新Algacount S300是迅數(shù)2014推出的藻類智能鑒定計(jì)數(shù)儀,專為大中型企業(yè)、科研和監(jiān)測機(jī)構(gòu)而設(shè)計(jì)。專家校驗(yàn)的藻類數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了大幅擴(kuò)容,并對(duì)淡水藻和海洋藻加以區(qū)分。新增兩項(xiàng)“迅數(shù)”核心技術(shù):生物相似性高精度智能搜索、混沌智能分類計(jì)數(shù),實(shí)現(xiàn)快速的藻類輔助鑒定和不同藻類的自動(dòng)分割計(jì)數(shù)。
新版S300還具備:景深拓展和拼接;生物量分析;鏈狀體、膠被群體內(nèi)子細(xì)胞自動(dòng)計(jì)數(shù);單細(xì)胞微藻自動(dòng)計(jì)數(shù);色素體定位定量等多種藻類分析功能。
高配版的新S300更配置了MIC顯微分析軟件,滿足科研用戶的精細(xì)觀察和分析需求。
精細(xì)、直觀的藻類數(shù)據(jù)庫、多模式查詢
顯微鏡下的藻類復(fù)雜多樣:同一藻類的觀察圖像會(huì)不同,如針桿藻,可以單細(xì)胞存在,也可以每個(gè)細(xì)胞的一端相連成放射狀群體,從殼面看針形,而從帶面看是長方形……不同門類的藻類鑒別要點(diǎn)*不同,甲藻觀察的重點(diǎn)是縱溝、橫溝、板片,硅藻觀察的重點(diǎn)是殼面的花紋……
2014版S300藻類智能鑒定計(jì)數(shù)儀參考了《中國淡水藻類》、《中國海藻志》和水生生物學(xué)主流教材以及大量的藻類學(xué)文獻(xiàn),聽取了藻類生物學(xué)家和藻類環(huán)境監(jiān)測專家的建議,依據(jù)中國藻類系統(tǒng)分類學(xué)的主流學(xué)派,對(duì)原數(shù)據(jù)庫藻種的類別和描述進(jìn)行校驗(yàn)補(bǔ)充,增添了大量精美的圖片。用戶還可用多種方式進(jìn)行藻種搜索和查詢,如生物相似性高精度智能搜索、形態(tài)學(xué)搜索、分類學(xué)查詢和常見藻查詢等。
生物相似性高精度智能搜索
生物相似性高精度智能搜索是迅數(shù)新一代藻類智能鑒定的核心技術(shù),通過“形態(tài)相似性”與“生物相似性”的有效結(jié)合,準(zhǔn)確提取并融合藻種的生物特征,極大地提高了藻類搜索精度,使得快速藻類鑒定成為可能。
(1) 原理
l 顏色特征提?。阂罁?jù)顏色直方圖提取藻細(xì)胞顏色特征。
l 紋理特征提取:基于Gabor濾波器的旋轉(zhuǎn)不變性特征,提取藻細(xì)胞紋理特征。
l 智能搜索:將兩種特征融合為特征向量,使用支持向量機(jī)的分類器進(jìn)行訓(xùn)練,實(shí)現(xiàn)對(duì)藻細(xì)胞圖像的分類
鑒別搜索。
(2) 實(shí)例:
混合藻自動(dòng)分類計(jì)數(shù)
混沌智能分類計(jì)數(shù)是迅數(shù)在藻類自動(dòng)分類計(jì)數(shù)研究方面的重大技術(shù)突破,初步實(shí)現(xiàn)了形態(tài)、色澤差異大的多類藻細(xì)胞自動(dòng)分類計(jì)數(shù)。
(1) 原理:
l 混沌遺傳算法:利用混沌運(yùn)動(dòng)所具有的隨機(jī)性、遍歷性和初值敏感性,將混沌狀態(tài)引入到優(yōu)化變量
中,把混沌運(yùn)動(dòng)的遍歷范圍擴(kuò)大到優(yōu)化變量的取值范圍,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水體中所有藻
類的圖像分割。
l 模糊C均值聚類算法:確定每個(gè)藻種樣本數(shù)據(jù)隸屬于某個(gè)聚類的程度,把隸屬程度相似的藻歸為一
個(gè)聚類。
(2) 實(shí)例:
單細(xì)胞微藻自動(dòng)計(jì)數(shù)
為解決新能源、新食品原料微藻的研究和生產(chǎn)工藝控制,“迅數(shù)”開發(fā)了“卵形細(xì)胞輔助計(jì)數(shù)”和“復(fù)雜細(xì)胞輔助計(jì)數(shù)”兩種圖像分割算法,可以快速實(shí)現(xiàn)微藻細(xì)胞濃度測定。
多細(xì)胞分析(膠被群體、鏈狀體)
針對(duì)用戶渴望準(zhǔn)確分析微囊藻、直鏈藻的子細(xì)胞數(shù)量,“迅數(shù)”研究了專門的算法,為類似的膠被群體和鏈狀體藻類研究,提供了方便、快速的分析工具。
顯微測量、生物量分析、色素體研究
為滿足用戶對(duì)藻類微觀形態(tài)的研究,“迅數(shù)”提供了專門的顯微分析工具。透明數(shù)字標(biāo)尺可在不同物鏡倍率下實(shí)現(xiàn)顯微測量;生物量分析模塊可根據(jù)顯微測量數(shù)據(jù)、藻類幾何模型,快速計(jì)算當(dāng)前藻種的生物量;“色素特征快選”工具,可以依據(jù)藻色素特征,對(duì)色素體自動(dòng)定量、定位。
儀器主要功能與技術(shù)指標(biāo)
一、顯微數(shù)字成像
Ø 科研級(jí)彩色CCD相機(jī),大視場顯微圖像動(dòng)態(tài)觀察、靜態(tài)捕獲
Ø 手動(dòng)、自動(dòng)雙模式控制拍攝
Ø 多維景深融合:擴(kuò)展高倍物鏡景深,顯現(xiàn)不同液層細(xì)胞
Ø 超視野拼接:適合絲狀、鏈狀藻類的觀察分析
二、藻類智能鑒定
1. 藻類專家數(shù)據(jù)庫
Ø 主數(shù)據(jù)庫:藻類形態(tài)文字介紹、手繪圖、彩色顯微照片
Ø 用戶數(shù)據(jù)庫:允許用戶完善、補(bǔ)充藻類圖庫和文字。
2. 智能查詢
Ø 名稱查詢:根據(jù)中文名、拉丁名查詢
Ø 分類學(xué)查詢:根據(jù)藻細(xì)胞所在門、屬、種,進(jìn)行查詢
Ø 關(guān)鍵詞查詢:根據(jù)藻細(xì)胞的文字描述中的特征詞進(jìn)行查詢
Ø 常見藻查詢:可分別查詢水華、赤潮、有毒藻、海洋藻、淡水藻
3. 生物相似性高精度智能搜索
Ø 生物特征信息包含:藻細(xì)胞的顏色、形態(tài)、紋理特征
Ø 智能搜索:將特征信息融合為藻細(xì)胞圖像的特征向量,使用支持向量機(jī)的分類器進(jìn)行訓(xùn)練,實(shí)現(xiàn)對(duì)藻細(xì)胞圖像的分類鑒別搜索。
4. 形態(tài)學(xué)搜索
Ø 一級(jí)形態(tài):單細(xì)胞、多細(xì)胞群體、不分枝絲狀體、分枝絲狀體、膜狀體、管狀體、鏈狀體、網(wǎng)狀體
Ø 二級(jí)形態(tài):細(xì)胞形態(tài)、細(xì)胞結(jié)構(gòu)、群體形態(tài)、母細(xì)胞壁、子細(xì)胞排列與數(shù)量、藻絲結(jié)構(gòu)與分枝等
三、藻類計(jì)數(shù)與分析
1. 混合藻流程式計(jì)數(shù)
Ø 浮游藻分類標(biāo)記:采用不同顏色、不同大小的色圈標(biāo)記各種微藻
Ø 浮游藻分類計(jì)數(shù):對(duì)各視野畫面的藻類,按類點(diǎn)擊、自動(dòng)累積計(jì)數(shù)
Ø 膠被群體分析:對(duì)膠被包圍的多細(xì)胞群體,自動(dòng)解析換算子細(xì)胞數(shù)
Ø 鏈狀體分析:對(duì)鏈狀多細(xì)胞群體,自動(dòng)解析換算,估算出鏈狀細(xì)胞數(shù)
Ø 藻類總數(shù)統(tǒng)計(jì):對(duì)樣本各種藻類的總數(shù)進(jìn)行自動(dòng)累計(jì)
Ø 優(yōu)勢種自動(dòng)排序、按門排序、優(yōu)勢群落組成百分比分析
Ø 藻密度自動(dòng)換算,自動(dòng)計(jì)算生物量
2. 混合藻自動(dòng)分類計(jì)數(shù)
Ø 混沌智能分類計(jì)數(shù):基于混沌原理,對(duì)混合藻實(shí)現(xiàn)模糊判斷和自動(dòng)分類計(jì)數(shù)
3. 單細(xì)胞微藻自動(dòng)計(jì)數(shù)
Ø 卵形細(xì)胞輔助計(jì)數(shù):對(duì)輪廓清晰的單細(xì)胞微藻,動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)、分割計(jì)數(shù)
Ø 復(fù)雜細(xì)胞輔助計(jì)數(shù):對(duì)背景清晰、形態(tài)復(fù)雜的單細(xì)胞微藻分割計(jì)數(shù)
4. 色素體分析、藻類測量、生物量分析
Ø 色素體定量:依據(jù)藻色素特征,對(duì)色素體自動(dòng)定量、定位
Ø 標(biāo)尺測量:具有透明、不透明2種標(biāo)尺,可用鼠標(biāo)拖動(dòng)標(biāo)尺,對(duì)藻細(xì)胞快速測量
Ø 任意測量:鼠標(biāo)點(diǎn)擊劃線測量藻細(xì)胞
Ø 生物量分析:依據(jù)藻類形態(tài)數(shù)學(xué)模型,測量、計(jì)算生物量
5. 圖像處理(僅限高配版)
Ø 自適應(yīng)增強(qiáng):分辨增強(qiáng)處理,突顯藻細(xì)胞顯微特征
Ø 圖像調(diào)整:圖像亮度、對(duì)比度、飽和度、RGB三色任意調(diào)節(jié),灰度圖、負(fù)相圖的轉(zhuǎn)換
Ø 圖像補(bǔ)償:通過線性補(bǔ)償,對(duì)數(shù)補(bǔ)償,貝爾補(bǔ)償?shù)榷喾N數(shù)學(xué)方法對(duì)圖像的失真部分進(jìn)行補(bǔ)償,使圖像更加清晰
Ø 圖像銳化:通過增強(qiáng)圖像的高頻分量,使藻類邊緣變得更清晰
Ø 圖像平整:通過圖像平整處理,使圖像背景均勻
Ø 圖像濾波:高斯濾波、低通濾波、中值濾波等6種濾波方式有效提高圖像清晰度
Ø 邊緣檢測:兩種檢測方式、三種算子結(jié)合多種檢測選項(xiàng)更精確地提取藻類輪廓
Ø 形態(tài)學(xué)處理:腐蝕、膨脹、開啟、閉合等非線性數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理
四、數(shù)據(jù)管理、報(bào)表打印
Ø 標(biāo)注:可在已拍攝的藻細(xì)胞圖片上,進(jìn)行任意的文字、尺寸標(biāo)注
Ø 數(shù)據(jù)庫:自動(dòng)保存每批顯微照片、統(tǒng)計(jì)標(biāo)識(shí)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)
Ø 報(bào)告編輯、打印:提供報(bào)告編寫模板、文本輸入、打印預(yù)覽
Ø 數(shù)據(jù)導(dǎo)出:藻類統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、圖片導(dǎo)出到EXCEL
五、配置說明
1. S300標(biāo)準(zhǔn)配置
Ø 科學(xué)級(jí)彩色CCD(2580×1944)
Ø Algacount藻類智能鑒定計(jì)數(shù)軟件
Ø 品牌商務(wù)液晶電腦
2. S300高配版
Ø 科學(xué)級(jí)彩色CCD(2580×1944)
Ø Algacount藻類智能鑒定計(jì)數(shù)軟件、MIC顯微圖像分析軟件
Ø 品牌商務(wù)液晶電腦
3. 用戶自配
Ø 顯微鏡(建議選用奧林巴斯、尼康、萊卡、蔡司中型號(hào))
Ø 顯微攝像接口(建議選用各品牌原裝0.63倍縮小鏡C-mount 攝影接口)