水生微生物的多样性检测方法和装置

技术领域

本申请涉及环保工程领域，具体是指一种水生微生物的多样性检测方法和装置。

背景技术

在相关工作人员使用图像识别技术对自然界水体中的水生微生物进行多样性分析时，往往会受限于自然界水体中的复杂杂质成分，从而导致识别效果不佳并极大的影响相关工作人员的分析结果。

此外，自然界水体中的水生微生物多为透明状，这也进一步增加了相关工作人员在识别自然界水体中的水生微生物种类时的困难度。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。

为此，本申请的第一个目的在于提出一种水生微生物的多样性检测方法，能够以特定波段的光波透过自然界水体，并以此减少自然界水体中复杂杂质成分在相关工作人员在对水生微生物进行多样性分析时的干扰，同时还能够提升水生微生物和自然界水体之间的对比度，以降低相关工作人员的识别难度。

为达到上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种水生微生物的多样性检测方法，包括：获取目标水域的样本水体；对所述样本水体进行荧光染色，以得到染色后的所述样本水体；通过光源发生器生成特定波段的光波对所述染色后的所述样本水体进行照射，同时通过和所述特定波段的光波相匹配的照相机对所述染色后的所述样本水体进行拍照，以生成前景图片；对所述前景图片进行预处理，以生成目标图片；对所述目标图片上的荧光点进行分析，以判断所述荧光点是否为微生物；若判断所述荧光点为微生物，则生成所述荧光点对应微生物的种类数据。

根据本申请实施例的水生微生物的多样性检测方法，首先获取目标水域的样本水体，并对样本水体进行荧光染色，以得到染色后的样本水体，然后通过光源发生器生成特定波段的光波对染色后的样本水体进行照射，同时通过和特定波段的光波相匹配的照相机对染色后的样本水体进行拍照，以生成前景图片，再然后对前景图片进行预处理，以生成目标图片，再然后对目标图片上的荧光点进行分析，以判断荧光点是否为微生物，若判断荧光点为微生物，则生成荧光点对应微生物的种类数据。由此，能够以特定波段的光波透过自然界水体，并以此减少自然界水体中复杂杂质成分在相关工作人员在对水生微生物进行多样性分析时的干扰，同时还能够提升水生微生物和自然界水体之间的对比度，以降低相关工作人员的识别难度。

另外，根据本申请上述实施例提出的水生微生物的多样性检测方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本申请的一个实施例中，所述通过光源发生器生成特定波段的光波对所述染色后的所述样本水体进行照射，以及通过和所述特定波段的光波相匹配的照相机对所述染色后的所述样本水体进行拍照，以生成前景图片之前，还包括：获取目标水域的参考水体；对所述参考水体进行过滤，以得到所述参考水体的滤液；通过光谱仪对所述滤液进行分析，以生成所述滤液在预设波段的第一透射光谱图；对所述滤液进行荧光染色，以得到染色后的所述滤液；通过所述光谱仪对所述染色后的所述滤液进行分析，以生成所述染色后的所述滤液在所述预设波段的第二透射光谱图；对所述第一透射光谱图和所述第二透射光谱图进行对比分析，以生成所述第一透射光谱图和所述第二透射光谱图的光密度相差±10％以内的透射光的波段；将所述透射光的波段作为所述特定波段。

在本申请的一个实施例中，所述对所述前景图片进行预处理，以生成目标图片，包括：通过光源发生器生成所述特定波段的光波对所述染色后的所述滤液进行照射，同时通过和所述特定波段的光波相匹配的照相机对所述染色后的所述滤液以相同的时间间隔进行拍照，以生成多个参考图片；对多个所述参考图片进行分析，以获取多个所述参考图片的平均灰度值；基于多个所述参考图片的平均灰度值并利用插值算法对所述前景图片进行增强和复原，以生成目标图片。

在本申请的一个实施例中，其中，所述时间间隔小于或等于50毫秒，所述参考图片的数量小于或等于20张。

在本申请的一个实施例中，所述对所述参考水体进行过滤，以得到所述参考水体的滤液，包括：使用滤膜对所述参考水体进行过滤，以得到所述参考水体的滤液，其中，所述滤膜的微孔为0.4±0.05微米。

本申请的第二个目的在于提出一种水生微生物的多样性检测装置，既能够降低相关工作人员获取目标水域的样本水体的难度，又能够快速确定光源发生器需要生成光波的特定波段，同时还能够提升水生微生物识别的精准度。

为达到上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种水生微生物的多样性检测装置，包括：第一获取模块，用于获取目标水域的样本水体；第一荧光染色模块，用于对所述样本水体进行荧光染色，以得到染色后的所述样本水体；第一生成模块，用于通过光源发生器生成特定波段的光波对所述染色后的所述样本水体进行照射，同时通过和所述特定波段的光波相匹配的照相机对所述染色后的所述样本水体进行拍照，以生成前景图片；预处理模块，用于对所述前景图片进行预处理，以生成目标图片；判断模块，用于对所述目标图片上的荧光点进行分析，以判断所述荧光点是否为微生物；第二生成模块，用于若判断所述荧光点为微生物，则生成所述荧光点对应微生物的种类数据。

本申请实施例的水生微生物的多样性检测装置，首先通过第一获取模块获取目标水域的样本水体，并通过第一荧光染色模块对样本水体进行荧光染色，以得到染色后的样本水体，以及通过第一生成模块通过光源发生器生成特定波段的光波对染色后的样本水体进行照射，同时通过和特定波段的光波相匹配的照相机对染色后的样本水体进行拍照，以生成前景图片，然后通过预处理模块对前景图片进行预处理，以生成目标图片，再然后通过判断模块对目标图片上的荧光点进行分析，以判断荧光点是否为微生物，若判断荧光点为微生物，第二生成模块则生成荧光点对应微生物的种类数据。由此，既能够降低相关工作人员获取目标水域的样本水体的难度，又能够快速确定光源发生器需要生成光波的特定波段，同时还能够提升水生微生物识别的精准度。

另外，根据本申请上述实施例提出的水生微生物的多样性检测装置还可以具有如下附加的技术特征：

在本申请的一个实施例中，还包括：第二获取模块，用于获取目标水域的参考水体；过滤模块，用于对所述参考水体进行过滤，以得到所述参考水体的滤液；第三生成模块，用于通过光谱仪对所述滤液进行分析，以生成所述滤液在预设波段的第一透射光谱图；第二荧光染色模块，用于对所述滤液进行荧光染色，以得到染色后的所述滤液；第四生成模块，用于通过所述光谱仪对所述染色后的所述滤液进行分析，以生成所述染色后的所述滤液在所述预设波段的第二透射光谱图，以及第五生成模块，用于对所述第一透射光谱图和所述第二透射光谱图进行对比分析，以生成所述第一透射光谱图和所述第二透射光谱图的光密度相差±10％以内的透射光的波段；处理模块，用于将所述透射光的波段作为所述特定波段。

在本申请的一个实施例中，所述预处理模块，具体用于：通过光源发生器生成所述特定波段的光波对所述染色后的所述滤液进行照射，同时通过和所述特定波段的光波相匹配的照相机对所述染色后的所述滤液以相同的时间间隔进行拍照，以生成多个参考图片；对多个所述参考图片进行分析，以获取多个所述参考图片的平均灰度值；基于多个所述参考图片的平均灰度值并利用插值算法对所述前景图片进行增强和复原，以生成目标图片。

在本申请的一个实施例中，所述时间间隔小于或等于50毫秒，所述参考图片的数量小于或等于20张。

在本申请的一个实施例中，所述过滤模块，具体用于：使用滤膜对所述参考水体进行过滤，以得到所述参考水体的滤液，其中，所述滤膜的微孔为0.4±0.05微米。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本申请一个实施例的水生微生物的多样性检测方法的流程示意图；

图2为根据本申请另一个实施例的水生微生物的多样性检测方法的流程示意图；

图3为根据本申请另一个实施例的水生微生物的多样性检测方法的流程示意图；

图4为根据本申请一个实施例的水生微生物的多样性检测装置的方框示意图；以及

图5为根据本申请另一个实施例的水生微生物的多样性检测装置的方框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参照附图描述本申请实施例的水生微生物的多样性检测方法和装置。

本申请所提供的水生微生物的多样性检测方法，可用于相关工作人员对自然界水体中的水生微生物的多样性研究，例如，对于河流、湖泊或者海洋中的水生微生物的多样性研究。

图1为根据本申请一个实施例的水生微生物的多样性检测方法的流程示意图。

如图1所示，该水生微生物的多样性检测方法，包括：

步骤101，获取目标水域的样本水体。

在本实施例中，相关工作人员在自然界水体中划定目标区域，并可通过滴管、针管或者其他液体收集设备采集该目标区域的水体，以得到样本水体。

步骤102，对样本水体进行荧光染色，以得到染色后的样本水体。

在本实施例中，相关工作人员可将得到的样本水体放置在培养皿内，并使用孔雀绿染色法或者石炭酸复红染色法对其进行染色。

步骤103，通过光源发生器生成特定波段的光波对染色后的样本水体进行照射，同时通过和特定波段的光波相匹配的照相机对染色后的样本水体进行拍照，以生成前景图片。

在本实施例中，相关工作人员将染色后的样本水体放置在玻片上，并将玻片固定在载物台上，并调整光源发生器使其发生的特定波段的光波和玻片垂直。而后相关工作人员可在玻片的另一面放置照相机并对特定波段的光波照射的玻片进行拍照，以得到前景图片。

步骤104，对前景图片进行预处理，以生成目标图片。

在本实施例中，相关工作人员根据可根据预设的处理策略对前景图片进行处理，从而使染色后的样本水体中的微生物对比度更高，以使相关工作人员更便捷的识别水生微生物。其中，预设的处理策略可根据实际情况进行标定。

步骤105，对目标图片上的荧光点进行分析，以判断荧光点是否为微生物。

在本实施例中，相关工作人员将目标图片导入计算机中，并依靠图像识别技术对目标图片进行处理，基于图像识别算法判断目标图片上的荧光点是否为水生微生物；此外，在通过图像识别技术识别荧光点时，相关工作人员也可以引入自主学习算法，从而进一步提高对目标图片上荧光点的效率。

步骤106，若判断荧光点为微生物，则生成荧光点对应微生物的种类数据。

在本实施例中，相关工作人员一方面可以完全依靠图像识别技术来判断荧光点所对应的微生物的种类，另一方面也可以采用人工复查的形式，进一步提升识别的准确度。

根据本申请实施例的水生微生物的多样性检测方法，首先获取目标水域的样本水体，并对样本水体进行荧光染色，以得到染色后的样本水体，然后通过光源发生器生成特定波段的光波对染色后的样本水体进行照射，同时通过和特定波段的光波相匹配的照相机对染色后的样本水体进行拍照，以生成前景图片，再然后对前景图片进行预处理，以生成目标图片，再然后对目标图片上的荧光点进行分析，以判断荧光点是否为微生物，若判断荧光点为微生物，则生成荧光点对应微生物的种类数据。由此，能够以特定波段的光波透过自然界水体，并以此减少自然界水体中复杂杂质成分在相关工作人员在对水生微生物进行多样性分析时的干扰，同时还能够提升水生微生物和自然界水体之间的对比度，以降低相关工作人员的识别难度。

为了更好的解释本申请，在本申请的一个实施例中，如图2所示，通过光源发生器生成特定波段的光波对染色后的样本水体进行照射，以及通过和特定波段的光波相匹配的照相机对染色后的样本水体进行拍照，以生成前景图片之前，还可包括：

步骤201，获取目标水域的参考水体。

步骤202，对参考水体进行过滤，以得到参考水体的滤液。

步骤203，通过光谱仪对滤液进行分析，以生成滤液在预设波段的第一透射光谱图。

步骤204，对滤液进行荧光染色，以得到染色后的滤液。

步骤205，通过光谱仪对染色后的滤液进行分析，以生成染色后的滤液在预设波段的第二透射光谱图。

步骤206，对第一透射光谱图和第二透射光谱图进行对比分析，以生成第一透射光谱图和第二透射光谱图的光密度相差±10％以内的透射光的波段。

步骤207，将透射光的波段作为特定波段。

在本申请实施例中，相关工作人员依靠获取目标水域的参考水体并对其进行相关处理，以确定最佳的用于透射样本水体的光波的特定波段。

具体而言，首先，相关工作人员获取目标水域的参考水体，具体采集手段见上文，此处不再赘述。

接着，相关工作人员对参考水体进行过滤，此举为过滤掉参考水体中的微生物，以得到参考水体的滤液；在此期间，相关工作人员根据实际需求，选择对应的滤纸，并使用常压过滤方法过滤参考水体。

其次，相关工作人员通过光谱仪对滤液进行分析，以生成滤液在预设波段的第一透射光谱图。

再其次，相关工作人员对滤液进行荧光染色，以得到染色后的滤液，染色方法也可以选用孔雀绿染色法或者石炭酸复红染色法对其进行染色；但是需要注意的是，对于样本水体和滤液，相关工作人员需要使用同一种染色方法。

然后，相关工作人员通过光谱仪对染色后的滤液进行分析，以生成染色后的滤液在预设波段的第二透射光谱图。

最后，相关工作人员对第一透射光谱图和第二透射光谱图进行对比分析，以生成第一透射光谱图和第二透射光谱图的光密度相差±10％以内的透射光的波段。

此时，第一透射光谱图和第二透射光谱图的光密度相差±10％以内的透射光的波段，即表明该波段的光波在穿透样本水体时衰减最少且误差最小，利用该波段的光波可以更加的清晰反应样本水体中情况，因此相关工作人员将透射光的波段作为特定波段。

为了更好的解释本申请，在本申请的一个实施例中，如图3所示，对前景图片进行预处理，以生成目标图片，可包括：

步骤301，通过光源发生器生成特定波段的光波对染色后的滤液进行照射，同时通过和特定波段的光波相匹配的照相机对染色后的滤液以相同的时间间隔进行拍照，以生成多个参考图片。

步骤302，对多个参考图片进行分析，以获取多个参考图片的平均灰度值。

步骤303，基于多个参考图片的平均灰度值并利用插值算法对前景图片进行增强和复原，以生成目标图片。

具体而言，首先，相关工作人员通过光源发生器生成在上述步骤中获得的特定波段的光波对染色后的滤液进行照射，同时通过和特定波段的光波相匹配的照相机对染色后的滤液以相同的时间间隔进行拍照，以生成多个参考图片，获取多个参考图片的步骤见上文此处不再赘述。

然后，相关工作人员对多个参考图片进行分析，以获取多个参考图片的平均灰度值，在此期间，相关工作人员将多个参考图片导入计算机中，利用相关图片处理软件获得多个参考图片的平均灰度值，并对其保存以供后续使用。

最后，相关工作人员基于多个参考图片的平均灰度值并利用插值算法对前景图片进行增强和复原，以生成目标图片，此外，相关工作人员也可以根据必要的图像算法对前景图片作进一步处理，例如可以采用高斯模糊算法或者SE-Net算法并依靠多个参考图片的平均灰度值对前景图片进行增强和复原。

为了更好的解释本申请，在本申请的一个实施例中，其中，间隔时间间隔小于或等于50毫秒，参考图片的数量小于或等于20张。

在本申请实施例中，相关工作人员可根据实际情况获取对应数量的参考图片，但是在水中的微生物可能会进行不规则运动，为减小运动中的微生物对于后期参考图片处理的干扰，相关工作人员在获取参考图片的时间间隔应尽可能小，拍摄多个参考图片的总体时间也需要尽可能短。

为了更好的解释本申请，在本申请的一个实施例中，对参考水体进行过滤，以得到参考水体的滤液，包括：

使用滤膜对参考水体进行过滤，以得到参考水体的滤液，其中，滤膜的微孔为0.4±0.05微米。

在本申请实施例中，相关工作人员可根据实际情况选用特定的滤膜，但是需要注意的是，滤膜的微孔不宜过大或者过小，微孔为0.4±0.05微米的滤膜可尽可能的滤掉参考水体中的微生物。

图4为根据本申请一个实施例的水生微生物的多样性检测装置的方框示意图。

如图4所示，该水生微生物的多样性检测装置400，包括：第一获取模块410、第一荧光染色模块420、第一生成模块430、预处理模块440、判断模块450和第二生成模块460。

其中，第一获取模块410用于获取目标水域的样本水体。

第一荧光染色模块420用于对样本水体进行荧光染色，以得到染色后的样本水体。

第一生成模块430用于通过光源发生器生成特定波段的光波对染色后的样本水体进行照射，同时通过和特定波段的光波相匹配的照相机对染色后的样本水体进行拍照，以生成前景图片。

预处理模块440用于对前景图片进行预处理，以生成目标图片。

判断模块450用于对目标图片上的荧光点进行分析，以判断荧光点是否为微生物。

第二生成模块460用于若判断荧光点为微生物，则生成荧光点对应微生物的种类数据。

在本申请的一个实施例中，如图5所示，该水生微生物的多样性检测装置400，还包括：第二获取模块470、过滤模块480、第三生成模块490、第二荧光染色模块401、第四生成模块402、第五生成模块403、处理模块404。

其中，第二获取模块407用于获取目标水域的参考水体。

过滤模块408用于对所述参考水体进行过滤，以得到所述参考水体的滤液。

第三生成模块409用于通过光谱仪对所述滤液进行分析，以生成所述滤液在预设波段的第一透射光谱图。

第二荧光染色模块401用于对所述滤液进行荧光染色，以得到染色后的所述滤液。

第四生成模块402用于通过所述光谱仪对所述染色后的所述滤液进行分析，以生成所述染色后的所述滤液在所述预设波段的第二透射光谱图。

第五生成模块403用于对所述第一透射光谱图和所述第二透射光谱图进行对比分析，以生成所述第一透射光谱图和所述第二透射光谱图的光密度相差±10％以内的透射光的波段。

处理模块404用于将所述透射光的波段作为所述特定波段。

在本申请的一个实施例中，预处理模块440具体用于通过光源发生器生成特定波段的光波对染色后的滤液进行照射，同时通过和特定波段的光波相匹配的照相机对染色后的滤液以相同的时间间隔进行拍照，以生成多个参考图片；对多个参考图片进行分析，以获取多个参考图片的平均灰度值；基于多个参考图片的平均灰度值并利用插值算法对前景图片进行增强和复原，以生成目标图片。

在本申请的一个实施例中，时间间隔小于或等于50毫秒，参考图片的数量小于或等于20张。

在本申请的一个实施例中，过滤模块480具体用于使用滤膜对参考水体进行过滤，以得到参考水体的滤液，其中，滤膜的微孔为0.4±0.05微米。

需要说明的是，本发明实施例的水生微生物的多样性检测装置中未披露的细节，请参照本发明实施例的水生微生物的多样性检测方法中所披露的细节，具体这里不再赘述。

综上，本申请实施例的水生微生物的多样性检测装置，首先通过第一获取模块获取目标水域的样本水体，并通过第一荧光染色模块对样本水体进行荧光染色，以得到染色后的样本水体，以及通过第一生成模块通过光源发生器生成特定波段的光波对染色后的样本水体进行照射，同时通过和特定波段的光波相匹配的照相机对染色后的样本水体进行拍照，以生成前景图片，然后通过预处理模块对前景图片进行预处理，以生成目标图片，再然后通过判断模块对目标图片上的荧光点进行分析，以判断荧光点是否为微生物，若判断荧光点为微生物，第二生成模块则生成荧光点对应微生物的种类数据。由此，既能够降低相关工作人员获取目标水域的样本水体的难度，又能够快速确定光源发生器需要生成光波的特定波段，同时还能够提升水生微生物识别的精准度。

此外，相关工作人员也可以根据本申请实施例提供的水生微生物的多样性检测装置，既能够降低相关工作人员获取目标水域的样本水体的难度，又能够快速确定光源发生器需要生成光波的特定波段，同时还能够提升水生微生物识别的精准度。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。