[发明专利]一种土壤细菌数量的精确提取方法

说明书

本发明提供一种土壤细菌数量的精确提取方法，解决了现有的细菌数量目视提取过程费时费力，且难以实现重复性的测量和提取等一系列的操作和技术问题。获取标准土壤细菌培养皿发育图像，对土壤细菌图像进行标准化预处理，确定细菌图像单个像素实际尺度，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。本发明涉及的方法可以实现同时对细菌图像的批量处理，能够大幅提高土壤细菌数量的提取效率。

技术领域

本发明涉及一种土壤细菌数量的精确提取方法。

背景技术

土壤细菌在土壤的形成和土壤的发育过程中起着非常重要的作用，在土壤有机质的分解、循环及转化过程中表现非常活跃，是评价和衡量土壤质量和土壤健康程度的重要指标参数之一。与此同时，土壤细菌极易受到土壤酸碱度，环境温度，土壤湿度，土壤质地特征和矿物成分及植被根系等多因素的影响，这会导致不同的土壤细菌的数量及其分泌的酶等成分可以通过对土壤动物和植被根系的作用，直接或间接影响植被的生长状况和粮食作物的产量。因此，通过对土壤细菌数量的测定，可以科学地判断土壤的活力、土壤的有效性及土壤的肥力等土壤质量状况。现有的土壤细菌数量测定方法主要有显微镜计数器测量法、测定细胞重量法、电子计数器测量法、比浊法、活细胞计数法、测定细胞总氮量方法、颜色改变单位法等。然而，现有的细胞数量测定方法主要依赖与显微镜等仪器对土壤细菌进行肉眼观察直接计数，这些方法有的利用不同浓度的细菌悬浊液的密度差异进行稀释培养和比对测量，有的利用细菌悬浊液的透光度等级进行估测，有的依据不同稀释梯度的细菌溶液对比进行估测，这些方法不仅需要有专业的人员消耗大量的时间和精力进行提取和识别，还容易受到实验人员主观的测量失误、细菌培养液浓度差异、细菌粘附成团及测量过程中实验室环境变化对细菌数量的影响，同时每次测量只能在一定的时间段和实验室环境下缓慢进行，极大地增加了土壤细菌数量的提取难度，也降低了细菌数量的提取效率，测量精度往往也只能够确定土壤细菌数量的分布范围，难以准确提取土壤细菌的具体数量。

发明内容

为了克服现有的土壤细菌数量测量方法的局限性，本发明提供一种土壤细菌数量的精确提取方法，解决了现有的细菌数量目视提取过程费时费力，工作效率低下，难于保存的缺点；以及必须在实验室进行实时测量的缺点，这种测量方式往往会影响细菌培养实验室的其他操作进程，且难以实现重复性的测量和提取等一系列的操作和技术问题。

本发明所采用的技术如下：一种土壤细菌数量的精确提取方法，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