專利名稱：克隆菌株自動(dòng)篩選裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種克隆菌株自動(dòng)篩選裝置及方法，屬于微生物測量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
菌株篩選在生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)和工業(yè)生產(chǎn)中具有舉足輕重的地位，其被廣泛應(yīng)用于食品保健、醫(yī)藥、化工和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，例如從新鮮牛奶中篩選高產(chǎn)Y-氨基丁酸的乳酸菌菌株；從發(fā)霉的秸桿、毛巾以及土壤等纖維素含量較高的樣品中篩選高效降解木質(zhì)纖維素的微生物菌株；從被聚乙烯醇直接污染的環(huán)境中篩選高效降解PVA的微生物菌株等?，F(xiàn)有的菌株篩選方法有菌落原位雜交篩選法、免疫酶技術(shù)、化學(xué)發(fā)光免疫分析和放射免疫測定等。這些方法均建立在分子生物學(xué)或者免疫學(xué)的基礎(chǔ)上，通常篩選工序繁多、周期較長，需要經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員進(jìn)行判斷，耗費(fèi)了大量的人力和物力。并且，目前尚無 一種能夠?qū)寺【甑纳L狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)判定，快速篩選出已經(jīng)培養(yǎng)成功的菌株的裝置及方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種克隆菌株自動(dòng)篩選裝置及方法，該裝置及方法可快速、準(zhǔn)確、無損地篩選出培養(yǎng)成功的克隆菌株。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種克隆菌株自動(dòng)篩選裝置，其特征在于它包括放置培育有多個(gè)克隆菌株的培養(yǎng)皿且可改變該培養(yǎng)皿的空間位置的三維電控運(yùn)動(dòng)平臺，該三維電控運(yùn)動(dòng)平臺的控制端經(jīng)由步進(jìn)電機(jī)而與中央管理系統(tǒng)的相應(yīng)控制端連接，該三維電控運(yùn)動(dòng)平臺的周圍設(shè)置有對該培養(yǎng)皿內(nèi)培育的所有克隆菌株拍攝二維分布全局圖像的高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、對單個(gè)克隆菌株拍攝帶有光學(xué)特征點(diǎn)的左側(cè)圖像和右側(cè)圖像的雙目立體視覺傳感系統(tǒng)、向該雙目立體視覺傳感系統(tǒng)要拍攝的單個(gè)克隆菌株投射光學(xué)特征點(diǎn)而利于對該雙目立體視覺傳感系統(tǒng)拍攝該單個(gè)克隆菌株得到的左、右側(cè)圖像中的該單個(gè)克隆菌株之間進(jìn)行匹配對位的測量特征光學(xué)投影系統(tǒng)以及為拍攝提供均勻穩(wěn)定的光照環(huán)境的光學(xué)照明系統(tǒng)，該測量特征光學(xué)投影系統(tǒng)的控制端與該中央管理系統(tǒng)的相應(yīng)控制端連接，該高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、該雙目立體視覺傳感系統(tǒng)的控制端經(jīng)由圖像采集控制系統(tǒng)而與該中央管理系統(tǒng)的相應(yīng)控制端連接。所述雙目立體視覺傳感系統(tǒng)包括分別對單個(gè)克隆菌株拍攝左側(cè)圖像、右側(cè)圖像的兩個(gè)攝像機(jī)，該兩個(gè)攝像機(jī)的攝像頭中軸線的延長線形成一個(gè)設(shè)定角度；所述測量特征光學(xué)投影系統(tǒng)包括投影儀；該投影儀的投影頭中軸線的延長線與該兩個(gè)攝像機(jī)的攝像頭中軸線的延長線相交于一點(diǎn)。所述設(shè)定角度為30°到50°。所述高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和所述雙目立體視覺傳感系統(tǒng)的標(biāo)定端均與傳感器標(biāo)定裝置的標(biāo)定控制端連接。一種基于克隆菌株自動(dòng)篩選裝置實(shí)現(xiàn)的克隆菌株自動(dòng)篩選方法，其特征在于，它包括如下步驟步驟一打開光學(xué)照明系統(tǒng)，使三維電控運(yùn)動(dòng)平臺及放在其上的培養(yǎng)皿處于適于拍攝的均勻穩(wěn)定的光照下；步驟二 通過中央管理系統(tǒng)經(jīng)由步進(jìn)電機(jī)對三維電控運(yùn)動(dòng)平臺進(jìn)行控制，將培養(yǎng)皿移動(dòng)到高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的視場中央，采集該培養(yǎng)皿內(nèi)培育的所有克隆菌株的二維分布全局圖像；步驟三對采集的該二維分布全局圖像進(jìn)行圖像分割處理，分割出該培養(yǎng)皿內(nèi)的各個(gè)克隆菌株，在該二維分布全局圖像中對各個(gè)克隆菌株進(jìn)行編號和坐標(biāo)定位，并根據(jù)各個(gè)克隆菌株的坐標(biāo)定位，規(guī)劃出測定路徑；步驟四按照步驟三規(guī)劃出的測定路徑，通過雙目立體視覺傳感系統(tǒng)和測量特征光學(xué)投影系統(tǒng)對待測的每個(gè)克隆菌株拍攝帶有光學(xué)特征點(diǎn)的左、右側(cè)圖像，從而計(jì)算出每個(gè)克隆菌株在其左右側(cè)圖像拍攝時(shí)刻的體積；
步驟五經(jīng)過設(shè)定時(shí)間間隔后，再次執(zhí)行步驟二至四，繪制出每個(gè)克隆菌株的體積隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)生長曲線，其中每個(gè)克隆菌株的編號在整個(gè)自動(dòng)篩選過程中是固定不變的；在再次執(zhí)行步驟三時(shí)，測定路徑是在排除被認(rèn)為是培養(yǎng)失敗和培養(yǎng)成功的克隆菌株后對剩余克隆菌株進(jìn)行規(guī)劃得出的；步驟六針對同種類的克隆菌株的標(biāo)準(zhǔn)生長曲線，對緊挨著該步驟六之前執(zhí)行的那一個(gè)步驟五中再次執(zhí)行步驟四時(shí)的每個(gè)克隆菌株的左右側(cè)圖像拍攝時(shí)刻進(jìn)行時(shí)間區(qū)間判定若該克隆菌株的左右側(cè)圖像拍攝時(shí)刻小于等于克隆菌株生長的對數(shù)期的起始時(shí)間點(diǎn)，則該克隆菌株被認(rèn)為是需繼續(xù)培養(yǎng)；若該克隆菌株的左右側(cè)圖像拍攝時(shí)刻大于等于克隆菌株生長的對數(shù)期的結(jié)束時(shí)間點(diǎn)，則該克隆菌株被認(rèn)為是培養(yǎng)失?。蝗粼摽寺【甑淖笥覀?cè)圖像拍攝時(shí)刻大于克隆菌株生長的對數(shù)期的起始時(shí)間點(diǎn)且小于克隆菌株生長的對數(shù)期的結(jié)束時(shí)間點(diǎn)，則將該克隆菌株的動(dòng)態(tài)生長曲線和與其同種類的克隆菌株的標(biāo)準(zhǔn)生長曲線進(jìn)行匹配識別，其中若該動(dòng)態(tài)生長曲線與該標(biāo)準(zhǔn)生長曲線的相似百分度大于上臨界設(shè)定值，則該克隆菌株被認(rèn)為是培養(yǎng)成功；若該動(dòng)態(tài)生長曲線與該標(biāo)準(zhǔn)生長曲線的相似百分度小于下臨界設(shè)定值，則該克隆菌株被認(rèn)為是培養(yǎng)失??；若該動(dòng)態(tài)生長曲線與該標(biāo)準(zhǔn)生長曲線的相似百分度大于等于下臨界設(shè)定值且小于等于上臨界設(shè)定值，則該克隆菌株被認(rèn)為是不確定；步驟七若存在被認(rèn)為是需繼續(xù)培養(yǎng)或不確定的克隆菌株，則再次執(zhí)行步驟五至七；若不存在被認(rèn)為是需繼續(xù)培養(yǎng)和不確定的克隆菌株，則整個(gè)自動(dòng)篩選過程結(jié)束。首次執(zhí)行所述步驟四中，將對第一個(gè)克隆菌株拍攝帶有光學(xué)特征點(diǎn)的左、右側(cè)圖像時(shí)的左右側(cè)圖像拍攝時(shí)刻設(shè)定為零時(shí)刻。在所述步驟三中，所述圖像分割處理包括步驟對所述二維分布全局圖像進(jìn)行排除雜質(zhì)和/或干擾噪聲的處理；采用動(dòng)態(tài)輪廓模型方法將每個(gè)克隆菌株單獨(dú)所處區(qū)域分割出來。在所述步驟三中，對所述二維分布全局圖像中的各個(gè)克隆菌株進(jìn)行坐標(biāo)定位包括步驟根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的步長，將所述二維分布全局圖像劃分成具有設(shè)定形狀、大小網(wǎng)格的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，將克隆菌株的二維圖像重心所在網(wǎng)格的中心坐標(biāo)作為該克隆菌株的中心坐標(biāo)。在所述步驟四中，對待測的每個(gè)克隆菌株拍攝帶有光學(xué)特征點(diǎn)的左、右側(cè)圖像并計(jì)算左右側(cè)圖像拍攝時(shí)刻的體積具體包括步驟根據(jù)該克隆菌株的坐標(biāo)定位，通過步進(jìn)電機(jī)對三維電控運(yùn)動(dòng)平臺進(jìn)行控制，將該克隆菌株移動(dòng)到雙目立體視覺傳感系統(tǒng)的視場中央；測量特征光學(xué)投影系統(tǒng)向該克隆菌株投射光學(xué)特征點(diǎn)；圖像采集控制系統(tǒng)控制雙目立體視覺傳感系統(tǒng)對該克隆菌株進(jìn)行拍攝，獲取帶有該光學(xué)特征點(diǎn)的左側(cè)圖像和右側(cè)圖像；通過該光學(xué)特征點(diǎn)，左、右側(cè)圖像中的該克隆菌株之間被準(zhǔn)確匹配對位；根據(jù)雙目立體視覺原理得出該克隆菌株的三維坐標(biāo)，利用二重積分計(jì)算出該克隆菌株在其左右側(cè)圖像拍攝時(shí)刻的體積。在步驟一前還包括對高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和雙目立體視覺傳感系統(tǒng)進(jìn)行焦距、主點(diǎn)坐標(biāo)、畸變系數(shù)、姿態(tài)參數(shù)的校準(zhǔn)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是基于機(jī)器視覺的圖像處理、光學(xué)三維顯微測量技術(shù)以及分子生物學(xué)手段，本發(fā)明克隆菌株自動(dòng)篩選方法通過本發(fā)明克隆菌株自動(dòng)篩選裝置實(shí)現(xiàn)了對克隆菌株實(shí)施快速、自動(dòng)篩選，且篩選結(jié)果準(zhǔn)確，篩選出的培養(yǎng)成功的克隆菌株無損?！?br>

圖I是本發(fā)明克隆菌株自動(dòng)篩選裝置的組成示意圖；圖2是某種類的克隆菌株的標(biāo)準(zhǔn)生長曲線示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，本發(fā)明克隆菌株自動(dòng)篩選裝置包括放置培養(yǎng)皿70且可改變該培養(yǎng)皿70的空間位置的三維電控運(yùn)動(dòng)平臺60，該培養(yǎng)皿70內(nèi)培育有多個(gè)克隆菌株，該三維電控運(yùn)動(dòng)平臺60的控制端經(jīng)由步進(jìn)電機(jī)(圖中未示出)而與中央管理系統(tǒng)40的相應(yīng)控制端連接，該三維電控運(yùn)動(dòng)平臺60的周圍設(shè)置有對該培養(yǎng)皿70內(nèi)培育的所有克隆菌株拍攝二維分布全局圖像的高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)10、對單個(gè)克隆菌株拍攝帶有光學(xué)特征點(diǎn)的左側(cè)圖像和右側(cè)圖像的雙目立體視覺傳感系統(tǒng)20、向該雙目立體視覺傳感系統(tǒng)20要拍攝的單個(gè)克隆菌株投射光學(xué)特征點(diǎn)而利于對該雙目立體視覺傳感系統(tǒng)20拍攝該單個(gè)克隆菌株得到的左、右側(cè)圖像中的該單個(gè)克隆菌株之間進(jìn)行匹配對位的測量特征光學(xué)投影系統(tǒng)30以及為拍攝提供均勻穩(wěn)定的光照環(huán)境的光學(xué)照明系統(tǒng)80，該測量特征光學(xué)投影系統(tǒng)30的控制端與該中央管理系統(tǒng)40的相應(yīng)控制端連接，該高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)10、該雙目立體視覺傳感系統(tǒng)20的控制端經(jīng)由圖像米集控制系統(tǒng)50而與該中央管理系統(tǒng)40的相應(yīng)控制端連接。該中央管理系統(tǒng)40內(nèi)存儲有采用分子生物學(xué)手段(屬于公知技術(shù))測定、繪制出的各個(gè)種類的克隆菌株的標(biāo)準(zhǔn)生長曲線，這些各個(gè)種類的克隆菌株的標(biāo)準(zhǔn)生長曲線用于和通過本發(fā)明方法繪制出的與其相同種類的克隆菌株的動(dòng)態(tài)生長曲線之間進(jìn)行曲線相似度比較使用。該雙目立體視覺傳感系統(tǒng)20包括分別對單個(gè)克隆菌株拍攝左側(cè)圖像、右側(cè)圖像的兩個(gè)攝像機(jī)，該兩個(gè)攝像機(jī)的攝像頭中軸線的延長線形成一個(gè)設(shè)定角度，例如該設(shè)定角度為30°到50°。該測量特征光學(xué)投影系統(tǒng)30包括投影儀，該投影儀的投影頭中軸線的延長線與該兩個(gè)攝像機(jī)的攝像頭中軸線的延長線相交于一點(diǎn)，以使在該投影儀對準(zhǔn)待拍攝的單個(gè)克隆菌株投射出光學(xué)特征點(diǎn)時(shí)，該兩個(gè)攝像機(jī)可以對準(zhǔn)該單個(gè)克隆菌株進(jìn)行拍攝。
該光學(xué)照明系統(tǒng)80包括LED發(fā)光管陣列，該光學(xué)照明系統(tǒng)80可為單獨(dú)控制，或者，該光學(xué)照明系統(tǒng)80可由中央管理系統(tǒng)40控制，可視實(shí)際情況而定。該光學(xué)照明系統(tǒng)80的照明強(qiáng)度、該高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)10的曝光時(shí)間等可隨環(huán)境的改變而做出自適應(yīng)調(diào)整。
如圖I，該高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)10和雙目立體視覺傳感系統(tǒng)20的標(biāo)定端均與傳感器標(biāo)定裝置90的標(biāo)定控制端連接。該傳感器標(biāo)定裝置90用于在對克隆菌株進(jìn)行自動(dòng)篩選前，對該高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)10和雙目立體視覺傳感系統(tǒng)20的焦距、主點(diǎn)坐標(biāo)、畸變系數(shù)、姿態(tài)參數(shù)等參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，且在整個(gè)自動(dòng)篩選過程中只校準(zhǔn)一次即可。在本發(fā)明裝置中，高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)10、三維電控運(yùn)動(dòng)平臺60、圖像采集控制系統(tǒng)50、中央管理系統(tǒng)40、傳感器標(biāo)定裝置90等均為本領(lǐng)域的熟知設(shè)備，故其具體構(gòu)成不再在這里詳述?；谏鲜龅目寺【曜詣?dòng)篩選裝置，本發(fā)明還提出了一種克隆菌株自動(dòng)篩選方法(即自動(dòng)篩選過程)，它包括如下步驟
假設(shè)本次自動(dòng)篩選過程所篩選的克隆菌株的種類與圖2所示曲線涉及的克隆菌株的種類相同。步驟一打開光學(xué)照明系統(tǒng)80，使三維電控運(yùn)動(dòng)平臺60及放在其上的培養(yǎng)皿70處于適于拍攝的均勻穩(wěn)定的光照下。當(dāng)然，此時(shí)的其他各設(shè)備也均應(yīng)處于開啟狀態(tài)。步驟二 通過中央管理系統(tǒng)40經(jīng)由步進(jìn)電機(jī)對三維電控運(yùn)動(dòng)平臺60進(jìn)行控制，將培養(yǎng)皿70移動(dòng)到高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)10的視場中央，該高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)10采集該培養(yǎng)皿70內(nèi)培育的所有克隆菌株的二維分布全局圖像。該二維分布全局圖像被傳送給中央管理系統(tǒng)40。步驟三在中央管理系統(tǒng)40內(nèi)，對采集的該二維分布全局圖像進(jìn)行圖像分割處理，分割出該培養(yǎng)皿70內(nèi)的各個(gè)克隆菌株，在該二維分布全局圖像中對各個(gè)克隆菌株進(jìn)行編號和坐標(biāo)定位，并根據(jù)各個(gè)克隆菌株的坐標(biāo)定位，通過諸如哈密頓算法來規(guī)劃出測定路徑。步驟四按照步驟三規(guī)劃出的測定路徑，通過雙目立體視覺傳感系統(tǒng)20和測量特征光學(xué)投影系統(tǒng)30對待測的每個(gè)克隆菌株拍攝帶有光學(xué)特征點(diǎn)的左、右側(cè)圖像，從而計(jì)算出每個(gè)克隆菌株在其左右側(cè)圖像拍攝時(shí)刻的體積。步驟五經(jīng)過設(shè)定時(shí)間間隔后，再次執(zhí)行步驟二至四，繪制出每個(gè)克隆菌株的體積隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)生長曲線(該動(dòng)態(tài)生長曲線通過幾個(gè)拍攝時(shí)間點(diǎn)以及在該幾個(gè)拍攝時(shí)間點(diǎn)上分別計(jì)算出的克隆菌株的體積便能繪制出來)，其中每個(gè)克隆菌株的編號在整個(gè)自動(dòng)篩選過程中是固定不變的；在再次執(zhí)行步驟三時(shí)，測定路徑是在排除被認(rèn)為是培養(yǎng)失敗和培養(yǎng)成功的克隆菌株后對剩余克隆菌株進(jìn)行規(guī)劃得出的。需要說明的是，由于一個(gè)克隆菌株在生長過程中，其體積的增長可視為基本圍繞其中心向四周擴(kuò)展的，因此，在一設(shè)定時(shí)間間隔的前后，同一個(gè)克隆菌株是可以根據(jù)其大體的位置來辨別出的，此屬于公知技術(shù)。步驟六針對同種類的克隆菌株的標(biāo)準(zhǔn)生長曲線，如圖2所示，對緊挨著該步驟六之前執(zhí)行的那一個(gè)步驟五中再次執(zhí)行步驟四時(shí)的每個(gè)克隆菌株的左右側(cè)圖像拍攝時(shí)刻進(jìn)行時(shí)間區(qū)間判定若該克隆菌株的左右側(cè)圖像拍攝時(shí)刻小于等于該同種類的克隆菌株的標(biāo)準(zhǔn)生長曲線中克隆菌株生長的對數(shù)期的起始時(shí)間點(diǎn)Tl，則該克隆菌株被認(rèn)為是需繼續(xù)培養(yǎng)(因監(jiān)測時(shí)間過短，根據(jù)繪制出的動(dòng)態(tài)生長曲線無法判斷出該克隆菌株是否培養(yǎng)成功)；若該克隆菌株的左右側(cè)圖像拍攝時(shí)刻大于等于該同種類的克隆菌株的標(biāo)準(zhǔn)生長曲線中克隆菌株生長的對數(shù)期的結(jié)束時(shí)間點(diǎn)T2，則該克隆菌株被認(rèn)為是培養(yǎng)失敗(因監(jiān)測時(shí)間過長，但仍沒能判斷出該克隆菌株的培養(yǎng)情況，說明該克隆菌株的生長很不穩(wěn)定，且該克隆菌株很快就會(huì)進(jìn)入衰亡期，于是直接得出培養(yǎng)失敗的結(jié)論)；若該克隆菌株的左右側(cè)圖像拍攝時(shí)刻大于該同種類的克隆菌株的標(biāo)準(zhǔn)生長曲線中克隆菌株生長的對數(shù)期的起始時(shí)間點(diǎn)Tl且小于該同種類的克隆菌株的標(biāo)準(zhǔn)生長曲線中克隆菌株生長的對數(shù)期的結(jié)束時(shí)間點(diǎn)T2，則將該克隆菌株最新繪制出的該動(dòng)態(tài)生長曲線和與其同種類的克隆菌株的標(biāo)準(zhǔn)生長曲線(如圖2)進(jìn)行匹配識別，其中若該動(dòng)態(tài)生長曲線與該標(biāo)準(zhǔn)生長曲線的相似百分度大于上臨界設(shè)定值，則該克隆菌株被認(rèn)為是培養(yǎng)成功；若該動(dòng)態(tài)生長曲線與該標(biāo)準(zhǔn)生長曲線的相似百分度小于下臨界設(shè)定值，則該克隆菌株被認(rèn)為是培養(yǎng)失敗；若該動(dòng)態(tài)生長曲線與該標(biāo)準(zhǔn)生長曲線的相似百分度大于等于下臨界設(shè)定值且小于等于上臨界設(shè)定值，則該克隆菌株被認(rèn)為是不確定(需要繼續(xù)培養(yǎng)，目的是增加監(jiān)測時(shí)間來保證準(zhǔn)確度)。一般，上、下臨界設(shè)定值可分別設(shè)定為80%、20%。 步驟七若存在被認(rèn)為是需繼續(xù)培養(yǎng)或不確定的克隆菌株，則再次執(zhí)行步驟五至七；若不存在被認(rèn)為是需繼續(xù)培養(yǎng)和不確定的克隆菌株，則整個(gè)自動(dòng)篩選過程結(jié)束。在整個(gè)自動(dòng)篩選過程中，中央管理系統(tǒng)40對克隆囷株的左右側(cè)圖像拍攝時(shí)刻、計(jì)算出的體積、是否培養(yǎng)成功的結(jié)論(包括培養(yǎng)成功、培養(yǎng)失敗、不確定、需繼續(xù)培養(yǎng)等)會(huì)進(jìn)行及時(shí)記錄和處理。在實(shí)際中，在首次執(zhí)行步驟三時(shí)，培養(yǎng)皿70內(nèi)的各個(gè)克隆菌株可先通過形態(tài)幾何特征參數(shù)初篩出培養(yǎng)皿70中的某些值得繼續(xù)測定的克隆菌株，具體步驟為通過圖像分割處理后的各個(gè)克隆菌株的二維圖像，提取出該培養(yǎng)皿70內(nèi)每個(gè)克隆菌株的形態(tài)幾何特征參數(shù)，如利用八鏈碼邊界跟蹤技術(shù)(八鏈碼邊界跟蹤技術(shù)為公知技術(shù)，請參見《圖像工程(上冊)_圖像處理和分析》(章毓晉著，清華大學(xué)出版社，1999年)一書。)獲取克隆菌株的周長、面積等，然后，根據(jù)該形態(tài)幾何特征參數(shù)確定出將要測定的克隆菌株，換句話說，在初始生長時(shí)刻，對于形態(tài)幾何特征參數(shù)不符合設(shè)定要求的克隆菌株，即認(rèn)為其后期的生長不會(huì)很好，首先被排除，即被認(rèn)為是培養(yǎng)失敗的克隆菌株，而形態(tài)幾何特征參數(shù)符合設(shè)定要求的克隆菌株則被作為將要測定的克隆菌株，其是否培養(yǎng)成功，還要看其后期的生長情況，這樣的做法可以加快篩選速度。在實(shí)際實(shí)施中，首次執(zhí)行步驟四中，可將對第一個(gè)克隆菌株拍攝帶有光學(xué)特征點(diǎn)的左、右側(cè)圖像時(shí)的左右側(cè)圖像拍攝時(shí)刻設(shè)定為零時(shí)刻，需要說明的是，由于步驟一至三的執(zhí)行速度很快，將承載有處于初始生長狀態(tài)的克隆菌株的培養(yǎng)皿70放在三維電控運(yùn)動(dòng)平臺60上到對第一個(gè)克隆菌株拍攝帶有光學(xué)特征點(diǎn)的左、右側(cè)圖像的時(shí)間是很短的，在該時(shí)間段里，克隆菌株的生長狀態(tài)基本不會(huì)發(fā)生變化，因此，為了方便時(shí)間點(diǎn)的計(jì)算，在本發(fā)明方法中，在首次執(zhí)行步驟四中，將對第一個(gè)克隆菌株拍攝帶有光學(xué)特征點(diǎn)的左、右側(cè)圖像時(shí)的左右側(cè)圖像拍攝時(shí)刻設(shè)定為零時(shí)刻，這種做法是可行的，是不會(huì)影響篩選結(jié)果的準(zhǔn)確度的。當(dāng)然，也可以將步驟一的執(zhí)行時(shí)刻設(shè)定為零時(shí)刻。在實(shí)際實(shí)施中，在步驟三中，圖像分割處理包括步驟在中央管理系統(tǒng)40內(nèi)，對二維分布全局圖像進(jìn)行排除雜質(zhì)和/或干擾噪聲的處理(屬于公知技術(shù))；采用動(dòng)態(tài)輪廓模型方法(動(dòng)態(tài)輪廓模型方法屬于公知技術(shù)，即用一個(gè)可發(fā)生形變的輪廓去捕捉不同形狀的目標(biāo)，將非連通的感興趣目標(biāo)區(qū)域從復(fù)雜背景中劃分出來，請參見《Computer Vision Algorithms and Applications》(Richard Szeliski 著，Springer 出版社，2010 年)一書。)將每個(gè)克隆菌株單獨(dú)所處區(qū)域分割出來。另外，在步驟三中，對二維分布全局圖像中的各個(gè)克隆菌株進(jìn)行坐標(biāo)定位包括步驟根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的步長，將二維分布全局圖像劃分成具有設(shè)定形狀、大小網(wǎng)格的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，將克隆菌株的二維圖像重心所在網(wǎng)格的中心坐標(biāo)作為該克隆菌株的中心坐標(biāo)。在步驟四中，對待測的每個(gè)克隆菌株拍攝帶有光學(xué)特征點(diǎn)的左、右側(cè)圖像并計(jì)算左右側(cè)圖像拍攝時(shí)刻的體積具體包括步驟根據(jù)該克隆菌株的坐標(biāo)定位，通過步進(jìn)電機(jī)對三維電控運(yùn)動(dòng)平臺60進(jìn)行控制，將 該克隆菌株移動(dòng)到雙目立體視覺傳感系統(tǒng)20的視場中央(步進(jìn)電機(jī)的步長與網(wǎng)格之間有一定的關(guān)聯(lián)關(guān)系，以使步進(jìn)電機(jī)根據(jù)克隆菌株的中心坐標(biāo)便可將該克隆菌株移動(dòng)到雙目立體視覺傳感系統(tǒng)20的視場中央)；中央管理系統(tǒng)40控制測量特征光學(xué)投影系統(tǒng)30向該克隆菌株投射光學(xué)特征點(diǎn)；圖像采集控制系統(tǒng)50控制雙目立體視覺傳感系統(tǒng)20對該克隆菌株進(jìn)行拍攝，獲取帶有該光學(xué)特征點(diǎn)的左側(cè)圖像和右側(cè)圖像；通過該光學(xué)特征點(diǎn)，左、右側(cè)圖像中的該克隆菌株之間被準(zhǔn)確匹配對位，并且，通過公知技術(shù)，可將該克隆菌株與和其鄰接的其他克隆菌株相分離開；基于匹配對位結(jié)果，根據(jù)雙目立體視覺原理(雙目立體視覺原理屬于公知技術(shù)，請參見《計(jì)算機(jī)視覺-計(jì)算理論與算法基礎(chǔ)》(馬頌德，張正友著，科學(xué)出版社，1998年)一書)得出該克隆菌株的三維坐標(biāo)，利用二重積分(二重積分屬于公知技術(shù)，請參見《工科數(shù)學(xué)分析基礎(chǔ)(下冊)》(馬知恩，王綿森著，高等教育出版社，1998年)一書)計(jì)算出該克隆菌株在其左右側(cè)圖像拍攝時(shí)刻(即拍攝該克隆菌株的左右側(cè)圖像時(shí)的時(shí)間點(diǎn))的體積。投射到克隆菌株上的光學(xué)特征點(diǎn)是用于左側(cè)圖像中的該克隆菌株與右側(cè)圖像中的該克隆菌株之間進(jìn)行匹配對位的。由于克隆菌株自身的特征并不明顯，因此，必須人為加入明顯的特征，也就是光學(xué)特征點(diǎn)，才能順利地在左右側(cè)圖像中匹配對位該克隆菌株。該匹配對位是針對克隆菌株上的某一點(diǎn)進(jìn)行的，即在左右側(cè)圖像中找到該克隆菌株在空間中的同一個(gè)點(diǎn)(該點(diǎn)即為光學(xué)特征點(diǎn))，才能計(jì)算出該點(diǎn)的空間三維坐標(biāo)，也即是計(jì)算出該克隆菌株的三維坐標(biāo)。舉個(gè)例子來說明匹配對位的含義和作用，從兩個(gè)角度對同一張人臉拍攝出兩張人臉圖像，那么，這兩張人臉圖像必須匹配對位，即眼部對眼部、鼻子對鼻子，這樣才能計(jì)算出該人臉的空間三維坐標(biāo)。當(dāng)然，沒有投射上光學(xué)特征點(diǎn)的克隆菌株部分可通過插值等方法來計(jì)算其三維坐標(biāo)，所以，光學(xué)特征點(diǎn)密度越大，覆蓋住克隆菌株的面積越大，計(jì)算出該克隆菌株的三維坐標(biāo)精度也就越高，最后計(jì)算出該克隆菌株的體積也就越準(zhǔn)確。因此，在實(shí)際實(shí)施中，測量特征光學(xué)投影系統(tǒng)30向該克隆菌株投射基本上剛好覆蓋住該克隆菌株的光學(xué)特征點(diǎn)為宜。在步驟六中，該動(dòng)態(tài)生長曲線與該標(biāo)準(zhǔn)生長曲線兩個(gè)曲線的相似百分度的計(jì)算可采用最小二乘匹配算法來實(shí)現(xiàn)，該最小二乘匹配算法為公知技術(shù)，請參見《最優(yōu)化理論與方法》(袁亞湘、孫文瑜著，科學(xué)出版社，1999年)一書。另外，動(dòng)態(tài)生長曲線與標(biāo)準(zhǔn)生長曲線的相似百分度比較可針對整個(gè)曲線或兩個(gè)曲線間對應(yīng)的某部分線段來進(jìn)行，視需求而定。當(dāng)然，在實(shí)施上述本發(fā)明方法前，還可先進(jìn)行如下準(zhǔn)備工作通過傳感器標(biāo)定裝置90對高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)10和雙目立體視覺傳感系統(tǒng)20進(jìn)行焦距、主點(diǎn)坐標(biāo)、畸變系數(shù)、姿態(tài)參數(shù)(指雙目立體視覺傳感系統(tǒng)20的兩個(gè)攝像機(jī)在空間中的相對位置關(guān)系)等參數(shù)的校準(zhǔn)。如圖2，圖2示出的是某一種類的克隆菌株的標(biāo)準(zhǔn)生長曲線，在實(shí)際中，其他種類的克隆菌株的標(biāo)準(zhǔn)生長曲線與圖2所示曲線基本相似，略有不同。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)，克隆菌株的體積變化與克隆菌株內(nèi)細(xì)菌數(shù)目變化之間存在一定的關(guān)聯(lián)，隨著克隆菌株內(nèi)細(xì)菌數(shù)目的增多，該克隆菌株的體積會(huì)逐漸變大，因此，可通過對克隆菌株的體積實(shí)施監(jiān)測來實(shí)現(xiàn)對克隆菌株內(nèi)細(xì)菌數(shù)目的監(jiān)測。在圖2中，單個(gè)克隆菌株在繁殖過程中，存在一個(gè)特殊的對數(shù)期，其體積在對數(shù)期內(nèi)呈現(xiàn)出一種體積在短時(shí)間內(nèi)迅速增長的生長規(guī)律，即有一個(gè)迅猛的增長，如圖2，Tl代表對數(shù)期啟始時(shí)間點(diǎn)(體積突變開始)，T2代表對數(shù)期結(jié)束時(shí)間點(diǎn)(體積突變結(jié)束)。本發(fā)明方法正是利用了對克隆菌株生長中的對數(shù)期進(jìn)行監(jiān)測，來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)篩選的，處于圖2所示對數(shù)期的克隆菌株的細(xì)菌數(shù)目增長速度很快，可認(rèn)為處于正常的迅速增·長的狀態(tài)，也就是說，該克隆菌株可以被判定為已培養(yǎng)成功。對于剛剛開始生長的、處于遲緩期的克隆菌株而言，其處于剛生長階段，還需很長時(shí)間才能成熟，因此，其不能作為培養(yǎng)成功的克隆菌株而被篩選出。對于處于穩(wěn)定期的克隆菌株而言，因?yàn)樵谄浞€(wěn)定期前的對數(shù)期內(nèi)，其并沒有被篩選為培養(yǎng)成功的克隆菌株，這說明該克隆菌株的生長很不穩(wěn)定(其動(dòng)態(tài)生長曲線與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)生長曲線的相似百分度不低也不高，即相似百分度大于等于下臨界設(shè)定值且小于等于上臨界設(shè)定值，無法直接判定其是否培養(yǎng)成功)，且其已處于穩(wěn)定期，很快就要進(jìn)入衰亡期，因此，其也不能作為培養(yǎng)成功的克隆菌株而被篩選出。而對于處于對數(shù)期的克隆菌株而言如果其實(shí)際測定、繪制出的動(dòng)態(tài)生長曲線與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)生長曲線的相似百分度很高(即相似百分度大于上臨界設(shè)定值)的話，則說明該克隆菌株的生長很正常，已培養(yǎng)成功，其進(jìn)入穩(wěn)定期后便可供使用，因此，其應(yīng)被篩選為培養(yǎng)成功的克隆菌株；如果其實(shí)際測定、繪制出的動(dòng)態(tài)生長曲線與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)生長曲線的相似百分度很低(即相似百分度小于下臨界設(shè)定值)的話，則說明該克隆菌株的生長不正常，即刻就可判定其為培養(yǎng)失敗的克隆菌株；如果其實(shí)際測定、繪制出的動(dòng)態(tài)生長曲線與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)生長曲線的相似百分度不低也不高(即相似百分度大于等于下臨界設(shè)定值且小于等于上臨界設(shè)定值)的話，則其還需繼續(xù)監(jiān)測，此刻還不能對其是否培養(yǎng)成功做出結(jié)論。并且，在本發(fā)明方法中，對于處于對數(shù)期的克隆菌株而言，監(jiān)測時(shí)間越長，對其做出的是否培養(yǎng)成功的結(jié)論越準(zhǔn)確。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是I、本發(fā)明采用基于機(jī)器視覺的光學(xué)三維顯微測量技術(shù)，極大提高了篩選克隆菌株的自動(dòng)化程度，大大縮短了醫(yī)學(xué)克隆實(shí)驗(yàn)周期和工業(yè)菌株的研發(fā)時(shí)間，新性能克隆菌株的開發(fā)效率也得以提聞。2、與傳統(tǒng)的基于分子生物學(xué)手段實(shí)現(xiàn)的菌株篩選方法而言，本發(fā)明方法無需冗長嚴(yán)格的篩選工藝步驟和頻繁的人工干預(yù)，避免了因人員疲勞造成的誤操作或誤判斷，減輕了工作者的負(fù)擔(dān)，提高了篩選結(jié)果的準(zhǔn)確度，降低了生產(chǎn)成本。3、本發(fā)明方法無需繁瑣的樣品準(zhǔn)備，無需苛刻的測量環(huán)境，無需復(fù)雜的掃描運(yùn)動(dòng)，即可獲取整個(gè)克隆菌株的三維空間信息，篩選流程全自動(dòng)化，可操作性強(qiáng)。4、本發(fā)明方法屬于非接觸式測量，對克隆菌株的持續(xù)生長沒有破壞作用，實(shí)現(xiàn)了無損篩選。并且，本發(fā)明方法是針對克隆菌株的對數(shù)期進(jìn)行篩選的，提高了篩選的準(zhǔn)確度。5、本發(fā)明裝置中使用的高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、雙目立體視覺傳感系統(tǒng)的分辨率滿足本發(fā)明方法的需求，對測量環(huán)境和被測物要求很低，且不會(huì)對克隆菌株的生長造成破壞，其中的高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)拍攝視角廣，可對大范圍的克隆菌株進(jìn)行觀測。
而目前針對菌株等生物樣品成像的設(shè)備有掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、掃描隧道顯微鏡、掃描近場光學(xué)顯微鏡和原子力顯微鏡等。這些設(shè)備的分辨率雖然能夠達(dá)到納米甚至亞納米量級，但往往在測量時(shí)會(huì)破壞細(xì)菌生長的自然形態(tài)，不易看到不同生長階段的菌株形態(tài)及其自然生長的軌跡，而且觀測區(qū)域狹小。有些設(shè)備僅限于單個(gè)細(xì)菌的觀察，不能進(jìn)行大范圍的動(dòng)態(tài)觀測，無法掌握整個(gè)菌株的生長情況。有些設(shè)備對測量環(huán)境和被測物要求也較為苛刻，比如掃描電子顯微鏡，其需要在真空環(huán)境中進(jìn)行測量，樣品要求潔凈且被測面導(dǎo)電等。并且，這些設(shè)備操作復(fù)雜、測量費(fèi)時(shí)、設(shè)備昂貴，利用這些設(shè)備進(jìn)行大規(guī)?？寺【曜詣?dòng)篩選會(huì)受到限制，且實(shí)現(xiàn)困難，不具備大范圍推廣應(yīng)用的可行性?；跈C(jī)器視覺的圖像處理、光學(xué)三維顯微測量技術(shù)以及分子生物學(xué)手段，本發(fā)明克隆菌株自動(dòng)篩選方法通過本發(fā)明克隆菌株自動(dòng)篩選裝置實(shí)現(xiàn)了對克隆菌株實(shí)施快速、自動(dòng)篩選，且篩選結(jié)果準(zhǔn)確，篩選出的培養(yǎng)成功的克隆菌株無損。上述是本發(fā)明的較佳實(shí)施例及其所運(yùn)用的技術(shù)原理，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，任何基于本發(fā)明技術(shù)方案基礎(chǔ)上的等效變換、簡單替換等顯而易見的改變，均屬于本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種克隆菌株自動(dòng)篩選裝置，其特征在于它包括放置培育有多個(gè)克隆菌株的培養(yǎng)皿且可改變該培養(yǎng)皿的空間位置的三維電控運(yùn)動(dòng)平臺，該三維電控運(yùn)動(dòng)平臺的控制端經(jīng)由步進(jìn)電機(jī)而與中央管理系統(tǒng)的相應(yīng)控制端連接，該三維電控運(yùn)動(dòng)平臺的周圍設(shè)置有對該培養(yǎng)皿內(nèi)培育的所有克隆菌株拍攝二維分布全局圖像的高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、對單個(gè)克隆菌株拍攝帶有光學(xué)特征點(diǎn)的左側(cè)圖像和右側(cè)圖像的雙目立體視覺傳感系統(tǒng)、向該雙目立體視覺傳感系統(tǒng)要拍攝的單個(gè)克隆菌株投射光學(xué)特征點(diǎn)而利于對該雙目立體視覺傳感系統(tǒng)拍攝該單個(gè)克隆菌株得到的左、右側(cè)圖像中的該單個(gè)克隆菌株之間進(jìn)行匹配對位的測量特征光學(xué)投影系統(tǒng)以及為拍攝提供均勻穩(wěn)定的光照環(huán)境的光學(xué)照明系統(tǒng)，該測量特征光學(xué)投影系統(tǒng)的控制端與該中央管理系統(tǒng)的相應(yīng)控制端連接，該高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、該雙目立體視覺傳感系統(tǒng)的控制端經(jīng)由圖像采集控制系統(tǒng)而與該中央管理系統(tǒng)的相應(yīng)控制端連接。
2.如權(quán)利要求I所述的克隆菌株自動(dòng)篩選裝置，其特征在于 所述雙目立體視覺傳感系統(tǒng)包括分別對單個(gè)克隆菌株拍攝左側(cè)圖像、右側(cè)圖像的兩個(gè)攝像機(jī)，該兩個(gè)攝像機(jī)的攝像頭中軸線的延長線形成一個(gè)設(shè)定角度； 所述測量特征光學(xué)投影系統(tǒng)包括投影儀； 該投影儀的投影頭中軸線的延長線與該兩個(gè)攝像機(jī)的攝像頭中軸線的延長線相交于一點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求2所述的克隆菌株自動(dòng)篩選裝置，其特征在于 所述設(shè)定角度為30°到50°。
4.如權(quán)利要求I或2所述的克隆菌株自動(dòng)篩選裝置，其特征在于 所述高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和所述雙目立體視覺傳感系統(tǒng)的標(biāo)定端均與傳感器標(biāo)定裝置的標(biāo)定控制端連接。
5.一種基于權(quán)利要求I所述的克隆菌株自動(dòng)篩選裝置實(shí)現(xiàn)的克隆菌株自動(dòng)篩選方法，其特征在于，它包括如下步驟 步驟一打開光學(xué)照明系統(tǒng)，使三維電控運(yùn)動(dòng)平臺及放在其上的培養(yǎng)皿處于適于拍攝的均勻穩(wěn)定的光照下； 步驟二 通過中央管理系統(tǒng)經(jīng)由步進(jìn)電機(jī)對三維電控運(yùn)動(dòng)平臺進(jìn)行控制，將培養(yǎng)皿移動(dòng)到高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的視場中央，采集該培養(yǎng)皿內(nèi)培育的所有克隆菌株的二維分布全局圖像； 步驟三對采集的該二維分布全局圖像進(jìn)行圖像分割處理，分割出該培養(yǎng)皿內(nèi)的各個(gè)克隆菌株，在該二維分布全局圖像中對各個(gè)克隆菌株進(jìn)行編號和坐標(biāo)定位，并根據(jù)各個(gè)克隆菌株的坐標(biāo)定位，規(guī)劃出測定路徑； 步驟四按照步驟三規(guī)劃出的測定路徑，通過雙目立體視覺傳感系統(tǒng)和測量特征光學(xué)投影系統(tǒng)對待測的每個(gè)克隆菌株拍攝帶有光學(xué)特征點(diǎn)的左、右側(cè)圖像，從而計(jì)算出每個(gè)克隆菌株在其左右側(cè)圖像拍攝時(shí)刻的體積； 步驟五經(jīng)過設(shè)定時(shí)間間隔后，再次執(zhí)行步驟二至四，繪制出每個(gè)克隆菌株的體積隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)生長曲線，其中每個(gè)克隆菌株的編號在整個(gè)自動(dòng)篩選過程中是固定不變的；在再次執(zhí)行步驟三時(shí)，測定路徑是在排除被認(rèn)為是培養(yǎng)失敗和培養(yǎng)成功的克隆菌株后對剩余克隆菌株進(jìn)行規(guī)劃得出的； 步驟六針對同種類的克隆菌株的標(biāo)準(zhǔn)生長曲線，對緊挨著該步驟六之前執(zhí)行的那一個(gè)步驟五中再次執(zhí)行步驟四時(shí)的每個(gè)克隆菌株的左右側(cè)圖像拍攝時(shí)刻進(jìn)行時(shí)間區(qū)間判定若該克隆菌株的左右側(cè)圖像拍攝時(shí)刻小于等于克隆菌株生長的對數(shù)期的起始時(shí)間點(diǎn)，則該克隆菌株被認(rèn) 為是需繼續(xù)培養(yǎng)；若該克隆菌株的左右側(cè)圖像拍攝時(shí)刻大于等于克隆菌株生長的對數(shù)期的結(jié)束時(shí)間點(diǎn)，則該克隆菌株被認(rèn)為是培養(yǎng)失??；若該克隆菌株的左右側(cè)圖像拍攝時(shí)刻大于克隆菌株生長的對數(shù)期的起始時(shí)間點(diǎn)且小于克隆菌株生長的對數(shù)期的結(jié)束時(shí)間點(diǎn)，則將該克隆菌株的動(dòng)態(tài)生長曲線和與其同種類的克隆菌株的標(biāo)準(zhǔn)生長曲線進(jìn)行匹配識別，其中若該動(dòng)態(tài)生長曲線與該標(biāo)準(zhǔn)生長曲線的相似百分度大于上臨界設(shè)定值，則該克隆菌株被認(rèn)為是培養(yǎng)成功；若該動(dòng)態(tài)生長曲線與該標(biāo)準(zhǔn)生長曲線的相似百分度小于下臨界設(shè)定值，則該克隆菌株被認(rèn)為是培養(yǎng)失??；若該動(dòng)態(tài)生長曲線與該標(biāo)準(zhǔn)生長曲線的相似百分度大于等于下臨界設(shè)定值且小于等于上臨界設(shè)定值，則該克隆菌株被認(rèn)為是不確定； 步驟七若存在被認(rèn)為是需繼續(xù)培養(yǎng)或不確定的克隆菌株，則再次執(zhí)行步驟五至七；若不存在被認(rèn)為是需繼續(xù)培養(yǎng)和不確定的克隆菌株，則整個(gè)自動(dòng)篩選過程結(jié)束。
6.如權(quán)利要求5所述的克隆菌株自動(dòng)篩選方法，其特征在于 首次執(zhí)行所述步驟四中，將對第一個(gè)克隆菌株拍攝帶有光學(xué)特征點(diǎn)的左、右側(cè)圖像時(shí)的左右側(cè)圖像拍攝時(shí)刻設(shè)定為零時(shí)刻。
7.如權(quán)利要求5所述的克隆菌株自動(dòng)篩選方法，其特征在于 在所述步驟三中，所述圖像分割處理包括步驟對所述二維分布全局圖像進(jìn)行排除雜質(zhì)和/或干擾噪聲的處理；采用動(dòng)態(tài)輪廓模型方法將每個(gè)克隆菌株單獨(dú)所處區(qū)域分割出來。
8.如權(quán)利要求5所述的克隆菌株自動(dòng)篩選方法，其特征在于 在所述步驟三中，對所述二維分布全局圖像中的各個(gè)克隆菌株進(jìn)行坐標(biāo)定位包括步驟根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的步長，將所述二維分布全局圖像劃分成具有設(shè)定形狀、大小網(wǎng)格的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，將克隆菌株的二維圖像重心所在網(wǎng)格的中心坐標(biāo)作為該克隆菌株的中心坐標(biāo)。
9.如權(quán)利要求8所述的克隆菌株自動(dòng)篩選方法，其特征在于 在所述步驟四中，對待測的每個(gè)克隆菌株拍攝帶有光學(xué)特征點(diǎn)的左、右側(cè)圖像并計(jì)算左右側(cè)圖像拍攝時(shí)刻的體積具體包括步驟根據(jù)該克隆菌株的坐標(biāo)定位，通過步進(jìn)電機(jī)對三維電控運(yùn)動(dòng)平臺進(jìn)行控制，將該克隆菌株移動(dòng)到雙目立體視覺傳感系統(tǒng)的視場中央；測量特征光學(xué)投影系統(tǒng)向該克隆菌株投射光學(xué)特征點(diǎn)；圖像采集控制系統(tǒng)控制雙目立體視覺傳感系統(tǒng)對該克隆菌株進(jìn)行拍攝，獲取帶有該光學(xué)特征點(diǎn)的左側(cè)圖像和右側(cè)圖像；通過該光學(xué)特征點(diǎn)，左、右側(cè)圖像中的該克隆菌株之間被準(zhǔn)確匹配對位；根據(jù)雙目立體視覺原理得出該克隆菌株的三維坐標(biāo)，利用二重積分計(jì)算出該克隆菌株在其左右側(cè)圖像拍攝時(shí)刻的體積。
10.如權(quán)利要求5所述的克隆菌株自動(dòng)篩選方法，其特征在于 在步驟一前還包括對高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和雙目立體視覺傳感系統(tǒng)進(jìn)行焦距、主點(diǎn)坐標(biāo)、畸變系數(shù)、姿態(tài)參數(shù)的校準(zhǔn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種克隆菌株自動(dòng)篩選裝置及方法。該裝置包括放置培養(yǎng)皿且改變其空間位置的三維電控運(yùn)動(dòng)平臺，三維電控運(yùn)動(dòng)平臺的控制端與中央管理系統(tǒng)的相應(yīng)控制端連接，三維電控運(yùn)動(dòng)平臺的周圍設(shè)置有高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、雙目立體視覺傳感系統(tǒng)、測量特征光學(xué)投影系統(tǒng)及光學(xué)照明系統(tǒng)，測量特征光學(xué)投影系統(tǒng)的控制端與中央管理系統(tǒng)的相應(yīng)控制端連接，高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、雙目立體視覺傳感系統(tǒng)的控制端經(jīng)由圖像采集控制系統(tǒng)與中央管理系統(tǒng)的相應(yīng)控制端連接。該方法利用對克隆菌株生長中的對數(shù)期進(jìn)行監(jiān)測來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)篩選。本發(fā)明方法通過本發(fā)明裝置實(shí)現(xiàn)了對克隆菌株實(shí)施快速、自動(dòng)篩選，篩選結(jié)果準(zhǔn)確，篩選出的克隆菌株無損。
文檔編號C12M1/00GK102911852SQ20111021818
公開日2013年2月6日 申請日期2011年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月1日
發(fā)明者周富強(qiáng), 崔毅, 譚煥然, 牛剛 申請人:譚煥然, 周富強(qiáng)