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CN113025483A - 一种微生物培养分析柜的采集分析系统及其分析方法 - Google Patents

一种微生物培养分析柜的采集分析系统及其分析方法 Download PDF

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CN113025483A
CN113025483A CN202011405127.3A CN202011405127A CN113025483A CN 113025483 A CN113025483 A CN 113025483A CN 202011405127 A CN202011405127 A CN 202011405127A CN 113025483 A CN113025483 A CN 113025483A
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刘凡
崔生辉
李珏
唐若斌
张红光
唐震鐘
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Sichuan Ruobin Biotechnology Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种微生物培养分析柜的采集分析系统，包括登录选择模块、检测设置模块、判断设置模块、计菌采集模块、主控显示模块、状态更新模块、生成模块和数据查询模块；其中，登录选择模块，用于选择登录身份信息；判断设置模块，用于判断计菌采集模块连接是否正常；计菌采集模块，用于采集个层菌株的信息；主控显示模块，用于显示各个层菌株图像信息；状态更新模块，用于更新数据；生成模块，用于根据数据生成曲线图；数据查询模块，用于根据需求填写或选择查询条件；检测设置模块，用于检测培养分析柜内的环境是否再预设范围值内。本发明还公开了一种微生物培养分析柜的采集分析方法。具有从正上方采集图像信息，提高计数的准确性的优点。

Description

一种微生物培养分析柜的采集分析系统及其分析方法
技术领域
本发明涉及微生物监测领域，特别是涉及一种微生物培养分析柜的采集分析系统及其分析方法。
背景技术
传统的微生物培养箱在培养过程中，不能对培养皿的正面进行拍照，在进行菌种计数处理时可能存在较大的误差。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种微生物培养分析柜的采集分析系统及其分析方法，具有通过采集培养皿正面图像进行菌株的计数，提高菌落计数的准确性的优点。
本发明的技术方案是：
一种微生物培养分析柜的采集分析系统，
包括登录选择模块、判断设置模块、检测设置模块、计菌采集模块、主控显示模块、状态更新模块、生成模块和数据查询模块；其中，
登录选择模块，用于选择登录身份信息，并加载主界面；
判断设置模块，用于判断计菌采集模块连接是否正常；
检测设置模块，用于检测培养分析柜内的环境是否再预设范围值内；
计菌采集模块，用于采集个层菌株图像信息，其中计菌采集模块设置在培养皿的正上方；
主控显示模块，用于显示各个层菌株图像采集情况；
状态更新模块，用于更新计菌采集模块采集到的各项数据；
生成模块，用于根据采集到的各项数据生成曲线图；
数据查询模块，用于根据需求填写或选择查询条件。
在进一步的技术方案中，所述计菌采集模块包括图像采集子模块、图像获取子模块、图像提取子模块、统计子模块和判定子模块，其中，
图像采集子模块，用于采集各层培养皿的图像数据；
图像获取子模块，用于获取图像采集子模块中的图像信息并将其转码为RGB格式；
图像提取子模块，用于提取培养皿中部图像信息，并采用背景减除法去除当前背景，只保留菌株图像信息；
统计子模块，用于检测连通域，并计算通域轮廓信息，进行统计计数；
判定子模块，用于根据图片信息进行菌的初步定性判定。在进一步的技术方案中，所述检测设置模块包括温度采集子模块、湿度采集子模块、计数子模块和数据重置子模块，其中，
温度采集子模块，用于采集培养分析柜内的温度数据；
湿度采集子模块，用于采集培养分析柜内的湿度数据；
计数子模块，用于设置拍摄时间间隔以及拍照次数；
数据重置子模块，用于重置各项数据至初始化状态。
一种微生物培养分析柜的采集分析方法，包括以下步骤，
S01、选择登录身份信息，并加载主界面；
S02、判断计菌采集模块连接是否正常，正常则进入计菌采集，不正常则报警；
S03、检测培养分析柜内的环境是否再预设范围值内；
S04、采集个层菌株图像信息和温湿度信息，其中计菌采集模块设置在培养皿的正上方；
S05、显示各个层菌株图像采集情况；
S06、更新计菌采集模块采集到的各项数据；
S07、根据采集到的各项数据生成曲线图；
S08、根据需求填写或选择查询条件。
在进一步的技术方案中，所述步骤S04中还包括以下步骤：
S41、采集各层培养皿的图像数据；
S42、获取图像采集子模块中的图像信息并将其转码为RGB格式；
S43、提取培养皿中部图像信息，并采用背景减除法去除当前背景，只保留菌株图像信息；
S44、检测连通域，并计算通域轮廓信息，进行统计计数；
S45、根据图片信息进行菌的初步定性判定。
在进一步的技术方案中，所述步骤S03中还包括以下步骤，
S31、采集培养分析柜内的温度数据；
S32、采集培养分析柜内的湿度数据；
S33、设置拍摄时间间隔以及拍照次数；
S34、重置各项数据至初始化状态。
具体工作原理如下：
用于通过登录界面选者不同的身份进入检测设置模块，使用者以普通身份进入后只能对常规参数进行调节，如果使用者以管理员身份进入可以对具体操作参数进行设定，设定好参数后通过判断设置模块检测各个检测模块的连接是否正常，如果时则启动计菌采集模块进行采集，采集到的图像数据通过主控显示模进行显示，并通过状态更新模块将最新采集到的图片信息更新，在通过生成模块生成各项数据的曲线图，使用者还可通过数据查询模块查询相应的数据信息；
在进行分析时，将采集到的图像信息转码成RGB格式，并采用背景减除法去除当前背景，只保留有菌株部分的图像信息，将这部分图像信息通过计算通域轮廓信息确定菌株的数量以及菌株的初步定性判定；
在采集过程中还采集培养箱内的温度和湿度，便于对培养环境的检测和调整。
本发明的有益效果是：
1、通过从正面采集培养皿的图像进行分析，提高了计数的准确性；
2、采用背景减除法去除背景后对菌种进行统计计数，节省计数的时间；
3、通过软件识别微生物的菌落形态特征，实现初步定性判定。
附图说明
图1是本发明实施例所述微生物培养分析柜的采集分析系统的整体结构示意图；
图2是本发明实施例所述微生物培养分析柜的采集分析系统的计菌采集模块的结构示意图；
图3是本发明实施例所述微生物培养分析柜的采集分析系统的检测设置模块的结构示意图；
图4是本发明实施例所述微生物培养分析柜的采集分析方法的整体结构示意图；
图5是本发明实施例所述微生物培养分析柜的采集分析方法的计菌采集分析的具体结构示意图；
图6是本发明实施例所述微生物培养分析柜的采集分析方法的检测设置的具体结构示意图；
图7是本发明实施例所述微生物培养分析柜的采集分析方法的具体数据分析示意图。
附图标记说明：
10、登录选择模块；20、判断设置模块；30、检测设置模块；31、温度采集子模块；32、湿度采集子模块；33、计数子模块；34、数据重置子模块；40、计菌采集模块；41、采集子模块；42、图像获取子模块；43、图像提取子模块44、统计子模块；45、判定子模块；50、主控显示模块；60、状态更新模块；70、生成模块；80、数据查询模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。
实施例：
如图1所示，一种微生物培养分析柜的采集分析系统，包括登录选择模块10、判断设置模块20、检测设置模块30、计菌采集模块40、主控显示模块50、状态更新模块60、生成模块70、判定模块80和数据查询模块90；其中，
登录选择模块10，用于选择登录身份信息，并加载主界面；
判断设置模块20，用于判断计菌采集模块连接是否正常；
检测设置模块30，用于检测培养分析柜内的环境是否再预设范围值内；
计菌采集模块40，用于采集个层菌株图像信息，其中计菌采集模块设置在培养皿的正上方；
主控显示模块50，用于显示各个层菌株图像采集情况；
状态更新模块60，用于更新计菌采集模块采集到的各项数据；
生成模块70，用于根据采集到的各项数据生成曲线图；
数据查询模块80，用于根据需求填写或选择查询条件。
在另外一个实施例中，如图2所示，所述计菌采集模块40包括图像采集子模块41、图像获取子模块42、图像提取子模块43、统计子模块44和判定子模块45，其中，
图像采集子模块41，用于采集各层培养皿的图像数据；
图像获取子模块42，用于获取图像采集子模块中的图像信息并将其转码为RGB格式；
图像提取子模块43，用于提取培养皿中部图像信息，并采用背景减除法去除当前背景，只保留菌株图像信息；
统计子模块44，用于检测连通域，并计算通域轮廓信息，进行统计计数；
判定子模块45，用于根据图片信息进行菌的初步定性判定。
在另外一个实施例中，如图3所示，所述检测设置模块30包括温度采集子模块31、湿度采集子模块32、计数子模块33和数据重置子模块34，其中，
温度采集子模块31，用于采集培养分析柜内的温度数据；
湿度采集子模块32，用于采集培养分析柜内的湿度数据；
计数子模块33，用于设置拍摄时间间隔以及拍照次数；
数据重置子模块34，用于重置各项数据至初始化状态。
实施例2：
如图4所示，一种微生物培养分析柜的采集分析方法，包括以下步骤，
S01、选择登录身份信息，并加载主界面；
S02、判断计菌采集模块连接是否正常，正常则进入计菌采集，不正常则报警，当显示界面呈红色时，为非正常状态，表示相机未连接或表示机械控制连接问题，此两种情况需要检查硬件设备之后重新登录；
S03、检测培养分析柜内的环境是否再预设范围值内，软件状态均为正常时，即可进行后续操作；《1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12》共12组此处表示机械设备共分为12层，可通过点击相应数字或左右方向切换层，右侧“设置温度”、“监测温度”、“监测湿度”，分别为设置温度、实时监控温度、实时监测湿度；在检测设置页面用户可以监测温度、监控拍摄间隔、设置拍照次数、重置数据并精确到重置的层级，同时还可以填写菌株的参数；监测温度是为了设置菌株培养温度，开始检测后生效；
间隔时间为每轮开始运行到下一轮开始运行之间的间隔，12层全部监测的最小时间间隔为30分钟；需要注意的是：当第一轮监测所使用的时间不足30分钟时，将不会继续运行，直到间隔时间达到30分钟时才会进行下一轮拍摄；
拍照次数为设置菌株培养周期，当12层菌株样本全部拍摄完成表示一轮拍摄已结束，当菌株拍摄足够所设置的拍照次数之后，表示监测完成，完成后页面会进行完成提示；
S04、采集个层菌株图像信息和温湿度信息，其中计菌采集模块设置在培养皿的正上方；
S05、显示各个层菌株图像采集情况，其中包括培养皿缩略图、样本编号、检测名称、开始时间、计时时长等信息，同时用户还可通过该显示界面知晓和控制机器运行状态和启停；
S06、更新计菌采集模块采集到的各项数据，实时更新状态，包括样本编号、检测名称、开始时间、计数时长；
S07、根据采集到的各项数据生成曲线图；
S08、根据需求填写或选择查询条件，换到数据查询页面，根据需要填写或选择查询条件，点击数据检索，列表中会列出符合条件的菌株信息，双击则可以进入到详情页面查看计数统计情况。
在另外一个实施例中，如图5所示，所述步骤S04中还包括以下步骤：
S41、采集各层培养皿的图像数据，菌株信息可标识当前孔位是否存在菌株，不填写的孔位不会进行拍照、计数及统计；可通过数据重置功能进行统一填写，请保证放置菌株与所填信息一致；
S42、获取图像采集子模块中的图像信息并将其转码为RGB格式；
S43、提取培养皿中部图像信息，并采用背景减除法去除当前背景，只保留菌株图像信息；
S44、检测连通域，并计算通域轮廓信息，进行统计计数；
S45、根据图片信息进行菌的初步定性判定。
在进一步的技术方案中，如图6所示，所述步骤S03中还包括以下步骤，
S31、采集培养分析柜内的温度数据；
S32、采集培养分析柜内的湿度数据；
S33、设置拍摄时间间隔以及拍照次数；
S34、重置各项数据至初始化状态；输入要进行数据重置的层号点击′数据重置′可以重置所选择层号的数据，可选择如图所示的″重置为空″或″统一编辑″，需要注意的是，如果已存在监控数据，则该层级数据不允许重置，点击′数据重置′会弹出如图所示弹窗进行提示。
具体工作原理：
用于通过登录界面选者不同的身份进入检测设置模块，使用者以普通身份进入后只能对常规参数进行调节，如果使用者以管理员身份进入可以对具体操作参数进行设定，设定好参数后通过判断设置模块检测各个检测模块的连接是否正常，如果时则启动计菌采集模块进行采集，采集到的图像数据通过主控显示模进行显示，并通过状态更新模块将最新采集到的图片信息更新，在通过生成模块生成各项数据的曲线图，使用者还可通过数据查询模块查询相应的数据信息；
在进行分析时，将采集到的图像信息转码成RGB格式，并采用背景减除法去除当前背景，只保留有菌株部分的图像信息，将这部分图像信息通过计算通域轮廓信息确定菌株的数量；
在采集过程中还采集培养箱内的温度和湿度，便于对培养环境的检测和调整。
启动软件程序，输入用户名与密码，用户分为管理员账户(admin)、普通用户(operator)，点击登录，等待系统加载完成。
通过主控显示模块展示各层各菌株图像采集情况。包括培养皿缩略图、样本编号、检测名称、开始时间、计时时长等信息，同时可以显示温度、湿度，同时温湿度调节按钮设置在该主控显示模块上，还可以控制机器的开始和暂停。
主页下方可查看软件状态，红色为非正常状态，如相显示为0表示相机未连接，机械状态显示运动控制未连接表示机械控制连接问题，此两种情况需要检查硬件设备之后重新登录。
软件状态均为正常时，即可进行后续操作。
《1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12》共12组此处表示机械设备共分为12层，可通过点击主控显示模块上的相应数字或左右方向切换层，右侧″设置温度″、″监测温度″、″监测湿度″，分别为设置温度、实时监控温度、实时监测湿度。
主控显示界面上的下面黑色区域代表每层的8个孔位，可放置8个菌株样本，开始之后会实时更新状态，包括样本编号、检测名称、开始时间、计数时长。
点击主页中双击菌株缩略图，可进入到详情页面，并展示计数结果折线图，可通过左右方向箭头切换不同时间的图片以查看。如下图7所示。
在主页中还可选择图片存储位置。
点击主页的′数据查询′栏目，可切换到数据查询页面，根据需要填写或选择查询条件，点击数据检索，列表中会列出符合条件的菌株信息，双击则可以进入到详情页面查看计数统计情况。
点击主页的′检测设置′可切换到检测设置页面，在该页面用户可以监测温度、监控拍摄间隔、设置拍照次数、重置数据并精确到重置的层级，同时还可以填写菌株的参数。
监测温度是为了设置菌株培养温度，开始检测后生效。
间隔时间为每轮开始运行到下一轮开始运行之间的间隔，12层全部监测的最小时间间隔为30分钟；需要注意的是：当第一轮监测所使用的时间不足30分钟时，将不会继续运行，直到间隔时间达到30分钟时才会进行下一轮拍摄。
拍照次数为设置菌株培养周期，当12层菌株样本全部拍摄完成表示一轮拍摄已结束，当菌株拍摄足够所设置的拍照次数之后，表示监测完成，完成后页面会进行完成提示。
重置所有层是为了开始新的菌株监测时使用，设置之后会将监测数据清空(可通过″数据查询″功能查询)，需重新设置菌株信息，重置层级时，软件会弹出如图所示的弹窗提示。
输入要进行数据重置的层号点击′数据重置′可以重置所选择层号的数据，可选择如图所示的″重置为空″或″统一编辑″，需要注意的是，如果已存在监控数据，则该层级数据不允许重置，点击′数据重置′会弹出如图所示弹窗进行提示。
菌株信息可标识当前孔位是否存在菌株，不填写的孔位不会进行拍照、计数及统计。可通过数据重置功能进行统一填写，请保证放置菌株与所填信息一致。
参数说明：检测名称与样本编号可根据需要自行设置，样本种类为计数算法标记，针对不同的菌株采用不能的计数算法(目前默认即可。
点击′硬件设置′可切换到硬件设置页面，该设置是对相机的实时监控与设置，在相机连接正常的情况下，可进行操作。双击图像，可对相机图像进行放大显示。
进入到相机设置页面，在该页面可对″正光参数″、″背光参数″、″圆形切图″、相机IP、切图圆心半径进行设置调整，出厂已设置调优，无需自行调整。
点击相机设置页面的′高级设置′按钮，可对相机详细参数设置，用户可根据自己的需求对相机进行详细参数的设置。
点击′系统管理′可切换到系统管理页面，该页面可以对用户进行管理，改变文件的缓存目录，需要注意的是，改变文件缓存路径仅对新的数据有效。
在′用户管理′模块只有管理员身份可对用户名称和密码进行修改和重置。
说明：不同用户之间可保留各自正在进行的检测数据。
文件缓存目录为存储检测图像使用，无特殊情况请勿修改。
说明：若修改文件路径，则只对新的检测数据(监测设置中进行“重置所有层”操作)有效。
菌株样本计数会在每次拍摄完成之后自动进行统计，并记录至数据库中；如需查看计数结果，可通过首页双击图像或通过数据查询，进入到详情页面进行查看。
双击详情页面的图像，可进入到如图所示的菌落计数的操作页面，页面中提供了一些可调整参数，用于对计数算法的参数调整。
调整参数之后可点击计数按钮，对计数结果进行重新统计，保存会将本次修正结果进行保存。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种微生物培养分析柜的采集分析系统，其特征在于，包括登录选择模块、判断设置模块、检测设置模块、计菌采集模块、主控显示模块、状态更新模块、生成模块和数据查询模块；其中，
登录选择模块，用于选择登录身份信息，并加载主界面；
判断设置模块，用于判断计菌采集模块连接是否正常；
检测设置模块，用于检测培养分析柜内的环境是否再预设范围值内；
计菌采集模块，用于采集个层菌株图像信息，其中计菌采集模块设置在培养皿的正上方；
主控显示模块，用于显示各个层菌株图像采集情况；
状态更新模块，用于更新计菌采集模块采集到的各项数据；
生成模块，用于根据采集到的各项数据生成曲线图；
数据查询模块，用于根据需求填写或选择查询条件。
2.根据权利要求1所述的微生物培养分析柜的采集分析系统，其特征在于，所述计菌采集模块包括图像采集子模块、图像获取子模块、图像提取子模块、统计子模块和判定子模块，其中，
图像采集子模块，用于采集各层培养皿的图像数据；
图像获取子模块，用于获取图像采集子模块中的图像信息并将其转码为RGB格式；
图像提取子模块，用于提取培养皿中部图像信息，并采用背景减除法去除当前背景，只保留菌株图像信息；
统计子模块，用于检测连通域，并计算通域轮廓信息，进行统计计数。
判定子模块，用于根据图片信息进行菌的初步定性判定。
3.根据权利要求1或2所述的微生物培养分析柜的采集分析系统，其特征在于，所述检测设置模块包括温度采集子模块、湿度采集子模块、计数子模块和数据重置子模块，其中，
温度采集子模块，用于采集培养分析柜内的温度数据；
湿度采集子模块，用于采集培养分析柜内的湿度数据；
计数子模块，用于设置拍摄时间间隔以及拍照次数；
数据重置子模块，用于重置各项数据至初始化状态。
4.一种微生物培养分析柜的采集分析方法，其特征在于，包括以下步骤，
S01、选择登录身份信息，并加载主界面；
S02、判断计菌采集模块连接是否正常，正常则进入计菌采集，不正常则报警；
S03、检测培养分析柜内的环境是否再预设范围值内；
S04、采集个层菌株图像信息和温湿度信息，其中计菌采集模块设置在培养皿的正上方；
S05、显示各个层菌株图像采集情况；
S06、更新计菌采集模块采集到的各项数据；
S07、根据采集到的各项数据生成曲线图；
S08、根据需求填写或选择查询条件。
5.根据权利要求1所述的微生物培养分析柜的采集分析方法，其特征在于，所述步骤S04中还包括以下步骤：
S41、采集各层培养皿的图像数据；
S42、获取图像采集子模块中的图像信息并将其转码为RGB格式；
S43、提取培养皿中部图像信息，并采用背景减除法去除当前背景，只保留菌株图像信息；
S44、检测连通域，并计算通域轮廓信息，进行统计计数；
S45、根据图片信息进行菌的初步定性判定。
6.根据权利要求1所述的微生物培养分析柜的采集分析方法，其特征在于，所述步骤S03中还包括以下步骤，
S31、采集培养分析柜内的温度数据；
S32、采集培养分析柜内的湿度数据；
S33、设置拍摄时间间隔以及拍照次数；
S34、重置各项数据至初始化状态。
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