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基于Access的家畜寄生蟲卵圖像庫的建立

2016-02-21
作者:劉彤彤1,阿木古楞1,楊麗娟2
來源:2015年微型機與應用第22期

  摘  要: 為實現家畜寄生蟲卵識別的數字化和自動化,選取了家畜常見16種蠕蟲卵進行圖像采集和特征分析,將整合的圖片與信息進行綁定,利用Access 2003初步建立了16種蠕蟲卵的原始圖像庫。該圖像庫簡單實用,易于操作,共包含1 823幅原始圖像,基本涵蓋了每種蟲卵圖像的多種表現形式。通過Access 2003建立的寄生蟲卵圖像庫,不僅可以快速儲存查詢蟲卵圖像信息,還可以進行資源網絡共享,為之后的蟲卵圖像自動識別奠定了良好的基礎。

  關鍵詞: 家畜寄生蟲卵;圖像庫;信息化管理

0 引言

  現階段,寄生蟲病仍嚴重影響家畜健康。寄生蟲種類繁多,不同類的寄生蟲卵形態(tài)特征和大小也可能極為相似,如肝片吸蟲卵與前后盤吸蟲卵,胰闊盤吸蟲卵與中華雙腔吸蟲卵。對于這些形態(tài)相似的蟲卵,人們用肉眼很難準確判別。而且蟲卵本身在不同時期也會呈現不同形態(tài),有的甚至相差很大,對于不太成熟的蟲卵,卵內容物充滿整個卵殼,與成熟卵有很明顯的差異。蟲卵的這些特點導致準確判別難度較大,傳統(tǒng)的檢驗方法不僅要求技術人員有較高的水平,而且觀察到的蟲卵圖像也不方便存儲,阻礙了寄生蟲學的研究與發(fā)展。

  Access 2003是微軟公司Office系列應用軟件之一,操作簡單,無需編程,人機交互界面友好,還能與Office系列其他辦公軟件Excel、Word等實現數據交換,現已廣泛應用于多個領域的研究中[1-8]。本文利用Access 2003建立了16種家畜常見蠕蟲卵的原始圖像庫,共1 823張蟲卵圖像,并實現了網絡數據共享,為蟲卵識別系統(tǒng)的研究提供了基本數據來源。

1 材料與方法

  1.1 系統(tǒng)軟件

  操作系統(tǒng):Windows XP Professional。應用軟件:Microsoft Office 2003。

  1.2 圖像來源與采集

  在顯微鏡下,選取輪廓清晰的蟲卵,借助于Moticam Pro 282A圖像采集系統(tǒng),在10×10倍數下進行拍照,每幅圖像像素設定為1 360×1 024。將已經成功收集的蟲卵圖像用Motic Image Advanced 3.2軟件測量每種蟲卵的長徑和寬徑,然后進行數據分析。借助Photoshop 9.0應用軟件將原始圖像人工分割成單個蟲卵圖像,去除背景雜質后逐一存儲,建立16種蠕蟲卵的原始圖像庫,共1 823張。蟲卵原始圖像主要分為4類:吸蟲、線蟲、絳蟲和球蟲。其中吸蟲包括:肝片吸蟲48張、中華雙腔吸蟲60張、胰闊盤吸蟲85張、前后盤吸蟲71張;線蟲包括:馬歇爾線蟲15張、細頸線蟲78張、夏伯特線蟲199張、仰口線蟲190張、捻轉血矛線蟲530張、毛圓線蟲28張、食道口線蟲131張、奧斯特線蟲220張、毛尾線蟲83張;絳蟲包括:莫尼茨絳蟲38張、曲子宮絳蟲3張;球蟲僅有一類,44張。

2 圖像庫的構建

  2.1創(chuàng)建新的圖像庫

  啟用Access 2003新建一個空的數據庫,取名為“蟲卵圖像庫”。

  2.2 字段的設計

  根據寄生蟲蟲卵特點設計出8項相關字段,依次為:蟲卵名稱、蟲卵大小、蟲卵特征、蟲體特征、寄生部位、蟲卵圖片、放大倍數、分辨率。為方便檢索和防止數據重復輸入,把蟲卵名稱設置為主鍵。

  2.3 創(chuàng)建圖像庫表

  數據庫的原始圖像及信息存儲在表中,它是整個數據庫的基礎和核心。選擇設計器創(chuàng)建新表,逐項添加所需的字段名和數據類型,并設置字段大小、索引等項目,以“蟲卵大小(um)”這一項為例,“數據類型”這一項選擇“文本”,“字段大小”設置為“255”,“必填字段”設置為“是”,“允許空字符串”設置為“否”,將“索引”設置為“有(有重復)”。需要注意的是,“蟲卵圖像”這一項“數據類型”應設置為“OLE對象”。此圖像庫以蟲卵名稱對表進行命名,例如奧斯特線蟲表,該圖像庫共創(chuàng)建16個表。

  在已經完成的表中,定位插入點即可輸入相應的信息。在對“蟲卵圖像”單元格的操作中,需要注意,定位插入點后,在菜單欄中點擊“插入”對象選項,彈出的“Microsoft Office Access”窗口中,選擇“由文件創(chuàng)建”后點擊“瀏覽”,在彈出的瀏覽窗口中選擇該類蟲卵圖像所在的文件夾,選中第一幅圖像,單擊“確定”按鈕,返回到“Microsoft Office Access”窗口,再勾選上“鏈接”選框。這樣就將蟲卵圖像與Access動態(tài)鏈接起來。當有新的蟲卵圖像錄入時,僅將新圖像存入到該文件夾即可,方便了圖像庫的更新。

  2.4 創(chuàng)建數據庫窗體

  窗體是Access數據庫的重要組成部分,利用它可以使數據庫的輸入、更新和查看變得直觀簡潔。使用窗體向導創(chuàng)建窗體,在打開的窗體向導對話框中,在“表/查詢”下拉列表框中選擇以蟲卵名稱命名的表,將表內所有字段添加到窗體中,以蟲卵名稱命名窗體,如“奧斯特線蟲”窗體,該圖像庫共創(chuàng)建16個窗體。建成后的窗體如圖1所示。

001.jpg

  在已創(chuàng)建的數據庫中還需創(chuàng)建一個主窗體,將各個窗體進行分類鏈接,方便用戶查找使用。使用設計視圖創(chuàng)建窗體,在已打開的界面中,使用工具箱添加標簽和命令控件,通過更改屬性,將標簽名稱設置為蟲卵名稱,在打開的命令按鈕向導對話框中,在“類別”選項中選擇“打開窗體”操作。設計完成的主窗體界面如圖2所示。

002.jpg

  3 結果分析

  3.1 16種蟲卵的形態(tài)特征

  蟲卵識別系統(tǒng)一般流程為:輸入待識別圖像→對圖像進行預處理與分割→特征參數提取→識別分類→輸出結果。其中特征提取是最重要的一步,一般特征提取取決于蟲卵的形狀、大小、內含物、顏色和特殊結構(卵殼厚薄、特異形態(tài))。借助于分割出的蟲卵圖像,通過查閱資料和細致觀察,本文總結了16種蟲卵的形態(tài)特征。

  3.1.1 吸蟲類

  肝片吸蟲:呈橢圓形,黃褐或淡黃色,卵蓋不明顯,卵殼薄而光滑,半透明,分兩層,充滿卵細胞和一個胚細胞,長徑為120~150 VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm,寬徑為70~80 VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm。

  中華雙腔吸蟲:呈不對稱的卵圓形,少數為橢圓形,暗褐色,一端有稍傾斜的卵蓋,殼口邊緣有齒狀缺刻,內含毛蚴,長徑為38~45 VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm,寬徑為22~30 VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm。

  胰闊盤吸蟲:呈橢圓形,黃棕或深褐色,兩側不對稱,一端有卵蓋,卵殼厚,內含毛蚴,卵內有已發(fā)育的毛蚴,長徑為41~52 VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm,寬徑為30~34 VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm。

  前后盤吸蟲:呈橢圓形,淡灰色,卵細胞不充滿,一端較擁擠,鈍端有卵蓋,長徑為114~176VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm,寬徑為73~100 VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm。

  3.1.2 線蟲類

  馬歇爾線蟲:蟲卵很大,與細頸屬的一樣同為圓線蟲類蟲卵中最大者,卵細胞色淡,較密集,長徑為182~217 VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm,寬徑為83~115 VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm。

  細頸線蟲:蟲卵大,卵內細胞色黑、較大,長徑為165~175 VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm,寬徑為76~86 VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm。

  夏伯特線蟲:卵殼較厚,卵細胞較大,排列整齊,色深,長徑為85~132 ?滋m,寬徑為42~56 VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm。

  仰口線蟲:略似長方形,兩端鈍圓,兩側平行,卵細胞大而深(8~16個胚細胞),長徑為79~97 VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm,寬徑為47~50 VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm。

  捻轉血矛線蟲:呈橢圓形,卵殼薄,卵細胞16~32個,淡灰色,比較充滿,長徑為75~95 VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm,寬徑為40~50 VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm。

  毛圓線蟲:呈長卵圓形,一端鈍一端尖,兩側不對稱,卵細胞色淡而且多,長徑為76~92 VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm,寬徑為37~46 VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm。

  食道口線蟲:呈橢圓形,卵細胞界限較明顯,一端有空隙,長徑為73~89 VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm,寬徑為34~45 VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm。

  奧斯特線蟲:類似圓形,卵細胞集中于一端,空隙較大,長徑為62~82 VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm,寬徑為34~42 VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm。

  毛尾線蟲:蟲卵腰鼓形,黃褐色,兩端具塞,長徑為70~80 VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm,寬徑為30~40VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm。

  3.1.3 絳蟲類

  莫尼茨絳蟲:蟲卵呈三角形、四邊形或圓形,內有一個含六鉤蚴的梨形器,蟲卵大小為50~60 VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm。

  曲子宮絳蟲:卵近圓形,無梨形器,每3~8個卵細胞有一個子宮周圍器包囊著,蟲卵直徑為18~27 VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm。

  3.1.4 球蟲

  球蟲:呈橢圓形、圓形或球形,無色、淡黃色或淡綠色,長徑為22~41VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm,寬徑為16~36 VI`(@NGKC4LN5W~J_]7T][7.jpgm。

  對于上述16種蟲卵,每類蟲卵均選擇了一張圖像,如圖3所示。

003.jpg

  3.2 數據庫的特點及功能

  3.2.1 快速、準確地錄入資料

  在建立數據庫之前,認真分析蟲卵特點,設計出能充分、全面反映蟲卵特點的字段。選取蟲卵名稱為關鍵字,防止資料的重復輸入。由于字段擁有說明和自動更正功能,可以保證資料輸入的可靠性。

  3.2.2 輸入輸出功能

  利用窗體可以建立直觀簡潔的交互界面。通過Access與其他Office軟件進行文件相互轉換,可以滿足各種類型的資料顯示與輸出。

  3.2.3 網絡共享功能

  利用Access建立網頁,將圖像庫與其他蟲卵研究單位進行資源共享,實現多中心、大樣本的蟲卵圖像庫?;A獸醫(yī)教育者可在網頁上進行蟲卵圖像的下載,應用在多媒體教學上,提高具有時代特色的教學水平。

4 結論

  目前,國內外學者已積極展開寄生蟲卵自動識別系統(tǒng)的研究,但受研究對象的局限,種類少,距離解決實際問題相差甚遠??v然識別方法層出不窮,但由于所使用的圖像庫不同,并不能縱向比較各種識別方法的優(yōu)劣。寄生蟲卵原始圖像不易獲取,很多計算機方面的技術人才鑒于原材料的限制,無法對蟲卵識別系統(tǒng)展開研究。隨著數據庫管理系統(tǒng)的建立和發(fā)展,建立寄生蟲蟲卵原始圖像庫顯得尤為重要,將零散的蟲卵圖像入庫,再經過網絡共享,形成完善、龐大的圖像庫,將極大地推動蟲卵識別系統(tǒng)的研究。Access數據庫操作簡單,無需編程,對沒有匯編語言基礎的工作者來說,也能很方便使用。此外,完善的圖像庫還可直接應用在課堂中,活躍課堂氣氛,提高教學質量。

參考文獻

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