필터 및3M테스트 필름은 생물, 의약, 식품, 환경 등 분야의 미생물 검사에 점점 더 많이 응용되고 있다.많은 필터나 테스트 필름은 표면에 다른 색상과 다른 크기의 메쉬 선을 가지고 있다는 특징을 가지고 있습니다.이런 격자는 인공적으로 계수를 관측하는데 도움이 되지만 현재 갈수록 많은 자동균락계수기를 사용하는데 어려움을 가져다주고있다.메쉬의 색상이 짙은 경우가 많기 때문에 전통적인 방법은 균락이 아닌 메쉬를 검출하는 경우가 많습니다.다음 그림1、2、3세 가지 일반적인 필터와3M슬라이스 테스트 및 기존 이미지 분할 방법을 사용한 분할 결과

여기서 그림1-a세돌리스 필터 원도인데 표면에 검은색 격자가 있고 옅은 노란색 균락이 자라고 있다.그림1-B는 기존의 임계값 분할 방법을 사용하는 분할 효과입니다.그림1-C색상 그라데이션을 사용한 분할 효과입니다.이 필터의 격자 색상은 균락보다 더 진하기 때문에 전통적인 이미지 처리 방법은 균락이 아니라 격자를 분할합니다.

그림1. 세돌리스 필터

그림2a예3M황색 포도상구균 테스트 필름으로 표면에 황색 격자와 자색 균락이 있다.그림1-B는 기존의 임계값 분할 방법을 사용하는 분할 효과입니다.그림1-C색상 그라데이션을 사용한 분할 효과입니다.이 두 가지 분할 방법은 균락을 분할하는 동시에 격자도 분할하여 균락을 계수할 수 없다.

그림2. 3M황색포도상구균 검사편

그림3a예3M대장균 테스트 필름은 표면에 붉은 격자, 붉은 균락, 그리고 붉은 배경이 있다.이러한 상황은 전통적인 임계값 분할법을 사용하든 zui가 복잡합니다 (그림3-B), 또는 색상 그라데이션 분할 (그림3-C는), 모두 이상적인 효과를 얻을 수 없다.

그림3. 3M대장균 검사편

기존의 이미지 처리 기술로는 위의 필터나3M테스트 필름의 균락 검사는 반드시 새로운 검사 방법을 연구하여 세워야 한다.빠른 수_기술 팀, 2년에 걸친 난관 돌파, 현재의 수평 집합 활동 윤곽 모델을 바탕으로 필터와3M필터링 또는3M테스트 슬라이스의 새로운 분할 알고리즘은 위의 문제를 성공적으로 해결했습니다.

1, 형태 구속 기반 수평 세트 활성 프로파일 모델

수평 집합 활동 윤곽 모델의 이미지 분할 원리를 바탕으로 에너지 범위를 극소화하는 과정에서 활동 윤곽을 분할 목표에 계속 가깝게 하는 것이다.만약 에너지 범함에 선험지식에 기초한 제약조건을 도입하여 활동의 윤곽이 제약조건에 규정된 목표에 접근하도록 촉진한다면 찾고 싶은 목표를 분할할 수 있다.위에서 비교적 일찍 제기한 것은 주로 다음과 같은 두 가지 사고방식이 있다.

하나는크레머스제시된 선험적 지식의 제약에 기초한 모델.선험 지식에 의해 결정된 모양을 수평 집합으로 설정F₀즉, 형태 선험 지식에 기반한 활성 프로파일 모델은 곡선이 이 모양에서 수렴하도록 유도하는 형태 구속 에너지 항목을 에너지 범위에 추가합니다.

식중,L형상 선험 지식이 작용하는 범위를 정의하고,L = -1의의 영역은 포인트에서 제외됩니다.이 방법은 형상 정보의 위치와 크기를 엄격히 규정해 실제 응용에 한계가 있다.

다른 하나는토니 선형태 변환, 줌 및 회전 등을 허용하는 형태 선험 지식에 기반한 활성 프로파일 모델을 제안합니다.수평 세트의 경우F₂수평 세트로F₁변환, 회전, 축척을 통해 변환 좌표를 다음과 같이 설정합니다.a, b, 배율 조정은r, 회전 각도는θ, 그러면 두 수평 세트의 관계 표현식은 다음과 같습니다.

약ψ0는 기호 거리 함수를 해석하여 얻을 수 있는 고정 형태의 수평 세트 함수입니다.ψ은 원래 모양이 변환, 회전 또는 배율을 통과한 후 대응하는 수평 집합 함수입니다.그렇다면 형태 선험 지식에 기반한 수평 세트 모델의 에너지 함수는 다음과 같습니다.

상기 두 가지 방법의 수치 구해는 에너지 함수 여러 변수에 대한 경도 하강 흐름 구해와 관련되며, 매번 곡선 반복은 여러 변수에 대한 업데이트가 필요하기 때문에 활동 윤곽 모델의 접근 속도가 매우 느려 실제로 채택할 수 없다.
메쉬 필터 또는3M테스트 슬라이스의 경우, 검사해야 할 균락은 일반적으로 원형이며, 수평 세트의 모양 선험 지식은 원형으로 설정할 수 있습니다.원형의 경우 형상 변환에서 변환과 축척은 형태 변화만 초래하고 회전은 원형 형태에 영향을 주지 않으므로 원형 기반 수평 세트 모델에는 세 개의 추가 변수만 필요합니다 (A, B, R), 원형 구속조건을 기반으로 하는 수평 세트 활성 프로파일 모델의 에너지 범주를 다음과 같이 단순화할 수 있습니다.

식에서 두 번째 항목은 구속입니다. 이 기능은 zui 최종 윤곽선을 원형으로 수렴시키는 데 사용됩니다.이 모델에서는 수평 세트 함수에 대한 그라데이션 다운스트림을 구하는 것 외에 쌍 (A, B, R) 세 변수가 업데이트되어 반복 횟수가 크게 줄어들고 분할 속도가 향상됩니다.

평접시의 여러 균락에 대한 동시 검측을 실현하기 위해서는 다상수평집 활동 윤곽 모델을 더 도입해야 한다;이와 동시에 검측속도를 한층 더 높이기 위해서는 수평집활동윤곽모형의 쾌속구해방법을 채용해야 한다.그리고 이 두 방면에서 신수과학기술과의 연구팀은 모두 이미 중요한 성과와 실제 응용을 거두었으며,"신수과학기술유한공사"가 발표한"균락계수를 참고할 수 있다_혁신적인 기술（일）: 수평 세트 활성 프로파일 모델)입니다.

2, 표면 주름, 가장자리 희미한 균락에 대한 검사 효과

수평 세트 활성 프로파일 모델을 유지하면서 형태 구속조건을 기반으로 하는 수평 세트 활성 프로파일 모델노이즈 저항성이 강하고 경계를 분할하여 매끄럽고 연속적이며 표면 구조가 복잡한 상황을 처리할 수 있다는 장점과 함께 원형 목표물에 매우 잘 접근할 수 있다.특히 윤곽이 희미하고 표면의 주름이 비교적 심한 일부 균락이나 세포에 대해서는 극히 *한 분할효과를 보여준다.

그림4가장자리가 희미한 원생질체 세포에 대한 검출 효과가 나타났다.여기서 그림4-A는원생질체 세포 원도입니다.그림4-B일반적인 수평 세트 활성 프로파일 모델을 사용하며 원형 구속이 부족하여 비원이 감지됩니다.그림4-C는신수과학기술이 개발한"형태제약에 기초한 수평집활동윤곽모델"계산법을 채용하였는데 원형제약을 받았기에 zui가 접근한것은 필연적으로 원이였기에 세포원태를 잘 환원시켰다.

그림4. 가장자리 흐림원생질체 세포의 검출 효과

그림5표면 주름이 심한 원생질체 세포의 검출 효과가 나타났다.여기서 그림4-A는원생질체 세포 원도입니다.그림4-B일반적인 수평 집합 활동 윤곽 모델을 사용하는데, 원형 구속이 부족하기 때문에 한 무더기의 파편이 검출된다;그림4-C는신수과학기술이 개발한"형태제약에 기초한 수평집활동윤곽모델"계산법을 채용하였는데 원형제약을 받아 zui후에 접근하는것은 완전한 원생질체세포이다.

그림5. 표면 주름원생질체 세포의 검출 효과

3, 필터 및3M테스트 슬라이스 검사 효과

그림6센트리 테크놀로지로 개발된'형태 제약 기반 수평 집합 활동 윤곽 모델'을 전시해 메쉬 필터와3M테스트 슬라이스의 테스트 효과.여기서 그림6a、6-b、6-C는각각 세돌리스 필터,3M황색포도상구균 테스트 필름,3M대장균 검사편의 원도.그림6D、6-e、6-f는 형태 구속조건 기반 수평 세트 활성 프로파일 모델을 사용한 분할 효과입니다.원형 구속이 있기 때문에 활성 프로파일은 메쉬에 접근하는 것을 피하고 zui는 결국 모든 원형 균락을 검출합니다.

그림6. 형태 구속 기반 수평 세트 활성 프로파일 모델 효과

4, 전망

수평 세트 활성 프로파일 모델에 기반한 이미지 분할 방법소음 방지성이 강하고 수치 해석 안정성이 좋으며 분할 경계가 매끄럽고 연속적이며 토폴로지 구조가 복잡한 상황을 처리할 수 있다는 장점이 있어 현재 Zui의 최첨단 이미지 분할 기술 중 하나가 되었다.

신수과학기술연구개발팀은 2년여의 난제해결을 거쳐 이 선진기술을 장악하였을뿐만아니라 미생물균락의 특징에 비추어 전통적인 수평집활동윤곽모형을 기초로 복잡한 균락분할계수에 적합한 쾌속활동윤곽모형, 다상수평집활동윤곽모형 및 형태제약에 기초한 수평집활동윤곽모형을 창조적으로 연구개발해냈다.이 모델들은 복잡한 균락, 고난도 그릇의 정확하고 효과적인 통계를 실현했을 뿐만 아니라 세포 등의 검사에도 적용된다.

항주신수과학기술유한공사 연구개발부