[发明专利]一种利用鱼肠道图像检测饲料中消炎成分的方法及系统

说明书

本发明涉及饲料添加剂检测技术领域，公开了一种利用鱼肠道图像检测饲料中消炎成分的方法及系统，利用扫描电子显微镜采集待测鱼肠道切片样本的待测鱼肠道图像，通过精准定位待测鱼肠道图像中由于炎症引起的组织学特征模糊区域，并计算黏膜微层特征和微层量值获得修复权重，修复待测鱼肠道图像中的模糊区域并恢复炎症组织特征；进一步确定修复区域进行局部消炎成分检测，提高水产饲料对鱼肠道炎症反应的检测效率和检测精度。

技术领域

本发明涉及图像识别技术、饲料添加剂检测技术领域，具体涉及一种利用鱼肠道图像检测饲料中消炎成分的方法及系统。

背景技术

近年来，为了减少对海洋衍生蛋白质的依赖，在水产养殖饲料中大大增加了对植物蛋白质来源的使用。而在养殖过程中使用过量的植物蛋白替代鱼粉容易诱发鱼类肠道炎症，在水产养殖中造成较为普遍的肠道健康问题。在水产饲料中得到广泛应用的大豆蛋白种类包括豆粕、大豆浓缩蛋白和发酵豆粕等，具有来源稳定、价格低廉、氨基酸相对平衡等优点。

但是豆粕中含有多种抗营养因子，如皂苷、大豆凝集素、抗原蛋白、胰蛋白酶抑制因子、植酸、大豆寡糖、异黄酮等，高水平替代会改变肠道组织形态，诱发肠道炎症反应，降低肠道消化酶活性和干扰肠道对营养物质的消化吸收等，造成鱼类机体代谢紊乱甚至器官损伤。目前大量的临床研究表明鱼类肠道炎症会改变鱼肠道微生物及其代谢产物，而受影响的肠道以及肠道微生物又会激发免疫响应和代谢活动，从而导致慢性炎症影响养殖鱼类健康。其中，豆粕被广泛作为诱发鱼类豆粕型肠炎的研究模型，其主要发生在后肠部分，组织学的特征主要表现为黏膜褶皱缩短、固有膜和黏膜下层肿胀、各种炎性细胞浸润及肠上皮细胞吸收空泡减少等。而水产饲料中添加益生素、吲哚-3-丁酸等新型添加剂，可促进鱼类生长，提高鱼类营养价值，并通过调节动物机体胃肠道微生态平衡，有望达到肠道保护消炎修复、降低炎症发病率的目的。

为了研究水产饲料对鱼类肠道健康的影响，现有研究多采用高通量测序，全场转录组，和基于质谱检测的代谢组学技术进行信息分析。但目前豆粕诱发鱼类肠道炎症的致病因素尚未明确，且生物信息分析流程较为复杂，缺乏一种基于图像分析的鱼类肠道炎症状态的快速组织学检测技术。可利用扫描电子显微镜（SEM）对鱼类肠道切片进行高分辨率地微观形貌以及物质微区成分分析，但鱼类肠道中由黏膜上皮、固有膜和黏膜肌构成的黏膜层组织区域由于炎性细胞浸润、黏膜褶皱缩短造成炎症区域的成像模糊，难以进一步检测分析水产饲料对鱼类肠道消炎成分的影响。

发明内容

鉴于以上所述现有方法的局限，本发明的目的在于提供一种利用鱼肠道图像检测饲料中消炎成分的方法及系统，利用扫描电子显微镜采集待测鱼肠道切片样本的待测鱼肠道图像，通过精准定位待测鱼肠道图像中由于炎症引起的组织学特征模糊区域，并计算黏膜微层特征和微层量值获得修复权重，修复待测鱼肠道图像中的模糊区域并恢复炎症组织特征；进一步确定修复区域进行局部消炎成分检测，提高水产饲料对鱼肠道炎症反应的检测效率和检测精度。

为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供一种利用鱼肠道图像检测饲料中消炎成分的方法，所述方法包括以下步骤：

S100，对待测鱼苗进行随机抽样，获得待测鱼肠道切片样本；

S200，利用扫描电子显微镜采集待测鱼肠道切片样本的待测鱼肠道图像；

S300，对待测鱼肠道图像进行高斯平滑、小波去噪处理，得到待测SEM图像；

S400，提取待测SEM图像中的黏膜皱裂边缘线和黏膜下层边缘线，由黏膜皱裂边缘线和黏膜下层边缘线构成的闭合区域，记作黏膜层模糊区域；初始化黏膜下层边缘线为黏膜边界线；

S500，在黏膜边界线上计算得到黏膜微层标记序列和微层量值序列；

S600，由黏膜微层标记序列和微层量值序列计算修复权重，修复黏膜层模糊区域中黏膜边界线对应的边缘区域，并更新黏膜边界线；