菌落图像采集系统的制作方法

本发明涉及微生物检验设备领域，具体而言，涉及一种菌落图像采集系统。

背景技术：

食品、药品、化妆品以及饲料等微生物检验中，涉及菌落总数、大肠菌群、大肠杆菌、乳酸菌等计数类项目，在统计结果时均需进行大量的菌落计数。目前菌落计数的工作主要依靠人工肉眼的观察来完成，工作繁重、乏味效率低下、检测重复性差、精度低、以及原始数据无法保存等。而自动化菌落计数装置则克服人工计数的缺点，自动化程度高、工作效率高、检测精度提高，另外降低了对检测人员的专业素养要求以及客观性更强。高质量的菌落图像采集是后续图像处理的基础，对菌落计数结果的准确度的影响巨大，高质量的菌落图像包括菌落图像清晰、污染噪点少、光照均匀等，而这些都与光源的设计息息相关。目前国内外的菌落计数设备存在光照不均匀，培养皿的边缘有光的反射和折射亮斑，使培养皿边缘的菌落被遮挡，从而影响菌落计数结果的准确性；目前国标、行标及iso等标准中，使用荧光方法实现微生物的快速检测越来越普遍，但是国内外的计数系统几乎全部采用普通白色光源，即使个别设备有特定波长的激发光源，但是波长单一，只能对某类菌株进行荧光计数，大大限制了其应用范围。

由上述可知，现有技术中存在菌落图像采集系统采集的菌落图像不清晰和荧光激发光源较少的问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种菌落图像采集系统，以解决现有技术中菌落图像采集系统采集的菌落图像不清晰和荧光激发光源较少的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种菌落图像采集系统，包括：箱体；底座，底座设置在箱体的底部，并用于放置培养皿；图像采集部，图像采集部设置在箱体的顶部，且图像采集部的镜头朝向底座，以采集培养皿的图像；至少一组侧光源组件，侧光源组件设置在箱体的侧壁上，以为培养皿提供侧光或荧光激发光，至少一组侧光源组件具有散光部，散光部位于侧光源组件的光源的出光路径上，以使经过散光部后的光线均匀能覆盖底座上的培养皿。

进一步地，具有散光部的侧光源组件包括至少两个光源，且散光部的顶部和底部均设置有光源，散光部包括依次远离箱体的侧壁设置的第一反光板、第一透光板和第一散光板。

进一步地，散光部还包括柔光板，柔光板位于第一散光板远离第一透光板的一侧，且柔光板是弧形板以朝向远离第一散光板的方向凸起。

进一步地，柔光板的曲率半径r大于80mm且小于120mm，且柔光板的弧度q大于40度且小于80度。

进一步地，光源是led灯带。

进一步地，侧光源组件为两个，两个侧光源组件设置在箱体的一组相对的侧壁上且处于同一高度上。

进一步地，至少一组侧光源组件能够发出多种颜色的光和/或紫外光，其中，多种颜色的光至少包括白光。

进一步地，底座具有底光源，且底光源朝向箱体的顶部照射，以照亮培养皿的底部。

进一步地，菌落图像采集系统还包括滤光板，滤光板可拆卸地设置在图像采集部的镜头上，以对进入镜头的激发光进行过滤。

进一步地，底光源包括依次远离底座设置的第二散光板、第二透光板和第二反光板，第二透光板的周向设置有至少一个光源。

进一步地，菌落图像采集系统还包括：控制组件，控制组件至少控制图像采集部的电源、侧光源组件的电源、底光源的电源中的一个；处理单元，处理单元接收并处理图像采集部采集的数据；多端口转发器，多端口转发器的一端与图像采集部连接，多端口转发器的另一端与处理单元连接，以将图像采集部采集的数据转发至处理单元，控制组件、处理单元、多端口转发器中的至少一个设置在箱体的顶部。

应用本发明的技术方案，本申请中的菌落图像采集系统包括：箱体、底座，图像采集部以及至少一组侧光源组件。底座设置在箱体的底部，并用于固定培养皿；图像采集部设置在箱体的顶部，且图像采集部的镜头朝向底座，以采集培养皿的图像；侧光源组件设置在箱体的侧壁上，以为培养皿提供侧光或荧光激发光，至少一组侧光源组件具有散光部，散光部位于侧光源组件的光源的出光路径上，以使经过散光部后的光线均匀覆盖底座上的培养皿。

使用上述结构的菌落图像采集系统时，将待采集的含菌落的培养皿置于箱体内部，并通过底座对培养皿进行放置。待培养皿放置后，接通侧光源和/或底光源组件，并通过图像采集部对培养皿的菌落图像进行采集。在图像采集的过程中，散光部能够对侧光源产生的光线进行发散，使光散射，从而能够保证光可以均匀照射到培养皿的各个角落，进而使图像采集部采集到的菌落图像更加完整，使采集的菌落图像更加清晰，有效地提高了采集到的菌落图像的质量；解决了荧光激发光源较少的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的一个具体实施例的菌落图像采集系统的结构示意图；以及

图2示出了图1中的侧光源组件的具体结构示意图；

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、箱体；20、底座；21、底光源；30、培养皿；40、侧光源组件；41、散光部；411、第一反光板；412、第一透光板；413、第一散光板；414、柔光板；42、光源；50、控制组件；60、多端口转发器；70、图像采集部。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

为了解决现有技术中菌落图像采集系统采集的菌落图像不清晰和荧光激发光源较少的问题，本申请提供了一种菌落图像采集系统。

如图1所示，本申请中的菌落图像采集系统包括：箱体10、底座20，图像采集部70以及至少一组侧光源组件40。底座20设置在箱体10的底部，并用于放置培养皿30；图像采集部70设置在箱体10的顶部，且图像采集部70的镜头朝向底座20，以采集培养皿30的图像；侧光源组件40设置在箱体10的侧壁上，以为培养皿30提供侧光或荧光激发光，至少一组侧光源组件40具有散光部41，散光部41位于侧光源组件40的光源42的出光路径上，以使经过散光部41后的光线均匀覆盖底座20上的培养皿30。

使用上述结构的菌落图像采集系统时，将待采集的含菌落的培养皿30置于箱体10内部，并通过底座20对培养皿30进行放置。待培养皿30放置后，接通侧光源组件40，并通过图像采集部70对培养皿30的菌落图像进行采集。在图像采集的过程中，散光部41能够对侧光源42产生的光线进行发散，使光散射，从而能够保证光可以均匀照射到培养皿30的各个角落，进而使图像采集部70采集到的菌落图像更加完整，使采集的菌落图像更加清晰，有效地提高了采集到的菌落图像的质量；另外，侧光源组件能够发出多种颜色的光和/或紫外光，解决了荧光激发光源较少的问题。

需要说明的是，上述的“侧光或荧光激发光”中的侧光是指与“荧光激发光”相反的“非荧光激发光”，而非是单纯指从侧向发出的光。

如图2所示，具有散光部41的侧光源组件40包括至少两个光源42，且散光部41的顶部和底部均设置有光源42，散光部41包括依次远离箱体10的侧壁设置的第一反光板411、第一透光板412和第一散光板413。通过这样设置，能够使光源42发出的光线照射进入第一透光板412内，并且第一透光板412内向后散射的光线被第一反光板411反射至第一散光板413，通过第一散光板413的光线能够被第一散光板413散射，从而使光线向四周扩散，进而能够使光线能够从各个方向均匀照射在培养皿30各处，保证图像采集部70在对培养皿30进行菌落图像采集时不会形成光斑或者光带。

如图2所示，散光部41还包括柔光板414，柔光板414位于第一散光板413远离第一透光板412的一侧，且柔光板414是弧形板以朝向远离第一散光板413的方向凸起。通过设置柔光板414，能够使柔光板414对透过第一散光板413的光线进一步散射，从而保证光线的发散效果，有效地保证了图像采集部70采集的菌落图像的清晰度。

具体地，柔光板414的曲率半径r大于80mm且小于120mm，且柔光板414的弧度q大于40度且小于80度。通过这样设置，能够保证柔光板414对光线的散射效果处于最佳状态。在本申请中，柔光板414的曲率半径r为100mm，弧度q为60度。

具体地，在本申请中的第一反光板411、第一透光板412、第一散光板413以及柔光板414的长度均为180mm，宽度均为100mm。

在本申请的具体实施例中，光源42是led灯带。通过选择led灯带作为光源42，可以灵活设置光源42的尺寸，以满足不同需求，并且led灯带成本低廉，可以减少整个系统的造价。

具体地，侧光源组件40为两个，两个侧光源组件40设置在箱体10的一组相对的侧壁上且处于同一高度上。通过这样设置，能够进一步保证光源42发出的激发光能够均匀的照射在培养皿30各处，使图像采集部70采集的菌落图像清晰度更高。

具体地，至少一组侧光源组件40能够发出多种颜色的光和/或紫外光，其中，多种颜色的光至少包括白光。

在本申请中，由于选择led灯带作为光源42，所以可以设置每条灯带有左右两列光源42，一列是含有白色led光源，另一列是含有紫外和各单颜色激发光光源。当对普通菌落图像采集时，开启上下两列白色led光源；当对某种菌落进行荧光图像采集时，开启相应的激发光源(如蓝光)，从而对荧光菌落图像进行采集。当然，还可以使led灯带发出红色光、橙色光、黄色光、绿色光、紫色光以及紫外光。

在一个具体的实施例中，白色led光源列由52个(14组)白色led光组成；单种颜色光源列，由紫外和各单颜色光源组成，每种单颜色光源有6个(2组)led光组成。其中单种颜色光包括7中单颜色光，分别是红色光(615-625nm)、橙色光(601-606nm)、黄色光(585-595nm)、绿色光(515-535nm)、蓝色光(460-470nm)、紫色光(400-420nm)、紫外光(360-366nm)。每种单颜色光用于一种或几种菌株的荧光图像采集，如gb4789.38-2012《食品微生物学检验大肠埃希氏菌计数》中，大肠埃希氏菌平板计数法使用紫外光(360nm～366nm)进行荧光菌落计数，gb8538-2016《饮用天然矿泉水检验方法》中，铜绿假单胞菌也是在紫外光下进行荧光菌落计数；被5(6)-羧基二乙酸荧光素(5(6)-cfda)染色的菌落，在蓝色光激发下，可形成绿色荧光菌落。具体地，底座20具有底光源21，且底光源21朝向箱体10的顶部照射，以照亮培养皿30的底部。通过这样设置，能够使底光源21在照亮培养皿30的同时，还可以为图像采集部70提供光源42，从而能够使图像采集部70采集的菌落图像更加清晰。

具体的，底光源21包括依次远离底座20设置的第二散光板、第二透光板和第二反光板，第二透光板的周向设置有至少一个光源42。

具体地，菌落图像采集系统还包括滤光板。在图像采集部70采集荧光菌落图像时，开启相应的单颜色或紫外光作为激发光，同时在图像采集部70的相机镜头前安装相对应的滤光板，过滤掉激发光，允许菌落发射的荧光通过，从而可以有效地对荧光菌落数图像进行采集。

侧光源组件40有两个作用，对普通菌落图像进行采集时，使用白光作为侧光源，经过散光部后白光均匀照射在培养皿上，使培养皿上的菌落更加清晰；当进行荧光菌落图像采集时，侧光源组件40使用激发光源，开启相应的单种颜色光源或紫外光作为激发光源，经过散光部后激发光源均匀照射在培养皿上，使培养皿上的菌落能够发射出荧光，形成荧光菌落。

具体地，菌落图像采集系统还包括控制组件50、处理单元以及多端口转发器60。控制组件50至少控制图像采集部70的电源、侧光源组件40的电源、底光源21的电源中的一个；处理单元接收并处理图像采集部70采集的数据；多端口转发器60的一端与图像采集部70连接，多端口转发器60的另一端与处理单元连接，以将图像采集部70采集的数据转发至处理单元，控制组件50、处理单元、多端口转发器60中的至少一个设置在箱体10的顶部。在本申请中控制组件50包括：第一控制器、第二控制器以及第三控制器，分别对图像采集部70、侧光源组件40以及底光源21的电源进行控制。并且在图像采集部70采集到菌落图像的数据后，能够通过多端口转发器60将数据转发至处理单元，从而使处理单元对培养皿菌落图像上的菌落进行计数以及其他分析。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、能够得到更加清晰的菌落图像，减少图像中出现的光斑和光带；

2、能够通过发出不同种类的激发光，对不同菌株进行荧光菌落图像采集；

3、结构简单，造价低廉。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。