一种抗衰老几丁质细胞壁温度测量方法

一、技术领域

本发明涉及食品加工与人工智能交叉领域，具体涉及一种抗衰老几丁质细胞壁温度测量方法。

二、背景技术

虫草复合体和灵芝孢子等活体生物体含有丰富的活性成分，具有良好的抗衰老作用，但是其细胞壁呈双壁结构，被坚硬的几丁质纤维素所包围，人体很难充分吸收。因此要破壁才能取出其中的有效成份。

负压破壁方法，巧妙利用了气压的作用，内部增压、外部减压，有效成份由内向外冲破致密的细胞膜和细胞壁。但是这种破壁方法存在一个难题：如何测量直径4-6微米、几丁质细胞壁的不规则椭圆体的细胞内部温度。

在加压这一步骤，需使用微波将植物细胞加热到50摄氏度以增大内部压力。这一步骤需要精准地测量植物细胞的内部温度。细胞内含的有效成份对温度极为敏感，当温度超过50 摄氏度时，需及时控制微波的剂量，否则有效成份活性会受到严重破坏。

现有的测温方法都无法测量植物细胞的内部温度。

现有技术的缺点和发明目的

热敏电阻测温

热敏电阻值可随着周围环境温度而变化，这种变化可以来自环境空气或与其接触的表面（或者甚至可能嵌入其中）。这些简单的装置由金属氧化物制成，通过将金属氧化物压入方便易用的珠子、圆盘或圆柱体，然后用环氧树脂或玻璃封装。根据所选择的材料不同，其电阻值可以随温度增加，即正温度系数（PTC）情况，或者岁温度上升而阻值减小，即负温度系数（NTC）情况。

热敏电阻的应用方式多种多样，可以用来测量环境温度，也能够粘合到表面或甚至嵌入到物体（例如散热器）内部以测量那里的温度。当粘合到物体表面或嵌入到物体内部时，热敏电阻是一种侵入式测量形式，这意味着它们的存在会对被测温度产生影响。

热敏电阻响应时间较慢，而且是接触式，无法测量细胞级物品的内部温度。

红外测温

红外测温核心器件是热电堆传感器，采用一种薄的热隔离膜，连接到多个串联的微型热电偶。由于膜具有低热质量，可以快速加热 ，并随后进行测量。参考热敏电阻能够确定冷端的温度，从而可以生成绝对温度。

目前最小的微型红外传感器也在厘米级，无法测量细胞级物品的内部温度。

本发明的技术原理

几丁质细胞壁具有弹性，微波辐照导致细胞内的极性物质尤其是水分子吸收微波能量而产生大量的热, 使细胞内温度升高, 液态水经汽化产生的压力传导至细胞壁，使细胞的体积膨胀。由此可见，微波剂量r、细胞内部温度t、细胞体积v三个变量存在函数关系，微波剂量r越大，细胞内部温度t越高，细胞体积v越大（直至破裂）。细胞内部温度t与细胞体积v已有标准模型，因此根据细胞体积的变化可以推算出细胞内部的温度变化。为了均匀分配剂量，微波加热装置充满二氧化碳，细胞在漂浮高速不规则运动状态。微波加热装置内部安装的高清摄像机配置超速快门，捕获细胞在加热过程中的图像变化，利用视觉技术3D建模, 通过像素分析计算细胞体积，建立微波剂量、细胞体积与细胞内部温度之间的预测模型。

发明目的：

本发明的目的是通过非接触方式，利用计算机视觉下的不规则物体体积测量技术，建立细胞体积变化与内部温度之间的算法模型，测量出直径4-6微米、几丁质细胞壁的不规则椭圆体的细胞内部温度。

三、发明内容

（1）细胞图像信息获取方法。采用两个环形光源，三个摄像头，通过图像采集装置获得三幅图像，分别是左视图、右视图和俯视图，三幅图像为后续的体积测量做好前期的采集工作。

（2）贝叶斯压缩感知与形态学成份分析的细胞图像修复方法。细胞图像的预处理包括灰度化、图像增强、图像修复、图像分割。采用平均法对细胞图像进行灰度化，用同态滤波法对细胞图像进行增强，用 C-V 模型法对细胞图像进行分割。采用贝叶斯压缩感知与形态学成份分析的图像修复方法，首先稀疏图像的结构和纹理部分，然后用贝叶斯压缩感知得到稀疏系数的分布函数，最后利用分布函数获得修复细胞图像。

（3）明暗度恢复细胞高度方法。利用明暗恢复形状的原理，通过分析细胞高度值和细胞图像灰度值之间的关系，建立二者的关系表达式。首先对灰度值进行归一化，剔除奇点对细胞体积测量造成的影响，然后利用图像的灰度值来得到细胞的高度值。

（4）细胞体积计算方法。利用明暗度恢复得到细胞的高度值之后，通过统计细胞图像像素的高度值得出细胞的像素体积，然后利用像素当量值来获得细胞的实际体积。

本发明同时具备以下优点：

非接触式，不影响被测物品的温度。利用计算机视觉下的不规则物体体积测量技术，建立细胞体积变化与内部温度之间的算法模型。传统的测量方式，被测量对象是静止的，需要通过特定的测量仪器直接得到测量结果，结果是“测”出来的。本发明通过非接触方式，利用计算机视觉下的不规则物体体积测量技术，建立细胞体积变化与内部温度之间的算法模型，结果是“算”出来的。