[发明专利]菌落高度扫描成像装置、可辨别非典型菌落的菌落自动计数设备及方法

说明书

本发明公开了菌落高度扫描成像装置，包括支撑框架，安装在支撑框架内的数据采集器、菌落承载机构、辅助光源组件和控制器，数据采集器包括摄像头和微型激光测距传感器，通过将高度扫描和拍摄功能集于一身，能够同时实现菌落二维图像采集和包含高度信息的菌落三维图像采集，为菌落计数与识别提供内容更加丰富的菌落图像信息，提高菌落自动计数设备的准确度。本发明还公开了一种可辨别非典型菌落的菌落自动计数设备及方法，先基于菌落二维图像，结合多种图像处理技术对菌落进行初步计数；然后基于菌落三维图像对初步菌落计数结果进行校验；多角度确保菌落计数结果的高准确度。本发明进一步将人工智能分类技术应用于菌落计数过程中，实现非典型菌落辨别。

技术领域

本发明属于菌落检测技术领域，涉及人工智能分类技术在菌落计数问题中的应用，尤其涉及一种菌落高度扫描成像装置、可辨别非典型菌落的菌落自动计数设备及菌落计数与识别方法。

背景技术

由微生物引起的食源性疾病是影响食品安全的首要因素，而食源性细菌在食源性微生物中又是最为重要的一类微生物。对食品中的食源性细菌含量高准确度检测尤为重要。

运用平板计数法进行食品卫生常规监测及发生聚集性食物中毒时致病菌的检测，在进行人工菌落计数时，诸多因素会导致计数误差存在，如工作人员视觉误差、鉴定经验、某些菌落特征肉眼不易识别等。随着计算机图像处理技术的快速发展，结合工业相机与计算机，使用机器视觉的方法对菌落进行自动化的计数的研究越来越多。目前的解决方法一般是基于图像处理技术和Android平台来完成菌落自动计数的系统。系统由硬件拍照设备采集菌落图像，以智能手机为主要操作载体，对图像进行光谱阈值分割、中值滤波、洪水填充、开值运算、八邻域边界跟踪等多种算法处理后实现自动计数。这类机器在某些实验室内也有少量应用，然而该类设备价格昂贵，准确率低，使用不便捷，数据不完善，不适用于大量使用，并且目前的菌落计数以及分类仅仅利用了二维特征，三维特征没有利用上，浪费了信息。

综上，现有普通人工计数对人力消耗过大，准确率无法保证；而商业化菌落计数设备虽然可以实现较高的自动化程度，然而往往价格昂贵且准确率低，难以大范围的推广应用，且目前商业化菌落计数设备无法进行非典型菌落分辨、数据保存与共享等。

发明内容

本发明的目的旨在针对目前菌落技术存在的设备昂贵、准确率低、难以进行非典型菌落分辨等问题，提供一种菌落高度扫描成像装置，能够实现对菌落二维图像和菌落高度信息的采集，为菌落计数提供有效数据支持。

本发明的另一目的旨在提供一种可辨别非典型菌落的菌落自动计数设备，简化菌落计数设备结构，以较低的成本实现高准确率的菌落自动计数，且可实现对非典型菌落的辨别。

本发明的第三个目的旨在提供一种菌落计数与识别方法，以图形处理技术为基础，以人工智能分类技术为补充，完成菌落计数统计，提升菌落技术准确度的同时，实现对非典型菌落的识别。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案来实现。

本发明提供的菌落高度扫描成像装置，包括支撑框架，安装在支撑框架内的数据采集器、菌落承载机构、辅助光源组件和控制器；

所述支撑框架顶部安装有两组第一导向组件和一组第二导向组件；两组第一导向组件相对安装在支撑框架壳体顶部相对的两侧；第二导向组件跨接与两组第一导向组件之间；

所述数据采集器包括用于采集菌落二维图像的摄像头和用于采集高度信息的微型激光测距传感器；所述数据采集器安装于第二导向组件上，在第二导向组件带动下沿菌落培养皿径向往复移动；

所述菌落承载机构用于支撑盛有菌落的培养皿，且带动培养皿旋转；所述菌落承载机构安装于支撑框架中部的支撑平台上，其包括旋转平台，所述旋转平台由第二驱动电机驱动旋转；所述培养皿和辅助光源组件放置于旋转平台内，且辅助光源组件位于培养皿的下方；

所述辅助光源组件位于培养皿的下方，用于为培养皿提供背景光；