[发明专利]一种利用智能成像与识别技术实现在线生物监测的方法

说明书

本发明公开了一种利用智能成像与识别技术实现在线生物监测的方法，包括外壳体，外壳体上设有显微镜组件，显微镜组件包括显微镜立臂，显微镜立臂设置在底座上，底座上设有自动扫描载物平台，显微镜立臂上端设有高清摄像相机，显微镜立臂上端下方安装有物镜，且高清摄像相机设置在物镜上方，外壳体上还设有控制器，本发明结构简单，操作方便，利用计算机视觉中物体检测的算法，能简单直观、自动化的记录并分析污水中微生物情况，并且能够实时在线观测污水状态。

技术领域

本发明涉及生物监测技术领域，具体为一种利用智能成像与识别技术实现在线生物监测的方法。

背景技术

为了了解污水中微生物状况，传统方法是通过人工镜检来观测并记录其中的微生物数目，从而来指示污水状态。传统方法耗时耗力，而且过程繁琐。

当前，人工镜检是广泛使用的用于判断活性污泥性状的检测技术，在利用人工镜检技术的同时结合两个指标：生物反应池水中溶解氧DO值和污泥浓度MLSS值，来推测微生物种群的生存状态和数目，从而达成对活性污泥性状监测的目的。然而，人工镜检需要人工进行采样和预处理，同时需要花费大量时间进行人工识别。这些条件限制了人工镜检在污水处理环节中的应用，而人工镜检最大的问题在于：其检测对象仅针对于某取样时刻采集到的少量污水，特定的取样时间无法充分体现一定时间内活性污泥的变化趋势，而少量的水样也很难体现活性污泥的总体情况；由于人工采集水样、人工预处理以及人工识别等步骤，以及水样在从污水处理厂运至实验室所耽搁的时间，采用人工镜检分析得出的结果并不具有即时性；缺乏量化的水质判断标准——目前主要通过人工检测污水采样，主观判断水质。没有可量化的水质判断标准，例如根据每毫升水样中微生物的种群、数量等条件，判断污水处于哪个处理阶段等等；无法做到7/24小时不间断自动化实时监测、无法提供上级主管单位实时的反映城市污水处理系统的各项运行参数及出水水质。

而目前所利用的图像识别技术主要存在以下几点问题：摄像设备并非专业显微摄像设备，无法自动设置曝光、自动调节焦距因而只能拍摄人眼可识别的大颗粒物；光源多采用自然光或者发光二极管直接照射或反射，光源利用效率低下，难以通过微调提高效率；不存在预处理单元，无法通过自动化的处理手段提高对于观测对象的拍摄质量；没有显微放大功能，无法针对微生物个体进行准确、清晰的拍摄，图像采集分辨率低；图像的平滑处理、阈值分割和去噪操作效果不佳，仅能针对混凝絮凝工艺或活性污泥中的絮凝体（即仅体积参量）进行识别；识别的准确度不高，无法精确的识别开各种微生物，并且漏检的情况比较严重；识别的速度比较慢，无法达到实时的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用智能成像与识别技术实现在线生物监测的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用智能成像与识别技术实现在线生物监测装置, 包括外壳体，所述外壳体上设有显微镜组件，所述显微镜组件包括显微镜立臂，所述显微镜立臂设置在底座上，所述底座上设有自动扫描载物平台，所述自动扫描载物平台上放置待检生物；所述显微镜立臂上端设有高清摄像相机，所述显微镜立臂上端下方安装有物镜，且所述高清摄像相机设置在物镜上方，所述外壳体上还设有控制器，所述控制器内设有微处理器、图像采集模块、存储模块、算法模块和信号传输模块，所述高清摄像相机通过图像采集模块连接微处理器，所述微处理分别连接存储模块、算法模块，所述微处理器通过信号传输模块连接监测终端。

优选的，所述外壳体后端设有散热窗口，所述散热窗口内侧设有防尘网，所述外壳体后端还安装有数据传输接口。

优选的，一种利用智能成像与识别技术实现在线生物监测的方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、采样点采样：选择在生物反应池与二次沉淀池之间设置采样点，通过采水泵抽取水样并以一定水头输送到预处理单元；

B、水样预处理：在预处理单元对水样进行稀释以及搅拌，提高水体中活性污泥的分散度和均匀度；

C、水样检测：利用具有自动调节曝光、焦距的智能显微成像装置对以一定流速通过检测区域的水样进行一次或多次成像；