培养皿，培养皿位于显微镜的物镜下方。三维度移动装置能够带动固连板沿着三个维度进行移动，一方面使培养皿位于正确的位置通过 显微镜能够显示培养皿上面生物的单个个体；另一方面，图像采集装置采集了当前状态的培 养皿上生物情况后，三维度移动装置能够平移，使图像采集装置能够通过显微镜采集培养皿 上其他状态的生物信息。
前述的一种生物的识别计数装置中，所述三维度移动装置包括X轴移动轨道、Y轴移动 轨道、Z轴移动装置、第一平移装置和第二平移装置，第一平移装置设置在X轴移动轨道上， Y轴移动轨道设置在第一平移装置上，第二平移装置设置在Y轴移动轨道上，Z轴移动装置设 置在第二平移装置上，所述固连板安装在Z轴移动装置上；Z轴移动装置、第一平移装置和 第二平移装置均和控制系统电连接。
作为其中一种可实施方式，所述固连板上设有承载环，培养皿位于承载环上。通过显微 镜观察培养皿时，能够观察到培养皿内具有清晰的生物数量信息。
本发明还提供了前述一种生物的识别计数装置的使用方法，采用本方法能够较为精确的 计算培养皿上生物的数量。一种生物的识别计数方法，采用以上所述的生物的识别计数装置， 包括以下方法：首先将具有生物的培养皿放置在三维度移动装置上，通过控制第一平移装置和第二平移装置使培养皿位于显微镜的物镜下方；然后通过调节Z轴移动装置和显微镜，使 显微镜能够显示培养皿上生物的单个个体；图像采集装置将通过显微镜采集到的培养皿上生 物的信息传递给控制系统，控制系统扫描图像采集装置发送的图像信息，对培养皿上的生物 进行计数。
前述的一种生物的识别计数方法中，还包括下述方法：图像采集装置每次通过显微镜采 集培养皿上指定区域的生物图像信息，图像采集装置经显微镜对指定区域先后拍照两次，拍 照间隔为0.2至10秒；对两次的拍照结果进行比对，如果生物没有移动，视为死亡生物。所 述指定区域指的是指定的单次计数面积，每次对单位面积内的培养皿生物数量进行计数，然后依次累计，直至将培养皿内所有的生物累加完成。
前述的一种生物的识别计数方法中，还包括下述方法：标定活体生物的尺寸，尺寸为活 体生物标定尺寸的30％以下的物体视为杂质，不在累计范围内；尺寸为活体生物标定尺寸的 30％至65％的物体记作0.5个死亡生物，尺寸为活体生物标定尺寸的65％至100％的物体记作1 个死亡生物。死亡生物是因为试验等原因发生破损或断裂，也可能多个粘连在一起，因此制定一个大体的区分规则有助于计算死亡生物的数量。
前述的一种生物的识别计数方法中，如果识别到物体大于所述活体生物的标定尺寸，则 视该物体为粘连在一起的多个生物，根据该物体的尺寸和所述活体生物的标定尺寸计算该物 体包含生物的个数，计算方法为将该物体的尺寸和所述活体生物的标定尺寸做比，比值即该物体包含生物的个数。
前述的一种生物的识别计数方法中，完成一次计数后，旋转培养皿90°至180°，进行 第二次计数；完成第二次计数后，再沿相同方向旋转培养皿90°至180°，进行第三次计数； 如果三次的计数结果，生物总数偏差小于5％，取三次计数结果的平均值为有效结果。
与现有技术相比，采用本发明提供的生物的识别计数装置能够精确的统计培养皿上生物 的数量。通过三维度移动装置将培养皿调校至显微镜能够清晰显示生物数量的位置，然后通 过图像采集装置对培养皿进行拍照，通过控制系统进行分区域逐区扫描，控制系统对图像采集装置采集的信息进行逐区分析、记录、统计。所以采用本装置以及本发明提供的方法能够 精确的计算培养皿上指定区域的生物数量。
附图说明
图1是本发明的一种实施例的结构示意图；
图2是三维度移动装置一种实施例的结构示意图。
附图标记：1-控制系统，2-X轴移动轨道，3-第一平移装置，4-Y轴移动轨道，5-Z轴移动装置，6-第二平移装置，7-图像采集装置，8-显微镜，9-三维度移动装置，10-承载环。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
本发明的实施例1：如图1和图2所示，一种生物的识别计数装置，包括控制系统1、三维度移动装置9和显微镜8，显微镜8的目镜处设有图像采集装置7，图像采集装置7和控制系统1电连接，三维度移动装置9和控制系统1电连接；三维度移动装置9上设有固连板，固连板上放置有培养皿11，培养皿11位于显微镜8的物镜下方。
具体的，所述三维度移动装置9包括X轴移动轨道2、Y轴移动轨道4、Z轴移动装置5、第一平移装置3和第二平移装置6，第一平移装置3设置在X轴移动轨道2上，Y轴移动轨道 4设置在第一平移装置3上，第二平移装置6设置在Y轴移动轨道4上，Z轴移动装置5设置 在第二平移装置6上，所述固连板安装在Z轴移动装置5上；Z轴移动装置5、第一平移装置 3和第二平移装置6均和控制系统1电连接。所述固连板上设有承载环10，培养皿位于承载 环10上。
实施例1的操作方法：一种螨虫的识别计数方法，采用实施例1所述的螨虫的识别计数 装置，包括以下方法：首先将具有螨虫的培养皿11放置在承载环10上。通过控制第一平移 装置3和第二平移装置6使培养皿11位于显微镜8的物镜下方；然后通过调节Z轴移动装置 5和显微镜8，使显微镜8能够显示培养皿11上螨虫的单个个体；图像采集装置7将通过显 微镜8采集到的培养皿11上螨虫的信息传递给控制系统1，控制系统1扫描图像采集装置7 发送的图像信息，对培养皿11上的螨虫进行计数，培养皿11通过三维度移动装置9驱动，使显微镜8能够沿己字形路线逐行显示出培养皿11内的螨虫，并进行计数。本实施例中，控制系统1为计算机，对图像上螨虫的识别和计数可以通过图像识别程序调用matlab算法实现。
图像采集装置7每次通过显微镜8采集培养皿11上指定区域内的螨虫图像信息，图像采 集装置7经显微镜8对指定区域先后拍照两次，拍照间隔为0.2秒；对两次的拍照结果进行 比对，如果螨虫没有移动或触角摆动，视为死亡螨虫。标定活体螨虫的尺寸，如果识别到物 体大于所述活体螨虫的标定尺寸，并且该物体触角数量多于单个螨虫触角数量，则视该物体 为粘连在一起的多个螨虫，根据该物体的尺寸和所述活体螨虫的标定尺寸计算该物体包含螨 虫的个数；粉尘螨螨体呈长圆形，长(260～400)μm，其中，雄螨躯体长(260-360)μm， 雌螨躯体长(360-400)μm，在标定活体螨虫的尺寸的时候需要考虑到雄螨和雌螨的个体差异，以设定更加合理的活体螨虫尺寸。由于死亡的螨虫可能出现碎裂与粘连，文中所述情况 为碎裂的情况，此外还可能发生粘连，就是几个螨虫粘在一起无法分开，通过面积的估算， 将其人为的计数为几个螨虫。
完成一次计数后，旋转培养皿(11)90°，进行第二次计数；完成第二次计数后，再沿相同方向旋转培养皿(11)180°，进行第三次计数；如果三次的计数结果，生物总数偏差小于5％，取三次计数结果的平均值为有效结果。
实施例2：如图1、图2所示，一种生物的识别计数装置，包括控制系统1、三维度移动装置9和显微镜8，显微镜8的目镜处设有图像采集装置7，图像采集装置7和控制系统 1电连接，三维度移动装置9和控制系统1电连接；三维度移动装置9上设有固连板，固连 板上放置有培养皿11，培养皿11位于显微镜8的物镜下方。
具体的，所述三维度移动装置9包括X轴移动轨道2、Y轴移动轨道4、Z轴移动装置5、第一平移装置3和第二平移装置6，第一平移装置3设置在X轴移动轨道2上，Y轴移动轨道 4设置在第一平移装置3上，第二平移装置6设置在Y轴移动轨道4上，Z轴移动装置5设置 在第二平移装置6上，所述固连板安装在Z轴移动装置5上；Z轴移动装置5、第一平移装置 3和第二平移装置6均和控制系统1电连接；所述固连板上设有承载环10，承载环10上设有 具有培养皿11，培养皿11内具有跳骚。
实施例2的操作方法：一种生物的识别计数方法，采用实施例2所述的生物的识别计数 装置，包括以下方法：首先将具有跳骚的培养皿11放置在承载环10上，通过控制第一平移 装置3和第二平移装置6使培养皿11位于显微镜8的物镜下方；然后通过调节Z轴移动装置 5和显微镜8，使显微镜8能够显示培养皿11上跳骚的单个个体，显微镜8的对焦可以通过 手动调节，也可以通过自动调节来实现；图像采集装置7将通过显微镜8采集到的图像信息 传递给控制系统1，控制系统1扫描图像采集装置7发送的图像信息，对图像中培养皿11上 的跳骚进行计数。
图像采集装置7每次通过显微镜8采集培养皿11上指定区域内的图像信息，图像采集装 置7经显微镜8对指定区域先后拍照两次，拍照间隔为10秒；对两次的拍照结果进行比对， 如果跳骚没有移动，视为死亡跳骚。尺寸为活体跳骚标定尺寸的30％以下的物体视为杂质， 不在累计范围内；尺寸为活体跳骚标定尺寸的30％至65％的物体记作0.5个死亡跳骚，尺寸为 活体跳骚标定尺寸的65％至100％的物体记作1个死亡跳骚。控制系统1依次对相邻的指定区 域内的活体跳骚、死亡跳骚和跳骚总数进行扫描、计数，并累计。
培养皿11中的物质一般可以分为3种，分别是：皮屑、单个活跳骚或者死跳骚、粘连死 跳骚；按照面积大小排序为：皮屑<单个跳骚<粘连死跳骚，所以确定最大和最小跳骚面积是 很重要的，小于最小跳骚面积的物质一定是皮屑或其他杂质，大于最大活跳骚面积的物质一 定是粘连死跳骚。粘连单个死跳骚平均面积的意思是粘连死跳骚面积除以死跳骚个数，若要 粘连单个死跳骚平均面积精确一些，也可以取n堆，n堆的粘连死跳骚面积相加除以n堆中 死跳骚的个数。
完成一次计数后，旋转培养皿180°，进行第二次计数；完成第二次计数后，再沿相同 方向旋转培养皿90°，进行第三次计数；如果三次的计数结果，生物总数偏差小于5％，取三次计数结果的平均值为有效结果。

Claims (4)

1.一种生物的识别计数装置，其特征在于，包括控制系统(1)、三维度移动装置(9)和显微镜(8)，显微镜(8)的目镜处设有图像采集装置(7)，图像采集装置(7)和控制系统(1)电连接，三维度移动装置(9)和控制系统(1)电连接；三维度移动装置(9)上设有固连板，固连板上放置有培养皿，培养皿位于显微镜(8)的物镜下方；
所述三维度移动装置(9)包括X轴移动轨道(2)、Y轴移动轨道(4)、Z轴移动装置(5)、第一平移装置(3)和第二平移装置(6)，第一平移装置(3)设置在X轴移动轨道(2)上，Y轴移动轨道(4)设置在第一平移装置(3)上，第二平移装置(6)设置在Y轴移动轨道(4)上，Z轴移动装置(5)设置在第二平移装置(6)上，所述固连板安装在Z轴移动装置(5)上；Z轴移动装置(5)、第一平移装置(3)和第二平移装置(6)均和控制系统(1)电连接；
所述固连板上设有承载环(10)，培养皿位于承载环(10)上；
本装置采用的计数方法包括下述内容：首先将具有生物的培养皿放置在三维度移动装置(9)上，通过控制第一平移装置(3)和第二平移装置(6)使培养皿位于显微镜(8)的物镜下方；然后通过调节Z轴移动装置(5)和显微镜(8)，使显微镜(8)能够显示培养皿上生物的单个个体；图像采集装置(7)将通过显微镜(8)采集到的培养皿上生物的信息传递给控制系统(1)，控制系统(1)扫描图像采集装置(7)发送的图像信息，对培养皿上的生物进行计数；
图像采集装置(7)每次通过显微镜(8)采集培养皿上指定区域的生物图像信息，图像采集装置(7)经显微镜(8)对所述指定区域先后拍照两次，拍照间隔为0.2至10秒；对两次的拍照结果进行比对，如果生物没有移动，视为死亡生物；
标定活体生物的尺寸，培养皿内尺寸为活体生物标定尺寸的30％以下的物体视为杂质，不在累计范围内；尺寸为活体生物标定尺寸的30％至65％的物体记作0.5个死亡生物，尺寸为活体生物标定尺寸的65％至100％的物体记作1个死亡生物。
2.根据权利要求1所述的一种生物的识别计数装置，其特征在于，本装置采用的计数方法还包括下述内容：控制系统(1)对培养皿内的活体生物、死亡生物和生物总数进行扫描、计数，并累计。
3.根据权利要求2所述的一种生物的识别计数装置，其特征在于，本装置采用的计数方法还包括下述内容：如果识别到物体大于所述活体生物的标定尺寸，则视该物体为粘连在一起的多个生物，根据该物体的尺寸和所述活体生物的标定尺寸计算该物体包含生物的个数。
4.根据权利要求3所述的一种生物的识别计数装置，其特征在于，本装置采用的计数方法还包括下述内容：完成一次计数后，旋转培养皿90°至180°，进行第二次计数；完成第二次计数后，再沿相同方向旋转培养皿90°至180°，进行第三次计数；如果三次的计数结果，生物总数偏差小于5％，取三次计数结果的平均值为有效结果。
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