CN104749180B - 机器视觉鉴定分析及药敏鉴定系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器视觉鉴定分析及药敏鉴定系统，包括：光学及数字图像采集装置、数字图像处理装置和药敏鉴定分析装置。光学及数字图像采集装置，用于提供光源并采集数字图像，发送至数字图像处理装置，利用其中设置的起偏器和检偏器增强被测物的数字图像，利用透镜修正数字图像的立体像差；数字图像处理装置，用于接收数字图像，进行运动捕捉，当感知到目标物码放完毕，对图像进行滤波和特征增强，获得目标样本图像后根据目标样本特征和条形码信息确定目标标本类型，选取检测方法，得到检测结果，进行处理后发送至药敏鉴定分析装置；药敏鉴定分析装置，通过模式识别算法并结合其中预置的CLIS鉴定标准进行药敏鉴定，并给出鉴定结论。

Description

机器视觉鉴定分析及药敏鉴定系统

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体地说，是涉及一种基于XMVision的机器视觉鉴定分析及药敏鉴定系统。

背景技术

纸片扩散法(Kindy-Bauer，KB法)是医学界最广泛应用的常规药敏测试方法，将干燥的浸有一定浓度抗菌药物的滤纸片放在已接种一定量某种细菌的琼脂平板上。经培养后，可在纸片周围出现无细菌生长区。测量无细菌生长区大小(抑菌圈)，即可判定该细菌对某种药物的敏感程度。KB法简便、经济，从1976年就开始应用到现在已经积累了大量的数据，成为抗生素用药的主要依据，是耐药监测最常用的方法。

酵母药敏试验是一个比色微量稀释试验。每个板中均添加了适量稀释度的一定剂量抗真菌剂和一个比色指示器。通过肉眼观察抗真菌药物最低抑菌浓度(显示无颜色变化)得到药敏结果，其属于新型方法目前少有医院使用。

这两种方法对于实验室的设备要求不高，已具有微生物检测能力的基层医院完全可以进行本实验，不需要进行大规模的设备引进和实验室改造。并且国内已有成熟的药敏纸片生产者，随着应用单位的增加，实验成本也会大大降低，减少患者的经济支出。

但是在药敏结果的判读方面，大多通过有经验的医师人工判读。计算机视觉与(计算机)模式识别技术的应用给药敏结果的机器判读方面带来了曙光：模式识别是人类的一项基本智能，在日常生活中，人们经常在进行“模式识别”。随着20世纪40年代计算机的出现以及50年代人工智能的兴起，人们当然也希望能用计算机来代替或扩展人类的部分脑力劳动。(计算机)模式识别在20世纪60年代初迅速发展并成为一门新学科。21世纪是智能化、信息化、计算化、网络化的世纪，在这个以数字计算为特征的世纪里，作为人工智能技术基础学科的计算机视觉及模式识别技术，必将获得巨大的发展空间。在国际上，各大权威研究机构和各大公司都纷纷开始将计算机视觉及模式识别技术作为战略研发重点加以重视。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于XMVision的机器视觉鉴定分析及药敏鉴定系统，其特征在于，包括：光学及数字图像采集装置、数字图像处理装置和药敏鉴定分析装置，其中，

所述光学及数字图像采集装置，与所述数字图像处理装置相耦接，用于提供光源并采集数字图像，发送至所述数字图像处理装置，利用其中设置的起偏器和检偏器增强被测物的数字图像，利用透镜修正数字图像的立体像差；

所述数字图像处理装置，分别与所述光学及数字图像采集装置和药敏鉴定分析装置相耦接，用于接收所述数字图像，进行运动捕捉，当感知到目标物码放完毕，对图像进行滤波和特征增强，获得目标样本图像后根据目标样本特征和条形码信息确定目标标本类型，选取检测方法，得到检测结果，进行处理后发送至所述药敏鉴定分析装置；

所述药敏鉴定分析装置，与所述数字图像处理装置相耦接，通过模式识别算法并结合其中预置的CLIS鉴定标准进行药敏鉴定，并给出鉴定结论。

进一步的，所述光学及数字图像采集装置，包括：导光板、面光源、上补光灯、下补光灯、起偏器、CCD数字相机、检偏器、载物台、光源控制开关和亮度调节旋钮，所述光学及数字图像采集装置为顺时针旋转90°的凹形体，该凹形体具有一凹槽，其中，

所述导光板，位于所述凹槽的上部，该导光板上固定连接有面光源，位于所述载物台正上方；

所述起偏器，固定于所述导光板及面光源下方，用于产生线偏振光；

至少一个的所述上补光灯，位于所述起偏器下方，分布在所述起偏器的周围，用于产生肉眼观察的光线；

所述载物台，位于所述凹槽的下部，用于放置培养皿或96孔板，该载物台上设有适配器卡槽，用于置换不同规格的检测物适配器；

三个所述光源控制开关，位于所述凹形体侧面，用于分别控制所述面光源、上补光灯和下补光灯的开和关；

三个所述亮度调节旋钮，位于所述凹形体侧面，用于分别控制所述面光源、上补光灯和下补光灯的亮度；

所述CCD数字相机，位于所述凹形体内部的左下方，用于采集数字图像；

所述检偏器，进一步为线偏振镜，位于所述CCD数字相机前方，用于阻止未经散射的偏振光透过，偏振方向与所述起偏器的偏振方向垂直。

进一步的，所述光学及数字图像采集装置，还包括菲尼尔透镜，位于载物台下方，用于修正采集96孔板图像时立体相差造成的孔位遮挡；

所述光学及数字图像采集装置，还包括前表面反射镜，设置在所述凹形体的下部，位于所述下补光灯的正下方和CCD数字相机的正前方，与水平方向呈45度角，用于延长光路及阻止反射镜重影。

进一步的，所述数字图像处理装置，包括：数字信号处理模块、机器学习控制模块和模式识别控制模块，其中，

所述数字信号处理模块，分别与所述光学及数字图像采集装置和所述模式识别控制模块相耦接，用于接收所述光学及数字图像采集装置发送的数字图像，对所述数字图像进行滤波、图像增强、边沿提取和区域分割操作，还用于调取条码识别接口获得条码数据，根据检测到的数字图像信息自动选择测试方法；

所述模式识别控制模块，分别与所述数字信号处理模块和药敏鉴定分析装置相耦接，接收所述数字信号处理模块的数字图像，进行特征提取获得特征向量，与特征库中的特征向量进行比较，得到特征结果后对目标内容进行机器判读；

所述机器学习控制模块，分别与所述数字信号处理模块和药敏鉴定分析装置相耦接，接收所述数字信号处理模块的数字图像，进行特征提取获得特征向量，当所述特征库中不存在该特征向量时，对特征向量进行聚类分析并将结果添加到所述特征库。

进一步的，所述药敏鉴定分析装置，进一步包括：鉴定结论及患者信息处理模块、报告打印控制模块和检测数据上传下载接口，其中，

所述鉴定结论及患者信息处理模块，分别与所述数字图像处理装置、检测数据上传下载接口和报告打印控制模块相耦接，用于根据所述数字图像处理装置的检测结果，结合CLIS标准及菌株鉴定信息给出实验结果及用药评论，分别发送至所述检测数据上传下载接口和报告打印控制模块；

所述报告打印控制模块，与所述鉴定结论及患者信息处理模块相耦接，用于编辑报告格式、打印输出结果和调取报告数据；

所述检测数据局上传下载接口，与所述鉴定结论及患者信息处理模块相耦接，通过ASTM或H17协议标准与LIS系统进行连接，用于下载LIS系统开出的化验单或将检测数据上传到LIS系统。

进一步的，所述鉴定结论及患者信息处理模块，包括：权限控制单元、数据字典维护单元、鉴定标准维护单元和药敏鉴定单元，其中，

所述权限控制单元，用于负责用户登录和退出；

所述数据字典维护单元，用于配置科室、临床诊断和标本类型；

所述鉴定标准维护单元，用于配置微生物分类、抗生素信息、适用抗生素、判定标准、用药评论及专家规则；

所述药敏鉴定单元，用于根据结果、判定标准及专家规则给出鉴定结论，还用于调用所述检测数据局上传下载接口获得患者信息与上传报告信息，调用报告打印控制模块的接口输出纸质报告。

进一步的，所述面光源，进一步为，5500K LED冷光源，所述导光板，进一步为，为250mm×180mm的导光板，所述CCD数字相机，进一步为，300万-1000万像素的工业数字相机。

进一步的，所述模式识别控制模块，进行机器判读后得到的识别结果，进一步包括：药品代码、药品含量、孔位色度值、孔位吸光度、孔位判定值、抗生素的抑菌圈直径和抗生素最小抑菌浓度。

本发明还提供一种利用上述机器视觉鉴定分析及药敏鉴定系统进行KB法药敏的自动检测方法。

本发明还提供一种利用上述机器视觉鉴定分析及药敏鉴定系统进行96孔板最小抑菌浓度检测。

与现有技术相比，本发明所述的基于XMVision的机器视觉鉴定分析及药敏鉴定系统，达到了如下效果：

1)本发明的机器视觉鉴定分析及药敏鉴定系统结构紧凑，实现了智能化药敏鉴定。

2)本发明的机器视觉鉴定分析及药敏鉴定系统设置了起偏器和检偏器，成像更清楚。

3)本发明的机器视觉鉴定分析及药敏鉴定系统能够实现基于KB法(纸片扩散法)药敏检测和基于96孔板的MIC值(最小抑菌浓度值)药敏检测的多功能测试，即兼有基于有96孔版测量MIC值、KB法药敏的自动检测功能。

4)在进行基于KB法(纸片扩散法)药敏检测具有以下优势：

全自动检测药敏纸片文字信息及纸片位置，无需订制检测模板，自动匹配检测抗生素类型，可灵活选择药品进行药敏鉴定；智能学习训练模式，可对未来的新纸片进行学习训练，并通过反复训练逐步提高识别精度；自动测量抑菌圈大小，并提供可视化界面校准测量尺寸。检测速度和识别精度都明显优于卡尺测量或非自动化测量仪器；可对D试验、协同试验进行自动判别，可根据抗生素测量结果自动判别耐药表型；可与软件系统无缝连接、通过ASTM、HL7标准协议实时传输检测结果。

5)在进行基于96孔板的MIC值(最小抑菌浓度值)药敏检测具有以下优势：

可根据检测孔位的色度值、阴性对照孔结果，自动检测孔位对应的NP值；可根据检测孔位的OD值(吸光度)、阴性对照孔结果，自动检测孔位对应的NP值；可根据检测孔位的菌落特征值、阴性对照孔结果，自动检测孔位对应的NP值；根据NP值与检测模板，自动检测MIC值；可与与软件系统无缝连接、通过ASTM、HL7标准协议实时传输检测结果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明提供的基于XMVision的机器视觉鉴定分析及药敏鉴定系统结构图；

图2为本发明提供的光学及数字图像采集装置结构图；

图3为本发明提供的数字图像处理装置结构图；

图4为本发明提供的药敏鉴定分析装置结构图。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

实施例一：

基于XMVision的机器视觉鉴定分析及药敏鉴定系统，如图1所示，包括：光学及数字图像采集装置101、数字图像处理装置102和药敏鉴定分析装置103，其中，

所述光学及数字图像采集装置101，与所述数字图像处理装置102相耦接，用于提供光源并采集数字图像，发送至所述数字图像处理装置102，利用其中设置的起偏器和检偏器增强被测物的数字图像，利用透镜修正数字图像的立体像差；

所述数字图像处理装置102，分别与所述光学及数字图像采集装置101和药敏鉴定分析装置103相耦接，用于接收所述数字图像，进行运动捕捉，当感知到目标物码放完毕，对图像进行滤波和特征增强，获得目标样本图像后根据目标样本特征和条形码信息确定目标标本类型，选取检测方法，得到检测结果，进行处理后发送至所述药敏鉴定分析装置103；

所述药敏鉴定分析装置103，与所述数字图像处理装置102相耦接，通过模式识别算法并结合其中预置的CLIS鉴定标准进行药敏鉴定，并给出鉴定结论。

结合图2，对所述光学及数字图像采集装置101进行详细描述，包括：导光板201、面光源202、上补光灯203、下补光灯204、起偏器205、CCD数字相机206、检偏器207、载物台208、光源控制开关209和亮度调节旋钮210，从图2中可以清楚的看出所述光学及数字图像采集装置101为顺时针旋转90°的凹形体，该凹形体具有一凹槽，其中，

所述导光板201，位于所述凹槽的上部，该导光板202上固定连接有面光源202，位于所述载物台208正上方。所述面光源202，进一步为，5500K LED冷光源，所述导光板201，进一步为，为250mm×180mm的导光板。

所述起偏器205，固定覆盖于所述导光板201及面光源202下方，用于产生线偏振光；

至少一个的所述上补光灯203，位于所述起偏器205下方，分布在所述起偏器的周围，用于产生肉眼观察的光线；

所述载物台208，位于所述凹槽的下部，用于放置培养皿或96孔板，该载物台上设有适配器卡槽，用于置换不同规格的检测物适配器；

三个所述光源控制开关209，位于所述凹形体侧面，用于分别控制所述面光源202、上补光灯203和下补光灯204的开和关；

三个所述亮度调节旋钮210，位于所述凹形体侧面，用于分别控制所述面光源202、上补光灯203和下补光灯204的亮度；

所述CCD数字相机206，位于所述凹形体内部的左下方，用于采集数字图像，所述CCD数字相机206，进一步为，300万-1000万像素的工业数字相机。

所述检偏器207，进一步为线偏振镜，位于所述CCD数字相机206前方，用于阻止未经散射的偏振光透过，偏振方向与所述起偏器的偏振方向垂直。

所述光学及数字图像采集装置101，还包括菲尼尔透镜211，位于载物台208下方，用于修正采集96孔板图像时立体相差造成的孔位遮挡；

所述光学及数字图像采集装置101，还包括前表面反射镜212，设置在所述凹形体的下部，位于所述下补光灯204的正下方和CCD数字相机206的正前方，与水平方向呈45度角，用于延长光路及阻止反射镜重影。

结合图3，所述数字图像处理装置102，包括：数字信号处理模块301、机器学习控制模块303和模式识别控制模块302，其中，

所述数字信号处理模块301，分别与所述光学及数字图像采集装置101和所述模式识别控制模块302相耦接，用于接收所述光学及数字图像采集装置101发送的数字图像，对所述数字图像进行滤波、图像增强、边沿提取和区域分割操作，还用于调取条码识别接口获得条码数据，根据检测到的数字图像信息自动选择测试方法；

所述模式识别控制模块302，分别与所述数字信号处理模块301和药敏鉴定分析装置103相耦接，接收所述数字信号处理模块301的数字图像，进行特征提取获得特征向量，与特征库中的特征向量进行比较，得到特征结果后对目标内容进行机器判读；

所述机器学习控制模块303，分别与所述数字信号处理模块101和药敏鉴定分析装置103相耦接，接收所述数字信号处理模块101的数字图像，进行特征提取获得特征向量，当所述特征库中不存在该特征向量时，对特征向量进行聚类分析并将结果添加到所述特征库。

结合图4，所述药敏鉴定分析装置103，进一步包括：鉴定结论及患者信息处理模块401、报告打印控制模块402和检测数据上传下载接口403，其中，

所述鉴定结论及患者信息处理模块401，分别与所述数字图像处理装置102、检测数据上传下载接口403和报告打印控制模块402相耦接，用于根据所述数字图像处理装置102的检测结果，结合CLIS标准及菌株鉴定信息给出实验结果及用药评论，分别发送至所述检测数据上传下载接口403和报告打印控制模块402；

所述报告打印控制模块402，与所述鉴定结论及患者信息处理模块401相耦接，用于编辑报告格式、打印输出结果和调取报告数据；

所述检测数据局上传下载接口403，与所述鉴定结论及患者信息处理模块401相耦接，通过ASTM或H17协议标准与LIS系统进行连接，用于下载LIS系统开出的化验单或将检测数据上传到LIS系统。本发明中的LIS(Laboratory Information Management System)是专为医院检验科设计的一套实验室信息管理系统，能将实验仪器与计算机组成网络，使病人样品登录、实验数据存取、报告审核、打印分发，实验数据统计分析等繁杂的操作过程实现了智能化、自动化和规范化管理。有助于提高实验室的整体管理水平，减少漏洞，提高检验质量。LIS的工作流程：通过门诊医生和住院工作站提出的检验申请，生成相应患者的化验条码标签，在生成化验单的同时将患者的基本信息与检验仪器相对应；当检验仪器生成结果后，系统会根据相应的关系，通过数据接口和结果核准将检验数据自动与患者信息相对应能实现检验信息电子化、检验信息管理自动化的网络系统，具备与医嘱双向沟通、采用条码管理手段、财务自动计费、仪器双向控制等重要功能特点。

所述鉴定结论及患者信息处理模块401，包括：权限控制单元、数据字典维护单元、鉴定标准维护单元和药敏鉴定单元，其中，

所述权限控制单元，用于负责用户登录和退出；

所述数据字典维护单元，用于配置科室、临床诊断和标本类型；

所述鉴定标准维护单元，用于配置微生物分类、抗生素信息、适用抗生素、判定标准、用药评论及专家规则；

所述药敏鉴定单元，用于根据结果、判定标准及专家规则给出鉴定结论，还用于调用所述检测数据局上传下载接口获得患者信息与上传报告信息，调用报告打印控制模块的接口输出纸质报告。

实施例二：

本发明提供的机器视觉鉴定分析及药敏鉴定系统适用于纸片扩散法药敏、微孔板药敏实验，主要包括：光学及数字图像采集装置101、数字图像处理装置102、药敏鉴定分析装置103三个部分。

光学及数字图像采集装置101中利用起偏器205和检偏器207增强被测物图象，利用透镜修正立体像差；数字图像处理装置102，包括：数字图象处理模块301，药敏纸片及培养基类型的模式识别控制模块302，新纸片、新培养基的机器学习控制模块303，影像形态以及药敏纸片类型的聚类算法；药敏鉴定分析装置103：通过机器对CLIS等鉴定标准的学习训练，产生鉴定结果的控制单元。

光学及数字图像采集装置101：光学系统中导光板201及面光源202与偏振片的组合起即为面光源起偏器作用，面光源202输出特定偏振方向的线偏振光。生长细菌的标本对于透射或反射的偏振光具有消偏的作用，未生长菌的标本不会改变光的偏振态。镜头前存在一个偏振镜，偏振方向与偏振片垂直，未被消偏的光线透过偏振镜后被阻挡，消偏的光线可正常通过。经过CCD数字相机206采集的图像呈现下列性质：对于生长细菌的标本具有明亮背景；未生长细菌的标本为黑暗背景。在目标影像中可明显区分细菌生长情况。

光学及数字图像采集装置101的组成：

导光板201及面光源202：采用5500K LED冷光源，包裹250×180mm导光板及光散射板材；

起偏器205：本实施例中选用线偏振片作为起偏器，具体的，导光板及面光源的下部覆盖线偏振片，产生线偏振面光源；

CCD数字相机206：采用300万～1000万像素工业数字相机及可微调支架；

检偏器207：本实施例中选用线偏振镜，起到检偏器作用，阻止未经散射的偏振光透过，偏振方向与线起偏器的偏振方向垂直；

光源控制开关209及亮度调节旋钮210：共3组，分别控制面光源202、上补光灯203、下补光灯204的开、关和亮度；

上补光灯203：用于产生肉眼观察的光线；

载物台208：用于放置培养皿或96孔板，上有适配器卡槽，用于置换不同规格的检测物适配器；

菲尼尔透镜211：用于修正采集96孔板图像时，立体相差造成的孔位遮挡；

下补光灯204：用于对纸片文字的照明，便于模式识别；

前表面反射镜212：用于延长光路及解决普通反射镜的重影问题。

数字图像处理装置102，包括：数字信号处理模块301、机器学习控制模块303和模式识别控制模块302，其中，

数字信号处理模块301：获得影像后对运动图像进行跟踪，当识别到目标物码放妥当后自动获取目标影像，并对影像进行滤波、图像增强、边沿提取、区域分割等操作，若包含条码信息此模块还负责调用条码识别接口获得条码数据。根据上述检测到的信息仪器自动根据特征选择相应的测试方法。

机器学习控制模块303：数字信号处理模块301对图像处理后由模式识别控制模块302对图像进行特征提取并获得特征向量，若特征向量不再特征库中，则通过机器学习控制模块303对特征向量重新进行聚类分析并将结果添加到特征库。若特征库不完整或识别误差大可反复进行此操作提高识别精度。

模式识别控制模块302：在数字信号处理模块301对提供分割的图像进行特征提取，获得特征向量，与特征库中的特征进行比较，得出结果后对目标内容进行机器判读、如纸片文字、抑菌圈直径、寻找96孔板孔位、判读孔位OD、判读孔位CV值。

具体的，如图3所示，数字图像发送至数字信号处理模块301后，数字信号处理模块301进行运动捕捉，当感知到目标物码放完毕，仪器自动完成拍摄操作，并对影像进行滤波、图像增强、边沿提取、区域分割等操作，当影像中包含条码信息时，则数字信号处理模块301还负责调用条码识别接口进而获得条码数据，在获得目标样本图像后数字信号处理模块301根据目标样本特征、条形码等信息首先确定目标样本类型，而后自动选取检测方法。当确定检测方法后，系统检测“是否已经建立特征向量”。

若判定结果为是，则进入模式识别控制模块302，进行目标识别，并得到识别结果，例如：若是培养皿则进行文字识别及抑菌圈测量，若为96孔板则根据实验板卡类型选择色度值检测(CV)或是吸光度(OD)检测。

若判定结果为否，则进入机器学习控制模块303，对数字图像进行特征提取并获得特征向量，当所述特征库中不存在该特征向量时，则对特征向量进行聚类分析并将结果添加到所述特征库中。然后，系统检测“是否已经建立特征向量”：若检测结果为“否”，则重复上述操作；若检测结果为“是”，则进入模式识别控制模块302。

药敏鉴定分析装置103，包括：鉴定结论及患者信息处理模块401、报告打印控制模块402和检测数据上传下载接口403，其中，

鉴定结论及患者信息处理模块401：用户通过LIS LINK接口获得患者信息。并通过数字图像处理装置102对检测目标进行检测，结合CLSI标准及菌株鉴定信息给出实验结果及用药评论，主要功能单元如下：

权限控制单元：负责用户登入登出控制避免误操作；

数据字典维护单元：用于配置科室、临床诊断、标本类型及其他字典信息；

鉴定标准维护单元：用于配置微生物分类、抗生素信息、适用抗生素及判定标准、用药评论及专家规则；

药敏鉴定单元：用于根据检测结果、判定标准及专家规则给出鉴定结论。负责调用通信接口获得患者信息与上传报告信息的任务。负责调用打印控制接口输出纸质报告。

报告打印控制模块402：对鉴定结论的打印控制模块，具有报告格式编辑、结果打印输出、报告数据调取等功能。

检测数据上传下载接口403：通过ASTM或HI7等协议标准，将仪器与LIS系统进行连接，可下载LIS系统开出的化验单或将检测数据上传到LIS系统。

具体的，如图4所示，数字图像处理装置102分析识别图像后，药品的代码(WHONET)、含量(C)、检测孔位色度值(CV)、检测孔位吸光度(OD)、检测孔位判定值(N/P)、最小抑菌浓度(MIC)、抑菌圈直径(mm)等已经通过模式识别算法进行了识别与计算，并得到识别结果，所述识别结果与系统内置的鉴定标准，经过鉴定结论及患者信息处理模块进行整合，可产生鉴定结论。所述鉴定标准包括但不限于：CLIS及行业鉴定标准、细菌字典及分类、适用抗生素及判定界值、用药评论和/或用药指南等鉴定标准；所述鉴定结论包括但不限于：某菌株样本的敏感、耐药的判定结果及用药指导与建议。用户在得到鉴定结论后，可以有两种选择：A、通过报告打印控制模块402连接到打印机输出纸质报告；B、通过检测数据上传下载接口403将报告上传到LIS系统。

实施例三：

本实施例为应用实施例，利用本发明提供的基于XMVision的机器视觉鉴定分析及药敏鉴定系统，进行KB法药敏实验抑菌圈测量及纸片类型识别与训练：

1)打开上补光灯和下补光灯；清理载物台上的物品；

2)60秒后进入XMVision-YM工作站；扫描条码并输入分离菌株号；输入微生物代码；

3)放置培养皿，进行测量，得到测量结果，对测量结果进行判定。

4)当抑菌圈直径需要调整时，调整抑菌圈的大小；当判定文字清晰的时候，进行文字识别训练，当文字不清晰时需要更正错误，调整完毕；

5)给出检测数据，LIS导入测量数据。

实施例四：

本实施例为应用实施例，利用本发明提供的基于XMVision的机器视觉鉴定分析及药敏鉴定系统，进行96孔板最小抑菌浓度(MIC)检测：

1)打开面光源；清理载物台上的物品；

2)60秒后进入XMVision-YM工作站，扫描条码并输入分离菌株号、菌株代码，选择检测模板类型，放置96孔板；

3)测量得到色度值、OD值、菌落生长NP值；

4)复核孔位测量结果，得到最小抑菌浓度；

5)检测数据文档，测量完成，LIS导入测量数据。

与现有技术相比，本发明所述的基于XMVision的机器视觉鉴定分析及药敏鉴定系统，达到了如下效果：

1)本发明的机器视觉鉴定分析及药敏鉴定系统结构紧凑，实现了智能化药敏鉴定。

2)本发明的机器视觉鉴定分析及药敏鉴定系统设置了起偏器和检偏器，成像更清楚。

3)本发明的机器视觉鉴定分析及药敏鉴定系统能够实现基于KB法(纸片扩散法)药敏检测和基于96孔板的MIC值(最小抑菌浓度值)药敏检测的多功能测试，即兼有基于有96孔版测量MIC值、KB法药敏的自动检测功能。

4)在进行基于KB法(纸片扩散法)药敏检测具有以下优势：

全自动检测药敏纸片文字信息及纸片位置，无需订制检测模板，自动匹配检测抗生素类型，可灵活选择药品进行药敏鉴定；智能学习训练模式，可对未来的新纸片进行学习训练，并通过反复训练逐步提高识别精度；自动测量抑菌圈大小，并提供可视化界面校准测量尺寸。检测速度和识别精度都明显优于卡尺测量或非自动化测量仪器；可对D试验、协同试验进行自动判别，可根据抗生素测量结果自动判别耐药表型；可与软件系统无缝连接、通过ASTM、HL7标准协议实时传输检测结果。

5)在进行基于96孔板的MIC值(最小抑菌浓度值)药敏检测具有以下优势：

可根据检测孔位的色度值、阴性对照孔结果，自动检测孔位对应的NP值；可根据检测孔位的OD值(吸光度)、阴性对照孔结果，自动检测孔位对应的NP值；可根据检测孔位的菌落特征值、阴性对照孔结果，自动检测孔位对应的NP值；根据NP值与检测模板，自动检测MIC值；可与与软件系统无缝连接、通过ASTM、HL7标准协议实时传输检测结果。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.基于XMVision的机器视觉鉴定分析及药敏鉴定系统，其特征在于，包括：光学及数字图像采集装置、数字图像处理装置和药敏鉴定分析装置，其中，

所述光学及数字图像采集装置，与所述数字图像处理装置相耦接，用于提供光源并采集数字图像，发送至所述数字图像处理装置，利用其中设置的起偏器和检偏器增强被测物的数字图像，利用透镜修正数字图像的立体像差；

所述数字图像处理装置，分别与所述光学及数字图像采集装置和药敏鉴定分析装置相耦接，用于接收所述数字图像，进行运动捕捉，当感知到目标物码放完毕，对图像进行滤波和特征增强，获得目标样本图像后根据目标样本特征和条形码信息确定目标标本类型，选取检测方法，得到检测结果，进行处理后发送至所述药敏鉴定分析装置；

所述药敏鉴定分析装置，与所述数字图像处理装置相耦接，通过模式识别算法并结合其中预置的CLIS鉴定标准进行药敏鉴定，并给出鉴定结论；

所述光学及数字图像采集装置，包括：导光板、面光源、上补光灯、下补光灯、起偏器、CCD数字相机、检偏器、载物台、光源控制开关和亮度调节旋钮，所述光学及数字图像采集装置为顺时针旋转90°的凹形体，该凹形体具有一凹槽，其中，

所述导光板，位于所述凹槽的上部，该导光板上固定连接有面光源，位于所述载物台正上方；

所述起偏器，固定于所述导光板及面光源下方，用于产生线偏振光；

至少一个的所述上补光灯，位于所述起偏器下方，分布在所述起偏器的周围，用于产生肉眼观察的光线；

所述载物台，位于所述凹槽的下部，用于放置培养皿或96孔板，该载物台上设有适配器卡槽，用于置换不同规格的检测物适配器；

三个所述光源控制开关，位于所述凹形体侧面，用于分别控制所述面光源、上补光灯和下补光灯的开和关；

三个所述亮度调节旋钮，位于所述凹形体侧面，用于分别控制所述面光源、上补光灯和下补光灯的亮度；

所述CCD数字相机，位于所述凹形体内部的左下方，用于采集数字图像；

所述检偏器，进一步为线偏振镜，位于所述CCD数字相机前方，用于阻止未经散射的偏振光透过，偏振方向与所述起偏器的偏振方向垂直。

2.根据权利要求1所述的机器视觉鉴定分析及药敏鉴定系统，其特征在于，所述光学及数字图像采集装置，还包括菲尼尔透镜，位于载物台下方，用于修正采集96孔板图像时立体相差造成的孔位遮挡；所述光学及数字图像采集装置，还包括前表面反射镜，设置在所述凹形体的下部，位于所述下补光灯的正下方和CCD数字相机的正前方，与水平方向呈45度角，用于延长光路及阻止反射镜重影。

3.根据权利要求1所述的机器视觉鉴定分析及药敏鉴定系统，其特征在于，所述数字图像处理装置，包括：数字信号处理模块、机器学习控制模块和模式识别控制模块，其中，

所述数字信号处理模块，分别与所述光学及数字图像采集装置和所述模式识别控制模块相耦接，用于接收所述光学及数字图像采集装置发送的数字图像，对所述数字图像进行滤波、图像增强、边沿提取和区域分割操作，还用于调取条码识别接口获得条码数据，根据检测到的数字图像信息自动选择测试方法；

所述模式识别控制模块，分别与所述数字信号处理模块和药敏鉴定分析装置相耦接，接收所述数字信号处理模块的数字图像，进行特征提取获得特征向量，与特征库中的特征向量进行比较，得到特征结果后对目标内容进行机器判读；

所述机器学习控制模块，分别与所述数字信号处理模块和药敏鉴定分析装置相耦接，接收所述数字信号处理模块的数字图像，进行特征提取获得特征向量，当所述特征库中不存在该特征向量时，对特征向量进行聚类分析并将结果添加到所述特征库。

4.根据权利要求1所述的机器视觉鉴定分析及药敏鉴定系统，其特征在于，所述药敏鉴定分析装置，进一步包括：鉴定结论及患者信息处理模块、报告打印控制模块和检测数据上传下载接口，其中，

所述鉴定结论及患者信息处理模块，分别与所述数字图像处理装置、检测数据上传下载接口和报告打印控制模块相耦接，用于根据所述数字图像处理装置的检测结果，结合CLIS标准及菌株鉴定信息给出实验结果及用药评论，分别发送至所述检测数据上传下载接口和报告打印控制模块；

所述报告打印控制模块，与所述鉴定结论及患者信息处理模块相耦接，用于编辑报告格式、打印输出结果和调取报告数据；

检测数据上传下载接口，与所述鉴定结论及患者信息处理模块相耦接，通过ASTM或H17协议标准与LIS系统进行连接，用于下载LIS系统开出的化验单或将检测数据上传到LIS系统。

5.根据权利要求4所述的机器视觉鉴定分析及药敏鉴定系统，其特征在于，所述鉴定结论及患者信息处理模块，包括：权限控制单元、数据字典维护单元、鉴定标准维护单元和药敏鉴定单元，其中，

所述权限控制单元，用于负责用户登录和退出；

所述数据字典维护单元，用于配置科室、临床诊断和标本类型；

所述鉴定标准维护单元，用于配置微生物分类、抗生素信息、适用抗生素、判定标准、用药评论及专家规则；

所述药敏鉴定单元，用于根据结果、判定标准及专家规则给出鉴定结论，还用于调用检测数据上传下载接口获得患者信息与上传报告信息，调用报告打印控制模块的接口输出纸质报告。

6.根据权利要求1所述的视觉鉴定分析及药敏鉴定系统，其特征在于，所述面光源，进一步为，5500K LED冷光源，所述导光板，进一步为，为250mm×180mm的导光板，所述CCD数字相机，进一步为，300万-1000万像素的工业数字相机。

7.根据权利要求3所述的机器视觉鉴定分析及药敏鉴定系统，其特征在于，所述模式识别控制模块，进行机器判读后得到的识别结果，进一步包括：药品代码、药品含量、孔位色度值、孔位吸光度、孔位判定值、抗生素的抑菌圈直径和抗生素最小抑菌浓度。

8.一种应用权利要求1至7中任一所述的机器视觉鉴定分析及药敏鉴定系统进行KB法药敏检测。

9.一种应用权利要求1至7中任一所述的机器视觉鉴定分析及药敏鉴定系统进行96孔板最小抑菌浓度检测。