[发明专利]一种基于荧光显微图像的微藻细胞识别方法

说明书

本发明公开一种基于荧光显微图像的微藻细胞识别方法，包括：SS1：提取微藻细胞多种特征，基于多种微藻细胞特征训练多种识别方法；SS2：用训练好的多种识别方法对微藻细胞进行识别；SS3：对各种微藻细胞识别方法所识别的结果进行组合决策，得到最终识别结果。本发明采用多种方法对微藻细胞不同的特征方法进行描述，在本质上提高了微藻细胞识别的准确度；使用综合的分类方法，结合不同的微藻细胞特征进行单独训练和分类，并且最终对识别结果通过合理的步骤进行处理，相对于单一分类方法的识别率得到了较明显的提升，同时增加了识别结果的置信度。

技术领域

本发明涉及微藻细胞识别领域，具体涉及一种基于荧光显微图像的微藻细胞识别方法。

背景技术

随着社会的发展和城市化的建设，世界各国对环保的要求日益提高。尤其是对海洋环保和内陆湖泊水域的要求，更是促进我们在科技上进行更深入的发展，以应对越来越严峻的水域环境问题。在海洋和内陆各大水域中，微藻的生长和繁殖对环境起着关键的作用，也对环境保护工作提出各种各样的挑战。近些年来，由于水体富营养化的加重，近岸海域赤潮和内陆水体藻华爆发日趋频繁，尤其是其中的有害藻华对引用水安全、渔业生产和食品安全造成严重威胁，对藻华机理的研究和有关水域环境的监测技术已经成为相关领域的热门和关键工作。

现有的微藻水样分析主要利用人工显微镜检技术，通过对水样的采样、富集和样品固定，由镜检人员在显微镜下进行观测、记录和分析。人工镜检费时费力，对镜检人员的仪器操作和经验都有很高要求，分析结果易受操作人员的主观性带来偏差。以荧光成像流式细胞仪为代表的新型显微成像技术可以利用微藻体内的叶绿素自发荧光，对水样中的大量微藻实现高通量的快速荧光显微成像，不仅保留了传统显微成像对微藻细胞形态的表征能力，还增加了对水样中微藻检测的特异性，同时大幅增加了表征通量。针对这些新型的技术所采集的微藻荧光图像，本发明旨在发展有关的计算机图像分析技术，结合微藻荧光显微图像的特点，对其中的微藻细胞进行快速检测分类和测量分析，从而提升对水体中微藻分析的精度和自动化程度。

发明内容

本发明的目的在于发明一种新的微藻荧光显微图像分析方法，可以快速稳定的对微藻荧光显微图像中的细胞进行识别，从而有助于微藻图像分析研究工作。

本发明的技术方案是：一种基于荧光显微图像的微藻细胞识别方法，包括：

SS1：提取微藻细胞多种特征，基于多种微藻细胞特征训练多种识别方法；

SS2：用训练好的多种识别方法对微藻细胞进行识别；

SS3：对各种微藻细胞识别方法所识别的结果进行组合决策，得到最终识别结果。

进一步地，

所述步骤SS1具体包括：

对微藻细胞训练集的微藻细胞荧光显微图像进行处理，定位微藻细胞，获得微藻细胞预处理图像，基于微藻细胞预处理图像提取至少两种微藻细胞特征，基于每种微藻细胞特征训练一种微藻细胞识别方法；

所述步骤SS2具体包括：

对微藻细胞测试集的微藻细胞荧光显微图像进行处理，定位微藻细胞，获得微藻细胞预处理图像，基于微藻细胞预处理图像提取相应的至少两种微藻细胞特征，基于所提取的微藻细胞特征，使用相对应的训练好的微藻细胞识别方法对微藻细胞进行识别。

进一步地，步骤SS1和SS2中，采用改进的图分割方法对微藻细胞训练集和/或微藻细胞测试集的微藻细胞荧光显微图像进行处理，定位微藻细胞，获得微藻细胞预处理图像，具体包括：

对微藻细胞荧光显微图像进行去噪，并将去噪后的微藻细胞荧光显微图像归一化到[0,255]，获得微藻细胞灰度图像；

对去噪后的微藻细胞荧光显微图像进行滤波；