CN202081105U - 一种全封闭式抗生素检测分析装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种全封闭式抗生素检测分析装置。本实用新型本实用新型包括密封箱、图像采集单元、图像处理单元、分析保存单元。密封箱为一包括底板、顶板、门、及三面侧板的中空长方体，三面侧板的其中一面具有数据通信接口以及电源接口。图像采集单元主体为球形，包括CCD相机、上光源、下光源、检测板和图像采集卡；图像采集单元分为上半球和下半球，其中CCD相机和上光源固定在上半球，下光源和检测板固定在下半球；上半球具有为取放培养皿设置的开口。图像采集单元的球体结构通过连杆固定在密封箱内。本实用新型采用密封式结构所采集到的图像清晰且受环境因素的影响较小。

Description

一种全封闭式抗生素检测分析装置

技术领域

本实用新型属于数字图像处理领域，具体涉及一种全封闭式抗生素检测分析装置。 

背景技术

动物源食品中的抗生素残留可引起人群的过敏反应、具有潜在致畸致癌及致突变的威胁、污染食物链等严重问题，已引起了国内外的高度重视。在我国，抗生素残留的问题时有发生。据有关研究报道，2002年抽检135份鲜牛乳中四环素类抗生素残留，金霉素、土霉素、四环素残留的检出率分辨为8%、18%、14% 。抗生素的残留严重威胁着人们的健康，已成为我们亟待解决的问题。因此各国纷纷制定相应的药残检测标准方法，鼓励发展先进检测仪器，用以分析和查找食品生产过程中的危害因素，实施有效的监控，保证食品安全和卫生质量。 

抑菌圈检测，是抗生素残留量检测的主要环节。传统的抑菌圈检测方法，主要靠技术人员采用游标卡尺人工测量、目测完成。存在主观性大、重现性差、难以实现标准化等缺点。在后续统计分析过程中，还需要大量重复性劳动，强度大、效率低。目前使用管碟法进行抗生素评价的仪器主要应用光电、扫描仪、CCD成像等方法，另配有专用软件进行处理分析。国内相关产品有智能抑菌圈分析仪，微生物抑菌圈自动检测与分析等系统。国外也开发了OSIRIS等半自动抑菌测量系统。这些系统及方法普遍存在图像采集时光照不均匀，受外界光源及自然光影响较大，从而导致所采集图像质量不够高，致使检测错误较多、误差较大、精度达不到要求。并且，这些系统和方法处理时间长、专用性不强、算法简单、自动化程度不高、难以处理复杂情况等问题，尤其无法适用于国内外种类繁多的生物抗生素检验标准。应用机器视觉来进行定量分析，并设计相应的统计流程进行检验判断，以解决上述传统方法存在的种种问题显得尤为必要。图像采集在封闭结构中，能够避免外界光源干扰。 

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于机器视觉的全封闭式抗生素检测分析装置。 

本实用新型包括密封箱、图像采集单元、图像处理单元、分析保存单元。 

所述密封箱为一包括底板、顶板、门、及三面侧板的中空长方体，三面侧板的其中一面具有数据通信接口以及电源接口。 

所述图像采集单元主体为球形，包括CCD相机、上光源、下光源、检测板和图像采集卡；图像采集单元分为上半球和下半球，其中CCD相机和上光源固定在上半球，下光源和检测板固定在下半球；上半球具有为取放培养皿设置的开口。 

所述图像采集单元的球体结构通过连杆固定在密封箱内。 

所述图像采集单元中的上半球顶面设置有检测板，检测板与密封箱的底板平行，上光源设置在检测板斜上方的上半球，光线射向检测板；下光源在检测板的正下饭，固定在下半球，光线射向检测板；上光源发射的光束和下光源的发射的光束在检测板处相交；CCD相机固定在上半球顶端，其镜头正对检测板设置；CCD相机通过数据通信接口与图像采集卡相连，图像采集卡与微处理器连接，微处理器与输出设备连接；微处理器内设置有图像处理单元和分析保存单元。 

本实用新型相对于现有技术，具有以下优点： 

(1)与背景技术中的抗生素检测装置相比，本实用新型采用密封式结构所采集到的图像清晰且受环境因素的影响较小。

(2)本实用新型图像采集单元采用球形多光源结构，且内壁涂有漫反射材料，图像采集时样本受光均匀，所得数字图像质量高，易于检测，有效提高检测的正确率和精度。 

(3)本实用新型能更有效抑制、滤除噪声，解决光照不均的非均匀图像分割问题，利用多分辨率解析的特性，在低分辨率的近似图像上进行检测，快速得到结果，根据所得到的圆心和直径信息对高分辨率的相对于局部进行精确检测，提高了检测效率和精度。 

(4)本实用新型检测的结果通过数字化储存，可方便转换到各种数据库、打印数据等，方便管理和网络传输。通过修改程序，可以适用其它的检测标准。 

(5)本实用新型检测速度快、操作简单、重复性强，避免了人工测量时主观性和疲劳等因素造成的误差。 

附图说明

图1为密封箱的立体图； 

图2为图像采集单元的侧视图；

图3为图像采集单元的正视图；

图4为图像采集单元下半球的剖面图；

图5为图像采集卡、微处理器、输出设备连接图。

具体实施方式

本实用新型提出一种基于机器视觉的全封闭式抗生素检测分析装置。包括密封箱1、图像采集单元、图像处理单元、分析保存单元。 

如图1所示，密封箱1为一长方体，包括底板13，与底板13相对的顶板12，长方体结构密封箱1余下的四面中，一面为一可拉开的门11，其上具有把手15，长方体其他面为侧板。在三面侧板其中靠近门把手15的一面的底端具有一开口14，开口14中设置本实用新型的电源及密封箱1的数据通信接口，及光源亮度调节开关。 

如图2和图3所示，图像采集单元主体为一具有样本存取口29的中空球形结构2，分为上半球23和下半球25，样本存取口29朝向密封箱1的门11。整个球体内表面涂有漫反射涂料，如硫酸钡。其中上半球23通过连杆31固定在顶板12上，下半球25通过连杆32固定在底板13上。下半球25的过球形结构2的球心且与底板13平行的横截面为一透明的检测板28，如图4所示。下光源26位于检测板28的正下方，固定在下半球25的低端。上光源21位于检测板25的斜上方，固定在上半球23上，其所射出的光束照向检测板28。上光源21射出的光束与下光源26射出的光束在检测板25处相交。上光源21与下光源26的光照亮度均可通过密封箱开口14的亮度调节开关调节。CCD相机22固定在上半球23的顶端，其镜头正对检测板28设置。CCD相机22的数据线连接至密封箱开口14的数据通信接口，图像采集卡6通过数据通信接口与CCD相机22相连，图像采集卡6与输出设备8和微处理器7连接。微处理器7内设置有图像处理单元和分析保存单元，参见图5。 

本实用新型图像处理单元包括：图像预处理、图像分割、图像分解检测三个模块。上述预处理模块使用滤波算法对图像进行预处理获得简洁有效的目标信息；上述图像分割模块实现了图像中抑菌圈部分的分割。提取了抑菌圈的边缘信息；上述图像分解检测模块利用多分辨率下的圆检测方法得到精确且快速的抑菌圈直径数据。 

上述分析保存单元包括：计算机辅助计算与分析、分析结果输出与保存。上述计算机辅助计算与分析根据抗生素检测的行业标准来对数据进行分析处理。收集所有平板数据后，统计计算最高及最低抑菌圈直径，并输出标准曲线。测量样本的抑菌圈直径数据，根据标准曲线换算样本的残留量值。多次测量结果进行平均作为最后的检测结果。上述分析结果输出及保存具体是对抗生素残留量检测结果以打印文档、Excel图表等的形式输出。 

检测时，将经过提取、缓冲液混合、均质以及离心等步骤处理的待检样本通过样本存取口29放置在检测板28上。将上下光源调节至适合的亮度，关上密封箱1的门11开始进行图像采集。检测板28上样本的抑菌圈成像于CCD相机22中，图像采集卡6获取抑菌圈图像，并将抑菌圈图像输入至微处理器7中，进行图像处理和分析。最终的抗生素残留量检定结果通过输出设备以打印文档、Excel图表等的形式输出，输出设备可以为打印机、显示器等。 

本实用新型采用密封箱体结构，避免了外界灯光及自然光对样本图像采集的干扰。并且，球体结构内壁涂有漫反射材料，避免了由全反射引起亮斑，使得采集样本图像时，检测板处光照均匀，所得图像质量高，有效减少检测的错误和误差，提高了检测精度及正确率。 

Claims (1)

1.一种全封闭式抗生素检测分析装置，包括密封箱、图像采集单元、图像处理单元、分析保存单元，其特征在于：

所述密封箱为一包括底板、顶板、门、及三面侧板的中空长方体，三面侧板的其中一面具有数据通信接口以及电源接口；

所述图像采集单元主体为球形，包括CCD相机、上光源、下光源、检测板和图像采集卡；图像采集单元分为上半球和下半球，其中CCD相机和上光源固定在上半球，下光源和检测板固定在下半球；上半球具有为取放培养皿设置的开口；

所述图像采集单元的球体结构通过连杆固定在密封箱内；

所述图像采集单元中的上半球顶面设置有检测板，检测板与密封箱的底板平行，上光源设置在检测板斜上方的上半球，光线射向检测板；下光源在检测板的正下饭，固定在下半球，光线射向检测板；上光源发射的光束和下光源的发射的光束在检测板处相交；CCD相机固定在上半球顶端，其镜头正对检测板设置；CCD相机通过数据通信接口与图像采集卡相连，图像采集卡与微处理器连接，微处理器与输出设备连接；微处理器内设置有图像处理单元和分析保存单元。

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