一種透明平整片狀基底表面的金納米材料計數方法技術

本發明專利技術涉及一種透明平整片狀基底表面的金納米材料計數方法，其包括以下步驟：將樣品測定時所用溶劑加至透明平整片狀基底表面，然后置于暗場顯微鏡下觀察，采集得到背景散射圖像；將金納米材料加至透明平整片狀基底表面，然后置于暗場顯微鏡下觀察，采集得到金納米材料的特征散射圖像；將含有不同濃度金納米材料的待測樣品分別加至透明平整片狀基底表面，然后置于暗場顯微鏡下觀察，采集得到若干待測樣品的散射圖像；對采集得到的背景散射圖像、金納米材料的特征散射圖像和待測樣品的散射圖像依次進行圖像分析，得到待測樣品散射圖像中金納米材料的數量。本發明專利技術可以廣泛應用于多種透明平整基底以及多種結構和尺寸的金納米材料的計數中。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及圖像處理領域，特別是關于。
技術介紹
目前，球形納米顆粒、納米棒等金納米材料在化學和生物分析檢測中已得到廣泛的應用。由于金納米材料具有表面等離子體共振性質，其散射光譜具有強的、可調控的特征散射峰，因此金納米材料可以用于透明平整片狀基底(如玻璃、有機玻璃、塑料等)表面的光散射生化分析檢測。現有的生化分析檢測方法采用直接結合或三明治夾心法原理，將修飾有識別分子的金納米材料吸附或鍵合至基底表面，繼而通過檢測散射光信號的強度對待測物進行定性定量。受單個金納米顆粒的散射光強度弱及基底表面雜散光的影響，現有方法對于金納米材料光學信號的響應靈敏度不高，無法實現單個納米材料的定量，多需銀染等后續處理以放大金納米材料的信號，從而使相應的分析方法檢測限受限，實驗步驟和復雜度增加。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術的目的是提供一種能夠實現對單個金納米材料進行自動識別和計數的透明平整片狀基底表面的金納米材料計數方法為實現上述目的，本專利技術采取以下技術方案:，其包括以下步驟:1)將樣品測定時所用溶劑加至透明平整片狀基底表面，然后置于暗場顯微鏡下觀察，采集得到背景散射圖像；2)將金納米材料加至透明平整片狀基底表面，然后置于暗場顯微鏡下觀察，采集得到金納米材料的特征散射圖像；3)將含有不同濃度金納米材料的待測樣品分別加至透明平整片狀基底表面，然后置于暗場顯微鏡下觀察，采集得到若干待測樣品的散射圖像；4)對步驟I)中得到的背景散射圖像、步驟2)中得到的金納米材料的特征散射圖像和步驟3)中得到的待測樣品的散射圖像依次進行圖像分析，得到待測樣品散射圖像中金納米材料的數量。所述步驟I)、步驟2)和步驟3)中，透明平整片狀基底采用透明無機材料和透明高分子材料中的一種，透明無機材料采用普通玻璃和石英玻璃中的一種，透明高分子材料采用聚二甲基硅氧烷、有機玻璃和塑料中的一種。所述步驟2)和步驟3)中，金納米材料采用金材料顆粒或金材料顆粒的聚集體,金材料顆粒采用球形金納米顆粒、金納米棒和金納米殼中的一種，金材料顆粒和金材料顆粒聚集體的尺寸均為IOnm?lOOOnm。所述步驟I)、步驟2)和步驟3)中，采集暗場散射圖像時的曝光時間為IOms?IOOOms ;采集得到的暗場散射圖像中一個像素對應的尺寸小于或等于0.5 μ mX0.5 μ m。所述步驟4)中，對散射圖像進行圖像分析，其具體包括以下步驟:1、色彩空間轉換；分別將步驟I)中得到的背景散射圖像、步驟2)中得到的金納米材料的特征散射圖像和步驟3)中得到的待測樣品的散射圖像從sRGB色彩空間轉換至L*A*B*色彩空間，分別對應得到L*A*B*色彩空間中的圖像；I1、亮度閾值運算；將步驟I得到的L*A*B*色彩空間中圖像的所有像素進行亮度閾值運算，得到非背景像素和背景像素；111、圖像分割；采用四連通的洪泛算法對步驟II得到的非背景像素進行分割，得到所有四連通的子區域列表；舍棄包含非背景像素數量少于9的子區域，計算每一子區域中非背景像素組成圖形的面積與軸比，選取軸比在理論取值范圍內以及面積在金納米材料成像面積的理論取值范圍內的子區域，得到子圖像列表；IV、色彩特征提取；對經步驟I~步驟III處理得到的背景散射圖像的子圖像列表中的每一幅子圖像以及經步驟I~步驟III處理得到的金納米材料特征散射圖像的子圖像列表中的每一幅子圖像進行色彩特征提取；V、待測樣品散射圖像中的金納米材料計數；對于經步驟I~步驟III處理得到的待測樣品散射圖像子圖像列表中的每一個子圖像或標準樣品散射圖像子圖像列表中的每一個子圖像，將子圖像中的每一非背景像素色彩的L*、A*與B*的值四舍五入為整數，查找金納米材料特征色彩查找表中對應(L*，A*，B*)單元格的數值；若單元格的數值為1，則非背景像素為金納米通道像素；計算子圖像中金納米通道像素占非背景像素的比例，若該比例大于50%，則該子圖像為金納米材料子圖像；計算所有金納米材料子圖像的數量，該數量即為待測樣品散射圖像或標準樣品散射圖像中的金納米材料數量。所述步驟III中，采用空間矩的方法計算像素組成圖形的軸比，其具體過程為:(I)計算像素所組成圖像的重心為:本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種透明平整片狀基底表面的金納米材料計數方法，其包括以下步驟：1)將樣品測定時所用溶劑加至透明平整片狀基底表面，然后置于暗場顯微鏡下觀察，采集得到背景散射圖像；2)將金納米材料加至透明平整片狀基底表面，然后置于暗場顯微鏡下觀察，采集得到金納米材料的特征散射圖像；3)將含有不同濃度金納米材料的待測樣品分別加至透明平整片狀基底表面，然后置于暗場顯微鏡下觀察，采集得到若干待測樣品的散射圖像；4)對步驟1)中得到的背景散射圖像、步驟2)中得到的金納米材料的特征散射圖像和步驟3)中得到的待測樣品的散射圖像依次進行圖像分析，得到待測樣品散射圖像中金納米材料的數量。

【技術特征摘要】
1.一種透明平整片狀基底表面的金納米材料計數方法，其包括以下步驟: 1)將樣品測定時所用溶劑加至透明平整片狀基底表面，然后置于暗場顯微鏡下觀察，采集得到背景散射圖像； 2)將金納米材料加至透明平整片狀基底表面，然后置于暗場顯微鏡下觀察，采集得到金納米材料的 特征散射圖像； 3)將含有不同濃度金納米材料的待測樣品分別加至透明平整片狀基底表面，然后置于暗場顯微鏡下觀察，采集得到若干待測樣品的散射圖像； 4)對步驟I)中得到的背景散射圖像、步驟2)中得到的金納米材料的特征散射圖像和步驟3)中得到的待測樣品的散射圖像依次進行圖像分析，得到待測樣品散射圖像中金納米材料的數量。2.如權利要求1所述的一種透明平整片狀基底表面的金納米材料計數方法，其特征在于:所述步驟I)、步驟2)和步驟3)中，透明平整片狀基底采用透明無機材料和透明高分子材料中的一種，透明無機材料采用普通玻璃和石英玻璃中的一種，透明高分子材料采用聚二甲基硅氧烷、有機玻璃和塑料中的一種。3.如權利要求1所述的一種透明平整片狀基底表面的金納米材料計數方法，其特征在于:所述步驟2)和步驟3)中，金納米材料采用金材料顆粒或金材料顆粒的聚集體，金材料顆粒采用球形金納米顆粒、金納米棒和金納米殼中的一種，金材料顆粒和金材料顆粒聚集體的尺寸均為IOnm~lOOOnm。4.如權利要求2所述的一種透明平整片狀基底表面的金納米材料計數方法，其特征在于:所述步驟2)和步驟3)中，金納米材料采用金材料顆粒或金材料顆粒的聚集體，金材料顆粒采用球形金納米顆粒、金納米棒和金納米殼中的一種，金材料顆粒和金材料顆粒聚集體的尺寸均為IOnm~lOOOnm。5.如權利要求1或2或3或4所述的一種透明平整片狀基底表面的金納米材料計數方法，其特征在于:所述步驟I)、步驟2)和步驟3)中，采集暗場散射圖像時的曝光時間為IOms~1000ms ;采集得到的暗場散射圖像中一個像素對應的尺寸小于或等于0.5 μ mX 0.5 μ m。6.如權利要求1或2或3或4所述的一種透明平整片狀基底表面的金納米材料計數方法，其特征在于:所述步驟4)中，對散射圖像進行圖像分析，其具體包括以下步驟: I、色彩空間轉換； 分別將步驟I)中得到的背景散射圖像、步驟2)中得到的金納米材料的特征散射圖像和步驟3)中得到的待測樣品的散射圖像從sRGB色彩空間轉換至L*A*B*色彩空間，分別對應得到色彩空間中的圖像； II、亮度閾值運算； 將步驟I得到的L*A*B*色彩空間中圖像的所有像素進行亮度閾值運算，得到非背景像素和背景像素； III、圖像分割； 采用四連通的洪泛算法對步驟II得到的非背景像素進行分割，得到所有四連通的子區域列表；舍棄包含非背景像素數量少于9的子區域，計算每一子區域中非背景像素組成圖形的面積與軸比，選取軸比在理論取值范圍內以及面積在金納米材料成像面積的理論取值范圍內的子區域，得到子圖像列表； IV、色彩特征提取； 對經步驟I~步驟III處理得到的背景散射圖像的子圖像列表中的每一幅子圖像以及經步驟I~步驟III處理得到的金納米材料特征散射圖像的子圖像列表中的每一幅子圖像進行色彩特征提取； V、待測樣品散射圖像中的金納米材料計數； 對于經步驟I~步驟III處理得到的待測樣品散射圖像子圖像列表中的每一個子圖像或標準樣品散射圖像子圖像列表中的每一個子圖像，將子圖像中的每一非背景像素色彩的L*、A*與B*的值四舍五入為整數，查找金納米材料特征色彩查找表中對應(L*，A*，B*)單元格的數值；若單元格的數值為1，則非背景像素為金納米通道像素；計算子圖像中金納米通道像素占非背景像素的比例，若該比例大于50%，則該子圖像為金納米材料子圖像； 計算所有金納米材料子圖像的數量，該數量即為待測樣品散射圖像或標準樣品散射圖像中的金納米材料數量。7.如權利要求6所述的一種透明平整片狀基底表面的金納米材料計數方法，其特征在于...

【專利技術屬性】
技術研發人員：許瀟，李娜，李甜，徐重行，劉鋒，
申請(專利權)人：北京大學，
類型：發明
國別省市：北京;11