JP2012080802A - Method and device for fishing bacterial colony - Google Patents

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慎弥 村上
Toshifumi Honda
敏文 本田
Akira Maekawa
彰 前川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide, in a device which fishes many bacterial colonies cultivated by a specimen, a method for automatically or semi-automatically determining a bacterial colony fished by a cultivated petri dish, and to provide a method for determining accurate drug resistance by mixing and fishing different kinds of bacterial colonies when plural kinds of bacterial colonies existing on the petri dish, for example, when measuring the drug resistance.SOLUTION: The device for fishing bacterial colony includes: automatically extracting the isolated colony from an image illuminated from a plurality of directions (step 402); calculating a characteristic amount of image from a plurality of images illuminated from the plurality of directions (step 404); and grouping based on the characteristic amount and determining a colony to be fished based on a result of grouping (step 411).

Description

本発明はシャーレで培養した細菌コロニーを釣菌する方法及び装置に関する。   The present invention relates to a method and apparatus for catching bacterial colonies cultured in a petri dish.

検体に対する細菌検査においては、細菌をシャーレ内の発育培地で培養し,この細菌を釣菌する方法が用いられている。この方式では一般に発育培地に細菌の懸濁液を塗沫し,恒温槽にて培養した後,光学的に目視観察を行い,目的とする細菌コロニーを釣菌する。釣菌された細菌は,抗生物質に対する耐性を調べるAST(Antimicrobial Susceptibility Test:薬剤感受性検査)に用いられる。細菌の抗生物質に対する耐性を試験する方法としては、例えば特許文献1に詳しく記載されている。MIC(Minimum Inhibitory Concentration:最小発育阻止濃度)法では,ASTにおいてメジャーな方法で,異なる濃度の薬剤を含んだ複数の培地に採取された細菌を塗布し細菌の発育を見ることで,細菌の発育を抑える薬剤の最低濃度を測る手法である。   In a bacterial test for a specimen, a method is used in which the bacteria are cultured in a growth medium in a petri dish and the bacteria are caught. In this method, a bacterial suspension is generally applied to a growth medium, cultured in a thermostatic chamber, optically observed visually, and the target bacterial colony is caught. The sterilized bacteria are used in AST (Antimicrobial Susceptibility Test) for examining resistance to antibiotics. A method for testing the resistance of bacteria to antibiotics is described in detail, for example, in Patent Document 1. The MIC (Minimum Inhibitory Concentration) method is a major method in AST. By applying bacteria collected on multiple media containing different concentrations of drugs and observing the growth of the bacteria, It is a technique to measure the minimum concentration of drugs that suppress

一方、特許文献2には,コロニートランスファー装置として、シャーレ内の細菌コロニーをテレビカメラで撮像し、モニタに映し出された画像を検査員が目視にて確認し、釣菌するコロニーを選択し指示することでそのコロニーの位置にピックアップを自動的に移動させ、細菌コロニーを釣菌し、試験管等に移植することが記載されている。   On the other hand, in Patent Document 2, as a colony transfer device, a bacterial colony in a petri dish is imaged with a TV camera, and an inspector visually confirms an image projected on a monitor, and selects and instructs a colony to fish. Thus, it is described that the pickup is automatically moved to the position of the colony, the bacterial colony is caught and transplanted to a test tube or the like.

特開昭63−32477号公報JP 63-32477 A 特開昭59−11173号公報JP 59-11173 A

MIC法のようなASTを実施するには,ある一定量の細菌が必要であるため、シャーレ内に形成された細菌コロニーを多数釣菌する必要がある。これは,比較的小さなコロニーも釣菌しなければシャーレ内に培養してから釣菌するまでに長時間が必要となってしまうことになり,短時間での培養は困難であった。   In order to perform AST such as the MIC method, a certain amount of bacteria is required, and therefore it is necessary to catch a large number of bacterial colonies formed in the petri dish. This means that if a relatively small colony is not fished, it takes a long time to cultivate the fish after it is cultured in a petri dish, and it is difficult to culture in a short time.

また、MIC法においては、釣菌した全てのコロニーの細菌種が同一でなければ正確な抗生物質の耐性を試験することはできないが、これまでは複数の検査員の目視結果に依存しており、トレーサビリティが得られないという課題があった。加えて、ばらつく恐れがある目視判断を安定化させるためには検査員を少数にするのが望ましいが,同時間あたりに処理可能な検体数とのトレードオフになってしまう。さらに,ASTは同種細菌を一定量釣菌する必要あり,この時他の細菌種を混在(コンタミ)して釣菌してしまうと,正確な薬剤耐性は得ることができないため、自動釣菌を実現するためには,高精度な分類機能を実現する必要がある。   In addition, in the MIC method, it is impossible to test the resistance of an accurate antibiotic unless the bacterial species of all colonies caught are the same, but until now, it depends on the visual results of multiple inspectors. There was a problem that traceability could not be obtained. In addition, it is desirable to reduce the number of inspectors in order to stabilize visual judgment that may vary, but this is a trade-off with the number of samples that can be processed per hour. Furthermore, AST needs to catch a certain amount of the same type of bacteria, and if it is mixed with other bacterial species (contamination), it will not be possible to obtain accurate drug resistance. To achieve this, it is necessary to realize a highly accurate classification function.

一方、特許文献2に記載されているコロニートランスファー装置として、シャーレ内の細菌コロニーをテレビカメラで撮像し、モニタに映し出された画像を検査員が目視にて確認し、釣菌するコロニーを選択し指示することでそのコロニーの位置にピックアップを自動的に移動させ、細菌コロニーを釣菌し、試験管等に移植する上述の方式では、検査員がテレビカメラを確認して釣菌するコロニーをひとつずつ選択していたため,検査員の作業工数はさほど減少させられない。また、検査員の作業工数の削減を実現するには目視判断の工程を自動化する必要があるが,ASTはコンタミを可能なかぎり防がなくてはならないため,検査員の判断と同等レベルの分類機能または高速でコロニーを選別できるシステムが必要となる。コロニーは培養時間・培地・検体・菌株など様々な要因によって外観が多様に変化するため,高精度な自動分類機能を達成するのは非常に困難であった。   On the other hand, as a colony transfer device described in Patent Document 2, a bacterial colony in a petri dish is imaged with a TV camera, and an inspector visually confirms an image displayed on the monitor, and selects a colony to fish. By instructing the above method to automatically move the pickup to the location of the colony and to pick up the bacterial colony and transplant it to a test tube etc. Since it was selected one by one, the inspector's man-hours cannot be reduced so much. In order to reduce the number of inspectors' work, it is necessary to automate the visual judgment process. However, since AST must prevent contamination as much as possible, it is classified at the same level as the inspector's judgment. A system that can sort colonies at high speed or function is required. The appearance of colonies varied depending on various factors such as culture time, culture medium, specimens, and strains, so it was very difficult to achieve a highly accurate automatic classification function.

本発明は、簡易な操作で高精度に分類可能な細菌コロニーの釣菌方法及び釣菌装置を提供するものである。   The present invention provides a method and apparatus for fishing a bacterial colony that can be classified with high accuracy by a simple operation.

上記課題を解決するために、本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
(1)容器に収納された培養培地上に培養した細菌コロニーを照明する照明手段と、前記照明手段により照明された前記細菌コロニーを撮像して複数の画像を取得する撮像手段と、前記撮像手段により取得された前記複数の画像から複数の細菌コロニーを抽出し、前記抽出された複数の細菌コロニーの画像からそれぞれ算出される特徴量に基づいて、前記抽出された複数の細菌コロニーの分類及び孤立判定を行う画像処理手段と、前記画像処理手段により分類された前記複数の細菌コロニーと、前記画像処理手段により孤立判定され前記複数の細菌コロニーの中から選択された釣菌候補の細菌コロニーと、を表示する表示手段と、前記釣菌候補の細菌コロニーの少なくとも一つを釣菌する釣菌手段と、を有することを特徴とする細菌コロニーの釣菌装置である。
(2)(1)記載の細菌コロニーの釣菌装置であって、さらに、予め複数のパラメータレシピが格納された記憶手段と、前記容器に収納された培地情報を少なくとも含む情報を前記画像処理手段に送信する情報入力手段と、を有し、前記画像処理手段は、前記情報入力手段により送信された前記容器に収納された培地情報を少なくとも含む情報に基づいて選択された前記複数のパラメータレシピの少なくとも一つを用いて、前記複数の細菌コロニーの分類を行うことを特徴とする細菌コロニーの釣菌装置である。
(3)(2)記載の細菌コロニーの釣菌装置であって、前記画像処理手段は、前記予め格納された複数のパラメータレシピの中から選択された二以上のパラメータレシピ各々を用いて、前記複数の細菌コロニーの分類を行い、前記表示手段は、前記選択された二以上のパラメータレシピ各々により分類された複数の結果を表示することを特徴とする細菌コロニーの釣菌装置である。
(4)(1)記載の細菌コロニーの釣菌装置であって、前記画像処理手段は、前記複数の画像から前記複数の細菌コロニーを抽出するコロニー抽出手段と、前記抽出された複数の細菌コロニー間の距離を計測するコロニー間距離計測手段と、前記抽出された複数の細菌コロニーの画像からそれぞれ算出される特徴量を算出する特徴量算出手段と、前記複数の細菌コロニーの画像からそれぞれ算出される特徴量と前記計測された複数の細菌コロニー間の距離とに基づいて、前記複数の細菌コロニーの孤立判定を行う孤立判定手段と、前記複数の細菌コロニーの画像からそれぞれ算出される特徴量に基づいて、前記複数の細菌コロニーを分類するコロニー分類手段と、前記孤立判定された細菌コロニーと前記分類された結果に基づき、釣菌候補を選択する釣菌候補選択手段と、を有することを特徴とする細菌コロニーの釣菌装置である。
(5)複数の方位と仰角からの照明でシャーレを撮影し画像を取得することができる検出光学系と,コロニー抽出部で画像からコロニー領域を抽出し,特徴量算出部で個々のコロニーの外観や色の特徴データを算出し,孤立コロニー判定部でコロニーの孤立度合いを算出し,コロニー分類部で教示情報として既に持っているパラメータレシピと孤立度合いの低いコロニーの特徴データ分布からグルーピングを行い,釣菌コロニー候補選択部で孤立度合いと特徴データから釣菌対象となるコロニーを選択することができるフローをもつ画像処理機構と,ユーザーはグルーピング結果と釣菌対象のコロニーを確認することができ,ユーザーからの修正情報を入力でき,分類結果をリアルタイム表示反映するGUIで構成された装置である。
(6)容器に収納された培養培地上に培養した細菌コロニーを照明するステップと、前記照明された前記細菌コロニーを撮像して複数の画像を取得するステップと、前記取得された前記複数の画像から複数の細菌コロニーを抽出し、前記抽出された複数の細菌コロニーの画像からそれぞれ算出される特徴量に基づいて、前記抽出された複数の細菌コロニーの分類及び孤立判定を行うステップと、前記分類された前記複数の細菌コロニーと、前記孤立判定され前記複数の細菌コロニーの中から選択された釣菌候補の細菌コロニーと、を表示手段に表示するステップと、前記表示された釣菌候補の細菌コロニーのうち少なくとも一つを釣菌するステップと、を有することを特徴とする細菌コロニーの釣菌方法である。
(7)(6)記載の細菌コロニーの釣菌方法であって、前記抽出された複数の細菌コロニーの分類及び孤立判定を行うステップでは、前記容器に収納された培地情報を少なくとも含む情報に基づいて選択された複数のパラメータレシピ各々を用いて、前記複数の細菌コロニーの分類を行い、前記表示するステップでは、前記選択された複数のパラメータレシピ各々により分類された複数の結果を表示することを特徴とする細菌コロニーの釣菌方法である。
In order to solve the above-described problems, the outline of typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
(1) Illuminating means for illuminating bacterial colonies cultured on a culture medium stored in a container, imaging means for imaging the bacterial colonies illuminated by the illuminating means to obtain a plurality of images, and the imaging means A plurality of bacterial colonies are extracted from the plurality of images acquired by the above, and based on the feature amounts respectively calculated from the extracted plurality of bacterial colony images, classification and isolation of the plurality of extracted bacterial colonies Image processing means for performing determination, the plurality of bacterial colonies classified by the image processing means, and a bacterial colony of a fishing fungus candidate selected from the plurality of bacterial colonies isolated by the image processing means, Bacterial colonies comprising display means for displaying and fishing means for fishing at least one of the bacterial colonies of the fishing fungus candidates It is picked apparatus.
(2) The bacterial colony fishing apparatus according to (1), wherein the image processing means further includes storage means for storing a plurality of parameter recipes in advance, and information including at least medium information stored in the container. Information input means for transmitting to the image processing means, the image processing means for the plurality of parameter recipes selected based on information including at least medium information stored in the container transmitted by the information input means The bacterial colony fishing apparatus is characterized in that the plurality of bacterial colonies are classified using at least one.
(3) The bacterial colony fishing device according to (2), wherein the image processing means uses each of two or more parameter recipes selected from the plurality of parameter recipes stored in advance, The bacterial colony fishing apparatus is characterized in that a plurality of bacterial colonies are classified, and the display means displays a plurality of results classified by each of the selected two or more parameter recipes.
(4) The bacterial colony fishing apparatus according to (1), wherein the image processing unit extracts a plurality of bacterial colonies from the plurality of images, and the plurality of extracted bacterial colonies An intercolony distance measuring means for measuring the distance between them, a feature quantity calculating means for calculating a feature quantity calculated from each of the extracted plurality of bacterial colony images, and a plurality of bacterial colony images, respectively. On the basis of the feature amount and the measured distance between the plurality of bacterial colonies, the isolation determination means for performing isolation determination of the plurality of bacterial colonies, and the feature amount calculated from the images of the plurality of bacterial colonies, respectively. Based on the colony classifying means for classifying the plurality of bacterial colonies, the isolated bacterial colonies and the classified results, And picked candidate selection means for-option is picked device of bacterial colonies and having a.
(5) A detection optical system that can capture a petri dish with illumination from a plurality of directions and elevation angles, a colony region is extracted from the image by a colony extraction unit, and an external appearance of each colony by a feature amount calculation unit And color feature data, the isolated colony determination unit calculates the degree of colony isolation, and the colony classification unit performs grouping from the parameter recipes already possessed as teaching information and the feature data distribution of colonies with low isolation level, An image processing mechanism with a flow that allows the selection of colonies to be selected from the degree of isolation and feature data in the fish colony candidate selection unit, and the user can check the grouping results and the colonies to be fished, It is a device configured with a GUI that can input correction information from the user and reflect the classification results in real time.
(6) Illuminating the bacterial colonies cultured on the culture medium stored in the container, capturing the illuminated bacterial colonies to obtain a plurality of images, and obtaining the plurality of images Extracting a plurality of bacterial colonies from the image, and performing classification and isolation determination of the plurality of extracted bacterial colonies based on feature amounts respectively calculated from images of the extracted plurality of bacterial colonies; and the classification Displaying the plurality of bacteria colonies that have been isolated and the bacteria colonies that are selected from the plurality of bacterial colonies that have been isolated and selected from the plurality of bacteria colonies on a display means; And a method for fishing bacterial colonies, comprising the step of fishing at least one of the colonies.
(7) The method for fishing bacterial colonies according to (6), wherein the step of classifying and isolating the plurality of extracted bacterial colonies is based on information including at least medium information stored in the container. The plurality of selected bacterial parameter recipes are used to classify the plurality of bacterial colonies, and the displaying step includes displaying a plurality of results classified by the selected plurality of parameter recipes. This is a characteristic method for fishing bacterial colonies.

本発明によれば、簡易な操作で高精度に分類可能な細菌コロニーの釣菌方法及び釣菌装置を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a bacterial colony fishing method and a fishing device that can be classified with high accuracy by a simple operation.

実施例に関する自動釣菌装置システムの全体構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of whole structure of the automatic fungi apparatus system regarding an Example. 実施例における照明系の概略の構成を示す正面図である。It is a front view which shows the schematic structure of the illumination system in an Example. 実施例における照明系の概略の構成を示す平面である。It is a plane which shows the structure of the outline of the illumination system in an Example. 実施例における照明系の他の例の概略の構成を示す正面図である。It is a front view which shows the schematic structure of the other example of the illumination system in an Example. 実施例における照明系の他の例の概略の構成を示す平面である。It is a plane which shows the general | schematic structure of the other example of the illumination system in an Example. 実施例における画像処理のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the image process in an Example. 実施例の検出系による細菌コロニーの撮影画像の照明条件と細菌コロニー形状との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the illumination conditions of the picked-up image of the bacterial colony by the detection system of an Example, and bacterial colony shape. 実施例の検出系による細菌コロニーの撮影画像である。It is the picked-up image of the bacterial colony by the detection system of an Example. 実施例の検出系による細菌コロニーの撮像画像の明度プロファイルを示すグラフである。It is a graph which shows the brightness profile of the captured image of the bacterial colony by the detection system of an Example. 実施例における(a)透過照明による撮像画像と(b)透過照明方向を示すシャーレの断面図である。It is sectional drawing of the petri dish which shows the captured image by (a) transmission illumination in an Example, and (b) transmission illumination direction. 実施例における(a)低角照明による撮像画像と(b)低角照明方向を示すシャーレの断面図である。It is sectional drawing of the petri dish which shows the captured image by (a) low angle illumination in an Example, and (b) low angle illumination direction. 実施例における(a)高角照明による撮像画像と(b)高角照明方向を示すシャーレの断面図である。It is sectional drawing of the petri dish which shows the captured image by (a) high angle illumination in an Example, and (b) high angle illumination direction. コロイドを含む成分が添加された培地の場合での、実施例における(a)透過照明による撮像画像と(b)培地での透過照明の散乱などを示す図である。In the case of the culture medium to which the component containing a colloid was added, it is a figure which shows the scattering image of the (a) picked-up image by transmission illumination, (b) transmission illumination in a culture medium, etc. in an Example. コロイドを含む成分が添加された培地の場合での、実施例における(a)上方照明による撮像画像と(b)培地での上方照明による内部拡散などを示す図である。In the case of the culture medium to which the component containing a colloid was added, it is a figure which shows the internal diffusion by the (a) picked-up image by an upward illumination in the Example, and the (b) upward illumination in a culture medium. 実施例における(a)孤立コロニー間の距離と(b)複数のコロニーが結合したコロニー領域と孤立コロニーとの間の距離を説明する図である。It is a figure explaining the distance between the (a) distance between isolated colonies in an Example, and the (b) colony area | region where the several colony combined, and an isolated colony. 実施例における細菌コロニーの画像特徴量を抽出する手順を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the procedure which extracts the image feature-value of the bacterial colony in an Example. 実施例における各種非孤立コロニーの説明図である。It is explanatory drawing of the various non-isolation colonies in an Example. 実施例における細菌コロニーの分類方法を説明する(a)データベース、(b)データベースのインデックスの一例を示す表、(c)特徴ベクトルの分布を示すグラフ、である。It is (a) database explaining the classification method of the bacterial colony in an Example, (b) The table | surface which shows an example of the index of a database, (c) The graph which shows distribution of a feature vector. 実施例における細菌コロニー特徴量空間での分布の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of distribution in the bacteria colony feature-value space in an Example. 実施例における細菌コロニーが分布しているシャーレの画像である。It is an image of a petri dish in which bacterial colonies are distributed in the examples. 実施例におけるクラスタリング方式の一例を示し、(a)孤立コロニーのみの判定結果のグラフ、(b)孤立コロニー及び準孤立コロニーの判定結果のグラフ、である。An example of the clustering system in an Example is shown, (a) The graph of the determination result of only an isolated colony, (b) The graph of the determination result of an isolated colony and a quasi-isolated colony. 実施例における(a)孤立判定されたコロニーの特徴量ベクトル分布を示すグラフ、(b)最終的な選択結果まで表したコロニーの特徴量ベクトル分布を示すグラフ、である。5A is a graph showing a feature vector distribution of colonies determined to be isolated, and FIG. 5B is a graph showing a colony feature vector distribution up to a final selection result. 実施例におけるGUI表示の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the GUI display in an Example. 実施例における分類結果修正の一例を示し、(a)特徴量重み付けによる変化前の分類結果、(b)特徴量重み付けによる変化後の分類結果、である。An example of classification result correction in an example is shown, (a) classification result before change by feature amount weighting, (b) classification result after change by feature amount weighting. 実施例におけるパラメータレシピとこれによる処理結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the parameter recipe in an Example, and the process result by this. 照明系の他の実施例を示す図である。It is a figure which shows the other Example of an illumination system. 実施例における細菌コロニー候補領域を抽出する手順を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the procedure which extracts the bacterial colony candidate area | region in an Example. 実施例における細菌コロニーの明度プロファウルを説明するグラフである。It is a graph explaining the brightness | luminance profoul of the bacterial colony in an Example.

以下、本発明の実施例について、図を用いて説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明に係る自動釣菌装置の全体構成を図1に示す。シャーレ107内の培養された細菌コロニーの画像を取得する装置構成は、シャーレ107内の細菌コロニーを上方から照明する照明ユニット(低角照明ユニット101、高角照明ユニット102)と、光学的に透明なシャーレ107に対して下方からシャーレ107を透過させて照明する透過照明ユニット104と、照明された細菌コロニーを撮像した画像を取得するカメラ等の撮像手段103と、を適宜用いて構成される。ここで、シャーレ107内には細菌の培地があり、その上には検査対象となる検体を寒天に塗布し、インキュベータに入れ24H〜48H程度培養した細菌コロニーが培養されている。   FIG. 1 shows the overall configuration of the automatic fishing device according to the present invention. An apparatus configuration for acquiring an image of a cultured bacterial colony in the petri dish 107 includes an illumination unit that illuminates the bacterial colony in the petri dish 107 from above (a low angle illumination unit 101, a high angle illumination unit 102), and an optically transparent unit. A transmission illumination unit 104 that illuminates the petri dish 107 through the petri dish 107 from below and an imaging unit 103 such as a camera that obtains an image of the illuminated bacterial colony are appropriately used. Here, there is a bacterial culture medium in the petri dish 107, and a bacterial colony is cultured on the specimen to be examined, which is applied to agar and placed in an incubator for about 24H to 48H.

シャーレ107は台座106によって載置され、台座106のシャーレ107が載置された面と透過照明ユニット104との間には、出し入れ可能な遮光板105が配置される。なお、台座106としては、可視光を透過する透明アクリル板やガラス等を用いればよい。また、遮光板105としては、反射係数がなるべく低い拡散反射板などを用いるのが望ましく、可動絞りや液晶シャッター等を用いても構わない。可動絞りの場合には表面がつや消しの黒塗り処理し、液晶の場合には反射防止処理を施しておくのが望ましい。なお、後述の光学系制御ユニット108により、透過照明ユニット104が点灯する際には照明光がシャーレ107を照明可能なように設定されて、また、上方からの照明ユニット(低角照明ユニット101、高角照明ユニット102)が点灯する際にはシャーレ107が暗くなるように設定される。これにより、一般のシャーレ107の底面に印刷されている文字等の顕在化の抑制が可能となる。   The petri dish 107 is placed by a pedestal 106, and a light shielding plate 105 that can be taken in and out is disposed between the surface of the pedestal 106 on which the petri dish 107 is placed and the transmitted illumination unit 104. As the base 106, a transparent acrylic plate or glass that transmits visible light may be used. Further, as the light shielding plate 105, it is desirable to use a diffuse reflection plate having a reflection coefficient as low as possible, and a movable diaphragm, a liquid crystal shutter, or the like may be used. In the case of a movable diaphragm, it is desirable to apply a black coating process with a matte surface, and in the case of liquid crystals, an antireflection process is preferably performed. The optical system control unit 108, which will be described later, is set so that the illumination light can illuminate the petri dish 107 when the transmissive illumination unit 104 is turned on, and the illumination unit (low-angle illumination unit 101, The petri dish 107 is set to be dark when the high-angle illumination unit 102) is turned on. This makes it possible to suppress the appearance of characters printed on the bottom surface of a general petri dish 107.

光学系制御ユニット108は、低角照明ユニット101、高角照明ユニット102、透過照明ユニット104を任意の組み合わせで照明の点灯・消灯・強度変更が可能であり、カメラ等の撮像手段103における撮像・露光量の変更や遮光板105の出し入れなどを制御することも可能である。また、光学系制御ユニット108は撮像手段103により撮像された画像情報を取得する画像入力手段としても機能するが、光学系制御ユニット108とは別に画像入力手段を設けても構わない。   The optical system control unit 108 can turn on / off / change the intensity of the illumination in any combination of the low-angle illumination unit 101, the high-angle illumination unit 102, and the transmission illumination unit 104, and the imaging / exposure in the imaging means 103 such as a camera. It is also possible to control the change of the amount and the insertion and removal of the light shielding plate 105. The optical system control unit 108 also functions as an image input unit that acquires image information captured by the imaging unit 103, but an image input unit may be provided separately from the optical system control unit 108.

画像処理ユニット109は、光学系制御ユニット108により取得した複数の画像から細菌コロニー領域の抽出や、各細菌コロニーの画像から画像特徴量の計算や孤立判定・分類などによるグルーピングを行う。ここで、特徴量とは、例えばコロニーの面積や周囲長、色情報、明度情報、背景明度、輝度、彩度などを定量化したもので構成される。撮像手段103により取得された複数の画像は光学系制御ユニット108を経由し、画像処理ユニット109内の画像取得手段126が受け取る。画像処理ユニット109内には、画像取得手段126のほかに、コロニー抽出手段127、コロニー間距離計測手段128、特徴量算出手段129、孤立判定手段130、コロニー分類手段131、釣菌候補選択手段132、釣菌対象決定手段133を有し、これらの手段により後述するステップにて、グルーピングされた釣菌対象のコロニーを認識する。シャーレ情報入力ユニット110では,シャーレに印字されたバーコードを読み取り,検体や培地の種類などの情報を画像処理ユニット109へ入力することができる。二次記憶装置111では,装置が撮像して取得した画像或いは処理した画像、データ、コロニー位置、面積などの情報や、事前・事後に学習したパラメータのレシピなどを保存することができる。   The image processing unit 109 performs grouping by extraction of bacterial colony regions from a plurality of images acquired by the optical system control unit 108, calculation of image feature amounts from each bacterial colony image, isolation determination / classification, and the like. Here, the feature amount is constituted by, for example, quantifying the area and perimeter of the colony, color information, lightness information, background lightness, luminance, saturation, and the like. The plurality of images acquired by the imaging unit 103 are received by the image acquisition unit 126 in the image processing unit 109 via the optical system control unit 108. In the image processing unit 109, in addition to the image acquisition means 126, a colony extraction means 127, an inter-colony distance measurement means 128, a feature amount calculation means 129, an isolation determination means 130, a colony classification means 131, a fishing fungus candidate selection means 132 , Having a fishing fungus target determining means 133, and by these means, the grouped colonies of the fishing fungus target are recognized in a step described later. The petri dish information input unit 110 can read a bar code printed on the petri dish and input information such as the type of specimen and culture medium to the image processing unit 109. The secondary storage device 111 can store an image captured by the device or processed image, data, colony position, area and other information, parameter recipes learned in advance and after, and the like.

GUI112は、撮像した画像、コロニー抽出結果,孤立コロニー判定結果,コロニーの分類結果,特徴量のヒストグラムなどを表示する。分類結果などを修正したい場合には,GUIを介してパラメータの変更や教示情報をユーザーが入力することができる。情報を新たに入力し修正された結果はリアルタイムにGUIに表示を行う。なお,このGUIで確認するモード以外に,自動運転モードも設け,自動運転モードの場合には,検査員に確認をとらずに,システムが選択したコロニーをそのまま釣菌させるようにする。   The GUI 112 displays captured images, colony extraction results, isolated colony determination results, colony classification results, feature amount histograms, and the like. When it is desired to correct the classification result, the user can input parameter changes and teaching information via the GUI. The result of newly inputting and correcting the information is displayed on the GUI in real time. In addition to the mode that is confirmed by the GUI, an automatic operation mode is also provided. In the automatic operation mode, the colony selected by the system is fished as it is without confirmation from the inspector.

シャーレの搬送手段113は、撮像されたシャーレ107をスタッカー114に格納するものであり、シャーレの搬送は,画像処理ユニット109でのグルーピング後,もしくはグルーピングの前に行っても良い。検査員によるグルーピング結果の確認作業を必要とする場合,この作業時間は比較的長い時間を要する場合が多いため,装置のスループットを上げるためには,画像の撮影が終了したら,検査員の確認作業を待たずに次のシャーレの画像入力作業を行い,これと並行して検査員が既に取得された画像を用いてグルーピング結果の確認,修正,釣菌するコロニーの決定等を行うのが望ましい。同様に、搬送手段115もスタッカー114に格納されているシャーレ125を搬送するものであり、スタッカー114から釣菌エリアに搬送するために用いられる。   The petri dish transport means 113 stores the imaged petri dish 107 in the stacker 114, and the petri dish may be transported after grouping by the image processing unit 109 or before grouping. When it is necessary to check the grouping result by the inspector, this work time often takes a relatively long time. Therefore, in order to increase the throughput of the apparatus, the inspector's confirmation work should be performed after the image capturing is completed. It is desirable that the next petri dish image input operation is performed without waiting for the inspection, and in parallel with this, the inspector uses the acquired image to check and correct the grouping result, determine the colony to be fished, and the like. Similarly, the transport means 115 also transports the petri dish 125 stored in the stacker 114, and is used to transport the petri dish 125 from the stacker 114 to the fishing germ area.

シャーレ107内の細菌コロニーから所望コロニーを釣菌する装置の構成は、コロニーをピックアップする釣菌針117と、釣菌針117を走査させるためのZステージ118及びXYステージ119と、シャーレ125を上方から照明する上方照明ユニット121及び下方からシャーレ125を透過して照明する透過照明ユニット120と、照明された細菌コロニーを撮像した画像を取得するカメラ等の撮像手段122と、を適宜用いて構成される。ここで、釣菌針117を走査させるZステージ118及びXYステージ119や前述の搬送手段113,115はステージコントロールユニット116により制御される。   The configuration of the device that picks up the desired colony from the bacterial colonies in the petri dish 107 includes a fishing fungus needle 117 for picking up the colony, a Z stage 118 and an XY stage 119 for scanning the fishing fungus needle 117, and the petri dish 125 upward. The upper illumination unit 121 that illuminates from below, the transmission illumination unit 120 that illuminates through the petri dish 125 from below, and an imaging means 122 such as a camera that obtains an image of the illuminated bacterial colonies are appropriately used. The Here, the stage control unit 116 controls the Z stage 118 and the XY stage 119 that scan the fishing fungus 117 and the above-described transport means 113 and 115.

スタッカーから搬送されたシャーレ125は透過照明ユニット120と上方照明ユニット121で照明し,その画像を122のカメラ等の撮像手段を用いて画像を撮影可能になっており,この撮影した画像は光学系制御ユニット108の画像入力手段を介して取り込むことができる。光学系制御ユニット108に入力した画像は,画像処理ユニット109においてカメラ103で取得した画像との比較が行われ,同一のシャーレがスタッカー114を介して搬送される際の位置ずれが補正される。例えば,撮像手段103の撮像画像をI0,撮像手段122の撮像画像をI1とする。なお,撮像画像I0と撮像画像I1は2つの光学系において最も照明の条件が一致するように撮影する。シャーレの背景を黒く設定することにより,シャーレは明るく撮影されるため,二値化処理によりシャーレ領域を抽出することが可能である。これを撮像画像I0と撮像画像I1それぞれの画像において求め,シャーレの回転中心を概略合わせる。撮像画像I0と撮像画像I1のそれぞれにおいて,SURFなどの回転不変な特徴点検出を行い,撮像画像I0と撮像画像I1との間で検出された特徴点の対応関係を求める。得られた特徴点の対応関係から,ICPアルゴリズムなどによってこれらの画像間のずれを修正する回転パラメータRと並進パラメータTを求め釣菌時の座標を求める。なお,座標あわせ方式は一実施例であり,この他に画像のフーリエ変換を用いて回転のズレ量を算出する手法や,正規化相関演算を用いたもの等他の手法を採用しても良い。   The petri dish 125 transported from the stacker is illuminated by the transmission illumination unit 120 and the upper illumination unit 121, and the image can be taken using an imaging means such as a 122 camera. The image can be taken in via the image input means of the control unit 108. The image input to the optical system control unit 108 is compared with the image acquired by the camera 103 in the image processing unit 109, and the positional deviation when the same petri dish is conveyed through the stacker 114 is corrected. For example, the captured image of the imaging unit 103 is I0, and the captured image of the imaging unit 122 is I1. Note that the captured image I0 and the captured image I1 are photographed so that the illumination conditions are the best in the two optical systems. Since the petri dish is photographed brightly by setting the petri dish background black, it is possible to extract the petri dish region by binarization processing. This is obtained in each of the captured image I0 and the captured image I1, and the center of rotation of the petri dish is roughly aligned. In each of the captured image I0 and the captured image I1, rotation-invariant feature point detection such as SURF is performed, and a correspondence relationship between the detected feature points between the captured image I0 and the captured image I1 is obtained. From the correspondence of the obtained feature points, a rotation parameter R and a translation parameter T for correcting the deviation between these images are obtained by an ICP algorithm or the like, and coordinates at the time of fishing are obtained. Note that the coordinate alignment method is one embodiment, and other methods such as a method of calculating the amount of rotation deviation using Fourier transform of an image, a method using normalized correlation calculation, and the like may be adopted. .

釣菌後の釣菌針117が走査される範囲内又は別途設けた位置には、複数のウェルを有するマイクロプレート123が配置されている。各ウェルには、例えばMuller Hinton培養液にCaイオン 50mg/l,Caイオン25mg/lおよび細菌の耐性を評価する薬剤をそれぞれのウェルにて異なる濃度になるように添加してある。この液体培地はこれ以外のものを用いても良いし,また,固体培地にすることも可能である。Zステージ118及びXYステージ119を制御することで,シャーレ125内の釣菌すべき細菌の座標に釣菌針117を移動し,コロニーをピックアップする。コロニーをピックアップするには,釣菌針の取り付け位置に力センサーを組み込み,釣菌針が固体培地に接触するポイントを感知できるようにするのがよい。この後,生理食塩水又は液体培地などの液体の入った容器に釣菌した細菌コロニーを入れる。この動作を数個の細菌コロニーに対して実施して,細菌コロニーの濃度が設定値を超える等で十分になった後,生理食塩水などの懸濁した液体124を用いてマイクロプレート123のいずれかのウェルにコロニーを入れる。なお、釣菌針117は異なるコロニー種をピックアップする毎に異なるものに変更できるようにしておく。シャーレ内に形成するコロニーの量が不足し,1つのシャーレでは,マイクロプレート123にある,設定したウェルの数すべてで菌を培養できない場合には,検体の細菌を複数のシャーレで培養,複数のシャーレよりある特定の細菌種を決定し,その複数のシャーレから1つのマイクロプレートに菌を移すようにすればよい。これにより,比較的短い培養時間であっても,MIC法を実行することが可能になる。このように複数のシャーレの撮像画像により,釣菌するコロニーを選択する場合には,GUI112において,同一の検体の複数のシャーレ画像が容易に表示できるようにしておく。   A microplate 123 having a plurality of wells is arranged in a range where the fishing fungus needle 117 after the fishing fungus is scanned or provided separately. In each well, for example, Ca ion 50 mg / l, Ca ion 25 mg / l and a drug for evaluating bacterial resistance are added to Muller Hinton culture solution so as to have different concentrations in each well. Other liquid media may be used, or a solid medium may be used. By controlling the Z stage 118 and the XY stage 119, the fish needle 117 is moved to the coordinates of the bacteria to be fished in the petri dish 125, and the colony is picked up. To pick up a colony, a force sensor should be incorporated at the location where the fishhook is attached so that the point where the fishhook contacts the solid medium can be detected. After this, the bacterial colonies that have been caught are placed in a container containing a liquid such as physiological saline or liquid medium. This operation is performed on several bacterial colonies, and after the bacterial colony concentration is sufficient, for example, to exceed the set value, any of the microplates 123 is suspended using a suspended liquid 124 such as physiological saline. Put a colony in that well. The fishing fungus 117 can be changed to a different one each time a different colony type is picked up. If the amount of colonies formed in the petri dish is insufficient, and one petri dish cannot cultivate bacteria in all the number of wells set in the microplate 123, the specimen bacteria can be cultured in multiple petri dishes, A specific bacterial species is determined from the petri dish, and the bacteria may be transferred from the plurality of petri dishes to one microplate. This makes it possible to execute the MIC method even with a relatively short culture time. In this way, when selecting colonies to be picked from captured images of a plurality of petri dishes, a plurality of petri images of the same specimen can be easily displayed on the GUI 112.

次に、各構成の詳細について説明する。
図2A及び図2Bは、低角照明ユニット101及び高角照明ユニット102の照明手段を側面及び上面からみた構成例を示す。低角照明ユニット101は4つの分割光源2011,2012,2013,2014で構成されており,光学系制御ユニット108を用いて個別に点灯制御を行うことができる。高角照明ユニット102は、同様に、4つの分割光源2021,2022,2023,2024で構成され,これらも光学系制御部ユニット108により個別に点灯制御を行うことができる。細菌コロニー表面は比較的滑らかであるため,照明をあてることにより,直接反射をする箇所が明るく撮影される。
Next, details of each component will be described.
FIGS. 2A and 2B show configuration examples of the illumination means of the low-angle illumination unit 101 and the high-angle illumination unit 102 as seen from the side and top. The low-angle illumination unit 101 is composed of four divided light sources 2011, 2012, 2013, and 2014, and lighting control can be performed individually using the optical system control unit 108. Similarly, the high-angle illumination unit 102 includes four divided light sources 2021, 2022, 2023, and 2024, which can also be individually controlled by the optical system control unit 108. Since the surface of the bacterial colony is relatively smooth, the area that directly reflects is brightly photographed by lighting.

図2に示すように,方位毎に照明を行うことにより,照明とコロニーの中心とカメラ光軸を含む面における明度を求められる。細菌コロニーの詳細な形状を求める場合には,光学系制御ユニット108を制御して分割光源2011,2012,2013,2014をそれぞれ1つずつ照明した画像を4回,更に,分割光源2021,2022,2023,2024をそれぞれを1つずつ照明した画像を4回の計8回撮影するのが望ましい。しかし,撮影時間を短縮するには,この幾つかを同時に照明して撮影するのが望ましい。一方,撮影時間を短縮するために,例えば,分割光源2011,2012,2013,2014を同時に照明した画像を1枚,分割光源2021,2022,2023,2024を同時に照明した画像を1枚の計2枚の画像でも良い。   As shown in FIG. 2, the brightness in the plane including the illumination, the center of the colony, and the camera optical axis can be obtained by performing illumination for each direction. When obtaining the detailed shape of the bacterial colony, the optical system control unit 108 is controlled to illuminate the divided light sources 2011, 2012, 2013, and 2014 one by four, and further, the divided light sources 2021, 2022, It is desirable to take four images of 2023 and 2024 one by one, for a total of eight times. However, in order to shorten the shooting time, it is desirable to shoot several of them simultaneously. On the other hand, in order to shorten the photographing time, for example, one image that simultaneously illuminates the divided light sources 2011, 2012, 2013, and 2014, and one image that simultaneously illuminates the divided light sources 2021, 2022, 2023, and 2024 It may be a single image.

直接反射光を検出すると,その近傍の細菌コロニーの色情報が失われてしまうという課題がある。細菌コロニーを種類別に分別するには,色情報が重要である。そこで,われわれは低角照明においては,直接反射光がなるべく検出されないような角度を選択することとした。低角照明ユニット101の照明は,シャーレの端で最も高い角度のθになるが,評価の結果,ほとんどのコロニーで直接反射光の影響を受けずに色情報を取得できるθが45°以下の角度とするのが望ましい。   When direct reflected light is detected, there is a problem that the color information of bacterial colonies in the vicinity is lost. Color information is important to classify bacterial colonies by type. Therefore, we decided to select an angle where the reflected light is not detected as much as possible in low-angle illumination. The illumination of the low-angle lighting unit 101 is the highest angle θ at the edge of the petri dish. However, as a result of evaluation, most colonies can obtain color information without being directly influenced by reflected light. An angle is desirable.

また,高角の照明においてもシャーレの端部において,最も高角度,θ2で照明することになるが,この角度が80°を超えると,培地によってはシャーレの端において,表面張力によって培地が傾き,この培地自体が直接反射で明るく検出される場合があることがわかった。そこで,高角照明は最も高角度な照明であっても,照明角度が80°を超えないように設定するのが望ましい。   In addition, even in high-angle illumination, the edge of the petri dish is illuminated at the highest angle, θ2, but if this angle exceeds 80 °, the medium tilts at the end of the petri dish due to surface tension, It was found that the medium itself may be detected brightly by direct reflection. Therefore, it is desirable to set the high-angle illumination so that the illumination angle does not exceed 80 ° even if it is the highest-angle illumination.

このように照明角を設定することにより,分割光源2011, 2012, 2013, 2014よりなる低角の照明では,ほとんどの場合,直接反射光を検出することは無いため,1つずつ照明しても得られる情報量としては多くない。このため,低角の照明はすべての方位から同時照明して撮影することが,撮影時間を短くするという観点で望ましい。なお、全方位同時照明でなくとも、ユーザの選択等により決定された任意の複数の方位から同時照明して撮像するようにしても構わない。図3は図2とほぼ同一の構成を線状の照明で構成したものである。低角照明ユニット101の照明を分割光源3011,3012,3013,3014,高角照明ユニット102の照明を分割光源3021,3022,3023,3024を用いて構成している。このそれぞれが光学系制御ユニット108を用いて個別に点灯制御を行うことができる。ここで、図2及び図3では、低角照明ユニット及び高角照明ユニットの分割光源として、それぞれ4つずつ設けた例を示したが、これに限られず、任意の複数の分割光源を用いて各照明ユニットを構成してもよい。更に、低角照明ユニットと高角照明ユニットの組み合わせに限られず、これらの間の角度の位置に中角照明ユニットを設けて、角度検出分解能を向上させるように構成しても構わない。   By setting the illumination angle in this way, the low-angle illumination consisting of the split light sources 2011, 2012, 2013, 2014 does not detect direct reflected light in most cases. There is not much information to be obtained. For this reason, it is desirable from the viewpoint of shortening the photographing time that the low-angle illumination is taken with simultaneous illumination from all directions. In addition, you may make it image by carrying out simultaneous illumination from the arbitrary some directions determined by the user's selection etc. instead of omnidirectional simultaneous illumination. FIG. 3 shows a configuration similar to that shown in FIG. The illumination of the low-angle illumination unit 101 is configured using the divided light sources 3011, 3012, 3013, and 3014, and the illumination of the high-angle illumination unit 102 is configured using the divided light sources 3021, 3022, 3023, and 3024. Each of these can be controlled individually using the optical system control unit 108. Here, in FIG.2 and FIG.3, although the example provided four each as a division | segmentation light source of a low angle illumination unit and a high angle illumination unit was shown, it is not restricted to this, Each using arbitrary some division | segmentation light sources You may comprise a lighting unit. Furthermore, the present invention is not limited to the combination of the low-angle illumination unit and the high-angle illumination unit, and a medium-angle illumination unit may be provided at an angle between these to improve the angle detection resolution.

コロニーの直接反射光をもとに分類を行うことを考慮すると,シャーレ107のいずれの位置においてもコロニーのほぼ同一の法線方向からの直接反射光を検出する必要がある。しかし,シャーレは通常,φ90mm程度であり,これを実現するためには,高角照明ユニット102,カメラ等の撮像手段103をシャーレから大きく離す必要がある。この離す必要のある間隔を出来るだけ小さくするためには,カメラをテレセントリック光学系にしても良い。この方式にすることで,撮像系のレンズとシャーレ間の距離を縮めることができる。   Considering the classification based on the direct reflected light of the colony, it is necessary to detect the direct reflected light from almost the same normal direction of the colony at any position of the petri dish 107. However, the petri dish is usually about φ90 mm, and in order to realize this, the high-angle illumination unit 102 and the imaging means 103 such as a camera need to be separated greatly from the petri dish. In order to make the necessary distance as small as possible, the camera may be a telecentric optical system. By adopting this method, the distance between the lens of the imaging system and the petri dish can be reduced.

また,照明系に関しては,高角照明ユニット102をLED多数の集合として,各LEDにマイクロレンズを設け,比較的平行光にするといった方法を採用することで,照明とシャーレとの位置を短くすることができる。また,その他の構成としては図20に示す方法もある。2001と2003は光源であり,2002と2004はそれぞれ放物面鏡であり、光源2001と光源2003とはそれぞれ放物面鏡2002と放物面鏡2004との焦点位置に配置されている。これにより光源2001と光源2003とからそれぞれ放物面鏡2002と放物面鏡2004とに向けて発射した光はこれらの放物面鏡で反射されて平行光となってシャーレ107に照射される。その結果、シャーレ107の任意の位置において,ほぼ同一の方向から照明することができるようになる。なお、ミラーとしては放物面鏡2002,2004に限られず、球面鏡などを適宜用いても構わない。   As for the illumination system, the position of the illumination and the petri dish can be shortened by adopting a method in which the high-angle illumination unit 102 is made up of a large number of LEDs and each LED is provided with a microlens to make it relatively parallel light. Can do. As another configuration, there is a method shown in FIG. 2001 and 2003 are light sources, 2002 and 2004 are parabolic mirrors, respectively, and the light source 2001 and the light source 2003 are arranged at the focal positions of the parabolic mirror 2002 and the parabolic mirror 2004, respectively. As a result, light emitted from the light source 2001 and the light source 2003 toward the parabolic mirror 2002 and the parabolic mirror 2004, respectively, is reflected by these parabolic mirrors and becomes parallel light and is irradiated on the petri dish 107. . As a result, illumination can be performed from almost the same direction at an arbitrary position of the petri dish 107. The mirror is not limited to the parabolic mirrors 2002 and 2004, and a spherical mirror or the like may be used as appropriate.

ここで、図4で示す画像処理ユニット109の内部フローについて、画像処理ユニット109内に設けられた各機能手段を用いて説明する。光学系制御ユニット108から送られてきた複数枚の画像は画像取得手段126にて受信する(ステップ401)。取得された複数枚の画像はコロニー抽出手段127に送られ,複数枚の画像を組み合わせることでシャーレ全体のコロニー領域を抽出する(ステップ402)。画像の組み合わせ方は,シャーレ情報入力ユニット110より得られた培地の種類によって決定される。例えば,可視光を透過するトリプチケースソイ寒天培地などは,透過照明ユニット104によって照らされたシャーレの画像中に存在するコロニーの領域は周辺より明度が著しく低い。そのため抽出の際,他の照明の画像よりも透過照明画像の重みを大きくして領域を求める。対して,可視光が内部で散乱する血寒天培地などは,透過照明からの可視光が培地を透過しないためコロニー領域が顕在化されないが,低角・高角照明によって照らされたシャーレ画像は培地領域の明度が低くコロニー領域の明度が顕在化されることが多いため,コロニー抽出を行う際はこれらの上方照明の画像の重みを大きくして領域を求める。   Here, the internal flow of the image processing unit 109 shown in FIG. 4 will be described using each functional means provided in the image processing unit 109. A plurality of images sent from the optical system control unit 108 are received by the image acquisition means 126 (step 401). The acquired plurality of images are sent to the colony extracting means 127, and the colony region of the entire petri dish is extracted by combining the plurality of images (step 402). The method of combining images is determined by the type of medium obtained from the petri dish information input unit 110. For example, in a tripty case soy agar medium that transmits visible light, the brightness of the colony region present in the petri dish illuminated by the transmitted illumination unit 104 is significantly lower than the surrounding area. Therefore, at the time of extraction, the area is obtained by increasing the weight of the transmitted illumination image as compared with other illumination images. In contrast, in a blood agar medium in which visible light is scattered internally, the colony area is not revealed because visible light from transmitted illumination does not pass through the medium. However, a petri dish illuminated by low-angle / high-angle illumination is not visible in the medium area. Since the brightness of the colony area is often revealed, the area is obtained by increasing the weight of these upward illumination images when performing colony extraction.

次に、コロニー間距離計測手段128にて、コロニー抽出手段127で抽出された個々のコロニー領域とそれらに近接するコロニーとの距離を求める(ステップ403)。一方、特徴量算出手段129では,コロニー抽出手段127によって判定された個々のコロニーの面積や周囲長、輝度、彩度といった特徴量を算出する(ステップ404)。孤立判定手段130では、抽出されたコロニーに対してコロニー間距離計測手段128で得られたコロニー間距離と特徴量算出手段129で得られた外観特徴量から、孤立して形成されたコロニーかどうかを判定する(ステップ405)。孤立判定手段130での孤立判定は,コロニー間距離がある閾値以上であること,かつ2個以上のコロニーが結合していないことを基準としてなされる。前者の条件は,コロニー間距離計測手段128で得られた値が閾値以上かどうかを判定するだけでよい。後者の条件は、特徴量算出手段129で算出された特徴量を統合的に処理し判断する必要がある。例えば、同径の2個のコロニーが密に結合した場合は,結合部分が括れた楕円形状を持つことが多いため,モーメント特徴を求め,コロニー形状の長軸と短軸を算出しそのアスペクト比で判定すればよい。しかし,同径のコロニー3個以上や大小の2個のコロニーが結合した場合は,この条件では判定できない。そのため、得られた特徴量から教示学習を用い統合的な判断を行う。   Next, the distance between the colony distance measuring means 128 obtains the distance between the individual colony regions extracted by the colony extracting means 127 and the colonies adjacent to them (step 403). On the other hand, the feature quantity calculation means 129 calculates feature quantities such as the area, perimeter, brightness, and saturation of each colony determined by the colony extraction means 127 (step 404). In the isolation determination unit 130, whether the colony is formed in an isolated manner from the inter-colony distance obtained by the inter-colony distance measurement unit 128 and the appearance feature amount obtained by the feature amount calculation unit 129 with respect to the extracted colony Is determined (step 405). The isolation determination by the isolation determination means 130 is made on the basis that the distance between colonies is equal to or greater than a certain threshold and that two or more colonies are not combined. The former condition only needs to determine whether the value obtained by the inter-colony distance measuring means 128 is equal to or greater than a threshold value. The latter condition needs to be determined by processing the feature amounts calculated by the feature amount calculation means 129 in an integrated manner. For example, when two colonies with the same diameter are tightly coupled, they often have an elliptical shape with concatenated portions. Therefore, the moment feature is obtained, the major axis and minor axis of the colony shape are calculated, and the aspect ratio is calculated. It can be determined by. However, when 3 or more colonies of the same diameter or 2 large and small colonies are combined, it cannot be judged under this condition. Therefore, an integrated determination is made from the obtained feature quantity using teaching learning.

さらに、孤立判定手段130は2つのパラメータセットを持つ。1つのパラメータセットは釣菌してもコンタミする可能性が低いコロニーだけを孤立判定する。このパラメータによって判定されたコロニーの情報は釣菌候補選択手段132に送信される。残りのパラメータセットは,分類時に使用する多量のサンプルデータを得るため,先のパラメータセットに比べ緩い判定条件に設定しており、孤立コロニーと分類時に使える準孤立コロニーを判定する。釣菌用のパラメータによる結果と分類用のパラメータによる結果とはGUI112に同時に表示され、ユーザーはこれを見ながら両パラメータを修正することが可能である。このパラメータセットによって判定されたコロニーの情報はコロニー分類手段131へ送信される。   Further, the isolation determination means 130 has two parameter sets. One parameter set isolates only colonies that are unlikely to be contaminated even if they are fished. The colony information determined by this parameter is transmitted to the fishing fungus candidate selection means 132. In order to obtain a large amount of sample data used at the time of classification, the remaining parameter sets are set to judgment conditions looser than the previous parameter set, and an isolated colony and a quasi-isolated colony that can be used at the time of classification are determined. The result based on the parameters for the fishing fungus and the result based on the parameter for classification are displayed on the GUI 112 at the same time, and the user can correct both parameters while viewing this. The colony information determined by this parameter set is transmitted to the colony classification means 131.

コロニー分類手段131では,孤立判定手段130で判定された孤立コロニーと特徴量算出手段129で算出した特徴量ベクトルの分布、シャーレ情報入力ユニット110より得られた情報を適宜用いて,教示分類もしくはクラスタリング手法によってコロニーのグルーピングを行う(ステップ406)。シャーレ上に多量の孤立コロニーが形成していても,検査に必要なコロニー量だけ採取すればいいため,すべてのコロニーを釣菌する必要はない。そこで、釣菌候補選択手段132では,孤立判定手段130における孤立判定でコンタミ可能性が少ないコロニーや,コロニー分類手段131におけるグルーピング結果におけるグループの中心付近のコロニーに絞り込み、釣菌候補を選択する(ステップ407)ことで,最終的な釣菌精度を高める。コロニーの分類結果と釣菌候補選択結果はGUI112にマーキング付きのシャーレ画像として表示され(ステップ408),ユーザーは結果を確認することができる。ここで、釣菌対象のコロニーが釣菌候補として選択されなかった場合や、逆に釣菌対象にならないコロニーを釣菌対象にならないコロニーを釣菌対象として多く判定した場合には、必要に応じて、ユーザーがその結果を修正することができる。若干の修正であれば釣菌候補選択手段132のパラメータを、大幅に修正したい場合は孤立判定手段130のパラメータを修正すればよく、GUI112を介してユーザからのこれらの修正の入力を受けた場合には、再度計算され、釣菌候補選択手段132で釣菌候補の選択がなされる(ステップ409)。さらに、分類結果に対して間違ってグルーピングされたコロニーがある場合には、必要に応じて、ユーザーがGUI112でこのコロニーを選択し、ユーザーからの分類修正の入力を受けてコロニー分類部406で再度分類の計算がなされる(ステップ410)。また、分類対象となるコロニー中に分類結果に大きく影響を与える不適切なコロニーが含まれている場合には、必要に応じて、ユーザーからの修正の入力を受けて孤立判定手段130のパラメータが修正され、分類結果が修正される(ステップ410)。GUI112にて修正の入力が無ければ、釣菌対象決定手段133にて最終的な釣菌対象が決定され、決定情報が釣菌対象決定手段133から二次記憶装置111に送信されて保存される(ステップ411)。   In the colony classification unit 131, teaching classification or clustering is appropriately performed using the distribution of the isolated colony determined by the isolation determination unit 130 and the distribution of the feature amount vector calculated by the feature amount calculation unit 129 and the information obtained from the petri dish information input unit 110 as appropriate. Colony grouping is performed by the method (step 406). Even if a large number of isolated colonies are formed on the petri dish, it is not necessary to fish all the colonies because only the amount of colonies necessary for the inspection needs to be collected. Therefore, the fishing fungus candidate selection means 132 selects the fishing fungus candidates by narrowing down to colonies that are less likely to be contaminated by the isolation determination by the isolation determination means 130 and colonies near the center of the group in the grouping result by the colony classification means 131 ( Step 407) thereby improving the final fishing fungus accuracy. The colony classification result and the fish selection candidate result are displayed on the GUI 112 as a petri dish with marking (step 408), and the user can check the result. Here, if a colony that is not subject to fishing fungus is selected as a candidate for fishing fungus, or if many colonies that are not subject to fishing fungi are determined to be fishing fungi, The user can modify the result. If there is a slight modification, the parameters of the fish selection candidate 132 may be modified. If the modification is desired, the parameters of the isolation determination means 130 may be modified. When the modification input from the user is received via the GUI 112, In this case, the calculation is again performed, and the fishing fungus candidate selection means 132 selects the fishing fungus candidate (step 409). In addition, if there is a colony that is incorrectly grouped with respect to the classification result, the user selects the colony with the GUI 112 as necessary, receives the input of classification correction from the user, and again with the colony classification unit 406. A classification calculation is made (step 410). In addition, if an inappropriate colony that greatly affects the classification result is included in the colonies to be classified, the parameters of the isolation determination means 130 are received as necessary according to the input of correction from the user. The classification result is corrected (step 410). If there is no correction input in the GUI 112, the final fishing target is determined by the fishing target determination unit 133, and the determination information is transmitted from the fishing target determination unit 133 to the secondary storage device 111 and stored. (Step 411).

図5は各照明による細菌コロニー特徴の顕在化の状態を示すものである。高角照明では反射光の位置によりその反射光の位置の細菌コロニーの角度を求めることができる。直接反射光を得た細菌コロニーの位置において細菌コロニーの法線方向は、反射光位置からカメラレンズ方向への単位ベクトルVcと反射光位置から照明への単位ベクトルViを用いて(Vc+Vi)/2であらわされる。コロニーが平らであれば,この反射光を検出した位置がコロニー中心付近であり,反射光位置がコロニー近傍であればコロニーは培地から高さを持っていると推定できる。また,コロニーがドーム状から崩れた形状である場合には,反射光は複数の位置で検出される。一方,低角照明においては,コロニーの表面形状が多少変化した場合でも明度は変化せず,細菌コロニーの表面の色,明度情報を取得しやすい。   FIG. 5 shows the manifestation of bacterial colony features by each illumination. In high-angle illumination, the angle of the bacterial colony at the position of the reflected light can be obtained from the position of the reflected light. The normal direction of the bacterial colony at the position of the bacterial colony from which the direct reflected light was obtained is obtained by using the unit vector Vc from the reflected light position to the camera lens direction and the unit vector Vi from the reflected light position to the illumination (Vc + Vi). Expressed with / 2. If the colony is flat, it can be estimated that the position where the reflected light is detected is near the center of the colony, and if the reflected light position is near the colony, the colony has a height from the medium. Further, when the colony has a shape broken from the dome shape, the reflected light is detected at a plurality of positions. On the other hand, in low-angle illumination, even if the surface shape of the colony changes slightly, the brightness does not change, and it is easy to acquire the color and brightness information of the surface of the bacterial colony.

図6にシャーレにおける細菌コロニーの分布を示す。シャーレ601上に,シャーレの外側近くにシャーレからの乱反射や,シャーレ縁における表面張力の影響で培地が傾くことにより発生した多少明るく見える領域602がある。また,細菌コロニーの分泌液により,培地の明度,あるいは色が変化してしまう領域603もある。604は比較的培地からのコントラストが低い,小型の種類の細菌コロニーであり,605はコントラストの高い細菌コロニーである。コントラストの高い細菌コロニーは検出しやすいが,603のコロニーは低コントラストであり,培地の平均明度,あるいは色からの変化は602や603のような領域の方が離れている。培地の平均からの色あるいは明度の差分でコロニーを検出すると604を抽出可能な条件では602や603のようなコロニーでない領域もコロニーとして抽出してしまうことになる。そこで,本実施例では,次の3つのステップを用いて,孤立したコロニーを抽出できるようにする。すなわち,
(I)空間的なバンドパスフィルタをかけ,602や603の特徴である低周波数成分を除去する。
(II)着目する領域の周辺の局所的な明度をもとに培地と思われる明度,あるいは色を算出,この局所的な明度,あるいは色との比較に基づき,異なる場合にコロニーの候補として抽出する。
(III)コロニーの候補として抽出された領域の明度,あるいは色の分布を評価し,明度分布がドーム状に類似した場合をコロニーと判定する。
FIG. 6 shows the distribution of bacterial colonies in the petri dish. On the petri dish 601, there is an area 602 that appears slightly brighter due to the effect of surface reflection on the petri dish and surface tension at the edge of the petri dish near the outside of the petri dish. There is also a region 603 where the lightness or color of the medium changes due to the secretion of bacterial colonies. 604 is a small-sized bacterial colony having a relatively low contrast from the medium, and 605 is a high-contrast bacterial colony. Bacterial colonies with high contrast are easy to detect, but 603 colonies have low contrast, and the areas such as 602 and 603 are farther away from the average brightness or color of the medium. If a colony is detected by the difference in color or brightness from the average of the medium, a region that is not a colony such as 602 or 603 is also extracted as a colony under the condition that 604 can be extracted. Therefore, in this embodiment, an isolated colony can be extracted using the following three steps. That is,
(I) A spatial bandpass filter is applied to remove low frequency components that are characteristic of 602 and 603.
(II) Based on the local brightness around the area of interest, the brightness or color that appears to be a medium is calculated, and based on the comparison with the local brightness or color, it is extracted as a colony candidate if different To do.
(III) The brightness or color distribution of the region extracted as a colony candidate is evaluated, and a case where the brightness distribution is similar to a dome shape is determined as a colony.

図7に(II)のステップのアルゴリズムの考え方を示す。図7は撮影した画像のある1次元方向の明度分布を示す。701と702は抽出すべきコロニーであるが,単純な二値化手法を採用すると703の領域がコロニーとして抽出されてしまう。そこで,701の領域のコロニーの有無判定を行う場合は,その近傍の703の領域,702の領域の有無判定を行う場合にはその近傍の704の領域を基準にしてコロニーの有無を判定するのが良い。   FIG. 7 shows the concept of the algorithm of step (II). FIG. 7 shows a one-dimensional brightness distribution of a photographed image. Although 701 and 702 are colonies to be extracted, if a simple binarization method is employed, the region of 703 is extracted as a colony. Therefore, when determining the presence / absence of a colony in the region 701, the presence / absence of a colony is determined based on the region 704 in the vicinity when determining the presence / absence of the region 703 and the region 702 in the vicinity. Is good.

(III)の手法としては,例えば二次関数フィッティングが挙げられる。(II)の処理において,抽出すべきコロニーの近傍を基準に明度の明るい領域を抽出しても,例えば図6の606に示すように複数の細菌コロニーが重なった領域を抽出してしまう恐れがある。複数のコロニーの集合体では,単一の細菌のみで構成されない場合があるため,これは除去しなければならない。(II)で得られたコロニーの候補領域の透過画像明度をI(x,y)としたとき,例えば,
(数1)Error=Σ(Ax2+Bx+C+Dy2+Ey+F+Gxy+H−I(x,y))2
がコロニー候補領域で算出し,このErrorが最小となるように,係数,A,B,C,D,E,F,G,Hを最小二乗法等で算出し,コロニー候補領域の面積をSとした際に,Error/Sがしきい値以下の場合のみ孤立コロニーとする,等の方法を採用可能である。また,この二次関数フィッティングをガウス関数近似で同様に算出しても良い。
As the method (III), for example, quadratic function fitting can be mentioned. In the process of (II), even if a bright region is extracted based on the vicinity of the colony to be extracted, there is a possibility that a region where a plurality of bacterial colonies overlap is extracted, for example, as indicated by 606 in FIG. is there. Multiple colony assemblies may not consist of a single bacterium and must be removed. When the transmission image brightness of the candidate area of the colony obtained in (II) is I (x, y), for example,
(Equation 1) Error = Σ (Ax 2 + Bx + C + Dy 2 + Ey + F + Gxy + H−I (x, y)) 2
Is calculated from the colony candidate area, and the coefficients, A, B, C, D, E, F, G, and H are calculated by the least square method so that the error is minimized. In this case, it is possible to adopt a method such as making an isolated colony only when Error / S is equal to or less than a threshold value. Further, this quadratic function fitting may be similarly calculated by Gaussian function approximation.

(II)で説明したステップは培地の画像が急峻には変化せず,画像中の急峻な明度の変化は細菌コロニーのみによることを前提としていた。しかし,実際にはそれ以外の明度変化も存在する。その最大の問題がシャーレに記述された文字である。図8A(a)は透過照明ユニット104のみを用いて図8A(b)に示すようにシャーレ107に対して下方から照明して撮影したシャーレ107の画像801であり,図8B(a)は低角照明ユニット101で図8B(b)に示すように低角から照明して撮影したシャーレ107の画像であり,図8C(a)は高角照明ユニット102で図8C(b)に示すように高角から照明して得た画像である。一般に、細菌の培養に用いるシャーレの底には,そのトレーサビリティをチェックするためのバーコード等の印刷がされており、この印刷は例えば図8A(a)の画像801から最も鮮明に判る。このバーコードは遮光板105の台にシャーレ107が送られる際、自動的にシャーレ情報入力ユニット110にて読み取られ、検体情報・培地情報などを得ることができる。また,病院や検査機関では,類似した多数の細菌培養シャーレを区別するために,マジックインキ等で検体ID等を記載することも行われる場合がある。このように,コロニーよりもシャーレ底の文字の方がより鮮明な場合がある。   The step described in (II) presupposes that the image of the medium does not change sharply, and that the sharp change in brightness in the image is due only to bacterial colonies. However, there are actually other brightness changes. The biggest problem is the characters written in the petri dish. FIG. 8A (a) is an image 801 of the petri dish 107 taken by illuminating the petri dish 107 from below as shown in FIG. 8A (b) using only the transmission illumination unit 104, and FIG. 8B is an image of the petri dish 107 photographed by illuminating from a low angle as shown in FIG. 8B (b), and FIG. 8C (a) is a high angle as shown in FIG. 8C (b) in the high angle illumination unit 102. It is the image obtained by illuminating from. In general, the bottom of a petri dish used for culturing bacteria is printed with a barcode or the like for checking its traceability. This print can be seen most clearly from an image 801 in FIG. 8A (a), for example. This bar code is automatically read by the petri dish information input unit 110 when the petri dish 107 is sent to the base of the light shielding plate 105, and sample information, medium information, and the like can be obtained. Also, in hospitals and testing institutions, in order to distinguish a large number of similar bacterial culture dishes, specimen IDs may be written with magic ink or the like. As described above, the letters on the petri dish bottom may be clearer than the colonies.

図8B(a)のシャーレ107の画像802のように低い角度から照明した像では,この印字はほとんど見えないが,非常に透明度の高い培地の場合は見える場合がある。図8C(a)のシャーレ107の画像803では図8A(a)の画像801と比較すると鮮明でないが,図8B(a)の画像802と比較するとはっきりと見ることができる。804が細菌コロニー,805がシャーレの印字、806が培地である。   In an image illuminated from a low angle such as the image 802 of the petri dish 107 in FIG. 8B (a), this print is hardly visible, but in the case of a very transparent medium, it may be visible. The image 803 of the petri dish 107 in FIG. 8C (a) is not clear compared with the image 801 in FIG. 8A (a), but can be clearly seen in comparison with the image 802 in FIG. 8B (a). 804 is a bacterial colony, 805 is a petri dish print, and 806 is a culture medium.

図8A(a)のシャーレ107の画像801のように下方から照明した場合には,印字805が光を遮ることになるため,極めて良好に撮像される。図8B(a)の画像802の低角照明の場合,ほとんどの光は表面で反射され,培地806の内部には潜り込まないため,印字はほとんど見えることがない。図8C(a)の画像803は上方から照明しているため,低角照明よりも培地806の内部に光が入り込み,印字が鮮明に見えてしまう。ここで,透過照明ユニット104を用いた透過照明以外の場合には、遮光板105を配置することで図8C(a)の画像803では印字が見えにくくはなっているが,完全に見えなくすることは困難である。そこで,(II)のステップにおいては,まず,シャーレ底の印字,あるいは文字,ラベル等,局所領域処理による培地806の明度,色を認識する際に障害となるマーク領域を特定することが必要になる。   When illuminated from below as in the image 801 of the petri dish 107 in FIG. 8A (a), the print 805 blocks light, so that an image is captured very well. In the case of the low-angle illumination of the image 802 in FIG. 8B (a), most of the light is reflected by the surface and does not enter the medium 806, so that the print is hardly visible. Since the image 803 in FIG. 8C (a) is illuminated from above, the light enters the medium 806 as compared with the low-angle illumination, and the print looks clear. Here, in cases other than the transmission illumination using the transmission illumination unit 104, the light shielding plate 105 is arranged to make it difficult to see the print in the image 803 in FIG. It is difficult. Therefore, in the step (II), it is first necessary to identify the mark area which becomes an obstacle when recognizing the brightness and color of the culture medium 806 by local area processing such as printing on the petri dish bottom or characters and labels. Become.

ここで、このマーク領域を特定し、これを除外してコロニー領域候補を抽出するアルゴリズムを,図21を用いて説明する。まず,シャーレ107を透過照明ユニット104を用いて下方から透過照明した状態を撮像手段103で撮影して得た透過照明画像より、暗い領域Aを抽出する(ステップ2101)。この暗い領域Aは一般には細菌コロニーの領域かあるいは,シャーレ底のマーク領域である。ついで,このA領域を除いた領域で,低角照明ユニット101又は高角照明ユニット102のいずれか、若しくは、これらを複数組み合わせてシャーレ107を上方から照明し撮像手段103で撮像して得た上方照明画像より、培地の平均的な明度を求める(ステップ2102)。ここでは、低角照明ユニット101を用いた低角照明による画像でも、高角照明ユニット102を用いた高角照明による画像でも、あるいはその両方でも良い。高角照明による画像からの方が顕在化されるコロニーもあれば,低角照明による画像からの方が顕在化されるものもあるためである。最も頑強なアルゴリズムはその両方を行うのが良い。更には,また,低角照明ユニット101又は高角照明ユニット102を照明方位別に照明した場合には,複数の方位またはすべての方位から照明した画像の平均した合成画像をそれぞれ算出する方が,シャーレ位置に依存しない細菌コロニーの検出が可能である。   Here, an algorithm for identifying this mark area and excluding it to extract colony area candidates will be described with reference to FIG. First, a dark region A is extracted from a transmission illumination image obtained by photographing the petri dish 107 from below using the transmission illumination unit 104 and photographed by the imaging means 103 (step 2101). This dark area A is generally a bacterial colony area or a mark area at the bottom of a petri dish. Next, in the area excluding the A area, either the low-angle illumination unit 101 or the high-angle illumination unit 102, or a combination of a plurality of them, the petri dish 107 is illuminated from above, and the upper illumination obtained by imaging with the imaging means 103 The average brightness of the medium is obtained from the image (step 2102). Here, an image by low-angle illumination using the low-angle illumination unit 101, an image by high-angle illumination using the high-angle illumination unit 102, or both may be used. This is because there are colonies in which the image from the high-angle illumination is more obvious, and in other cases, the colony is more obvious from the image in the low-angle illumination. The most robust algorithm should do both. Furthermore, when the low-angle illumination unit 101 or the high-angle illumination unit 102 is illuminated according to the illumination direction, it is more preferable to calculate the average combined image of images illuminated from a plurality of directions or all directions, respectively. It is possible to detect bacterial colonies that do not depend on.

一般に、細菌の分泌液で培地が変色した場合にも,それほど大きな変色はない。そこで,次にこの平均的な明度に対して近接した明るさ,色をもつ領域より,局所的な培地の明度,色を求める(ステップ2103)。ついで,この局所的な明度,色との差が大きな領域をコロニー候補領域として抽出する(ステップ2104)。このようにして抽出されたコロニー候補領域に対し、さらに上記(III)で述べた手法を用いることで、コロニー領域が決定される。   In general, even when the culture medium is discolored by bacterial secretions, there is no significant discoloration. Therefore, local brightness and color of the medium are obtained from the area having brightness and color close to the average brightness (step 2103). Next, an area having a large difference from the local brightness and color is extracted as a colony candidate area (step 2104). The colony region is determined by using the method described in (III) above for the colony candidate region extracted in this way.

次に、性質の異なる培地に適した他のコロニー領域抽出方法について、図9A及び図9Bを用いて説明する。例えば、血液寒天培地のようなコロイドを含む成分を添加された培地の場合には,図9A(b)及び図9B(b)に示すように、培地806の内部にて903や904のように可視光が散乱する。そのため,透過照明ユニット104の透過照明で照らされた状態で撮像して得た図9A(a)に示すシャーレ107の画像901はコロニーの境界がぼやけた画像になり,コロニー領域が顕在化されにくい。一方、上方照明による照明状態で撮像して得た図9B(a)に示すシャーレ107の画像902は,培地内に入射しシャーレ底で反射してからカメラ方向へ向かう光がほとんど生じないため,シャーレ裏面の印字が写らないので,光を透過する培地よりもコロニー抽出に有効である。また,培地806の内部に入射した光905はランダムに内部拡散し培地表面が均一な色合いになるため,透明な培地よりもコロニーを抽出する上で優位に働くといえる。このような光を完全に透過しない培地の場合は、上方照明の画像を主に用いて,コロニーを抽出したほうがよい。そこで、二次記憶装置111に,例えば、どの照明によって撮影された画像を主に利用するかを培地の種類毎に設定した抽出パラメータをパラメータレシピの一部として保存しておき,シャーレ情報入力ユニット110によって取得したシャーレ情報から最適な抽出パラメータをGUI112などにより選択する。   Next, another colony region extraction method suitable for media having different properties will be described with reference to FIGS. 9A and 9B. For example, in the case of a medium to which a component containing a colloid such as a blood agar medium is added, as shown in FIGS. 9A (b) and 9B (b), inside the medium 806, as in 903 and 904 Visible light is scattered. Therefore, an image 901 of the petri dish 107 shown in FIG. 9A obtained by imaging in a state illuminated by the transmitted illumination of the transmitted illumination unit 104 becomes an image in which the boundary of the colony is blurred, and the colony region is not easily revealed. . On the other hand, since the image 902 of the petri dish 107 shown in FIG. 9B (a) obtained by imaging in the illumination state with the upper illumination is hardly incident on the culture medium and reflected from the petri dish bottom, the light toward the camera is hardly generated. Since the print on the back of the petri dish does not appear, it is more effective for colony extraction than a medium that transmits light. In addition, the light 905 incident on the inside of the medium 806 is randomly diffused internally and the medium surface has a uniform color, so that it can be said that it works preferentially in extracting colonies over a transparent medium. In the case of such a medium that does not completely transmit light, it is better to extract colonies mainly using an image of upward illumination. Therefore, in the secondary storage device 111, for example, an extraction parameter that is set for each type of culture medium to which an image captured by which illumination is mainly used is stored as a part of the parameter recipe, and the petri dish information input unit An optimum extraction parameter is selected from the petri dish information acquired at 110 using the GUI 112 or the like.

次に、抽出した個々のコロニーとそれらに隣接するコロニーとの距離を求めるコロニー間距離計測手段128の詳細について、図10を用いて説明する。コロニー1001のコロニー間距離を計測する時,コロニー1001の周りに存在するコロニー1002,1004,1005に対し,コロニー1001の縁と他のコロニーの縁との間隔が最短のものを求める。図10(a)の例では,コロニー1002,1004,1005のうちコロニー1002との距離1003が最も短くなる。コロニーはほぼ真円状をしているため,コロニー領域の面積からその半径と中心を求める。これらのコロニー間の距離の計算は,距離1003の場合,コロニー1001の中心とコロニー1002中心の距離からそれぞれのコロニーの半径r1とr2を引いた値で求めることができる。図10(b)に示すコロニー1006においてコロニー間距離を求める場合には,もっとも隣接しているコロニーが複数のコロニーが結合した1008のように円形状ではない場合がある。このような場合,コロニー領域1008の輪郭上の任意の点とコロニー1006の中心との距離がもっとも短くなる点Pを求め,その距離からコロニー1006の半径を引くことで算出する。   Next, details of the inter-colony distance measuring means 128 for obtaining the distance between the extracted individual colonies and the colonies adjacent to them will be described with reference to FIG. When the distance between colonies of the colony 1001 is measured, the colony 1002, 1004, 1005 existing around the colony 1001 is determined to have the shortest distance between the edge of the colony 1001 and the edge of another colony. In the example of FIG. 10A, the distance 1003 to the colony 1002 among the colonies 1002, 1004, and 1005 is the shortest. Since the colony is almost circular, the radius and center are obtained from the area of the colony region. The distance between these colonies can be calculated by subtracting the radii r1 and r2 of each colony from the distance between the center of the colony 1001 and the center of the colony 1002 when the distance is 1003. When obtaining the inter-colony distance in the colony 1006 shown in FIG. 10B, the most adjacent colony may not be circular like 1008 in which a plurality of colonies are combined. In such a case, a point P at which the distance between an arbitrary point on the contour of the colony region 1008 and the center of the colony 1006 is the shortest is obtained, and the radius is calculated by subtracting the radius of the colony 1006 from that distance.

次に、抽出したコロニー領域候補からコロニーの画像特徴量を抽出するステップについて、図11を用いて説明する。まず、抽出したコロニー領域候補から(III)の手法により、コロニー1005を抽出し(ステップ1111)、抽出したコロニー毎の領域より、コロニーをグルーピングするためのコロニーの画像特徴量を算出する(ステップ1112)。画像特徴量としては高角照明画像1101(高角照明ユニット102で照明),低角照明画像1102(低角照明ユニット101で照明),透過照明画像1103(透過照明ユニット104で照明)を処理して,少なくとも以下の特徴量を算出する。なお,高角照明画像1101では複数の方向から個別に照明して複数の高角照明画像を順次得てこれを個別に処理することにより弁別性の優れた特徴を得ることができる。   Next, the step of extracting the image feature amount of the colony from the extracted colony region candidates will be described with reference to FIG. First, a colony 1005 is extracted from the extracted colony region candidates by the method (III) (step 1111), and an image feature amount of the colony for grouping the colonies is calculated from the extracted region for each colony (step 1112). ). As image features, high-angle illumination image 1101 (illuminated by high-angle illumination unit 102), low-angle illumination image 1102 (illuminated by low-angle illumination unit 101), and transmitted illumination image 1103 (illuminated by transmission illumination unit 104) are processed. At least the following feature amount is calculated. Note that the high-angle illumination image 1101 can be obtained by illuminating individually from a plurality of directions, sequentially obtaining a plurality of high-angle illumination images, and individually processing them, thereby obtaining a feature with excellent discrimination.

(a) 表面凹凸:1107
表面の凹凸は,図5で示したとおりに直接反射光の位置により、観察された位置のコロニーの法線方向が算出できるため,これを用いて求める
(b) テクスチャ:1107
テクスチャは、表面凹凸と同様に、直接反射光の出方に基づいて求める。表面が荒れている場合は,方位別にコロニー中心に対して非点対象に小領域の直接反射光が観測されるため,これを用いる。
(a) Surface irregularities: 1107
As shown in FIG. 5, the surface irregularities can be obtained by calculating the normal direction of the colony at the observed position based on the position of the directly reflected light.
(b) Texture: 1107
The texture is obtained on the basis of the direct reflected light, as with the surface irregularities. If the surface is rough, a small area of direct reflected light is observed in the astigmatism with respect to the colony center for each orientation, and this is used.

(c)色:1108
色特徴は、低角から照明した画像又は透過照明画像を用いて算出する。なお,補助的に,高角から照明した画像を用いても良い。色空間としては,通常のRGBの他にLu*v*空間や,HSV空間等を用いても良い。特に透過照明画像を用いた場合は,RGB画像を用いると,コロニーの培地からの高さにより明度が変化するため,コロニーの高さ特徴を色特徴と別に設定した場合,特徴量間が統計的に独立ではなくなってしまう可能性が高い。このため,明度と色が独立なLu*v*色空間やHSV色空間はメリットが大きい。
(c) Color: 1108
The color feature is calculated using an image illuminated from a low angle or a transmitted illumination image. In addition, an image illuminated from a high angle may be used as an auxiliary. As the color space, a Lu * v * space, an HSV space, or the like may be used in addition to normal RGB. In particular, when using a transillumination image, the brightness varies depending on the height of the colony from the culture medium when the RGB image is used. There is a high possibility that they will not be independent. For this reason, the Lu * v * color space and HSV color space, which have independent brightness and color, have significant advantages.

(d) 形状(大きさ,円形度,長軸/短軸):1109
検出したコロニー1105の中から選択したコロニー1106について、領域のサイズや,その円形度,形状を楕円近似したときの長軸/短軸等を画像から算出する。円形度は領域の周囲長を面積の平方根で割ることにより求める。この円形度により,細菌の縁がアメーバ状になるものを顕在化することができる。
(d) Shape (size, circularity, long axis / short axis): 1109
For the colony 1106 selected from the detected colonies 1105, the area size, the circularity, and the long axis / short axis when the shape is approximated to an ellipse are calculated from the image. Circularity is determined by dividing the perimeter of the region by the square root of the area. This circularity makes it possible to reveal what the bacterial edge is like an amoeba.

(e) 明度,色,透過率,立体形状:1110
明度は、透過照明画像1103を用いて求める。明度と高角照明画像の直接反射をもとに透過率,および培地からの高さを求めることができる。図22に高角照明画像と透過照明画像の関係を示す。2201はある1方向から照明した高角照明画像の各位置における明度レベル,2202は透過照明画像の各位置における明度レベルを示す。
(e) Lightness, color, transmittance, 3D shape: 1110
The brightness is obtained using the transmitted illumination image 1103. Based on the direct reflection of the brightness and high-angle illumination image, the transmittance and height from the medium can be obtained. FIG. 22 shows the relationship between the high-angle illumination image and the transmission illumination image. 2201 indicates the brightness level at each position of the high-angle illumination image illuminated from one direction, and 2202 indicates the brightness level at each position of the transmitted illumination image.

透過照明は,培地が光の透過率が高い場合のみ用いることができるが,コロニーの位置で暗くなり,コロニーの厚みが増すとともに暗くなる。コロニーの内部におけるある明度をIC(x,y),培地の明度の平均値をIMとおくと,ある(x,y)の位置でのコロニーの厚みD(x,y)は以下の式で求められる。
(数2)D(x,y)=−G(log IC(x,y)−log IM)
ここで,Gはコロニー種毎に決定されるゲインである。
Transmitted illumination can be used only when the medium has a high light transmittance, but it becomes darker at the colony location and becomes darker as the colony thickness increases. If the lightness inside the colony is IC (x, y) and the average value of the lightness of the medium is IM, the thickness D (x, y) of the colony at a certain (x, y) position is Desired.
(Equation 2) D (x, y) = − G (log IC (x, y) −log IM)
Here, G is a gain determined for each colony type.

ある位置,(X,Y)において,高角照明による反射光を検出できたと仮定する。このときの,法線ベクトルが鉛直方向からθ傾いていたとする。このとき,Δxだけ位置のずれた際の厚みの変化は−Δx tan θとなる。ここで,D(x,y)の差分を計算すると,
(数3)D(X+Δx,Y)−D(X,Y) = −G(log IC(X+Δx,Y)− log IC(X,Y))= −Δx tan θ
が成立する。すなわち,
(数4)G=Δx tan θ/(log IC(X+Δx,Y)−log IC(X,Y))
で求められることになり,これにより,コロニーの厚みは任意の位置で求められることになる。よって,比較的透過度の高い培地の場合には,直接反射光の発生する箇所さえ見つかれば,コロニーの立体的な形状,体積を求められる,細菌コロニーを識別する上で大変重要な特徴量になる。例えばこの情報から,コロニーの最大高さ,体積,平均高さ,外周の高さを演算する。これらの特徴をそれぞれ要素としたベクトルを算出し,これを各コロニーの画像特徴量とする。
It is assumed that reflected light by high-angle illumination can be detected at a certain position (X, Y). It is assumed that the normal vector at this time is inclined by θ from the vertical direction. At this time, the change in thickness when the position is shifted by Δx is −Δx tan θ. Here, when the difference of D (x, y) is calculated,
(Equation 3) D (X + Δx, Y) −D (X, Y) = − G (log IC (X + Δx, Y) −log IC (X, Y)) = − Δx tan θ
Is established. That is,
(Equation 4) G = Δx tan θ / (log IC (X + Δx, Y) −log IC (X, Y))
Thus, the thickness of the colony is obtained at an arbitrary position. Therefore, in the case of a medium with relatively high permeability, if a spot where direct reflected light is generated is found, the three-dimensional shape and volume of the colony can be obtained. Become. For example, from this information, the maximum height, volume, average height, and outer height of the colony are calculated. A vector having these features as elements is calculated, and this is used as the image feature amount of each colony.

次に、上記のように抽出されたコロニー間距離と算出されたコロニーの特徴量を適宜用いてなされる孤立コロニー判定処理について、図12を用いて説明する。ここでの孤立コロニーとは,細菌が粒上のコロニーから成長して円形上のコロニーを形成していく時に,他のコロニーと接触することなく成長し,かつ他のコロニーと一定以上の距離で離れているものと定義する。コロニー間の距離についてはコロニー間距離計測手段128での結果を用いて判定すればいい。   Next, an isolated colony determination process that is performed by appropriately using the distance between colonies extracted as described above and the calculated feature amount of the colony will be described with reference to FIG. An isolated colony here means that when a bacterium grows from a colony on a grain to form a round colony, it grows without contact with other colonies and is at a certain distance from other colonies. Defined as separated. What is necessary is just to determine about the distance between colonies using the result in the distance measuring means 128 between colonies.

ここでは、成長の過程で、元々孤立していたコロニーが接触してしまったものについての判定方法を扱う。1201,1202は2つのコロニーが接触もしくは1部分が結合してしまった例である。これらの結合したコロニーは特徴量算出手段129で求めた長径と短径(1201の例であれば長径1208と短径1209)のアスペクト比がしきい値よりも大きければ孤立か否かを判定することができる。1203で示すようなほぼ同径の3つのコロニーが結合した場合や,1204で示すような極端に大きさの異なる2つのコロニーが結合した場合は,前述のアスペクト比を用いた判定ができない。そこで,このような場合には、これらのコロニーを判定するような孤立判定用の特徴量の算出を行う。   Here, a method for determining what a colony originally isolated in contact with during the growth process is handled. 1201 and 1202 are examples in which two colonies are in contact with each other or one part is joined. These combined colonies are determined to be isolated if the aspect ratio of the major axis and the minor axis obtained by the feature quantity calculation means 129 (major axis 1208 and minor axis 1209 in the example of 1201) is larger than a threshold value. be able to. When three colonies of approximately the same diameter as shown by 1203 are combined, or when two colonies with extremely different sizes are combined as shown by 1204, the determination using the above aspect ratio cannot be made. Therefore, in such a case, a feature value for isolation determination is performed so as to determine these colonies.

まず、1203や1204については,コロニー領域の境界点列(xi,yi)(i=1,2,・・・)からk−曲率C(i)の統計量をヒストグラムにして求める。複数のコロニーが結合せず,形状が真円に近ければ,任意の境界点の曲率は一定になるので,境界点列のC(i)は1つの階級だけに投票されることになる。対して1203のようなコロニーの場合,円形部分の点列においての曲率は一定になるが,結合箇所の境界部分においては,くびれた形状をしているため曲率が大きく変化する。このC(i)のヒストグラムを算出すると,1つの階級に対して大きいピークとその他の階級に少量の度数をもつ。1204のコロニーにおいては,境界にくびれた部分と径が異なる円弧部分が存在するので,C(i)のヒストグラムは2つ階級のピークとその他の少量の度数の階級を複数もつ。これらのヒストグラムから孤立判定を求めるには,正規化したヒストグラムのエントロピーで条件分けすればよい。孤立した真円状のコロニーの曲率ヒストグラムは,1つの階級においてのみ投票されるため,エントロピーは0に近い値となる。対して1203や1204のコロニーにおけるヒストグラムは複数のピークやピーク以外の階級に度数をもつなど乱雑度が高い。そのためエントロピーは1に近くなるので,この性質を利用して判定すればよい。 First, for 1203 and 1204, the statistic of k-curvature C (i) is obtained from the boundary point sequence (x i , y i ) (i = 1, 2,...) Of the colony region as a histogram. If multiple colonies do not join and the shape is close to a perfect circle, the curvature of any boundary point becomes constant, so C (i) of the boundary point sequence is voted for only one class. On the other hand, in the case of a colony such as 1203, the curvature in the point sequence of the circular portion is constant, but the curvature greatly changes at the boundary portion of the joining portion because of the constricted shape. When the histogram of C (i) is calculated, it has a large peak for one class and a small amount of frequency for the other class. In the 1204 colony, there is an arc portion with a different diameter from the constricted portion at the boundary, so the histogram of C (i) has two peaks and other small number of frequencies. In order to obtain the isolated determination from these histograms, the conditions may be classified by the normalized entropy of the histogram. Since the curvature histogram of an isolated perfect colony is voted only in one class, the entropy is close to zero. On the other hand, the histogram of 1203 and 1204 colonies has a high degree of randomness, such as having a number of peaks and classes other than peaks. For this reason, the entropy is close to 1, so this property can be used for determination.

1205のコロニーは明度が異なる2つの細菌のコロニーが密に結合したものを示す。このようなコロニーは,ほぼ真円でコロニーの境界にくびれも生じないため,上記判定方法では孤立判定するのが難しい。そこで,コロニー領域の重心とコロニー領域の明度の重心を求めて位置を比較する。明度分布に偏りがある場合,この二つの重心の位置は大きくずれるので,この違いを利用して孤立判定を行う。1206の大きいコロニーの内部に小さいコロニーが形成されている場合や,1207のようにほとんど明度が同じ2つのコロニーが密に結合しほぼ真円状をしている場合,1つの特徴量だけを用いて孤立判定を行うことは難しい。そこで、これらのコロニーに対しては、ユーザーがGUI112上で確認し、ごく僅かな明度の変化・輪郭の歪み・直接反射光の形状などの手掛かりを総合的に判断することで孤立判定が可能である。具体的には、1206や1207のコロニーに対しては,特徴量算出手段129で算出された特徴量ベクトルに対して,1206や1207に該当する既知のコロニーの特徴量ベクトルを事前に収集し,K−NN法やSVMなどの教示分類を用いて判定を行う。   A colony of 1205 shows a close association of two bacterial colonies of different brightness. Such a colony is almost a perfect circle and does not have a constriction at the boundary of the colony. Therefore, the centroid of the colony area and the centroid of the lightness of the colony area are obtained and compared. If there is a bias in the lightness distribution, the positions of the two centroids are greatly shifted. When a small colony is formed inside a large colony of 1206, or when two colonies with almost the same brightness as in 1207 are closely connected and are almost circular, only one feature is used. It is difficult to make an isolated determination. Therefore, these colonies can be isolated by checking on the GUI 112 and comprehensively judging clues such as slight changes in brightness, contour distortion, and direct reflected light shape. is there. Specifically, for the 1206 and 1207 colonies, the feature vector of known colonies corresponding to 1206 and 1207 is collected in advance with respect to the feature vector calculated by the feature calculator 129. Judgment is performed using teaching classification such as K-NN method and SVM.

続いて、図15を用いて孤立判定の2つの判定方法について説明を行う。孤立判定手段130は2つのパラメータを持っており,2つの孤立判定結果を出力する。片方のパラメータは最終的に釣菌に使うコロニーを絞り込むため,多くのコロニーがはじかれるような厳しい判定になるような値が設定されており,これによる結果は孤立コロニーとして孤立判定手段へと送られる。図15(a)の1501は,このパラメータによって判定されたシャーレ上の細菌コロニーを示し,1502はその特徴量ベクトルを表す。これらの細菌コロニーはコンタミする危険性がすくないため,細菌同定検査を行う上で非常に有効ではあるが,この条件をクリアするコロニーが少ない場合には,特徴量空間上の特徴ベクトルのサンプル数が少なくなるため,クラスタリング手法を用いて細菌コロニーの分類を行う時にクラスタをうまく形成しない可能性が高くなる。そこで、分類を安定させるために,特徴量ベクトルのサンプルを釣菌対象外のコロニーを用いて増やすことが望ましい。例えば,図15(b)の1503のようなコロニー間距離が短いために厳しい判定となるようなパラメータによる判定でははじかれてしまったコロニーの特徴ベクトルは1504のように集団を形成するサンプルの1つとなりうる。また、図12で示した1204や1206のような細菌コロニーは,コンタミを起こしてしまうが,特徴ベクトルは同径の大きいコロニーに近くなるので,これらも分類時においては有効活用できる。よって,孤立判定用のもう片方のパラメータは,孤立コロニーと釣菌には問題があるが分類には利用できる準孤立コロニーも判定し,これらのコロニーはコロニー分類手段131へ送信される。これによりクラスタリング手法の結果を安定させるために十分な数の特徴ベクトルのサンプルを得ることが可能となる。   Next, two determination methods for isolation determination will be described with reference to FIG. The isolation determination means 130 has two parameters and outputs two isolation determination results. One of the parameters is set to a severe judgment that many colonies are repelled in order to narrow down the colonies used for the fishing fungus, and the result is sent to the isolation judgment means as an isolated colony. It is done. In FIG. 15A, 1501 indicates a bacterial colony on the petri dish determined by this parameter, and 1502 indicates the feature vector. These bacterial colonies are very effective in performing a bacterial identification test because there is little risk of contamination, but if there are few colonies that satisfy this condition, the number of feature vector samples in the feature space is small. Therefore, there is a high possibility that clusters will not be formed well when classifying bacterial colonies using clustering techniques. Therefore, in order to stabilize the classification, it is desirable to increase the feature vector samples using colonies that are not subject to fishing fungi. For example, the feature vector of a colony that has been repelled in a determination based on a parameter that makes a strict determination due to a short distance between colonies such as 1503 in FIG. 15B is one of samples that form a group such as 1504 It can be one. In addition, bacterial colonies such as 1204 and 1206 shown in FIG. 12 cause contamination, but the feature vectors are close to colonies with the same diameter, and these can be used effectively at the time of classification. Therefore, the other parameter for isolation determination also determines quasi-isolated colonies that have problems with isolated colonies and fungi but can be used for classification, and these colonies are transmitted to the colony classification means 131. This makes it possible to obtain a sufficient number of feature vector samples to stabilize the result of the clustering technique.

次に、判定した孤立コロニーと算出した特徴量ベクトルの分布とを適宜用いて、コロニー分類手段131にてコロニーを分類する方法について説明する。細菌種毎のコロニーの分類には,基本的に2つの方法がある。1つは既に登録してある細菌種毎に分ける方法ともうひとつは与えられたシャーレのコロニー画像のみでコロニーの種類毎に分ける方法である。   Next, a method for classifying colonies by the colony classification unit 131 using the determined isolated colonies and the calculated distribution of feature vectors as appropriate will be described. There are basically two methods for classifying colonies by bacterial species. One is a method for dividing each type of bacteria already registered, and the other is a method for dividing each type of colony only by a given petri dish colony image.

1つめの方法について,図13を用いて説明する。図13(a)は特徴量データベース(DB)1301を示し,データベースは図13(b)に示すインデックス1302により,データを検索できる。菌種13021は,必ずしも1つの菌種とは限らず,いくつかの菌種のグループでも良いが,その場合においても外観が類似しているもののグループとなる。次が培地13022である。細菌コロニーは培地によって,生えるものが限定されている場合があり,また,培地によっては,細菌コロニーの色が細菌種によって大きく変化する場合もある。このため,培地の情報は細菌を分類するにあたって極めて重要である。検体13023は,細菌を取得した検体が,例えば患者の血液なのか,糞なのか,尿なのかにより,発生しやすい細菌が変化する。この情報もまた,細菌を分類する上で,重要な細菌を見落とさないようにするため重要である。また、菌種13021の培養条件13024も菌種を分類する上で重要な情報である。最後に特徴量データ13025が記述されている。特徴量データ13025はベクトルデータであり,多数の同一種類の細菌コロニーのベクトルデータの集合より構成されている。例えば、図13(c)に示す1303,1304,1305はそれぞれ同一の培地,検体,培養条件で撮影された異なる細菌種のコロニーのベクトル群を示したものである。今,新たな未知の細菌種の細菌コロニーから得た特徴量ベクトルが1306であった場合,本発明では最も類似した特徴量ベクトルの1305が隣接しているため,1306も1305と同一の細菌コロニーと判断する。   The first method will be described with reference to FIG. FIG. 13A shows a feature quantity database (DB) 1301, and the database can search for data using an index 1302 shown in FIG. 13B. The bacterial species 13021 is not necessarily a single bacterial species, and may be a group of several bacterial species, but even in that case, the bacterial species 13021 is a group having a similar appearance. Next is medium 13022. Bacterial colonies may have limited growth depending on the medium, and depending on the medium, the color of the bacterial colony may vary greatly depending on the bacterial species. For this reason, information about the culture medium is extremely important in classifying bacteria. In the sample 13023, bacteria that are likely to be generated vary depending on whether the sample from which the bacteria have been acquired is, for example, the blood of the patient, feces, or urine. This information is also important in order to avoid overlooking important bacteria in classifying bacteria. Further, the culture condition 13024 of the bacterial species 13021 is also important information for classifying the bacterial species. Finally, feature amount data 13025 is described. The feature amount data 13025 is vector data, and is composed of a set of vector data of a large number of bacterial colonies of the same type. For example, reference numerals 1303, 1304, and 1305 shown in FIG. 13 (c) denote vector groups of colonies of different bacterial species photographed under the same medium, specimen, and culture conditions, respectively. If the feature vector obtained from a bacterial colony of a new unknown bacterial species is 1306, since the most similar feature vector 1305 is adjacent in the present invention, 1306 is also the same bacterial colony as 1305. Judge.

典型的な細菌コロニーに関してはこのようにデータベースに登録しておくが,検体から培養した細菌が必ずしもデータベースに登録されていない場合がある。この場合に対応するため,シャーレから画像処理で得た特徴量ベクトルを,データベースを用いないでインタラクティブにグルーピングする方法もある。   A typical bacterial colony is registered in the database in this way, but there are cases where bacteria cultured from the specimen are not necessarily registered in the database. In order to cope with this case, there is also a method in which feature vectors obtained from the petri dish by image processing are grouped interactively without using a database.

このアルゴリズムを図14A、Bを用いて説明する。図14Aの特徴量空間1401において,1403,1404,1405はシャーレの画像1402におけるそれぞれ,1406,1407,1408と対応したコロニーの特徴量ベクトルである。検査員はGUI112上に図14Aに示した特徴量空間の図が表示された状態で、グルーピングしようとする細菌コロニーの典型的な例が1403,1404,1405であることをシステムに教示すると,コロニー分類手段131は一般的に知られているクラスタリング手法などを用いて特徴量ベクトルをグルーピングする。クラスタリング手法としては,例えばEMアルゴリズムやk−means,ファジーk−meansといった手法を用いることができ,このアルゴリズムを実行させる前の初期状態のグルーピング状態として検査員の教示結果を用いるようにすれば良い。また,クラスタリングアルゴリズムではなく,一般的な分類アルゴリズム,例えばNearest Neighbor法やNaive Bayes法といった分類アルゴリズムを用いても良い。分類アルゴリズムを用いる場合,サンプルが1つずつ教示されたクラスがあるものとして実行することになる。   This algorithm will be described with reference to FIGS. 14A and 14B. In the feature amount space 1401 in FIG. 14A, reference numerals 1403, 1404, and 1405 denote colony feature amount vectors corresponding to 1406, 1407, and 1408, respectively, in the petri dish image 1402. When the inspector teaches the system that typical examples of bacterial colonies to be grouped are 1403, 1404, and 1405 when the feature space diagram shown in FIG. 14A is displayed on the GUI 112, the colony The classification unit 131 groups the feature amount vectors using a generally known clustering method or the like. As a clustering method, for example, a method such as an EM algorithm, k-means, or fuzzy k-means can be used, and the instructor's teaching result may be used as the initial grouping state before executing this algorithm. . Instead of a clustering algorithm, a general classification algorithm, for example, a classification algorithm such as Nearest Neighbor method or Naive Bayes method may be used. When a classification algorithm is used, it is executed assuming that there is a class in which samples are taught one by one.

また,コロニー分類手段131は,検査員から教示された典型的な細菌コロニーの特徴から大きく特徴量が離れていた場合には分類結果が未知のコロニーとしてグルーピングから除外するようにする。更に,典型的な細菌コロニーとして教示された複数のコロニーの特徴量からほぼ等距離にあるものも,グルーピング先が不明のコロニーとしてグルーピングから除外する。これは,例えばMIC法を実施するにあたり,本来想定していなかった細菌を用いて薬剤の耐性評価をすることを防ぐために不可欠である。更にシステムは,このグルーピング結果に基づき釣菌するサンプルを選択する。多数のコロニーが培養された場合には,グルーピングされた結果のうち,検査員が典型的なコロニーとして選択したものに特徴量的に近いものを釣菌するように選択するのが望ましい。   Further, the colony classification means 131 excludes the classification result from the grouping as an unknown colony when the feature amount is greatly different from the typical bacterial colony feature taught by the inspector. Furthermore, those that are approximately equidistant from the feature quantities of a plurality of colonies taught as typical bacterial colonies are excluded from the grouping as colonies whose grouping destinations are unknown. This is indispensable, for example, to prevent the evaluation of drug resistance using bacteria that were not originally envisaged when carrying out the MIC method. Further, the system selects a sample to be fished based on the grouping result. When a large number of colonies are cultured, it is desirable to select the grouped results so that the one close to the characteristic amount to the one selected by the inspector as a typical colony is caught.

コロニー分類手段131により処理した結果は、GUI112に表示される。検査員は,GUI112に示されるグルーピング結果を確認して,望ましい分類結果,あるいは釣菌結果であれば,この結果によって釣菌するようシステムに指示をする。グルーピング結果が不十分であった場合には,新たにシステムにGUI112を介して特定の細菌コロニーの細菌種を教示する。コロニー分類手段131は例えばNaive Bayes法の新たな教示データとしてこれを追加して分類を実行し,ほぼリアルタイムに検査員にグルーピング結果を示す。また,これ以外に,K−NN分類の新たな教示データとして扱っても良いし,検査員の追加した教示データのグループをK−meansクラスタリングの初期状態に反映させても良い。また,これ以外の別の公知の分類アルゴリズムやクラスタリングアルゴリズムを用いてもよく,検査員にその教示データを追加した後の分類結果を示し,満足すべきグルーピング結果かを検査員がすぐ判断できるようにする。   The result processed by the colony classification unit 131 is displayed on the GUI 112. The inspector confirms the grouping result shown in the GUI 112, and if it is a desirable classification result or a fishing fungus result, instructs the system to fish according to this result. If the grouping result is insufficient, a new bacterial colony of a specific bacterial colony is taught to the system via the GUI 112. The colony classification means 131 adds this as new teaching data of the Naive Bayes method, for example, and executes classification, and shows the grouping result to the inspector in almost real time. In addition to this, it may be handled as new teaching data of K-NN classification, or a group of teaching data added by an inspector may be reflected in the initial state of K-means clustering. Other known classification algorithms or clustering algorithms may also be used. The instructor can indicate the classification result after adding the teaching data, and the inspector can immediately determine whether the grouping result should be satisfied. To.

検査員が細菌種を特定できないコロニーも存在する。このような場合には細菌種が特定できないコロニーとして入出力端末を介してシステムに登録する。システムは,細菌種が特定できないとされたコロニーの特徴量空間における最も近接した例えば2つのグループを特定し,この2つのグループの境界面をそれぞれグループ中心に移動させて,検査員が特定できないとしたコロニーがグルーピングされないようにする。   There are also colonies for which inspectors cannot identify bacterial species. In such a case, it is registered in the system via the input / output terminal as a colony whose bacterial species cannot be specified. The system identifies, for example, the two closest groups in the feature space of the colony for which the bacterial species cannot be identified, and moves the boundary between the two groups to the center of the group, respectively. So that colonies are not grouped.

なお,このグルーピング結果は1つのシャーレのみで行うとは限らない。マイクロプレートには多数のウェルが配置されており,1つのシャーレのみでは全てのウェルを細菌で満たすことができない場合があり,1つの検体の細菌を複数のシャーレで培養する場合があるためである。この場合,複数のシャーレの画像を同時に表示して検査員が複数のシャーレの画像を確認して教示サンプルを選択できるようにするのが良い。あるいは,複数のシャーレの画像のうち1つをGUI112に拡大表示しておき,入出力端末を構成するマウス,トラックボール,あるいはキーボード等の操作により,容易に画像を切り替えられるようにしておけるようにする。   This grouping result is not always performed with only one petri dish. This is because a large number of wells are arranged on the microplate, and there is a case where all wells cannot be filled with bacteria with only one petri dish, and there are cases where bacteria of one specimen may be cultured in a plurality of petri dishes. . In this case, it is preferable to display a plurality of petri dish images at the same time so that the inspector can check the plurality of petri dish images and select a teaching sample. Alternatively, one of the plurality of petri dish images can be enlarged and displayed on the GUI 112 so that the images can be easily switched by operating a mouse, a trackball, or a keyboard constituting the input / output terminal. To do.

本発明のシステムではそれぞれ異なる光学条件で撮影を行う。検査員は,複数の光学条件での画像を確認しなければ正確な細菌種を特定することができない。そこで,GUI112には複数の光学条件の画像を表示できるようにしてある。検査員は入出力端末のマウス,トラックボール,あるいはキーボードなどの操作により,任意の光学条件の画像を表示できるようにし,あるいは,それぞれのシャーレの画像は一部のみ表示しておき,複数の光学条件の画像を同時に表示するようにしても良い。   In the system of the present invention, shooting is performed under different optical conditions. The inspector cannot identify the exact bacterial species without confirming images under multiple optical conditions. Therefore, the GUI 112 can display images of a plurality of optical conditions. The inspector can display an image of any optical condition by operating the mouse, trackball, or keyboard of the input / output terminal, or display only a part of each petri dish and display multiple optical images. You may make it display the image of conditions simultaneously.

次に、釣菌候補選択手段132での釣菌候補選択方式について、図16を用いて説明する。図16(a)のグラフ1601は特徴量空間上に,孤立判定されたコロニーの特徴量ベクトル分布を示したものである。分布点の形状の違い(四角・丸・三角)は分類結果を表す。1604は分類識別境界線を示す。1602のような分布点が実線のものは釣菌対象候補かつ分類対象となる孤立コロニーの特徴ベクトルで,1603のような点線のものは分類時のみ扱われる準孤立コロニーの特徴ベクトルを示す。孤立判定手段130により孤立コロニーと判定されて送られてきた孤立コロニーが多量に存在し,すべてを釣菌する必要がない場合には、さらにこれらの孤立コロニーの中から分類結果の信頼度が高いものを絞り込む。図16(b)のグラフ1605は孤立判定手段から送られてきた孤立コロニーからさらに釣菌するコロニーを選択した最終的な結果を表し,分布点が黒塗りになっているものが最終的な釣菌対象である。最終的な釣菌対象としては,1606に示すようなクラスタの中心付近のコロニーを選択している。これは、仮に1607のような分類識別境界線付近のコロニーを選択した場合には,2つ以上のクラスのコロニーが存在するため,分類結果に誤りのあるコロニーを含む可能性が非常に高いためである。   Next, a fishing fungus candidate selection method by the fishing fungus candidate selection means 132 will be described with reference to FIG. A graph 1601 in FIG. 16A shows a feature vector distribution of colonies determined to be isolated in the feature space. The difference in the shape of the distribution points (square, circle, triangle) represents the classification result. Reference numeral 1604 denotes a classification identification boundary line. A solid line with a distribution point such as 1602 indicates a feature vector of an isolated colony that is a candidate for classification and a classification target, and a dotted line such as 1603 indicates a feature vector of a quasi-isolated colony that is handled only during classification. If there are a large number of isolated colonies sent as isolated colonies determined by the isolation determining means 130 and it is not necessary to catch all of them, the reliability of the classification result is high among these isolated colonies. Narrow things. A graph 1605 in FIG. 16B shows the final result of selecting a colony to be further selected from the isolated colonies sent from the isolation determination means, and the distribution points that are black are the final fishing. It is a fungus target. As the final target of the fungus, a colony near the center of the cluster as shown in 1606 is selected. This is because, if a colony near the classification identification boundary line such as 1607 is selected, since there are two or more classes of colonies, there is a high possibility that the classification result includes an erroneous colony. It is.

図17は、GUI112表示の一例を示す。1701には撮像された画像と,分類結果や釣菌候補を表示する。1702では,ユーザーが修正したいモードを選択できる項目であり,該当結果を修正することが可能となる。これによって選ばれたモードと,1701上の画像をクリックすることで,修正したい対象を選択することが可能になる。例えば,孤立コロニーや準孤立コロニーの判定を大幅に修正したい場合,1702で孤立コロニー判定修正の項目をチェックしてモードを変更し,判定を直したいコロニーのうち数個のコロニーをマウスなどのデバイスを用いて1701の画像上で正しい判定結果の情報を与える。選ばれた数個のコロニーを修正情報として,再び孤立判定を行う。孤立判定において,コロニーの特徴ベクトルから既に学習された部分空間により孤立コロニークラス・準孤立コロニークラス・それ以外のクラスが定義されているとする。オペレーターから孤立コロニークラスに判定してほしい他のクラスに判定されたコロニーの修正情報を与えたとする。既に学習で定義している孤立コロニークラスの部分空間をZとし,この修正情報の対象であるコロニーの特徴ベクトルをxとすると,部分空間ZをZ’=(I+γxxt)Zで新たな部分空間Z’に更新できる。ここでIは単位行列,γはどれだけ修正させるかの度合いを表す。与えられたすべての修正情報によって部分空間を更新した後,改めて分類を行う。この修正方法は,孤立判定だけではなくコロニー分類の修正にも用いることができ,少数の修正情報で効果的に分類結果を修正することが可能である。 FIG. 17 shows an example of GUI 112 display. In 1701, a captured image, a classification result, and a fishing fungus candidate are displayed. In 1702, the user can select a mode to be corrected, and the corresponding result can be corrected. By clicking the selected mode and the image on 1701, it becomes possible to select the target to be corrected. For example, if you want to significantly correct the determination of isolated colonies or quasi-isolated colonies, check the isolated colony detection correction item in 1702, change the mode, and select a few colonies out of the colonies you want to check again, such as a mouse Is used to give correct judgment result information on the 1701 image. Isolation is determined again using the selected several colonies as correction information. In the isolation determination, it is assumed that an isolated colony class, a quasi-isolated colony class, and other classes are defined by the subspace already learned from the colony feature vector. Assume that the operator gives correction information on the determined colony to another class that the operator wants to determine as an isolated colony class. Assuming that the subspace of the isolated colony class already defined in learning is Z and the feature vector of the colony that is the target of this correction information is x, the subspace Z is a new one with Z '= (I + γxx t ) Z. Can be updated to subspace Z '. Here, I represents a unit matrix, and γ represents the degree of correction. After the subspace is updated with all the correction information given, classification is performed again. This correction method can be used not only for isolation determination but also for correction of colony classification, and it is possible to effectively correct the classification result with a small amount of correction information.

図17の1703は特徴量ベクトルを2次元上の分布として表示する部分で,縦と横の軸の特徴量は1704でユーザーが任意に選ぶことが可能である。また1705では補助機能として1つの特徴量に対するヒストグラムが表示される。1706は特徴量の重みを変化させることができるスライダであり,これを選択することで1703の分布を変化させ,かつ分類結果の修正にも反映させることができる。   Reference numeral 1703 in FIG. 17 is a portion for displaying the feature quantity vector as a two-dimensional distribution. The feature quantity on the vertical and horizontal axes is 1704 and can be arbitrarily selected by the user. In 1705, a histogram for one feature amount is displayed as an auxiliary function. Reference numeral 1706 denotes a slider that can change the weight of the feature amount. By selecting this slider, the distribution of 1703 can be changed and reflected in correction of the classification result.

この特徴量の重み変化の概要について、図18を用いて説明する。図18(a)の1801は重み付けをしていない特徴量ベクトルの分布である。この分布に対し2クラスの分類を行うと1802のような分類識別境界線が得られるが,特徴量の重み付けを変化させることにより、例えば,X軸方向に対して重みを大きくし,Y軸に対して重みを小さくすると、図18(b)の1803のような分布が得られ,新たな1804のような分類識別境界線での分類結果を得ることができる。なお、特徴量重み付けパラメータの設定はユーザーがGUIを見ながらその都度実施してもよいし、後述するパラメータレシピに従って設定された最適な特徴量重み付けパラメータ値により自動的に重み付けを実施させるようにしても構わない。   The outline of the weight change of the feature amount will be described with reference to FIG. In FIG. 18A, reference numeral 1801 denotes a distribution of feature quantity vectors without weighting. If two classes are classified for this distribution, a classification identification boundary line such as 1802 is obtained, but by changing the weighting of the feature value, for example, the weight is increased in the X-axis direction and the Y-axis is changed. On the other hand, when the weight is reduced, a distribution as 1803 in FIG. 18B is obtained, and a new classification result at the classification identification boundary line such as 1804 can be obtained. The feature weighting parameter may be set each time while the user looks at the GUI, or automatically weighted according to an optimum feature weighting parameter value set according to a parameter recipe described later. It doesn't matter.

なお、図17で示したGUI112の表示は一例に過ぎず、種々変更可能である。例えば、1701内には表示される画像が、低角照明画像、高角照明画像、透過照明画像のいずれかの表示があってもよく、これらの画像が複数枚並べて同時に表示されていても構わない。また、修正前の画像と修正結果を反映した画像とを同時に並べて表示したり、表示切替ボタンを押すことで、これらの画像の表示を切り替えるようにしてもよい。また、特徴量ベクトルの分布を表示する1703には、2次元の分布のみならず、3次元分布を表示するようにしてもよい。分類の結果、それぞれ異なるグループに分類されたコロニーの表示は、四角や丸、三角などの異なる形状で表示するのみならず、異なる色を用いて表示しても構わない。   Note that the display of the GUI 112 shown in FIG. 17 is merely an example, and various changes can be made. For example, the image displayed in 1701 may be any one of a low-angle illumination image, a high-angle illumination image, and a transmission illumination image, and a plurality of these images may be displayed side by side. . Alternatively, the image before correction and the image reflecting the correction result may be displayed side by side, or the display of these images may be switched by pressing a display switching button. Further, not only the two-dimensional distribution but also the three-dimensional distribution may be displayed in 1703 for displaying the distribution of the feature vector. As a result of the classification, colonies classified into different groups may be displayed not only in different shapes such as squares, circles and triangles but also in different colors.

次に、抽出・分類のパラメータレシピについて、図19を用いて説明する。二次記憶装置111では,図19の1901のようなパラメータレシピを持ち,培地の種類や検体に対してよい結果を示す抽出パラメータや分類用の特徴量重み付けパラメータや分類アルゴリズムなど、釣菌対象決定する際に必要な各種パラメータを事前情報として持っている。シャーレ情報入力ユニット110からシャーレの培地情報が得られると,得られたシャーレの培地情報に基づいて、保存された全てのパラメータレシピの中から適当なパラメータレシピを複数選択し,それぞれのパラメータレシピによって処理されることにより得られた結果を逐次1902のようにGUI112上に表示する。ユーザーはこの結果を確認し,結果の精度がよいものを選択するだけでいいので,検査スピードを短縮することが可能となる。また、修正が必要な場合でも,修正した時間を大幅に短縮することが可能であり,また修正結果のパラメータを二次記憶装置111に保存しておくことで,設定を再利用することができる。なお、シャーレの培地情報に基づいた最適なパラメータレシピが確立されている場合には、複数のパラメータレシピを選択することなく、ベストな一つのパラメータレシピを手動又は自動で選択するようにしてもよい。   Next, the extraction / classification parameter recipe will be described with reference to FIG. The secondary storage device 111 has a parameter recipe such as 1901 in FIG. 19, and determines the target of fishing bacteria, such as extraction parameters showing good results for medium types and specimens, classification feature weighting parameters, and classification algorithms. It has various parameters necessary for this as prior information. When the culture medium information of the petri dish is obtained from the petri dish information input unit 110, a plurality of appropriate parameter recipes are selected from all stored parameter recipes based on the obtained culture medium information of the petri dish. The results obtained by processing are sequentially displayed on the GUI 112 as in 1902. Since the user only has to confirm the result and select a result with good accuracy, the inspection speed can be reduced. In addition, even when correction is necessary, the correction time can be significantly shortened, and the settings can be reused by storing the correction result parameters in the secondary storage device 111. . In addition, when the optimal parameter recipe based on the culture medium information of the petri dish is established, the best one parameter recipe may be selected manually or automatically without selecting a plurality of parameter recipes. .

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

また、本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
すなわち、本発明によれば,複数のパラメータレシピから,通常のクラスタリングよりも分類精度を向上させることが可能となり,ユーザーは複数の分類結果の中から結果を選ぶだけの簡易な操作で高精度な分類結果にアプローチが可能となる。また、シャーレ上に釣菌対象となる孤立コロニーが少ない場合,それ以外のコロニーからクラスタを形成するのに十分な特徴量データ分布を得ることで分類結果の精度を安定させることができる。
The effects obtained by the representative inventions disclosed in this application will be briefly described as follows.
In other words, according to the present invention, it is possible to improve the classification accuracy from a plurality of parameter recipes compared to normal clustering, and the user can perform a high-accuracy operation by simply selecting a result from a plurality of classification results. Approach to the classification result is possible. In addition, when there are few isolated colonies to be fished on the petri dish, it is possible to stabilize the accuracy of the classification result by obtaining a feature data distribution sufficient to form clusters from other colonies.

101:低角照明ユニット,102:高角照明ユニット,103:撮像手段,104:透過照明ユニット,105:遮光板,106:台座,107:シャーレ,108:光学系制御ユニット,109:画像処理ユニット,110:シャーレ情報入力ユニット,111:二次記憶装置,112:GUI,113:シャーレ搬送手段,114:スタッカー,115:シャーレ搬送手段,116:ステージコントロールユニット,117:釣菌針,118:Zステージ,119:XYステージ,120:透過照明ユニット,121:上方照明ユニット,122:撮像手段,123:マイクロプレート,124:生理食塩水,125:シャーレ ,126:画像取得手段,127:コロニー抽出手段,128:コロニー間距離計測手段,129:特徴量算出手段,130:孤立判定手段,131:コロニー分類手段,132:釣菌候補選択手段,133:釣菌対象決定手段 101: Low-angle illumination unit, 102: High-angle illumination unit, 103: Imaging means, 104: Transmission illumination unit, 105: Shading plate, 106: Base, 107: Petri dish, 108: Optical system control unit, 109: Image processing unit, 110: Petri dish information input unit, 111: Secondary storage device, 112: GUI, 113: Petri dish transport means, 114: Stacker, 115: Petri dish transport means, 116: Stage control unit, 117: Fishing fungus, 118: Z stage 119: XY stage 120: Transmitted illumination unit 121 121 Upper illumination unit 122 122 Imaging means 123 123 Microplate 124 Saline 125 Petri dish 126 Image acquisition means 127 Colony extraction means 128: Distance between colonies measurement means, 129: Feature amount calculation means, 130: Isolation determination means, 131: Colony classification means, 132: Fishing fungus candidate selection means, 133: Fishing fungus target determination means

Claims (16)

容器に収納された培養培地上に培養した細菌コロニーを照明する照明手段と、
前記照明手段により照明された前記細菌コロニーを撮像して複数の画像を取得する撮像手段と、
前記撮像手段により取得された前記複数の画像から複数の細菌コロニーを抽出し、前記抽出された複数の細菌コロニーの画像からそれぞれ算出される特徴量に基づいて、前記抽出された複数の細菌コロニーの分類及び孤立判定を行う画像処理手段と、
前記画像処理手段により分類された前記複数の細菌コロニーと、前記画像処理手段により孤立判定され前記複数の細菌コロニーの中から選択された釣菌候補の細菌コロニーと、を表示する表示手段と、
前記釣菌候補の細菌コロニーの少なくとも一つを釣菌する釣菌手段と、
を有することを特徴とする細菌コロニーの釣菌装置。
Lighting means for illuminating bacterial colonies cultured on the culture medium stored in the container;
Imaging means for capturing a plurality of images by imaging the bacterial colonies illuminated by the illumination means;
Extracting a plurality of bacterial colonies from the plurality of images acquired by the imaging means, and based on the feature amounts respectively calculated from the extracted images of the plurality of bacterial colonies, Image processing means for performing classification and isolation determination;
Display means for displaying the plurality of bacterial colonies classified by the image processing means, and a bacterial colony of fishing fungus candidates selected from the plurality of bacterial colonies isolated by the image processing means;
A fishing fungus means for catching at least one of the bacterial colonies of the fungus candidate,
A bacterial colony fishing device characterized by comprising:
請求項1記載の細菌コロニーの釣菌装置であって、
さらに、予め複数のパラメータレシピが格納された記憶手段と、
前記容器に収納された培地情報を少なくとも含む情報を前記画像処理手段に送信する情報入力手段と、
を有し、
前記画像処理手段は、前記情報入力手段により送信された前記容器に収納された培地情報を少なくとも含む情報に基づいて選択された前記複数のパラメータレシピの少なくとも一つを用いて、前記複数の細菌コロニーの分類を行うことを特徴とする細菌コロニーの釣菌装置。
A fishing device for bacterial colonies according to claim 1,
Furthermore, a storage means in which a plurality of parameter recipes are stored in advance,
Information input means for transmitting information containing at least medium information stored in the container to the image processing means;
Have
The image processing means uses the plurality of bacterial colonies using at least one of the plurality of parameter recipes selected based on information including at least medium information stored in the container transmitted by the information input means. A bacterial colony fishing device characterized by the above-mentioned classification.
請求項2記載の細菌コロニーの釣菌装置であって、
前記画像処理手段は、前記予め格納された複数のパラメータレシピの中から選択された二以上のパラメータレシピ各々を用いて、前記複数の細菌コロニーの分類を行い、
前記表示手段は、前記選択された二以上のパラメータレシピ各々により分類された複数の結果を表示することを特徴とする細菌コロニーの釣菌装置。
A fishing device for bacterial colonies according to claim 2,
The image processing means performs classification of the plurality of bacterial colonies using each of two or more parameter recipes selected from the plurality of parameter recipes stored in advance,
The bacteria colony fishing device, wherein the display means displays a plurality of results classified by each of the two or more selected parameter recipes.
請求項2又は3記載の細菌コロニーの釣菌装置であって、
前記記憶手段に格納されたパラメータレシピには、特徴量重み付けパラメータ又はコロニー抽出時の画像の組み合わせパラメータの少なくとも一つが培地又は検体ごとに教示情報として含まれていることを特徴とする細菌コロニーの釣菌装置。
A fishing device for bacterial colonies according to claim 2 or 3,
The parameter recipe stored in the storage means includes at least one of a feature weighting parameter or a combination parameter of an image at the time of colony extraction as teaching information for each culture medium or specimen. Bacteria device.
請求項1記載の細菌コロニーの釣菌装置であって、
前記画像処理手段は、前記抽出された複数の細菌コロニー間の距離を計測し、前記計測された複数の細菌コロニー間の距離と前記複数の細菌コロニーの画像からそれぞれ算出される特徴量とに基づいて、前記複数の細菌コロニーの孤立判定を行うことを特徴とする細菌コロニーの釣菌装置。
A fishing device for bacterial colonies according to claim 1,
The image processing means measures a distance between the extracted plurality of bacterial colonies, and based on the measured distance between the plurality of bacterial colonies and a feature amount respectively calculated from the images of the plurality of bacterial colonies. The bacterial colony fishing device characterized by performing isolation determination of the plurality of bacterial colonies.
請求項5記載の細菌コロニーの釣菌装置であって、
前記画像処理手段は、
前記複数の画像から前記複数の細菌コロニーを抽出するコロニー抽出手段と、
前記抽出された複数の細菌コロニー間の距離を計測するコロニー間距離計測手段と、
前記抽出された複数の細菌コロニーの画像からそれぞれ算出される特徴量を算出する特徴量算出手段と、
前記複数の細菌コロニーの画像からそれぞれ算出される特徴量と前記計測された複数の細菌コロニー間の距離とに基づいて、前記複数の細菌コロニーの孤立判定を行う孤立判定手段と、
前記複数の細菌コロニーの画像からそれぞれ算出される特徴量に基づいて、前記複数の細菌コロニーを分類するコロニー分類手段と、
前記孤立判定された細菌コロニーと前記分類された結果に基づき、釣菌候補を選択する釣菌候補選択手段と、
を有することを特徴とする細菌コロニーの釣菌装置。
A fishing device for bacterial colonies according to claim 5,
The image processing means includes
Colony extracting means for extracting the plurality of bacterial colonies from the plurality of images;
An inter-colony distance measuring means for measuring a distance between the extracted bacterial colonies;
Feature amount calculating means for calculating feature amounts respectively calculated from the extracted images of the plurality of bacterial colonies;
Isolation determination means for performing isolation determination of the plurality of bacterial colonies based on the feature amount calculated from the images of the plurality of bacterial colonies and the measured distance between the plurality of bacterial colonies,
Colony classification means for classifying the plurality of bacterial colonies based on the feature amounts calculated from the images of the plurality of bacterial colonies,
Based on the bacterial colonies determined to be isolated and the classified result, a fishing fungus candidate selection means for selecting a fishing fungus candidate,
A bacterial colony fishing device characterized by comprising:
請求項6記載の細菌コロニーの釣菌装置であって、
前記孤立判定手段は、前記複数の細菌コロニーの孤立判定に加え、前記コロニー分類手段での分類に用いる準孤立コロニーを判定することを特徴とする細菌コロニーの釣菌装置。
A fishing device for bacterial colonies according to claim 6,
The isolation determination unit determines a quasi-isolation colony used for classification by the colony classification unit in addition to the isolation determination of the plurality of bacterial colonies.
請求項1乃至7のいずれかに記載の細菌コロニーの釣菌装置であって、
前記表示手段は、表示された前記分類された複数の細菌コロニー又は前記選択された釣菌候補の細菌コロニーを修正する項目が表示されていることを特徴とする細菌コロニーの釣菌装置。
A bacterial colony fishing apparatus according to any one of claims 1 to 7,
An apparatus for fishing a bacterial colony, wherein the display means displays an item for correcting the displayed plurality of classified bacterial colonies or the selected bacterial colonies of fishing fungi candidates.
請求項1乃至8のいずれかに記載の細菌コロニーの釣菌装置であって、
前記照明手段は、前記容器に収納された培養培地上に培養した細菌コロニーを上方から照明する上方照明手段と、前記容器に収納された培養培地上に培養した細菌コロニーに対して前記容器を透過させて照明する透過照明手段と、を有することを特徴とする細菌コロニーの釣菌装置。
A bacterial colony fishing apparatus according to any one of claims 1 to 8,
The illumination means transmits an upper illumination means for illuminating a bacterial colony cultured on the culture medium stored in the container from above, and transmits the bacterial colony cultured on the culture medium stored in the container through the container. And a illuminating device for transmitting and illuminating the bacteria colony fishing device.
請求項1乃至9のいずれかに記載の細菌コロニーの釣菌装置であって、
前記特徴量は、透過を含む、方位もしくは仰角の異なる照明で撮影した少なくとも2枚の画像中のコロニーの色情報を用いて算出されたものであることを特徴とする細菌コロニーの釣菌装置。
A bacterial colony fishing apparatus according to any one of claims 1 to 9,
The bacterial colony fishing apparatus characterized in that the feature amount is calculated using color information of colonies in at least two images photographed with illumination having different azimuth or elevation angles including transmission.
容器に収納された培養培地上に培養した細菌コロニーを照明するステップと、
前記照明された前記細菌コロニーを撮像して複数の画像を取得するステップと、
前記取得された前記複数の画像から複数の細菌コロニーを抽出し、前記抽出された複数の細菌コロニーの画像からそれぞれ算出される特徴量に基づいて、前記抽出された複数の細菌コロニーの分類及び孤立判定を行うステップと、
前記分類された前記複数の細菌コロニーと、前記孤立判定され前記複数の細菌コロニーの中から選択された釣菌候補の細菌コロニーと、を表示手段に表示するステップと、
前記表示された釣菌候補の細菌コロニーのうち少なくとも一つを釣菌するステップと、
を有することを特徴とする細菌コロニーの釣菌方法。
Illuminating bacterial colonies cultured on a culture medium contained in a container;
Imaging the illuminated bacterial colonies to obtain a plurality of images;
Extracting a plurality of bacterial colonies from the acquired plurality of images, and classifying and isolating the extracted plurality of bacterial colonies based on feature quantities respectively calculated from the extracted plurality of bacterial colony images A step of making a determination;
Displaying the plurality of classified bacterial colonies and the isolated colony selected from the plurality of bacterial colonies isolated on a display means;
Fishing at least one of the displayed bacterial colonies of fishing fungus candidates;
A method for fishing bacterial colonies, comprising:
請求項11記載の細菌コロニーの釣菌方法であって、
前記抽出された複数の細菌コロニーの分類及び孤立判定を行うステップでは、前記容器に収納された培地情報を少なくとも含む情報に基づいて選択された複数のパラメータレシピ各々を用いて、前記複数の細菌コロニーの分類を行い、
前記表示するステップでは、前記選択された複数のパラメータレシピ各々により分類された複数の結果を表示することを特徴とする細菌コロニーの釣菌方法。
A method for fishing bacterial colonies according to claim 11,
In the step of performing classification and isolation determination of the plurality of extracted bacterial colonies, the plurality of bacterial colonies are used by using each of a plurality of parameter recipes selected based on information including at least medium information stored in the container. Classification,
In the displaying step, a plurality of results classified by each of the selected plurality of parameter recipes are displayed.
請求項11記載の細菌コロニーの釣菌方法であって、
前記抽出された複数の細菌コロニーの分類及び孤立判定を行うステップでは、前記容器に収納された培地情報を少なくとも含む情報に基づいて選択された一のパラメータレシピを用いて、前記複数の細菌コロニーの分類を行うことを特徴とする細菌コロニーの釣菌方法。
A method for fishing bacterial colonies according to claim 11,
In the step of performing classification and isolation determination of the plurality of extracted bacterial colonies, using one parameter recipe selected based on information including at least medium information stored in the container, the plurality of bacterial colonies A method for fishing bacterial colonies characterized by classifying.
請求項12又は13記載の細菌コロニーの釣菌方法であって、
前記パラメータレシピには、特徴量重み付けパラメータ又はコロニー抽出時の画像の組み合わせパラメータの少なくとも一つが培地又は検体ごとに教示情報として含まれていることを特徴とする細菌コロニーの釣菌方法。
A method for fishing a bacterial colony according to claim 12 or 13,
A method for fishing a bacterial colony, wherein the parameter recipe includes at least one of a feature weighting parameter or an image combination parameter at the time of colony extraction as teaching information for each medium or specimen.
請求項11記載の細菌コロニーの釣菌方法であって、
前記抽出された複数の細菌コロニーの分類及び孤立判定を行うステップでは、
前記抽出された複数の細菌コロニー間の距離を計測し、前記計測された複数の細菌コロニー間の距離と前記複数の細菌コロニーの画像からそれぞれ算出される特徴量とに基づいて、前記複数の細菌コロニーの孤立判定を行うことを特徴とする細菌コロニーの釣菌方法。
A method for fishing bacterial colonies according to claim 11,
In the step of performing classification and isolation determination of the plurality of extracted bacterial colonies,
The distance between the plurality of extracted bacterial colonies is measured, and the plurality of bacteria is based on the calculated distance between the plurality of bacterial colonies and the feature amount calculated from the images of the plurality of bacterial colonies. A method for fishing bacterial colonies, comprising performing colony isolation determination.
請求項11記載の細菌コロニーの釣菌方法であって、
さらに、表示手段に表示された、前記分類された前記複数の細菌コロニーの結果又は前記孤立判定され前記複数の細菌コロニーの中から選択された釣菌候補の細菌コロニーの結果を修正するステップと、
前記修正された前記分類された複数の細菌コロニーの結果又は前記選択された釣菌候補の細菌コロニーの結果を再表示するステップと、
を有することを特徴とする細菌コロニーの釣菌方法。
A method for fishing bacterial colonies according to claim 11,
Further, the step of correcting the result of the plurality of the bacterial colonies classified or the result of the bacterial colony of the fishing fungus candidate selected from the plurality of bacterial colonies isolated and displayed on the display means;
Re-displaying the modified results of the sorted plurality of bacterial colonies or the bacterial colonies of the selected fishing fungus candidates;
A method for fishing bacterial colonies, comprising:
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