[发明专利]一种土壤细菌数量的精确提取方法

权利要求书

1.一种土壤细菌数量的精确提取方法，其特征在于，方法步骤如下：

步骤1、获取标准土壤细菌培养皿发育图像

采用一个正方形的黑白的棋盘格网定标板，利用数码相机对定标板进行拍照作为定标板图像，然后利用数码相机对放置在定标板的中心位置的细菌培养皿依次进行拍照，以此获取标准化的细菌图像，将定标板图像和标准化细菌图像传输到电脑并保存；

步骤2、对土壤细菌图像进行标准化预处理

对定标板图像进行多项式几何校正，当所有定标网格线都互相垂直且不再存在变形时，记录当前几何校正结果的校正多项式方程系数，同时将该校正多项式方程用于所有的细菌图像，对所有细菌图像进行统一的标准化几何校正处理，对校正后的图像进行灰度图转化处理；

步骤3、确定细菌图像单个像素实际尺度

设置统一的裁剪比例系数，对定标板图像及细菌图像进行标准化裁剪操作，以保证裁剪后的棋盘格网定标板图像区域大小和所有细菌图像相匹配，且所有图像的行列号完全一致；

步骤4、土壤细菌数量的精确提取

对标准化预处理和裁剪后的细菌图像进行统一的图像增强，对图像的像元建立统计直方图并根据直方图结果分割系数，对图像进行二值化处理，利用分水岭算法将图像中细菌体进行分割使其变成独立个体，然后对图像进行连通区域的标注，最后通过标记矩阵对每个细菌体进行提取。

2.根据权利要求1所述的一种土壤细菌数量的精确提取方法，其特征在于：步骤4具体如下：

对标准化预处理和裁剪后的细菌图像利用直方图均衡化处理进行统一的图像增强，对图像的像素建立土壤细菌灰度图像M的灰度级进行统计直方图处理，由于培养皿背景灰度级和土壤细菌灰度级差异较大，因此在对土壤细菌图像的统计直方图中会出现两个明显的峰值，在两个峰值之间选择灰度级频次最小的直方图图像的谷值点并记录该谷值点对应的灰度级D作为分割系数，对图像进行二值化处理，将灰度级大于D的所有像元点的灰度级设置为1，将灰度级小于D的所有像元点的灰度级设置为0，实现对土壤细菌灰度图像的二值化处理，将处理结果的二值图像记录为F；

要提取不同尺寸范围的土壤细菌数量，按照下列方法确定提取面积范围的计算标准：设置土壤细菌尺寸参数范围q1毫米和q2毫米作为想要提取细菌的尺寸边界，提取细菌尺寸在q1毫米和q2毫米之间的细菌数量，首先确定细菌最小尺寸q1毫米和最大尺寸q2毫米之间分别对应的像元大小Q1和Q2就分别为Q1＝q1/C和Q2＝q2/C，则利用MATLAB软件的膨胀腐蚀算法先将所有面积小于Q1个像元的单个细菌体作为噪声点去除，并将图像结果保存为R1，再将所有面积小于Q2个像元的单个细菌体作为噪声点去除并将结果保存为R2，那么对图像R1减R2的处理结果R’＝R1-R2就是实际单个细菌尺寸大小Q在q1≤Q≤q2之间的所有细菌图像，

要提取该范围内的所有细菌数量，直接对R’图像进行8连通区域的标注并计算标记矩阵，最后通过标记矩阵对每个细菌体进行提取。

3.根据权利要求2所述的一种土壤细菌数量的精确提取方法，其特征在于：当要将q1到q2之间的土壤细菌按大小划分为N个层次单独统计细菌数量，则需要对R’图像进一步处理，设想要提取第i个层次的细菌数量，对于第i个层次细菌而言，其具体的细菌实际尺寸范围ki满足k1≤ki≤k2，其中k1＝q1+(i-1)*(q2-q1)/N，k2＝q1+i*(q2-q1)/N，对应第i个层次细菌的最小像素尺寸K1和最大像素尺寸K2分别为K1＝k1/C和K2＝k2/C，利用MATLAB软件的膨胀腐蚀算法先将所有面积小于K1个像素的单个细菌体作为噪声点去除并将图像结果保存为T1，再将所有面积小于K2个像素的单个细菌体作为噪声点去除并将结果保存为T2，那么对图像T1减T2的处理结果Ti＝T1-T2就是实际尺寸在q1和q2范围内的第i个层次的细菌图像，如果想要提取该层次内的所有细菌数量，直接对Ti图像进行8连通区域的标注并计算标记矩阵，最后通过标记矩阵对每个细菌体进行提取，通过该方法，即能够将实际尺寸在q1和q2之间的所有土壤细菌按照N个层次的大小分别提取。