earticle

영어

Automatic counting of yeast cells in baker’s yeast culture was tried using a conventional light microscope equipped with a pc camera. Relatively good binary image was obtained by using white LED as microscope light source, but uneven brightness distribution in original image hindered counting accuracy. A block binarization method using local thresholds proportional to local brightnesses was used to get improved binary images. The brightnesses of the blocks were expressed as the value component in HSV color model. Good quality binary images were obtained by binarization on 8 × 6 blocks of original images and connected-component labelling of the binarized images produced reliable counting results in the concentration range 1.4 × 105/mL~1.4 × 107cells/mL.

한국어

효모 배양액의 효모세포를 자동으로 계수할 수 있으면, 수동 계수에 비하여 시간과 노력이 절약된다. 뿐만 아니라, 배양 액 자동 채취 장치와 자동계수 장치를 연결한 시스템을 사용하면 배양액의 실시간 모니터링이 가능해져서 효모 증식 의 실시간 자동 제어와 같은 고급 작업이 가능해진다. 효모 세포를 자동계수하기 위해서는 보통 카메라와 현미경을 사 용하여 효모 영상을 얻는다. Zalewski와 Buchholz [1]는 Saccharomyces cerevisiae 배양액의 자동 채취 및 자동계수 시스템을 사용하여 효모수를 실시간 자동계측하였는데 효모 영상을 얻기 위하여 CCD카메라와 도립현미경을 사용하였 다. Rehbock 등 [2]은 CCD카메라와 위상차현미경으로 추정 되는 현미경으로 구성된 시스템을 사용하여 Saccharomyces cerevisiae를 자동계수하였다. 자동계수외의 다른 목적을 위 하여 효모영상을 취득한 연구들도 있다. Puchkov [3]는 알콜 발효시 Saccharomyces cerevisiae 세포의 생존성을 판단하 기 위하여 형광염료로 염색한 효모의 영상을 디지털카메라 와 형광현미경으로 얻었으며, Wei 등 [4]은 Saccharomyces cerevisiae 세포의 생존성을 실시간으로 결정하기 위한 효모 영상 취득에 암시야현미경을 사용하였다. Cahill 등 [5]은 알콜발효시 Saccharomyces cerevisiae 세포의 글리코겐 함 량을 자동결정하기 위하여 루골액으로 염색한 효모세포의 영상을 칼라비디오 카메라와 일반광학현미경을 사용하여 얻었다. 자동계수 또는 다른 목적으로 효모 영상을 취득할 경우 염색 등의 전처리과정이 없을 경우에는 거의 대부분 특수현미경을 사용하거나 보조장치가 장착된 일반광학현미 경을 사용하였다. 효모 영상 취득에 보조장치 없는 일반광학 현미경이 사용되지 않은 이유는 영상의 질이 낮기 때문이라 생각되었다. 그러나, 보조장치 없는 일반광학현미경으로 효모 영상을 취득하여 자동계수 등을 수행할 수 있다면 더 간단 하고 경제적인 시스템을 구성할 수 있으며, 관련분야의 연구 에 도움이 된다. 이러한 생각으로 예비실험을 수행한 결과, 최근 사용이 증가하고 있는 백색 LED 조명을 사용할 경우 가장 단순한 일반광학현미경으로도 비교적 우수한 이진영상 을 얻을 수 있었으며, 영상처리기법으로 이진영상을 개선할 경우 효모 자동계수가 가능하다고 판단되었다. PC카메라는 다른 영상입력장치에 비하여 저렴 [6]하고, 성능이 많이 향상되었으며, 개인용 컴퓨터의 주변기기로 많이 보급되어 있으므로 PC카메라를 시스템 자동화에 응용할 수 있으면 다른 영상입력장치를 이용하는 것보다 유리하다. 따라 서, 현재 영상처리 연구에의 응용이 증가하고 있으며, 수치 제어 (numerical control)에 응용한 예 [7,8], 가정보안시스템을 구성한 예 [9] 및 적정의 자동화에 응용한 예 [10-12]가 있다. 이러한 관점에서 본 연구에서는 가장 단순한 일반광학 현미경과 PC카메라와 컴퓨터로 구성된 영상처리시스템을 이용하여, 빵효모 배양액의 효모세포 자동계수의 가능성을 알아보았다.