基于成像技术的海产鱼类中异尖线虫检测

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蛔目异尖科线虫(anisakid larvae),是一类广泛分布于海洋动物体内的寄生虫,人类异尖线虫病是因为食入了含活异尖科第三期幼虫的海鱼和鱿鱼而引起。在日本、荷兰、英国、法国、德国、西班牙以及太平洋地区等20多个国家都有异尖线虫病病例报告。近些年随着生食海产鱼片的增多,我国人民感染异尖线虫病的可能性不断加大,海产鱼片中异尖线虫的潜在危害应引起足够的重视。  目前,对于异尖线虫的检测,主要水产品加工企业采用烛光法对海产鱼片中的寄生虫进行在线筛选检测,漏检率高,且耗费大量劳动力。准确率高、适用于工厂在线检测的方法尚未见报道。本论文主要针对高光谱成像技术、紫外荧光成像技术在海产鱼片中异尖线虫检测的应用进行研究,并所建立的成像方法与烛光法进行了比较和验证试验,主要实验结果如下:  1.高光谱成像技术应用于异尖线虫检测实验中,确定了波段运算与主成分分析两种方法。根据异尖线虫与鳕鱼鱼肉的光谱差异,确定了550nm和800nm两个波段作为波段运算的特征波段。经过DN值(0.15,0.17)区间阈值分割后的550nm图像与800nm图像相减,得到的图像进行DN值(-0.08,-0.06)区间阈值分割。7×7中值滤波后,得到结果图像。该方法能够无干扰地显示出异尖线虫在鳕鱼鱼片中的相对位置。为了进一步提高检测效率,使用主成分分析法对400nm-1000nm范围内600个高光谱图像进行分析。结果显示,对经过感兴趣区域 ROI处理后的高光谱数据进行主成分分析能清晰地显示出异尖线虫的相对位置。  2.通过比较鳕鱼鱼片在不同光学条件下的图像特征,选取了紫外荧光图像作为进一步研究异尖线虫检测的方法。利用异尖线虫在360nm紫外光激发下发出可见荧光的特性,建立了紫外荧光成像法。在ENVI4.7软件平台下,沿用处理高光谱数据的主成分分析法对鳕鱼鱼片的紫外荧光图像进行分析。将第二主成分在DN值[-320,-280]范围内进行阈值分割。将得到的图像与原始紫外荧光图像的R分量进行图像融合,得到具有鳕鱼鱼片背景,且异尖线虫位置明显的结果图像。  3.以紫外荧光图像为研究对象,在Matlab软件平台下进行编程,建立自动化的异尖线虫定量检测方法。首先利用灰度作为检测指标检测鳕鱼鱼片中的异尖线虫,该检测方法的最高检测率为41.67%。通过检测异尖线虫的形态学特征,使用了结合数学形态学的灰度检测方法,该方法的最高检出率为61.11%。将两种检测方法进行结合,训练集样品异尖线虫检测率达到86.11%。该方法在四个不同批次进行验证实验中的总检测率为83.89%,批间差异系数为1.31%。通过U检测,训练集检测率与总检测率之间没有显著性差异(P>0.05)。  4.通过对实验条件的摸索,优化实验参数,建立起一套紫外荧光成像检测设备。紫外光源高度单因素实验中,5个高度水平分别为25cm、45cm、65cm、85cm、105cm。检测率分别为38.05%、72.23%、71.65%、74.97%、29.52%。不同传送带背景单因素实验中,白色光面、绿色光面、黑色光面、黑色菱形、黑色方格、黑色木纹对应的检测率分别为25.30%、67.40%、80.13%、89.29%、83.66%、84.31%。普通电脑摄像头和单反相机摄像截图均不能替代单反相机作为图像采集设备。紫外荧光成像技术在不同鱼种应用实验中,该方法在检测狭鳕、真鳕、鲽鱼、大马哈鱼中异尖线虫的检测分别为85.50%、83.23%、82.13%、85.78%。
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