O crescimento e manutenção de bactérias em placas de agar (placas de Petri) tem sido uma prática comum em microbiologia. O número de colónias numa cultura é normalmente contado manualmente para calcular a concentração de bactérias, no entanto, este processo é demorado, enfadonho e propenso a erros.
A maioria dos sistemas automáticos de contagem, existentes na literatura; realizam a contagem de forma adequada quando as colónias estão bem espaçadas, são grandes, e de forma circular e têm um bom contraste com fundo. Quando estes pressupostos são violados, sistemas de análise de colónias automáticos podem rapidamente perder a fidelidade, precisão e utilidade.
Para resolver os problemas acima, o objetivo deste trabalho é projetar e implementar um sistema centrado no software de baixo custo que aceita imagens gerais de câmaras digitais, para a deteção, bem como enumerar colónias de bactérias de uma forma totalmente automática. Um sistema interativo também é proposto para ultrapassar qualquer erro do sistema totalmente automático.
Neste estudo foram consideradas 26 imagens, 21 delas obtidas na biblioteca existente e as outras 5 criadas desde o início. Os dois tipos de imagem, têm sistemas de captura diferente, consequentemente, os dois tipos de imagens são diferentes. O pré-processamento permite a construção de uma imagem apenas com a placa de Petri, removendo o ruído e o fundo. Esta etapa permite, também, a separação de imagem em duas partes, uma das quais contém a área central e a outra a zona da borda (anel), e prepara-as para a fase de segmentação. A segmentação permite a extração das colónias a partir da área central, como a área do anel. Nas imagens obtidas por este método, esta extração na zona central é realizado por um binarização com um valor fixo para o limiar. Na área de rebordo, é usado um binarização também, combinada com informações sobre o comprimento do eixo maior e menor, excentricidade e média das áreas. Na outra biblioteca, a segmentação é realizada utilizando um bottom-hat filtering, tanto na área central, como na zona do anel. Informações sobre o comprimento dos eixos maior e menor, excentricidade e áreas também são usados na área do anel. Depois disso, as colónias segmentadas são separados em duas imagens. Uma delas contendo as unidades de colónia e a outra as colónias em cluster. Esta separação é realizada através da excentricidade dos objetos. Para finalizar, o usuário escolhe o método de contagem.
Para separar e contar as colónias em cluster, o sistema automático utiliza a watershed transformation e o sistema interativo utiliza os cliques do usuário. Os sistemas propostos são capazes de reduzir a mão-de-obra e tempo necessário para a contagem de colónias. O sistema automático proposto tem dificuldade em contar colónias na área do anel, fazendo com que o sistema não conte algumas colónias. O método interativo, corrige todos os problemas do método automático, produzindo resultados similares à contagem manual.The growth and maintenance of bacteria on agar plates (Petri dishes) has long been a common practice in microbiology. The number of colonies in a culture is usually counted manually to calculate the concentration of bacteria, however, this process is time-consuming, tedious and error prone.
Most automatic counting systems, existing on the literature; perform adequately when the colonies are well spaced, large, and circular in shape and with good contrast from the background. When these assumptions are violated, most automatic colony analysis systems can rapidly lose reliability, accuracy and utility.
To address the above problems, the goal of this study is to design and implement a cost-effective, software-centered system that accepts general digital camera images as its input, for detecting as well as enumerating bacterial colonies in a fully automatic manner. An interactive semi-automatic system is also proposed to overcome any error from fully automatic system.
In this study were considered 26 images, 21 them obtained in the existing library and the other 5 created from the beginning. The two types of image, have capturing systems different, consequently the two types of images are different. The pre-processing allows the construction of an image only with the Petri dish, removing noise and the background. This step allows also, the separation of the image in two parts, one of them containing the central area and the other one the rim area, and prepares them to the segmentation stage. The segmentation enables the extraction of the colonies from the central area as the rim area. In the images obtained for this method, this extraction on central area is realized by a binarization with a fixed value for the threshold. In the rim area, a binarization is used too, combined with information about the major and minor axis length, eccentricity and areas from the image objects. In the other library, the segmentation is performed using a bottom-hat filtering in both the central area as in the rim area. Information about major and minor axis length, eccentricity and areas from the objects are also used in the rim area. After that, the colonies segmented are separated in two images. One of them containing the isolated colonies and the other one the clustered colonies. This separation is performed by the eccentricity of the objects. To finalize, the user chose the counting method. To separate and count the clustered colonies, the automatic system uses a watershed transformation and the interactive system uses the user´s input.
The proposed systems are capable to reduce the manpower and time required for counting colonies. The proposed automatic system has difficulty counting colonies in the area of the rim, causing it to have a significant number of non-colonies counted. The interactive method, correct all the problems of the automatic method, producing results similar to the manual count
