颜色测量数字化探寻-----应用实例三：浊度测量

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2016/09/03

私聊

食品毒素/微生物检测

颜色测量数字化探寻
应用实例三：浊度测量

提起浊度测量大家马上想到分光光度计OD600，我们在这里探讨的是图像法，每一个像素值代表一个光度计值，根据面积求得平均值，此法的测量精度更高。浊度测量是颜色测量的一种特殊的方式，应用原理为朗伯比尔定律、光路采用吸光的方式用透射光，没有颜色校正，可以理解为黑白图像，如有颜色也是透射后的散光产生的微亮场，在讨论过程中可以忽略。模式为灰度模式，在8位图像中把最黑的区域设为0；把最亮的区域设为255，共分为256色级。如下图
在计算机识别浊度中也叫做光密度检测，光密度（OD）分析是一个特殊的图像处理应用，它通过测量被传输的光数量（允许通过的）来确定样品中的物质含量。因为OD分析测量通过样品的光数量，所以只有当所分析的图像在进行捕捉时光源是从样品背后射出来的，OD测试才有意义。
硬件的要求必须是透射光扫描（扫描成像是线性数据堆集成像所以背光的均匀性优于面阵相机成像）这样可以得到高质量的图片，光源为D65标准光源，动态密度值最大化。
实验内容：
两盒中国计量科学研究院的标准《细菌浊度标准物》
1号 = 0 ；2号 = 0.5 ；3号 = 1 ；4号 = 2 ；5号 = 3 ；6号 = 4 。
YZ-2000A 免疫动态比浊仪
把两盒中的标准浊度瓶，两两配对摇匀后迅速分别用高分辨率1200dpi扫描出图片。见下图

分别把图片转化成灰度图片。见下图

第一组 1号瓶
调出光强度曲线图和谱线轮廓图测量见下图

画出测量区域

染色

确定平均密度值

计算

结果对比
Density(mean)密度平均值
1：0.01254279 2：0.01333637
第二组 2号瓶

结果对比
Density(mean)密度平均值
1：0.04113560 2：0.04011765

第三组 3号瓶

结果对比
Density(mean)密度平均值
1：0.08448845 2：0.08334527

第四组 4号瓶

结果对比
Density(mean)密度平均值
1：0.13116691 2：12823153
第五组 5号瓶

结果对比
Density(mean)密度平均值
1：0.22388512 2：0.21364658

第六组 6号瓶

结果对比
Density(mean)密度平均值
1：0.274359994 2：0.25270528

数据列表：保留小数点后两位，单位是OD值

1组 2组 3组 4组 5组 6组
1 号 0.01 0.04 0.08 0.13 0.22 0.27
2 号 0.01 0.04 0.08 0.13 0.21 0.25

通过数据对比，光密度值基本一样，5组6组的差异是因浊度液中颗粒的沉降速度不一，造成误差大。
通过实验加强对浊度测量的理解，因测量样品均是由不同形状的颗粒组成的悬浊液，光线射入到颗粒后折射是不同的，所以浊度值不是一点的值，应是测量面积的积分值或平均值和测量区域的面积和强度都有关系，不可理解为一点的值。
光密度OD；积分光密度IOD；测量面积Area；密度最大值Density（max）；密度最小值Density（min）；密度平均值Density（mean）。
积分光密度(IOD),又称积分吸光度(IA),为所测结构范围内各像素光密度值之和,即:IOD=∑ODpixeli=∑...pixeli为第i个像素的光密度值.积分光密度可反映所测结构的光密度与面积的综合变化.
此实验证明浊度测量的又一种方法——扫描图像法的可行性和精确性，在生产实验中可分时分段地测量发酵或生物生长数值后模拟出生物生长的曲线图，对提高产品的效价单位和减少能耗起到提高的作用。
在此项实验中得到中国计量科学研究院王晶老师和隋志伟老师的大力支持，在此表示感谢！

扬子华纳
2016-9-3