專利名稱：一種采用蝌蚪對受農(nóng)藥污染水體進(jìn)行生物監(jiān)測的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物和環(huán)保領(lǐng)域，涉及一種用動物進(jìn)行污水生物監(jiān)測的方法，具體涉及一種用兩棲類蝌蚪做指示生物，結(jié)合圖像處理技術(shù)，根據(jù)彈琴蛙(Ranaadenopleura)蝌蚪在不同水體中聚集程度的差異進(jìn)行水體污染監(jiān)測的方法。
背景技術(shù)：
隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展和人口的急劇增長，水體污染正引起越來越多的關(guān)注。生物監(jiān)測不僅能對水環(huán)境的質(zhì)量作出評價，還能直接判斷水體中污染物對水生生物的潛在影響、實(shí)際毒性，正成為對水體污染進(jìn)行監(jiān)測和評價的重要手段以及水體污染的預(yù)報手段。目前國內(nèi)外比較成熟的生物監(jiān)測技術(shù)主要是以魚、雙殼類、鞭毛蟲、鹵蟲、大型水蚤、發(fā)光細(xì)菌等作為受試生物，利用環(huán)境毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)或者建立生物信號檢測系統(tǒng)，根據(jù)生物個體的異常生理或行為參數(shù)變化監(jiān)測短期內(nèi)污染物毒性的變化。其中由于魚類背景資料多，魚類行為學(xué)的研究非常成熟，目前德國、法國、日本和英國等國已出現(xiàn)魚早期警報系統(tǒng)專利。由于兩棲類蝌蚪具有外溫性、皮膚呼吸、活動范圍較固定等特點(diǎn)，對污染較為敏感，是一種良好的指示生物。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)以上問題，本發(fā)明的目的是在建立蝌蚪在清潔水體和受農(nóng)藥污染水體中蝌蚪正常、異常行為模式的基礎(chǔ)上，結(jié)合圖像處理技術(shù)，利用數(shù)碼攝像機(jī)對水族缸中的受試蝌蚪進(jìn)行拍攝，利用程序?qū)ε臄z的圖像進(jìn)行蝌蚪的識別和定位以及具體指標(biāo)的計算，建立水體污染程度--具體指標(biāo)對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)庫，利用該數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，可根據(jù)蝌蚪聚集程度計算出的具體指標(biāo)快捷、準(zhǔn)確的判定水體的污染情況。在該發(fā)明中采用蝌蚪的聚集程度來反映水體的污染情況。
本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過程如下通過圖像輸入設(shè)備對蝌蚪進(jìn)行圖像的采集、利用程序?qū)Σ杉瘓D像中的蝌蚪進(jìn)行識別和定位，分析水族缸中蝌蚪的具體分布型，在分布型確定的基礎(chǔ)上進(jìn)行聚集程度的計算，計算得到的數(shù)據(jù)自動導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，得到污水受污染程度和計算數(shù)據(jù)之間的相關(guān)關(guān)系；再將未知污染程度污水通過上述方法處理，得到相關(guān)數(shù)據(jù)，將相關(guān)數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，可以直接得到水體污染情況。
本發(fā)明中，圖像輸入設(shè)備包括可將圖像輸入電腦的照相、攝像和掃描等設(shè)備，對采集的圖像中蝌蚪進(jìn)行識別和定位的程序自行編寫，程序編寫流程參見附圖三，按照本流程編寫程序很容易實(shí)現(xiàn)圖像中蝌蚪的識別和定位。本發(fā)明方法及其相關(guān)設(shè)備、程序構(gòu)成了一個生物監(jiān)測平臺。
本發(fā)明采用外溫性、皮膚呼吸、活動范圍較固定的蝌蚪作為指示生物，具有方便、快捷和準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。
四

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明方法附圖1為生物監(jiān)測平臺的構(gòu)成示意圖；附圖2為分析程序流程圖，即按照該流程進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
由圖1看出本發(fā)明方法中生物監(jiān)測平臺主要包括指示生物、圖像輸入設(shè)備、計算機(jī)、分析程序、監(jiān)視界面和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
本發(fā)明中采用蝌蚪數(shù)是根據(jù)容器的大小用方便觀測又能反映出聚集程度的數(shù)量，一般采用50-250只/m2，最好用125只/m2。本發(fā)明采用雙層玻璃缸作為蝌蚪容器可以有效消除蝌蚪在玻璃壁上鏡像對圖象處理的影響。通過數(shù)碼攝像機(jī)對指示生物進(jìn)行拍攝，拍攝得到的圖像通過1394卡和1394線傳入計算機(jī)系統(tǒng)，利用編寫的程序?qū)D像進(jìn)行處理和分析，分析得到的數(shù)據(jù)直接進(jìn)入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，通過和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)里的相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，在監(jiān)視界面上顯示出該水體的污染程度。
根據(jù)計算機(jī)圖形學(xué)，數(shù)字圖像是由排成矩形點(diǎn)陣的像素點(diǎn)組成的，在本發(fā)明的程序中利用二維矩陣來表示每張圖像的像素點(diǎn)的位置特征和每個像素點(diǎn)的灰度值每個像素點(diǎn)在矩陣中的位置表示其在圖像點(diǎn)陣中的位置，每個像素點(diǎn)數(shù)值的大小表示其灰度大小(值在0-255之間)。程序中圖像處理包括五個過程。第一步通過命令進(jìn)行圖像的讀取，必要時需加上圖像所在的路徑，格式為Ia＝imread(filename)；第二步是通過命令對圖像進(jìn)行特定尺寸的切割，切割的尺寸以像素點(diǎn)為單位，格式為J＝imcrop(Ia，[20.03 101.4580 329 164])；通過命令將圖像中所包含的像素點(diǎn)分為10×5樣方。第三步是通過設(shè)定閾值來區(qū)分蝌蚪和背景水體，使之成為二值圖像，在該圖像中蝌蚪顯色為黑色，在矩陣中用數(shù)字0表示。通過程序調(diào)試，該閾值var(i)一般在0.2-0.3之間，Ib＝im2bw(J，var(i))。進(jìn)一步進(jìn)行圖像的形態(tài)學(xué)閉運(yùn)算，Ib＝～imclose(Ib，strel(′disk′，1))；閉運(yùn)算后的圖像進(jìn)行收縮運(yùn)算，Ib＝bwmorph(Ib，′shrink′，Inf)。收縮運(yùn)算的判定規(guī)則為設(shè)某中心像素的灰度值為1，若它8個鄰點(diǎn)中至少有一個像素為0時，其像素點(diǎn)改為0；除此之外，保持原中心像素點(diǎn)；通過收縮運(yùn)算，在圖像中每個蝌蚪均縮小為一個像素點(diǎn)，在矩陣中用數(shù)字1表示，背景均為黑色，用數(shù)字0表示。
由于蝌蚪個體間存在灰度的差異，為了增加程序的可靠性，在識別出的蝌蚪數(shù)不足實(shí)際數(shù)目的情況下，會通過循環(huán)運(yùn)算對Ib＝im2bw(J，var(i))里的閾值var(i)從0.2-0.3間的某個值以每次增加0.01的程度進(jìn)行5次嘗試。
通過函數(shù)bwlabel對每張圖像中的蝌蚪進(jìn)行標(biāo)注，第1只蝌蚪在矩陣中用數(shù)字1表示，第2只蝌蚪在矩陣中用數(shù)字2表示，以此類推。通過取矩陣中的最大數(shù)值，可得出每張圖像中的蝌蚪數(shù)。如果檢測到的蝌蚪數(shù)目不到實(shí)際數(shù)目，則對閉運(yùn)算后的圖像進(jìn)行再進(jìn)行標(biāo)注，通過函數(shù)size統(tǒng)計該步處理后每只蝌蚪所占的像素點(diǎn)，從大到小排序，并計算他們之間的差值。由于同一個濃度組內(nèi)的蝌蚪大小較為一致，如果蝌蚪間不存在疊加的情況，則每只所占像素點(diǎn)數(shù)目相近，如果幾個蝌蚪相互疊加，勢必使其所占像素點(diǎn)增加。如果檢測到的蝌蚪數(shù)比實(shí)際數(shù)目少一個，則將缺少的那個蝌蚪補(bǔ)加到所占像素點(diǎn)最多的蝌蚪上。如果檢測到的蝌蚪數(shù)比實(shí)際數(shù)目少2個，有兩種情況，一種是3只蝌蚪疊加，一種是兩兩疊加，為了區(qū)分這種情況，根據(jù)它們的像素點(diǎn)差值進(jìn)行判斷如果僅有一個蝌蚪所占的像素點(diǎn)明顯高于其他只蝌蚪的，則判斷為3只蝌蚪疊加。如果有兩只蝌蚪所占的像素點(diǎn)均很多的話，則判斷為兩兩疊加。以此類推。
在程序中通過find命令可得出收縮運(yùn)算后所有非0數(shù)字在矩陣中的位置，用二維坐標(biāo)來表示，[x，y]分別表示在矩陣中的行數(shù)(row)、列數(shù)(column)。通過比較每個蝌蚪像素點(diǎn)所在的行列數(shù)和每個樣方包括的像素點(diǎn)范圍，將蝌蚪歸入相應(yīng)的樣方。通過循環(huán)運(yùn)算將同一個濃度所有圖像中的蝌蚪都?xì)w入相應(yīng)的樣方并進(jìn)行疊加，由此得出一個頻次分布表，內(nèi)容包括每個樣方觀察到的不同的蝌蚪數(shù)(用x表示)，以及該蝌蚪數(shù)觀察到的頻次(f)，并按照觀察到的蝌蚪數(shù)進(jìn)行升序排列。通過公式求出樣本平均數(shù)(x)和方差(S2)。
利用公式m*＝x+(S2/x)-1求出蝌蚪的平均擁擠度(m*)，并按照條件m*/x與數(shù)字1的大小關(guān)系進(jìn)行邏輯判斷。按照前期實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，所有實(shí)驗(yàn)組的蝌蚪均符合負(fù)二項(xiàng)分布，因此對蝌蚪的分布型進(jìn)行聚集分布中的負(fù)二項(xiàng)分布的擬合。利用矩法進(jìn)行k值的估算，(k值是負(fù)二項(xiàng)分布的一個參數(shù)，其大小和蝌蚪的聚集程度成反比)k＝x/p，p＝(S2/x)-1，q＝1+p。當(dāng)求出p，q，k三個參數(shù)后，即可利用式NPr＝N[(k+r-1)！/r！(k-1)！]q-k-rpr來估計各項(xiàng)的理論值。將理論值和觀察值進(jìn)行X2檢驗(yàn)，如果符合負(fù)二項(xiàng)分布，則彈出消息框“It is Negative Binomial”，并向通過ODBC連接的Access數(shù)據(jù)庫中輸入k值。同時程序運(yùn)行的界面上會出現(xiàn)k值的大小。當(dāng)所有的圖像均處理完后，通過MATLAB數(shù)據(jù)庫工具箱提供的querybuilder(可視查詢界面)，利用SQL(Structure Query Language，結(jié)構(gòu)化查詢語句)進(jìn)行滿足各種條件的查詢，同時查詢的結(jié)果可以報告、表格和圖形的方式直觀的顯示出來，并可在圖像上直接顯示該組數(shù)據(jù)的主要統(tǒng)計學(xué)指標(biāo)。通過指示生物對常用的幾種農(nóng)藥不同濃度的生物毒性進(jìn)行監(jiān)測，建立完善的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
通過在水族缸中放入要監(jiān)測污染程度的水體和指示生物，將兩者接觸一段時間后，通過上述的生物監(jiān)測平臺和圖像處理方法得出K值，通過比較該K值和生物毒性-K值數(shù)據(jù)庫中的相應(yīng)K值，直接在監(jiān)視界面上顯示該水體的污染程度。
五具體實(shí)施例方式
本發(fā)明將要監(jiān)測的污染水體放入玻璃水族缸中，同時放入一定數(shù)量的大小均一的受試蝌蚪，本發(fā)明中采用的彈琴蛙(Rana adenopleura)蝌蚪均采自峨嵋山未受污染的水體中，由于該蝌蚪相比于其他蝌蚪具有一個明顯的優(yōu)點(diǎn)其蝌蚪期較長，生長較緩慢，避免了蝌蚪變態(tài)期對監(jiān)測數(shù)據(jù)的影響。由于玻璃水族缸壁上的蝌蚪影子和蝌蚪灰度差異不大，影響圖像處理過程，本發(fā)明中采用了雙層玻璃缸(里層40cm(L)×20cm(W)×20cm(H)，外層50cm(L)×30cm(W)×20cm(H))作為實(shí)驗(yàn)的器材，雙層玻璃缸可以有效消除蝌蚪在玻璃壁上鏡像對圖象處理的影響，實(shí)驗(yàn)時內(nèi)外兩層缸中水位相等。
在試驗(yàn)中采用的農(nóng)藥有阿特拉津和西草凈，它們均屬于均三氮苯類除草劑。其中阿特拉津經(jīng)常在地下水中被檢測出其含量超過最大可接受濃度。同時阿特拉津也是一種內(nèi)分泌干擾劑(endrocrine disruptor)和潛在的人類致癌物質(zhì)。
實(shí)驗(yàn)中阿特拉津濃度分別為5mg/L(C1)、10mg/L(C2)、15mg/L(C3)、20mg/L(C4)，用丙酮(0.5mL/L，用C_表示)進(jìn)行助溶，設(shè)空白對照(C0)，實(shí)驗(yàn)設(shè)三個平行。西草凈濃度分別為3、6、9、12mg/L，用丙酮(0.5mL/L，用C_表示)進(jìn)行助溶，設(shè)空白對照(C0)，實(shí)驗(yàn)設(shè)三個平行。實(shí)驗(yàn)共進(jìn)行四天，每天分三個時間段進(jìn)行拍攝，09:00-10:30，15:00-16:30，20:00-21:30。每個濃度組拍攝5分鐘，并進(jìn)行k值的分析。三個平行組得到的k值求其平均值。
采用SONY TRV60E作為視頻圖像的輸入設(shè)備，將其固定在三角架上對水族缸中的蝌蚪進(jìn)行拍攝，拍攝的視頻圖像通過1394線傳入計算機(jī)中，通過軟件UleadVideostudio將視頻素材進(jìn)行捕獲和切割，再通過Adobe Premiere將視頻圖像以固定的幀速率(0.2幀/s)轉(zhuǎn)化為靜態(tài)圖像(.tif)。由于用MATLAB6.5編寫的程序?qū)ψx取的圖像格式有一定的要求，同時為了進(jìn)一步壓縮圖像的存儲空間，通過ACDSee對圖像格式進(jìn)行批量轉(zhuǎn)換，將.tif格式的圖像轉(zhuǎn)換成.jpg的圖像。轉(zhuǎn)換后的圖像就可直接進(jìn)行程序的分析和處理。程序直接和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相連接，分析得到的數(shù)據(jù)可直接導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
程序中對圖像處理包括五個過程，第一步通過命令進(jìn)行圖像的讀取，必要時需加上圖像所在的路徑，格式為Ia＝imread(filename)；第二步是通過命令對圖像進(jìn)行特定尺寸的切割，切割的尺寸以像素點(diǎn)為單位，格式為J＝imcrop(Ia，[20.03101.4580 329 164])；通過命令將圖像中所包含的像素點(diǎn)分為10×5樣方。第三步是通過設(shè)定閾值來區(qū)分蝌蚪和背景水體，使之成為二值圖像，在該圖像中蝌蚪顯色為黑色，在矩陣中用數(shù)字0表示。通過程序調(diào)試，該閾值var(i)一般在0.2-0.3之間，Ib＝im2bw(J，var(i))。進(jìn)一步進(jìn)行圖像的形態(tài)學(xué)運(yùn)算，Ib＝～imclose(Ib，strel(′disk′，1))；閉運(yùn)算后的圖像進(jìn)行收縮運(yùn)算，Ib＝bwmorph(Ib，′shrink′，Inf)。通過收縮運(yùn)算，在圖像中每個蝌蚪均縮小為一個像素點(diǎn)，在矩陣中用數(shù)字1表示，背景均為黑色，用數(shù)字0表示。
由于蝌蚪個體間存在灰度的差異，為了增加程序的可靠性，在識別出的蝌蚪數(shù)不足實(shí)際數(shù)目的情況下，會通過循環(huán)運(yùn)算對Ib＝im2bw(J，var(i))里的閾值var(i)從0.2-0.3間的某個值以每次增加0.01的程度進(jìn)行5次嘗試。
通過函數(shù)bwlabel對每張圖像中的蝌蚪進(jìn)行標(biāo)注，第1只蝌蚪在矩陣中用數(shù)字1表示，第2只蝌蚪在矩陣中用數(shù)字2表示，以此類推。通過取矩陣中的最大數(shù)值，可得出每張圖像中的蝌蚪數(shù)。如果檢測到的蝌蚪數(shù)目不到實(shí)際數(shù)目，則對閉運(yùn)算后的圖像進(jìn)行再進(jìn)行標(biāo)注，通過函數(shù)size統(tǒng)計該步處理后每只蝌蚪所占的像素點(diǎn)，從大到小排序，并計算他們之間的差值。由于同一個濃度組內(nèi)的蝌蚪大小較為一致，如果蝌蚪間不存在疊加的情況，則每只所占像素點(diǎn)數(shù)目相近，如果幾個蝌蚪相互疊加，勢必使其所占像素點(diǎn)增加。如果檢測到的蝌蚪數(shù)比實(shí)際數(shù)目少一個，則將缺少的那個蝌蚪補(bǔ)加到所占像素點(diǎn)最多的蝌蚪上。如果檢測到的蝌蚪數(shù)比實(shí)際數(shù)目少2個，有兩種情況，一種是3只蝌蚪疊加，一種是兩兩疊加，為了區(qū)分這種情況，根據(jù)它們的像素點(diǎn)差值進(jìn)行判斷如果僅有一個蝌蚪所占的像素點(diǎn)明顯高于其他只蝌蚪的，則判斷為3只蝌蚪疊加。如果有兩只蝌蚪所占的像素點(diǎn)均很多的話，則判斷為兩兩疊加。以此類推。
在程序中通過find命令可得出收縮運(yùn)算后所有非0數(shù)字在矩陣中的位置，用二維坐標(biāo)來表示，[x，y]分別表示在矩陣中的行數(shù)(row)、列數(shù)(column)。通過比較每個蝌蚪像素點(diǎn)所在的行列數(shù)和每個樣方包括的像素點(diǎn)范圍，將蝌蚪歸入相應(yīng)的樣方。通過循環(huán)運(yùn)算將同一個濃度所有圖像中的蝌蚪都?xì)w入相應(yīng)的樣方并進(jìn)行疊加，由此得出一個頻次分布表，內(nèi)容包括每個樣方觀察到的不同的蝌蚪數(shù)(用x表示)，以及該蝌蚪數(shù)觀察到的頻次(f)，并按照觀察到的蝌蚪數(shù)進(jìn)行升序排列。通過公式求出樣本平均數(shù)(x)和方差(S2)。
利用公式m*＝x+(S2/x)-1求出蝌蚪的平均擁擠度(m*)，并按照條件m*/x與數(shù)字1的大小關(guān)系進(jìn)行邏輯判斷。按照前期實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，所有實(shí)驗(yàn)組的蝌蚪均符合負(fù)二項(xiàng)分布，因此對蝌蚪的分布型進(jìn)行聚集分布中的負(fù)二項(xiàng)分布的擬合。利用矩法進(jìn)行k值的估算，(k值是負(fù)二項(xiàng)分布的一個參數(shù)，其大小和蝌蚪的聚集程度成反比)k＝x/p，p＝(S2/x)-1，q＝1+p。當(dāng)求出p，q，k三個參數(shù)后，即可利用式NPr＝N[(k+r-1)！/r！(k-1)！]q-k-rpr來估計各項(xiàng)的理論值。將理論值和觀察值進(jìn)行X2檢驗(yàn)，如果符合負(fù)二項(xiàng)分布，則彈出消息框“It is Negative Binomial”，并向通過ODBC連接的Access數(shù)據(jù)庫中輸入k值。同時程序運(yùn)行的界面上會出現(xiàn)k值的大小。當(dāng)所有的圖像均處理完后，通過MATLAB數(shù)據(jù)庫工具箱提供的querybuilder(可視查詢界面)，利用SQL(Structure Query Language)語句進(jìn)行滿足各種條件的查詢，同時查詢的結(jié)果可以報告、表格和圖形的方式直觀的顯示出來，并可在圖像上直接顯示該組數(shù)據(jù)的主要統(tǒng)計學(xué)指標(biāo)。
本發(fā)明四天試驗(yàn)(每天3組平行)各濃度阿特拉津溶液k值情況分別如下表第天C0 C- C1 C2 C3 C40.3021 0.4394 0.3241 0.249 0.2259 0.41441 0.391 0.4719 0.4395 0.254 0.2828 0.43980.3602 0.3848 0.2914 0.204 0.298 0.27140.475 0.1904 0.151 0.1988 0.16 0.19212 0.379 0.4201 0.2332 0.2412 0.2253 0.19880.4078 0.3783 0.3116 0.2073 0.199 0.2420.2306 0.2102 0.18 0.2121 0.2277 0.14023 0.5679 0.2966 0.2274 0.1334 0.1959 0.32160.5185 0.2933 0.2454 0.157 0.2176 0.32470.2182 0.2518 0.148 0.2539 0.216 0.20244 0.4486 0.305 0.2536 0.1758 0.2256 0.19790.4671 0.3461 0.2541 0.1863 0.1456 0.1875C1、C2、C3、C4各組的k值總體上小于C-和C0。在實(shí)驗(yàn)的第一天，除C4溶液外，C1、C2、C3溶液中蝌蚪的分布均隨著濃度的升高k值減低。實(shí)驗(yàn)的第二、第三、第四天，實(shí)驗(yàn)組和對照組之間k值的差異進(jìn)一步增大。通過MATLAB語言進(jìn)行方差分析，表明不同濃度間的k值存在顯著差異(p＝4.13797e-007＜0.05)，經(jīng)多重比較，C1、C2、C3、C4與C0均存在顯著差異，C1、C2、C3、C4各濃度組之間沒有顯著差異，C-和C0沒有顯著差異，表明阿特拉津農(nóng)藥影響蝌蚪的聚集程度。
本發(fā)明設(shè)計各濃度西草凈溶液中k值情況第天 C0 C- C1 C2 C3 C40.3461 0.3549 0.1802 0.1195 0.2262 0.36021 0.4373 0.1899 0.4098 0.3432 0.3233 0.24780.3072 0.1645 0.4584 0.2442 0.2749 0.23540.4622 0.2177 0.2495 0.2039 0.2584 0.19642 0.2996 0.3485 0.3221 0.189 0.1185 0.20020.2829 0.4042 0.1905 0.2463 0.2343 0.19360.4218 0.594 0.2253 0.1816 0.0766 0.13653 0.2808 0.5529 0.3307 0.1127 0.0835 0.17880.3852 0.416 0.2276 0.1666 0.1573 0.14270.3723 0.406 0.2874 0.209 0.1127 0.12564 0.3594 0.6007 0.2284 0.2604 0.0993 0.10290.4403 0.3462 0.3574 0.1221 0.1458 0.2093除實(shí)驗(yàn)的第一天外，實(shí)驗(yàn)的第二、第三、第四天各溶液基本上隨著西草凈濃度的升高k值降低，表明蝌蚪隨著西草凈濃度的增高聚集程度增大。經(jīng)方差分析，表明不同濃度間k值存在顯著差異(p＝0.01＜0.05)，多重比較表明，C0、C_和C2，C3，C4均有顯著差異，C1，C2，C3，C4之間均沒有顯著差異。
通過在水族缸中放入要監(jiān)測污染程度的水體和指示生物，將兩者接觸一段時間(至少1～2h，一般需24h)后，通過上述的生物監(jiān)測平臺和圖像處理方法得出k值，通過比較該k值和生物毒性-k值數(shù)據(jù)庫中的相應(yīng)k值，直接在監(jiān)視界面上顯示該水體的污染程度(是否污染，以及該污染程度和數(shù)據(jù)庫中含有的農(nóng)藥哪個污染水平相當(dāng))。
權(quán)利要求
1.一種采用蝌蚪對受農(nóng)藥污染水體進(jìn)行生物監(jiān)測的方法，其特征是通過圖像輸入設(shè)備對蝌蚪進(jìn)行圖像的采集、利用程序?qū)Σ杉瘓D像中的蝌蚪進(jìn)行識別和定位，分析水族缸中蝌蚪的具體分布型，在分布型確定的基礎(chǔ)上進(jìn)行聚集程度的計算，計算得到的數(shù)據(jù)自動導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，得到污水受污染程度和計算數(shù)據(jù)之間的相關(guān)關(guān)系；再將未知污染程度污水通過上述方法處理，得到相關(guān)數(shù)據(jù)，將相關(guān)數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，可以直接得到水體污染情況。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用蝌蚪對受農(nóng)藥污染水體進(jìn)行生物監(jiān)測的方法，其特征是圖像輸入設(shè)備包括可將圖像輸入電腦的照相、攝像和掃描等設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用蝌蚪對受農(nóng)藥污染水體進(jìn)行生物監(jiān)測的方法，其特征是圖象處理過程主要由以下幾個部分組成圖像的讀取、對圖像進(jìn)行特定尺寸的切割、通過設(shè)定閾值使之成為二值圖像、對圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)閉運(yùn)算和收縮運(yùn)算。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用蝌蚪對受農(nóng)藥污染水體進(jìn)行生物監(jiān)測的方法，其特征是采用蝌蚪數(shù)是根據(jù)容器的大小用方便觀測又能反映出聚集程度的數(shù)量，一般采用50-250只/m2。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的采用蝌蚪對受農(nóng)藥污染水體進(jìn)行生物監(jiān)測的方法，其特征是蝌蚪數(shù)最好用125只/m2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4或5的方法采用的是蝌蚪期較長、生長較緩慢的彈琴蛙(Rana adenopleura)蝌蚪。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用蝌蚪對受農(nóng)藥污染水體進(jìn)行生物監(jiān)測的方法，其特征是采用的監(jiān)測容器為雙層玻璃缸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法所采用的雙層玻璃缸，里層長40cm，寬20cm，高20cm，外層長50cm，寬30cm，高20cm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用動物進(jìn)行污水生物監(jiān)測的方法，針對蝌蚪是一種良好的指示生物，本發(fā)明公開了一種建立蝌蚪在清潔水體和受農(nóng)藥污染水體中蝌蚪正常、異常行為模式的基礎(chǔ)上，結(jié)合圖像處理技術(shù)，建立水體污染程度－具體指標(biāo)對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)庫，利用該數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，可根據(jù)蝌蚪聚集程度計算出的具體指標(biāo)判定水體的污染情況，具有方便、快捷和準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01N33/18GK1664581SQ200410021949
公開日2005年9月7日 申請日期2004年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月2日
發(fā)明者李旭東, 姚春生, 王躍招 申請人:中國科學(xué)院成都生物研究所