JP7416136B2 - Colony detection device - Google Patents
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Description
本発明は、コロニー検出装置に関する。 The present invention relates to a colony detection device .
近年、ファーストフードその他の外食産業の成長や手軽な加工食品の増加に伴い、他人が調理した食品を食する機会が著しく増加している。その一方で、加工食品等の食品に毒物または有害な微生物等の危険なものが混入すると、人体に直接影響を与える。そのため、加工食品を取り扱う場合には、原材料の安全性だけでなく、製造工程の衛生面を厳しく管理し、食品の生産加工の全般に亘る食品の安全性が求められている。 In recent years, with the growth of fast food and other restaurant industries and the increase in conveniently processed foods, opportunities to eat food prepared by others have increased significantly. On the other hand, when dangerous substances such as poisonous substances or harmful microorganisms are mixed into foods such as processed foods, they directly affect the human body. Therefore, when handling processed foods, it is necessary not only to ensure the safety of raw materials, but also to strictly control the hygiene aspects of the manufacturing process, and to ensure food safety throughout the food production and processing.
特許文献1には、食品から採取した微生物をシャーレやフィルム上で培養し、コロニーを計数するコロニー検出システムが開示されている。
しかし、食品に含まれる微生物には、例えば、一般生菌、大腸菌、大腸菌群、黄色ブドウ球菌等の様々な細菌が存在し、また、検体の種別や希釈液の種別又は希釈率、培養条件などの様々な条件に応じてコロニーを検出するための検出ロジックの選定や検出処理パラメータの特定などの煩雑な作業が必要となる。特に、検出処理パラメータの特定は、コロニーの検出精度を高めるための重要な作業である。 However, there are various types of microorganisms contained in food, such as general viable bacteria, Escherichia coli, coliform bacteria, and Staphylococcus aureus. This requires complicated work such as selecting detection logic and specifying detection processing parameters to detect colonies according to various conditions. In particular, identifying detection processing parameters is an important task for increasing colony detection accuracy.
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、コロニーの検出精度を向上することができるコロニー検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a colony detection device that can improve colony detection accuracy.
本発明の実施の形態に係るコロニー検出装置は、微生物が培養された培地の培地画像データを取得する培地画像取得部と、前記培地画像取得部で取得した培地画像データを、培地画像及び培地種別を含む学習データを用いて生成された識別器に入力し、前記識別器が識別する培地種別に基づいてコロニーを検出するための検出器を特定する特定部と、前記特定部で特定した検出器を用いて前記培地画像取得部で取得した培地画像データに基づくコロニーを検出する検出部とを備える。 A colony detection device according to an embodiment of the present invention includes a culture medium image acquisition unit that acquires culture medium image data of a culture medium in which microorganisms are cultured, and a culture medium image data acquired by the culture medium image acquisition unit, and a culture medium image and a culture medium type. a specifying unit that specifies a detector for detecting a colony based on a medium type that is input to a discriminator generated using learning data that is identified by the discriminator; and a detector specified by the specifying unit. and a detection section that detects colonies based on the culture medium image data acquired by the culture medium image acquisition section using the medium image acquisition section.
本発明の実施の形態に係るコロニー検出装置は、微生物が培養された培地の培地画像データを取得する培地画像取得部と、前記培地画像取得部で取得した培地画像データを、培地画像、コロニーを検出するための検出器の検出器データ及び検出処理パラメータデータを含む学習データを用いて生成された識別器に入力し、前記識別器が特定する検出器情報及び検出処理パラメータ情報に基づいて生成される検出器を用いて前記培地画像取得部で取得した培地画像データに基づくコロニーを検出する検出部とを備える。 A colony detection device according to an embodiment of the present invention includes a culture medium image acquisition unit that acquires culture medium image data of a culture medium in which microorganisms are cultured, and a culture medium image data acquired by the culture medium image acquisition unit, and a culture medium image and colonies. input to a discriminator generated using learning data including detector data and detection processing parameter data of a detector for detection, and generated based on the detector information and detection processing parameter information specified by the discriminator. and a detection section that detects colonies based on the culture medium image data acquired by the culture medium image acquisition section using a detector.
本発明の実施の形態に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、微生物が培養された培地の培地画像データを取得する処理と、取得した培地画像データを、培地画像データ及び培地種別を含む学習データを用いて生成された学習モデルに入力し、前記学習モデルが識別する培地種別に基づいてコロニーを検出するための検出アルゴリズムを特定する処理と、特定した検出アルゴリズムを用いて取得した培地画像データに基づくコロニーを検出する処理とを実行させる。 A computer program according to an embodiment of the present invention causes a computer to perform a process of acquiring medium image data of a medium in which microorganisms are cultured, and to use the acquired medium image data using learning data including the medium image data and the medium type. processing to identify a detection algorithm for detecting colonies based on the culture medium type identified by the learning model, and colony detection based on culture medium image data acquired using the identified detection algorithm. and the process of detecting it.
本発明の実施の形態に係るコロニー検出方法は、微生物が培養された培地の培地画像データを取得し、取得された培地画像データを、培地画像データ及び培地種別を含む学習データを用いて生成された識別器に入力し、前記識別器が識別する培地種別に基づいてコロニーを検出するための検出器を特定し、特定された検出器を用いて取得した培地画像データに基づくコロニーを検出する。 A colony detection method according to an embodiment of the present invention acquires medium image data of a medium in which microorganisms are cultured, and generates the acquired medium image data using learning data including the medium image data and the medium type. A detector for detecting colonies is specified based on the medium type identified by the discriminator, and colonies are detected based on the medium image data acquired using the specified detector.
本発明の実施の形態に係る識別器生成方法は、微生物が培養された培地の培地画像データを取得し、前記培地画像データの培地種別を取得し、取得された培地画像データ及び培地種別を含む学習データを用いて識別器を生成する。 A discriminator generation method according to an embodiment of the present invention acquires medium image data of a medium in which microorganisms are cultured, acquires a medium type of the medium image data, and includes the acquired medium image data and medium type. Generate a classifier using the training data.
本発明の実施の形態に係る識別器は、微生物が培養された培地の培地画像データ及び前記培地画像データの培地種別を含む学習データを用いて生成されている。 The discriminator according to the embodiment of the present invention is generated using learning data including medium image data of a medium in which microorganisms are cultured and the medium type of the medium image data.
本発明によれば、コロニーの検出精度を向上することができる。 According to the present invention, the accuracy of colony detection can be improved.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は本実施の形態のコロニー検出装置50の構成の一例を示すブロック図である。コロニー検出装置50には、インターネットなどのネットワーク1を介して1又は複数(図1の例では、1台)の光学式読取装置としてのスキャナ10が接続されている。スキャナ10は、企業又は会社などの衛生管理システム100から後述のフィルム型培地を読み取り、読み取って得られた培地画像データをコロニー検出装置50に送信することができる。
Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a
衛生管理システム100は、例えば、加工中又は加工後の食品を製造する製造工程又は食品を検査する検査工程において、加工中又は加工後の食品を検体として抽出し、後述のフィルム型培地に試料液(検体)を滴下し、適切な滅菌希釈液を添加し、試料液を希釈し所要の培養条件で培養する。培養後のフィルム型培地は、前述のように、スキャナ10で読み取ることができる。
For example, the
図2はフィルム型培地20の一例を示す模式図である。フィルム型培地20は、フィルムによって形成された基材シート21、基材シート21の中央部に形成された円形の枠22、枠22内に設けられる細菌を培養する培養層23、培養層23を含む基材シート21を被覆するカバーシート24などを備える。なお、図2は、培養後のフィルム型培地を示し、コロニーを目視することができる。コロニーは、目に見えないほど小さな菌を培養し、目に見えるまで菌を増やしたときの菌の集まりをいう。コロニーを計数して菌数としている。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the film-
なお、図示していないが、フィルム型培地20の培養層23を除く余白に付帯情報を記載することができる。付帯情報には、例えば、検体の種別や希釈液の種別又は希釈率、培養条件などを含めることができる。付帯情報は、印刷された文字又は記号でもよく、手書きされた文字等であってもよい。付帯情報は、スキャナ10で読み取ることができる。
Although not shown, supplementary information can be written in the margin of the film-
また、フィルム型培地20の培養層23を除く余白に培地種別情報を記載することができる。培地種別情報は、例えば、培地の種類(培地種別)を含み、印刷された文字又は記号でもよく、手書きされた文字等であってもよい。培地種別情報は、スキャナ10で読み取ることができる。
Further, medium type information can be written in the margin of the film-
図1に示すように、コロニー検出装置50は、装置全体を制御する制御部51、通信部52、記憶部53、調整部54、判定部55、出力処理部56及び処理部60を備える。処理部60は、識別器としての学習モデル61、学習処理部62及び検出部63を備える。検出部63は、検出器としての検出ロジック部631及び検出処理パラメータ部632を備える。なお、学習モデル61が学習済みである場合、学習処理部62は具備しなくてもよく、必須の構成ではない。
As shown in FIG. 1, the
制御部51は、CPU、ROM及びRAMなどで構成することができる。
The
通信部52は、ネットワーク1を介して、スキャナ10との間で通信を行う機能を有し、スキャナ10で読み取った情報を受信(取得)することができる。
The
より具体的には、通信部52は、培地画像取得部としての機能を有し、微生物(細菌)が培養された培地の培地画像データをスキャナ10から取得することができる。
More specifically, the
通信部52は、付帯情報取得部としての機能を有し、取得した培地画像データに関連する付帯情報をスキャナ10から取得することができる。また、通信部52は、種別情報取得部としての機能を有し、取得した培地画像データの培地種別情報をスキャナ10から取得することができる。
The
処理部60は、例えば、CPU(例えば、複数のプロセッサコアを実装したマルチ・プロセッサなど)、GPU(Graphics Processing Units)、DSP(Digital Signal Processors)、FPGA(Field-Programmable Gate Arrays)などのハードウェアを組み合わせることによって構成することができる。また、量子プロセッサを組み合わせることもできる。
The
学習モデル61は、識別器としての機能を有し、多層のニューラルネットワーク(深層学習)を用いることができ、例えば、畳み込みニューラルネットワーク(Convolutional Neural Network)を用いることができるが、他の機械学習を用いてもよい。
The
図3は学習モデル61の構成の一例を示す模式図である。図3に示す学習モデル61は、畳み込みニューラルネットワークであり、入力層611、畳み込み層612、プーリング層613、畳み込み層614、プーリング層615、全結合層616、及び出力層617が、この順に接続されている。なお、畳み込み層、プーリング層及び全結合層の数は便宜上のものであり、図3に示す数に限定されない。また、便宜上、活性化関数の層は省略している。入力層611には、培地画像データが入力される。学習モデル61は、1枚のフィルム型培地20をスキャナ10で読み取って得られた培地画像データ毎に、識別結果(後述の培地種別、検出処理パラメータなど)を出力することができる。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the
図4は畳み込み層で行う処理を示す模式図である。畳み込み層の入出力データは、特徴マップとも称され、畳み込み層の入力データを入力特徴マップ、畳み込み層の出力データを出力特徴マップともいう。初段の畳み込み層の入力特徴マップは、入力されたフレーム単位の画像である。畳み込み層で行う処理(「畳み込み演算」ともいう)は、畳み込みフィルタ(「フィルタ」ともいう)によるフィルタ演算である。 FIG. 4 is a schematic diagram showing the processing performed in the convolution layer. The input/output data of the convolutional layer is also called a feature map, the input data of the convolutional layer is also called an input feature map, and the output data of the convolutional layer is also called an output feature map. The input feature map of the first convolutional layer is an input frame-by-frame image. The processing performed in the convolution layer (also referred to as "convolution operation") is a filter operation using a convolution filter (also referred to as "filter").
図4に示すように、便宜上、入力特徴マップを、8×8ピクセルとする。また、フィルタの大きさを3×3ピクセルとする。畳み込み演算では、入力特徴マップに対して、フィルタのウィンドウを一定の間隔でスライドさせながら、フィルタの要素と入力特徴マップの対応する要素を乗算し、その和を求め、求めた和を出力特徴マップの対応するピクセルに格納する。図4の例では、入力特徴マップのフィルタF1に対応する領域Sの演算結果が出力特徴マップのピクセルS1に格納される。また、入力特徴マップのフィルタF2に対応する領域Sの演算結果が出力特徴マップのピクセルS2に格納される。同様に、入力特徴マップのフィルタF3に対応する領域Sの演算結果が出力特徴マップのピクセルS3に格納される。フィルタを1ピクセルずつ移動させて同様の演算を行うことにより、出力特徴マップは、6×6ピクセルの大きさとなる。ここで、3つのフィルタF1、F2、F3を用いることにより、3つの出力特徴マップが得られる。 As shown in FIG. 4, for convenience, the input feature map is assumed to be 8×8 pixels. Furthermore, the size of the filter is assumed to be 3×3 pixels. In the convolution operation, while sliding the filter window at regular intervals on the input feature map, the elements of the filter are multiplied by the corresponding elements of the input feature map, the sum is calculated, and the calculated sum is used as the output feature map. to the corresponding pixel. In the example of FIG. 4, the calculation result of the region S corresponding to the filter F1 of the input feature map is stored in the pixel S1 of the output feature map. Further, the calculation result of the region S corresponding to the filter F2 of the input feature map is stored in the pixel S2 of the output feature map. Similarly, the calculation result of the region S corresponding to the filter F3 of the input feature map is stored in the pixel S3 of the output feature map. By moving the filter one pixel at a time and performing similar operations, the output feature map will have a size of 6×6 pixels. Here, by using three filters F1, F2, and F3, three output feature maps are obtained.
学習モデル61の学習では、フィルタに関するパラメータとして、例えば、フィルタの要素の値、フィルタの数(図4の例では、3)、フィルタの大きさ(図4の例では、3×3)、フィルタの移動幅(「スライド」ともいう、図4の例では、1ピクセル)、入力特徴マップの周囲(端の領域)を0で埋めるパディングなどを最適化する。畳み込み層により、画像の空間的な特徴を抽出することができる。
In learning the
図5はプーリング層で行う処理を示す模式図である。プーリング層は、畳み込み層から出力された二次元特徴マップの大きさを縮小する処理を行う。具体的には、画像の局所領域を一つの要素に集約する処理を行う。例えば、図5に示すように、6×6ピクセルの特徴マップ(出力特徴マップ)において、2×2の局所領域(ウィンドウW)を、各要素のうちの最大値である「4」に集約している。なお、ウィンドウWのスライドは、ウィンドウWの大きさに等しく、図5の例では、2ピクセルずつスライドするので、6×6ピクセルの特徴マップは、3×3ピクセルに縮小される。プーリング層により、画像内で、例えば、特徴部分が多少変形又は変位していても、その変形又は変位による差異を吸収して特徴部分を抽出することができる。 FIG. 5 is a schematic diagram showing the processing performed in the pooling layer. The pooling layer performs processing to reduce the size of the two-dimensional feature map output from the convolution layer. Specifically, processing is performed to aggregate local regions of the image into one element. For example, as shown in Figure 5, in a 6x6 pixel feature map (output feature map), the 2x2 local area (window W) is aggregated into "4", which is the maximum value of each element. ing. Note that the sliding of the window W is equal to the size of the window W, and in the example of FIG. 5, it slides by 2 pixels, so the feature map of 6×6 pixels is reduced to 3×3 pixels. With the pooling layer, even if a characteristic part is slightly deformed or displaced within the image, for example, the difference due to the deformation or displacement can be absorbed and the characteristic part can be extracted.
学習処理部62は、学習データを用いて学習モデル61を学習・更新(生成)する。学習処理部62の詳細は後述する。
The
検出部63は、培地の種類に応じて、検出ロジック部631内の複数の検出ロジック(検出アルゴリズム、検出器ともいう)の中から特定された最適な検出ロジックを用いるとともに、検出処理パラメータ部632内の検出処理パラメータの中から特定された最適な検出処理パラメータを用いて、培地画像データに対する画像処理を行って、コロニーを検出する。コロニーの検出は、例えば、コロニーの位置情報(画像上のX座標及びY座標)、コロニー検出の信頼度などを含む。信頼度は、検出精度を意味し、例えば、コロニーを検出するための色特徴量と色特徴量の閾値との差又は比が大きいほど信頼度が高いとすることができる。
The
検出処理パラメータには、例えば、培地画像からコロニーを検出する際の色に関する特徴量(色特徴量)、色特徴量の閾値、培地判定を行う際の合否における閾値、マスク半径、検出ロジック用の各種パラメータなどを含む。 Detection processing parameters include, for example, color-related features (color features) when detecting colonies from culture medium images, thresholds for color features, pass/fail thresholds when making culture medium judgments, mask radius, detection logic parameters, etc. Contains various parameters.
次に、学習モデル61の生成(学習)方法について説明する。
Next, a method for generating (learning) the
図6は学習処理部62による学習モデル61の学習方法の第1例を示す模式図である。図6に示すように、学習処理部62は、学習データとして、学習用入力データ及び学習用出力データを学習モデル61に与える。学習用入力データには、培地画像データが含まれる。学習用出力データには、培地の種類(培地種別)、検出部63が用いる検出処理パラメータの他に、検出部63が培地画像データに基づいて出力するコロニーの位置情報、コロニー検出の信頼度などを含めることができる。なお、コロニーの位置情報は必須ではない。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a first example of a learning method of the
学習処理部62は、培地画像データ及び培地の種類を含む学習データを用いて学習モデル61を学習・更新(生成)することができる。培地の種類は、例えば、一般生菌数測定用の培地(ACとも称する)、大腸菌群数測定用の培地(CCとも称する)、大腸菌・大腸菌群数測定用の培地(ECとも称する)、黄色ブドウ球菌数測定用の培地(SAとも称する)などを含む。これにより、学習モデル61は、培地画像データに基づいて、培地の種別を識別(出力)することができる。
The
また、学習処理部62は、培地画像データ、コロニーを検出するための検出処理パラメータ及びコロニーの検出結果情報を含む学習データを用いて学習モデル61を学習・更新(生成)することができる。検出結果情報には、コロニーの位置情報、コロニー検出の信頼度(例えば、コロニーの検出結果がどの程度正しいかの確率)を含めることができる。例えば、学習モデル61に学習データとして培地画像データを与え、検出処理パラメータを更新する都度、更新した検出処理パラメータ及び更新の結果得られるコロニーの検出結果情報を学習データとして学習モデル61に与えて、学習モデル61を学習させることができる。これにより、学習モデル61は、コロニー検出の信頼度を所定の閾値以上にするために必要な検出処理パラメータを識別(出力)することができる。
Further, the
次に、コロニーの検出方法について説明する。 Next, a method for detecting colonies will be explained.
図7は処理部60によるコロニー検出方法の第1例を示す模式図である。学習モデル61は、培地画像データ及び培地の種類を含む学習データを用いて学習されているので、例えば、培地の種類が未知の培地画像データを学習モデル61に入力すると、学習モデル61は、入力された培地画像データに基づいて培地の種類を識別することができる。学習モデル61が出力(識別)する培地の種類は、例えば、前述のAC、CC、EC、SA毎に、その確率を出力することができる。最も大きい確率の培地の種類を識別結果とすることができる。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a first example of a colony detection method by the
検出部63は、特定部としての機能を有し、学習モデル61が識別した培地の種別に基づいて、検出ロジック部631が有する検出ロジックA、B、C、Dの中から識別した培地の種別に最適な検出ロジックを特定することができる。例えば、培地の種別がAC、CC、EC、SAに応じて、検出ロジックA、B、C、Dを特定することができる。これにより、培地の種類に応じて、最適な検出ロジックを特定することができる。なお、図7では、検出ロジックA~Dを図示しているが、検出ロジックの数は4つに限定されるものでない。なお、学習モデル61が出力する、AC、CC、EC、SA毎の確率の大小に応じて、検出ロジックA、B、C、Dの少なくとも2つの一部を組み合わせた検出ロジックを特定してもよい。
The
検出部63は、特定した検出ロジックを用いて、培地画像データに対して画像処理を行って、コロニーを検出することができる。
The
上述の構成により、培地画像データを処理部60(学習モデル61)に入力するだけで、培地の種類が識別され、識別された培地の種類に最適な検出ロジックが特定されてコロニーを検出することができるので、検出ロジックの選定などの煩雑な作業が不要になるとともに、コロニーの検出精度を向上させることができる。 With the above-described configuration, by simply inputting culture medium image data to the processing unit 60 (learning model 61), the type of culture medium is identified, the detection logic optimal for the identified type of culture medium is specified, and colonies are detected. This eliminates the need for complicated work such as selecting detection logic, and improves the accuracy of colony detection.
また、学習モデル61は、コロニーを検出するための検出処理パラメータ及びコロニーの検出結果情報を含む学習データを用いて学習されているので、例えば、培地画像データを学習モデル61に入力すると、学習モデル61は、培地画像データに対して画像処理を行う検出ロジックに最適な検出処理パラメータ(検出処理パラメータ情報)を特定することができる。
In addition, since the
検出部63は、特定した検出ロジック及び検出ロジックに最適な検出処理パラメータを用いて、培地画像データに対して画像処理を行って、コロニーを検出することができる。
The
上述の構成により、培地画像データを処理部60(学習モデル61)に入力するだけで、検出ロジックに対して最適な検出処理パラメータが特定されてコロニーを検出することができるので、検出処理パラメータの特定などの煩雑な作業な作業が不要になるとともに、コロニーの検出精度を向上させることができる。 With the above configuration, by simply inputting culture medium image data to the processing unit 60 (learning model 61), the optimum detection processing parameters for the detection logic can be specified and colonies can be detected. Complicated work such as identification becomes unnecessary, and the accuracy of colony detection can be improved.
出力処理部56は、学習モデル61が識別した培地の種類(培地種別)、検出部63が出力したコロニーの位置情報、コロニー検出の信頼度などに基づいてコロニー検出結果を出力する。
The
図8はコロニー検出結果の一例を示す模式図である。図8に示すように、培養層の中で、符号M1で示す矩形状のマークは、1個と計数されたコロニーを示す。コロニーが多色の場合は、色別にコロニーの数を計数することができる。符号M2で示すマークは、複数のコロニーが繋がっている状態を示す。図8の例では、コロニー数は4個である。符号M3で示すマークは、コロニーの境界線を示す。コロニーと培地の境目に境界線を表示している。これにより、コロニーの境目を明確に判断することができる。符号M4で示すマークは、コロニーと誤認する可能性がある着色へのマーカ表示、あるいは誤検知が発生しやすい検体への注意喚起表示である。これにより、コロニーの誤認をしないように注意喚起をすることができる。 FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of colony detection results. As shown in FIG. 8, in the culture layer, a rectangular mark indicated by the symbol M1 indicates a colony counted as one. If the colonies are multicolored, the number of colonies can be counted by color. A mark indicated by the symbol M2 indicates a state in which a plurality of colonies are connected. In the example of FIG. 8, the number of colonies is four. The mark indicated by the symbol M3 indicates the boundary line of the colony. A border line is displayed between the colony and the medium. This makes it possible to clearly determine the boundaries between colonies. The mark indicated by the symbol M4 is a marker display for a colored specimen that may be mistaken for a colony, or a display for calling attention to a specimen that is likely to be falsely detected. This makes it possible to call attention to avoid misidentifying colonies.
調整部54は、通信部52で取得した付帯情報に基づいて学習モデル61が特定する検出処理パラメータを調整することができる。取得した培地画像データは、検体の種別や希釈液の種別又は希釈率、培養条件などに基づいて培養された結果によって得られる画像データであるので、培地画像データには、検体の種別や希釈液の種別又は希釈率、培養条件などの条件も暗示的に含まれていると考えることができる。従って、学習モデル61が培地画像データを学習データとして学習する場合、学習データの中には検体の種別や希釈液の種別又は希釈率、培養条件などの条件も暗示的に含まれていると考えられる。
The
しかし、学習モデル61が特定する検出処理パラメータを付帯情報に基づいて調整することにより、さらに最適な検出処理パラメータを得ることができ、コロニーの検出精度をさらに向上させることができる。
However, by adjusting the detection processing parameters specified by the
出力処理部56は、出力部としての機能を有し、学習モデル61が識別する培地の種類の信頼度が所定の閾値以下である場合、所定の通知を出力する。信頼度は、学習モデル61の識別結果がどの程度確かであるかを示す指標であり、閾値は、例えば、98%、95%など適宜の値を設定できる。所定の通知は、例えば、学習モデル61が識別する培地の種類が正しくないこと、あるいはコロニーの検出が不可であることを通知するものを含む。これにより、仮にコロニーの検出が不可である場合には、その旨が通知されるので、誤ったコロニー検出がされることを防止できる。
The
検出部63は、設定部としての機能を有し、出力処理部56が所定の通知を出力した場合、コロニーを検出するための所要の検出ロジックを設定することができる。例えば、培地の種類が識別することができず、検出ロジックを特定することができない場合でも、所要の検出ロジックを設定できるようにしたので、コロニーの検出を行うことができる。
The
判定部55は、取得した培地画像データに基づいて検出部63がコロニーを検出することができない場合、通信部52で取得した培地種別情報(培地の種類)に基づいて、培地画像データの培地の種類を判定することができる。学習モデル61が培地の種類を識別することができない場合でも、培地種別情報に基づいて培地の種類を判定できるので、学習モデル61の学習労力を低減することができる。
If the
制御部51は、学習モデル61に入力された培地画像データ及び学習モデル61が識別した培地の種類を学習データとして記憶部53に収集することができる。学習処理部62は、収集した学習データを用いて学習モデル61を更新することができる。収集する学習データには、学習モデル61による識別が間違ったときのデータを含めることができる。これにより、学習モデル61を再学習させることができ、学習モデル61の識別能力を高めることができる。
The
図9は学習処理部62による学習モデル61の学習方法の第2例を示す模式図である。図6に例示した第1例との相違点は、検出ロジックを学習用データとして加えている点である。具体的には、複数の検出ロジックそれぞれを特定するための検出ロジック情報(検出器情報)、及び種々の検出処理パラメータそれぞれを特定するための検出処理パラメータ情報を学習データとして用いることができる。なお、図9の例では、培地種別を学習用データとして用いる構成を示すが、学習用データに培地種別を含めなくてもよい。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a second example of the learning method of the
学習モデル61は、培地画像、コロニーを検出するための検出器の検出ロジック情報及び検出処理パラメータ情報を含む学習データを用いて生成されている。これにより、培地画像データを学習モデル61に入力すると、学習モデル61は、入力された培地画像データに基づいて、検出ロジック情報及び検出処理パラメータ情報を特定することができる。
The
図10は処理部60によるコロニー検出方法の第2例を示す模式図である。前述の図9に示したように、学習モデル61は、培地画像、コロニーを検出するための検出器の検出ロジック情報及び検出処理パラメータ情報を含む学習データを用いて生成されているので、検出ロジック情報及び検出処理パラメータ情報を特定することができる。例えば、検出ロジックを検出ロジックA、B、C、Dとすると、検出ロジック情報は、検出ロジックA、B、C、Dそれぞれの最適度(例えば、検出ロジックを採用するのにどの程度適しているかを示す評価指標)を数値又は割合などで示すことができる。また、検出処理パラメータ情報は、例えば、種々の検出処理パラメータそれぞれを用いる場合の最適度を数値又は割合などで示すことができる。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a second example of the colony detection method by the
検出部63は、学習モデル61が特定した検出ロジック情報を用いて、検出ロジックA、B、C、Dを組み合わせて、新しい検出ロジック633を生成することができる。これにより、培地種別を特定する必要がなく、検出ロジックと検出処理パラメータを纏めて特定することができるので、将来の新規な種別に対しても柔軟に対応してコロニーを検出することが可能となる。
The
図11は処理部60によるコロニー検出方法の第3例を示す模式図である。例えば、過去に検査したことがない検体などの未知の検体が培養された培地の培地画像データが学習モデル61に入力された場合、学習モデル61が識別した培地種別と当該培地種別に対して最適な検出ロジックを用いても、検出部63でコロニーを検出できない場合が想定される。図11の例では、学習モデル61が、検出部63に対して、例えば、最適な検出処理パラメータ情報を提供できない様子を符号Xで模式的に示している。
FIG. 11 is a schematic diagram showing a third example of the colony detection method by the
このような場合、検出ロジック選択部634は、培地種別及び培地画像データに関連する付帯情報に基づいて、新たな検出ロジックを選択(生成)することができる。これにより、未知の検体を検査する場合でも、検出ロジックが自動的に調整されるのでコロニーを検出することが可能となる。
In such a case, the detection
図12は学習用サーバ200による学習モデルの学習方法の一例を示す模式図である。学習用サーバ200は、図1に例示したコロニー検出装置50と同様の構成を備える。学習用サーバ200は、H社の衛生管理システム100hから学習用情報を取得し、J社の衛生管理システム100jから学習用情報を取得し、K社の衛生管理システム100kから学習用情報を取得する。なお、図12の例では、3社の衛生管理システムを図示しているが、学習用情報の取得元は3社に限定されない。
FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of a method for learning a learning model by the learning
培地情報DB210には、検出ロジック及び検出パラメータなどの情報が記録されている。また、培地情報DB210には、取得した学習用情報(培地画像データなど)を記録することができる。
Information such as detection logic and detection parameters is recorded in the culture
学習用サーバ200は、H社の衛生管理システム100hから取得した学習用情報を用いて学習モデルを学習・更新(生成)して、学習・更新した学習モデルをH社用学習モデルとしてH社用のコロニー検出装置50hに導入することができる。同様に、学習用サーバ200は、J社の衛生管理システム100jから取得した学習用情報を用いて学習モデルを学習・更新(生成)して、学習・更新した学習モデルをJ社用学習モデルとしてJ社用のコロニー検出装置50jに導入することができる。また、学習用サーバ200は、K社の衛生管理システム100kから取得した学習用情報を用いて学習モデルを学習・更新(生成)して、学習・更新した学習モデルをK社用学習モデルとしてK社用のコロニー検出装置50kに導入することができる。
The learning
上述のように、取得した培地画像データを取得元毎に分類する。取得元は、例えば、企業又は会社などとすることができる。会社が異なれば、取り扱う検体や培養条件などが異なる。分類した取得元毎の培地画像データを含む学習データを用いて学習モデルを取得元毎に生成する。これにより、企業又は会社毎に最適化された学習モデルを生成することができ、学習モデルに識別能力を高めることができる。 As described above, the acquired culture medium image data is classified by acquisition source. The acquisition source can be, for example, a company or a company. Different companies handle different specimens and culture conditions. A learning model is generated for each acquisition source using learning data including culture medium image data classified for each acquisition source. Thereby, it is possible to generate a learning model optimized for each company or company, and it is possible to improve the discrimination ability of the learning model.
図13は学習処理部62による学習モデル61の学習処理手順の一例を示すフローチャートである。以下では、処理の主体を便宜上、学習処理部62として説明する。学習処理部62は、培地画像データを取得し(S11)、培地の種類(培地種別)を取得する(S12)。学習処理部62は、コロニーの位置情報及びコロニー検出の信頼度を検出部63から取得し(S13)、検出部63が使用する検出処理パラメータを取得する(S14)。
FIG. 13 is a flowchart showing an example of a learning process procedure for the
学習処理部62は、取得した培地画像データ、培地の種類、検出処理パラメータ、コロニーの位置情報及びコロニー検出の信頼度に基づく教師データを生成し(S15)、学習モデル61の学習及び更新を行う(S16)。
The
学習処理部62は、検出処理パラメータを更新するか否かを判定し(S17)、更新する場合(S17でYES)、検出処理パラメータを更新し(S18)、ステップS13以降の処理を続ける。これにより、検出処理パラメータを少しずつ変更して、学習モデル61を学習させることができる。
The
検出処理パラメータを更新しない場合(S17でNO)、学習処理部62は、学習用の他の培地画像データの有無を判定し(S19)、他の培地画像データがある場合(S19でYES)、ステップS11以降の処理を続ける。他の培地画像データがない場合(S19でNO)、学習処理部62は、処理を終了する。
If the detection processing parameters are not updated (NO in S17), the
図14はコロニー検出装置50によるコロニー検出処理手順の一例を示すフローチャートである。以下では、処理の主体を便宜上、制御部51として説明する。制御部51は、培地画像データを取得し(S31)、培地の種類(培地種別)を判定する(S32)。制御部51は、検出処理パラメータを特定し(S33)、検出ロジックを特定する(S34)。なお、検出処理パラメータは、学習モデル61が特定したものであり、検出ロジックは、学習モデル61が識別した培地の種類に応じて特定することができる。
FIG. 14 is a flowchart showing an example of a colony detection processing procedure by the
制御部51は、特定した検出ロジック及び検出処理パラメータを用いて、取得した培地画像データに対して画像処理を行ってコロニーを検出する(S35)。コロニーの検出は、例えば、コロニーの位置情報の検出、コロニー検出の信頼度を求めることを含む。
The
制御部51は、コロニー検出の信頼度が所定の閾値以下であるか否かを判定し(S36)、信頼度が所定の閾値以下でない場合(S36でNO)、コロニー検出結果情報(例えば、図8に示すような情報を含む)を生成して出力し(S37)、処理を終了する。信頼度が所定の閾値以下である場合(S36でYES)、制御部51は、コロニー検出不可の通知を出力し(S38)、処理を終了する。
The
なお、ステップS38でコロニー検出不可の通知を出力した場合、制御部51(検出部63)が、コロニーを検出するための所要の検出ロジックを設定してもよい。これにより、コロニーの検出を行うことができる In addition, when the notification that colony detection is not possible is output in step S38, the control unit 51 (detection unit 63) may set the necessary detection logic for detecting colonies. This allows colony detection
本実施の形態の制御部51及び処理部60は、CPU(プロセッサ)、GPU、RAM(メモリ)などを備えた汎用コンピュータを用いて実現することもできる。すなわち、図13及び図14に示すような、各処理の手順を定めたコンピュータプログラムをコンピュータに備えられたRAM(メモリ)にロードし、コンピュータプログラムをCPU(プロセッサ)で実行することにより、コンピュータ上で制御部51、処理部60を実現することができる。コンピュータプログラムは記録媒体に記録され流通されてもよい。学習用サーバ200で学習させた学習モデル61及びそれに基づくコンピュータプログラムを、ネットワーク1を介して、コロニー検出装置50に配信してインストールしてもよい。
The
上述の実施の形態では、フィルム型培地20をスキャナで読み取ることによって培地画像データを取得する構成であったが、これに限定されるものではなく、例えば、シャーレなどで培養された微生物をカメラなどで撮像することにより、培地画像データを取得してもよい。
In the above-described embodiment, the culture medium image data is acquired by reading the film-
上述の実施の形態において、コロニーが無かった場合には、例えば、以下のような処理を行うことができる。第1の処理としては、培地種別が付帯情報に含まれていない場合、例えば、ACが0、ECが0の如く手入力することができる。第2の処理としては、コロニーが有った場合のみ培地種別を記録し、例えば、SAが100個、それ以外は0のように記録することができる。 In the embodiment described above, if there are no colonies, the following processing can be performed, for example. As a first process, if the culture medium type is not included in the supplementary information, it is possible to manually input, for example, AC as 0 and EC as 0. As a second process, the culture medium type can be recorded only when there are colonies, such as 100 SA and 0 otherwise.
本実施のコロニー検出装置は、微生物が培養された培地の培地画像データを取得する培地画像取得部と、前記培地画像取得部で取得した培地画像データを、培地画像及び培地種別を含む学習データを用いて生成された識別器に入力し、前記識別器が識別する培地種別に基づいてコロニーを検出するための検出器を特定する特定部と、前記特定部で特定した検出器を用いて前記培地画像取得部で取得した培地画像データに基づくコロニーを検出する検出部とを備える。 The colony detection device of this embodiment includes a culture medium image acquisition unit that acquires culture medium image data of a culture medium in which microorganisms are cultured, and a culture medium image data acquired by the culture medium image acquisition unit, and learning data including a culture medium image and a culture medium type. a specifying unit that specifies a detector for detecting colonies based on the type of culture medium identified by the discriminator; and a detection unit that detects colonies based on the culture medium image data acquired by the image acquisition unit.
本実施のコンピュータプログラムは、コンピュータに、微生物が培養された培地の培地画像データを取得する処理と、取得した培地画像データを、培地画像データ及び培地種別を含む学習データを用いて生成された学習モデルに入力し、前記学習モデルが識別する培地種別に基づいてコロニーを検出するための検出アルゴリズムを特定する処理と、特定した検出アルゴリズムを用いて取得した培地画像データに基づくコロニーを検出する処理とを実行させる。 The computer program of this implementation includes processing for acquiring culture medium image data of a culture medium in which microorganisms are cultured, and learning data generated using the acquired culture medium image data and learning data including culture medium image data and culture medium type. A process of identifying a detection algorithm for detecting colonies based on the culture medium type input to a model and identified by the learning model, and a process of detecting colonies based on culture medium image data acquired using the specified detection algorithm. Execute.
本実施のコロニー検出方法は、微生物が培養された培地の培地画像データを取得し、取得された培地画像データを、培地画像データ及び培地種別を含む学習データを用いて生成された識別器に入力し、前記識別器が識別する培地種別に基づいてコロニーを検出するための検出器を特定し、特定された検出器を用いて取得した培地画像データに基づくコロニーを検出する。 The colony detection method of this implementation acquires medium image data of a medium in which microorganisms are cultured, and inputs the acquired medium image data to a discriminator generated using learning data including the medium image data and the medium type. Then, a detector for detecting colonies is specified based on the medium type identified by the discriminator, and colonies are detected based on medium image data acquired using the specified detector.
本実施の識別器生成方法は、微生物が培養された培地の培地画像データを取得し、前記培地画像データの培地種別を取得し、取得された培地画像データ及び培地種別を含む学習データを用いて識別器を生成する。 The discriminator generation method of this embodiment acquires medium image data of a medium in which microorganisms are cultured, acquires the medium type of the medium image data, and uses learning data including the acquired medium image data and medium type. Generate a classifier.
本実施の識別器は、微生物が培養された培地の培地画像データ及び前記培地画像データの培地種別を含む学習データを用いて生成されている。 The discriminator of this embodiment is generated using learning data including medium image data of a medium in which microorganisms are cultured and the medium type of the medium image data.
培地画像取得部は、微生物が培養された培地の培地画像データを取得する。具体的には、例えば、フィルム型培地の試料(検体)に適切な滅菌希釈液を添加し、試料液を希釈し所要の培養条件で培養したフィルム型培地を光学式読取装置(例えば、スキャナなど)で読み取って得られた培地画像データを取得することができる。 The medium image acquisition unit acquires medium image data of a medium in which microorganisms are cultured. Specifically, for example, an appropriate sterilized diluent is added to a sample (specimen) of a film-type medium, the sample liquid is diluted, and the film-type medium is cultured under the required culture conditions using an optical reader (e.g., a scanner, etc.). ) can acquire the culture medium image data obtained by reading.
識別器は、培地画像データ及び培地種別を含む学習データを用いて生成されている。識別器は、多層のニューラルネットワーク(深層学習)を用いることができ、例えば、畳み込みニューラルネットワーク(Convolutional Neural Network)を用いることができるが、他の機械学習を用いてもよい。培地種別は、培地の種類を示し、例えば、一般生菌数測定用の培地(ACとも称する)、大腸菌群数測定用の培地(CCとも称する)、大腸菌・大腸菌群数測定用の培地(ECとも称する)、黄色ブドウ球菌数測定用の培地(SAとも称する)などを含む。 The classifier is generated using learning data including culture medium image data and culture medium type. The discriminator can use a multilayer neural network (deep learning), for example, a convolutional neural network, but may also use other machine learning. The medium type indicates the type of medium, for example, a medium for measuring the number of viable bacteria (also referred to as AC), a medium for measuring the number of coliform bacteria (also referred to as CC), a medium for measuring the number of E. coli/coliform bacteria (EC). (also referred to as SA), medium for measuring the number of Staphylococcus aureus (also referred to as SA), etc.
識別器は、培地画像データ及び培地種別を含む学習データを用いて生成(学習)されているので、例えば、培地種別が未知の培地画像データを識別器に入力すると、識別器は、入力された培地画像データに基づいて培地種別を識別することができる。 The discriminator is generated (learning) using learning data including culture medium image data and culture medium type, so for example, if culture medium image data of unknown culture medium type is input to the discriminator, the discriminator will The medium type can be identified based on the medium image data.
特定部は、培地画像取得部で取得した培地画像データを識別器に入力し、識別器が識別する培地種別に基づいてコロニーを検出するための検出器を特定する。検出器は、検出ロジック又は検出アルゴリズムである。これにより、培地の種類(培地種別)に応じて、最適な検出器を特定することができる。 The identification unit inputs the culture medium image data acquired by the culture medium image acquisition unit to the discriminator, and specifies a detector for detecting colonies based on the culture medium type identified by the discriminator. A detector is a detection logic or detection algorithm. Thereby, the optimal detector can be specified according to the type of medium (medium type).
検出部は、特定部で特定した検出器を用いて培地画像取得部で取得した培地画像データに基づいてコロニーを検出する。コロニーは、目に見えないほど小さな菌を培養し、目に見えるまで菌を増やしたときの菌の集まりをいう。コロニーを計数して菌数としている。 The detection unit detects colonies based on the culture medium image data acquired by the culture medium image acquisition unit using the detector specified by the identification unit. A colony is a collection of bacteria that is created by culturing bacteria so small that they are invisible to the naked eye and growing to the point where they can be seen. The number of bacteria is determined by counting the colonies.
上述の構成により、培地画像データを識別器に入力するだけで、培地種別が識別され、識別された培地種別に最適な検出器が特定されてコロニーを検出することができるので、検出ロジックの選定などの煩雑な作業が不要になるとともに、コロニーの検出精度を向上させることができる。 With the above configuration, by simply inputting culture medium image data into the discriminator, the culture medium type can be identified, and the optimal detector for the identified culture medium type can be identified to detect colonies, making it possible to select the detection logic. This eliminates the need for such complicated operations, and improves the accuracy of colony detection.
本実施のコロニー検出装置において、前記検出部は、前記培地画像取得部で取得した培地画像データを、さらにコロニーを検出するための検出処理パラメータ及びコロニーの検出結果情報を含む学習データを用いて生成された前記識別器に入力し、前記識別器が識別する検出処理パラメータ及び前記検出器に基づいてコロニーを検出する。 In the colony detection device of this embodiment, the detection unit further generates the culture medium image data acquired by the culture medium image acquisition unit using learning data including detection processing parameters for detecting colonies and colony detection result information. colony is detected based on the detection processing parameters identified by the discriminator and the detector.
本実施の識別器生成方法は、取得された培地画像データに対応するコロニーの検出結果情報を取得し、コロニーを検出するための検出処理パラメータであって、前記検出結果情報に対応する検出処理パラメータを取得し、取得された検出結果情報及び検出処理パラメータを含む学習データを用いて前記識別器を生成する。 The discriminator generation method of this embodiment acquires detection result information of colonies corresponding to the acquired culture medium image data, and generates detection processing parameters for detecting colonies, the detection processing parameters corresponding to the detection result information. is acquired, and the discriminator is generated using learning data including the acquired detection result information and detection processing parameters.
識別器は、コロニーを検出するための検出処理パラメータ及びコロニーの検出結果情報を含む学習データを用いて生成(学習)されている。検出結果情報には、コロニーの位置情報、コロニー検出の信頼度(例えば、コロニーの検出結果がどの程度正しいかの確率)を含めることができる。例えば、識別器に学習データとして培地画像データを与え、検出処理パラメータを更新する都度、更新した検出処理パラメータ及び更新の結果得られるコロニーの検出結果情報を学習データとして識別器に与えて、識別器を学習させることができる。これにより、識別器は、コロニー検出の信頼度を所定の閾値以上にするために必要な検出処理パラメータを識別することができる。 The classifier is generated (learned) using learning data including detection processing parameters for detecting colonies and colony detection result information. The detection result information can include colony position information and the reliability of colony detection (for example, the probability of how accurate the colony detection result is). For example, each time a discriminator is given culture medium image data as learning data and the detection processing parameters are updated, the updated detection processing parameters and colony detection result information obtained as a result of the update are given to the discriminator as learning data. can be learned. Thereby, the discriminator can identify the detection processing parameters necessary to make the reliability of colony detection equal to or higher than a predetermined threshold.
検出部は、培地画像取得部で取得した培地画像データを識別器に入力し、識別器が識別する検出処理パラメータ及び検出器に基づいてコロニーを検出する。 The detection unit inputs the culture medium image data acquired by the culture medium image acquisition unit into the discriminator, and detects colonies based on the detection processing parameters and the detector identified by the discriminator.
上述の構成により、培地画像データを識別器に入力するだけで、検出器に対して最適な検出処理パラメータが識別されてコロニーを検出することができるので、検出処理パラメータの特定などの煩雑な作業な作業が不要になるとともに、コロニーの検出精度を向上させることができる。 With the above configuration, just by inputting culture medium image data into the discriminator, the optimal detection processing parameters for the detector can be identified and colonies can be detected, eliminating the need for complicated work such as specifying detection processing parameters. This eliminates the need for additional work and improves the accuracy of colony detection.
本実施のコロニー検出装置は、前記培地画像取得部で取得した培地画像データに関連する付帯情報を取得する付帯情報取得部と、前記識別器が特定する検出処理パラメータを前記付帯情報取得部で取得した付帯情報に基づいて調整する調整部とを備える。 The colony detection device of this embodiment includes an additional information acquisition unit that acquires additional information related to the culture medium image data acquired by the medium image acquisition unit, and a detection processing parameter specified by the discriminator, which is acquired by the additional information acquisition unit. and an adjustment unit that performs adjustment based on the incidental information obtained.
付帯情報取得部は、取得した培地画像データに関連する付帯情報を取得する。例えば、フィルム型培地の培養層を除く余白に文字又は記号などを記載できる領域を設けておき、当該領域に付帯情報を記載しておくことにより、フィルム型培地を光学式読取装置で読み取ることにより、付帯情報を取得することができる。付帯情報には、例えば、検体の種別や希釈液の種別又は希釈率、培養条件などを含めることができる。 The supplementary information acquisition unit obtains supplementary information related to the acquired culture medium image data. For example, by providing an area in which characters or symbols can be written in the margins of a film-type medium excluding the culture layer, and writing additional information in this area, the film-type medium can be read by an optical reader. , additional information can be obtained. The supplementary information can include, for example, the type of specimen, the type or dilution rate of diluent, culture conditions, and the like.
調整部は、識別器が特定する検出処理パラメータを付帯情報取得部で取得した付帯情報に基づいて調整する。培地画像取得部で取得する培地画像データは、検体の種別や希釈液の種別又は希釈率、培養条件などに基づいて培養された結果によって得られる画像データであるので、培地画像データには、検体の種別や希釈液の種別又は希釈率、培養条件などの条件も暗示的に含まれていると考えることができる。従って、識別器が培地画像データを学習データとして学習する場合、学習データの中には検体の種別や希釈液の種別又は希釈率、培養条件などの条件も暗示的に含まれていると考えられる。 The adjustment unit adjusts the detection processing parameters specified by the classifier based on the additional information acquired by the additional information acquisition unit. The medium image data acquired by the medium image acquisition unit is image data obtained from the culture results based on the type of specimen, type of diluent, dilution rate, culture conditions, etc. It can be considered that conditions such as the type of diluent, the type or dilution rate of the diluent, and culture conditions are implicitly included. Therefore, when a discriminator learns culture medium image data as learning data, conditions such as the type of specimen, type of diluent or dilution rate, and culture conditions are considered to be implicitly included in the learning data. .
しかし、識別器が特定する検出処理パラメータを付帯情報に基づいて調整することにより、さらに最適な検出処理パラメータを得ることができ、コロニーの検出精度をさらに向上させることができる。 However, by adjusting the detection processing parameters specified by the discriminator based on the supplementary information, it is possible to obtain even more optimal detection processing parameters, and it is possible to further improve the accuracy of colony detection.
本実施のコロニー検出装置は、前記識別器が識別する培地種別の信頼度が所定の閾値以下である場合、所定の通知を出力する出力部を備える。 The colony detection device of this embodiment includes an output unit that outputs a predetermined notification when the reliability of the culture medium type identified by the discriminator is less than or equal to a predetermined threshold.
出力部は、識別器が識別する培地種別の信頼度が所定の閾値以下である場合、所定の通知を出力する。信頼度は、識別器の識別結果がどの程度確かであるかを示す指標であり、閾値は、例えば、98%、95%など適宜の値を設定できる。所定の通知は、例えば、識別器が識別する培地種別が正しくないこと、あるいはコロニーの検出が不可であることを通知するものを含む。これにより、仮にコロニーの検出が不可である場合には、その旨が通知されるので、誤ったコロニー検出がされることを防止できる。 The output unit outputs a predetermined notification when the reliability of the culture medium type identified by the discriminator is less than or equal to a predetermined threshold. The reliability is an index indicating how reliable the classification result of the classifier is, and the threshold can be set to an appropriate value such as 98% or 95%, for example. The predetermined notification includes, for example, notification that the culture medium type identified by the discriminator is incorrect or that colonies cannot be detected. As a result, if a colony cannot be detected, a notification to that effect is provided, so that erroneous colony detection can be prevented.
本実施のコロニー検出装置は、前記出力部が前記通知を出力した場合、コロニーを検出するための所要の検出器を設定する設定部を備える。 The colony detection device of this embodiment includes a setting section that sets a required detector for detecting colonies when the output section outputs the notification.
設定部は、出力部が通知を出力した場合、コロニーを検出するための所要の検出器を設定する。例えば、培地種別が識別することができず、検出器を特定することができない場合でも、所要の検出器を設定できるようにしたので、コロニーの検出を行うことができる。 The setting unit sets a required detector for detecting colonies when the output unit outputs the notification. For example, even if the medium type cannot be identified and the detector cannot be specified, colonies can be detected because the required detector can be set.
本実施のコロニー検出装置は、前記培地画像取得部で取得した培地画像データの培地種別情報を取得する種別情報取得部と、前記培地画像取得部で取得した培地画像データに基づくコロニーが検出されない場合、前記種別情報取得部で取得した培地種別情報に基づいて、前記培地画像データの培地種別を判定する判定部とを備える。 The colony detection device of this embodiment includes a type information acquisition unit that acquires medium type information of the culture medium image data acquired by the medium image acquisition unit, and a case where no colony is detected based on the medium image data acquired by the medium image acquisition unit. , a determination unit that determines the culture medium type of the culture medium image data based on the culture medium type information acquired by the type information acquisition unit.
種別情報取得部は、培地画像取得部で取得した培地画像データの培地種別情報を取得する。例えば、フィルム型培地の培養層を除く余白に培地種別情報を記載しておくことができる。培地種別情報は、培地種別を含み、例えば、文字又は記号などで記載することができる。 The type information acquisition unit acquires culture medium type information of the culture medium image data acquired by the culture medium image acquisition unit. For example, medium type information can be written in the margin of a film-type medium excluding the culture layer. The medium type information includes the medium type, and can be written in, for example, letters or symbols.
判定部は、培地画像取得部で取得した培地画像データに基づくコロニーが検出されない場合、種別情報取得部で取得した培地種別情報に基づいて、培地画像データの培地種別を判定する。識別器が培地種別を識別することができない場合でも、培地種別情報に基づいて培地の種類を判定できるので、識別器の学習労力を低減することができる。 The determination unit determines the culture medium type of the culture medium image data based on the culture medium type information acquired by the type information acquisition unit when no colony is detected based on the culture medium image data acquired by the culture medium image acquisition unit. Even when the discriminator cannot identify the culture medium type, the type of culture medium can be determined based on the culture medium type information, so the learning effort of the discriminator can be reduced.
本実施のコロニー検出装置は、前記検出部でコロニーを検出できない場合、前記識別器が識別する培地種別及び前記培地画像取得部で取得した培地画像データに関連する付帯情報に基づいて、コロニーを検出するための検出器を生成する生成部を備え、前記生成部で生成した検出器を用いて前記培地画像取得部で取得した培地画像データに基づくコロニーを検出する。 The colony detecting device of this embodiment detects a colony based on the culture medium type identified by the discriminator and supplementary information related to the culture medium image data acquired by the medium image acquisition unit when the colony cannot be detected by the detection unit. The apparatus includes a generation unit that generates a detector for the generation unit, and uses the detector generated by the generation unit to detect colonies based on the culture medium image data acquired by the culture medium image acquisition unit.
例えば、過去に検査したことがない検体などの未知の検体が培養された培地の培地画像データが識別器に入力された場合、識別器が識別した培地種別と当該培地種別に対して最適な検出器を用いても、検出部でコロニーを検出できない場合が想定される。そこで、検出部でコロニーを検出できない場合には、培地種別及び培地画像データに関連する付帯情報に基づいて、新たな検出器を生成することにより、未知の検体を検査する場合でも、検出器が自動的に調整されるのでコロニーを検出することが可能となる。 For example, when medium image data of a medium in which an unknown specimen, such as a specimen that has not been tested in the past, has been cultured is input to a discriminator, the optimal detection for the medium type identified by the discriminator and the medium type. Even if a container is used, there may be cases where the detection unit cannot detect colonies. Therefore, if a colony cannot be detected by the detection unit, a new detector is generated based on the culture medium type and the accompanying information related to the culture medium image data, so that the detector can be used even when testing an unknown specimen. Automatic adjustment makes it possible to detect colonies.
本実施のコロニー検出装置は、微生物が培養された培地の培地画像データを取得する培地画像取得部と、前記培地画像取得部で取得した培地画像データを、培地画像、コロニーを検出するための検出器の検出器データ及び検出処理パラメータデータを含む学習データを用いて生成された識別器に入力し、前記識別器が特定する検出器情報及び検出処理パラメータ情報に基づいて生成される検出器を用いて前記培地画像取得部で取得した培地画像データに基づくコロニーを検出する検出部とを備える。 The colony detection device of this embodiment includes a medium image acquisition section that acquires medium image data of a medium in which microorganisms are cultured, and a medium image data acquisition section that acquires medium image data of a medium in which microorganisms are cultured. input into a discriminator generated using learning data including detector data and detection processing parameter data of the detector, and using a detector generated based on the detector information and detection processing parameter information specified by the discriminator. and a detection section that detects colonies based on the culture medium image data acquired by the culture medium image acquisition section.
培地画像取得部は、微生物が培養された培地の培地画像データを取得する。具体的には、例えば、フィルム型培地の試料(検体)に適切な滅菌希釈液を添加し、試料液を希釈し所要の培養条件で培養したフィルム型培地を光学式読取装置(例えば、スキャナなど)で読み取って得られた培地画像データを取得することができる。 The medium image acquisition unit acquires medium image data of a medium in which microorganisms are cultured. Specifically, for example, an appropriate sterilized diluent is added to a sample (specimen) of a film-type medium, the sample liquid is diluted, and the film-type medium is cultured under the required culture conditions using an optical reader (e.g., a scanner, etc.). ) can acquire the culture medium image data obtained by reading.
識別器は、培地画像、コロニーを検出するための検出器の検出器情報及び検出処理パラメータ情報を含む学習データを用いて生成されている。これにより、培地画像データを識別器に入力すると、識別器は、入力された培地画像データに基づいて、検出器情報及び検出処理パラメータ情報を特定することができる。 The classifier is generated using learning data including a culture medium image, detector information of a detector for detecting colonies, and detection processing parameter information. Thereby, when culture medium image data is input to the discriminator, the discriminator can specify detector information and detection processing parameter information based on the input culture medium image data.
検出部は、識別器が特定した検出器情報及び検出処理パラメータ情報を用いて培地画像取得部で取得した培地画像データに基づいてコロニーを検出することができる。これにより、培地種別を特定する必要がなく、検出器と検出処理パラメータを纏めて特定することができるので、将来の新規な種別に対しても柔軟に対応してコロニーを検出することが可能となる。 The detection unit can detect colonies based on the culture medium image data acquired by the culture medium image acquisition unit using the detector information and detection processing parameter information specified by the discriminator. This eliminates the need to specify the type of culture medium and allows the detector and detection processing parameters to be specified at the same time, making it possible to detect colonies while responding flexibly to new types in the future. Become.
本実施のコロニー検出方法は、フィルム状の基材シート上に形成された培養層で微生物が培養された培地を光学読取装置で読み取り、前記光学読取装置で読み取って得られた培地画像データを取得する。 The colony detection method of this implementation involves reading a medium in which microorganisms are cultured in a culture layer formed on a film-like base sheet with an optical reader, and acquiring medium image data obtained by reading with the optical reader. do.
培地画像データは、フィルム状の基材シート上に形成された培養層で微生物が培養された培地を光学読取装置で読み取ることによって取得できる。 Culture medium image data can be obtained by reading a medium in which microorganisms are cultured in a culture layer formed on a film-like base sheet with an optical reader.
本実施の識別器生成方法は、前記識別器に入力された培地画像データ及び前記識別器が識別した培地種別を学習データとして収集し、収集した学習データを用いて前記識別器を更新する。 The discriminator generation method of the present embodiment collects culture medium image data input to the discriminator and the culture medium type identified by the discriminator as learning data, and updates the discriminator using the collected learning data.
識別器に入力された培地画像データ及び識別器が識別した培地種別を学習データとして収集し、収集した学習データを用いて識別器を更新する。収集する学習データには、識別器による識別が間違ったときのデータを含めることができる。これにより、識別器を再学習させることができ、識別器の識別能力を高めることができる。 The culture medium image data input to the classifier and the culture medium type identified by the classifier are collected as learning data, and the classifier is updated using the collected learning data. The learning data to be collected can include data when the classifier makes an incorrect classification. Thereby, the classifier can be retrained and the discrimination ability of the classifier can be improved.
本実施の識別器生成方法は、取得した培地画像データを取得元毎に分類し、分類した取得元毎の培地画像データを含む学習データを用いて前記識別器を取得元毎に生成する。 In the discriminator generation method of the present embodiment, acquired culture medium image data is classified for each acquisition source, and the discriminator is generated for each acquisition source using learning data including the classified culture medium image data for each acquisition source.
取得した培地画像データを取得元毎に分類する。取得元は、例えば、企業又は会社などとすることができる。会社が異なれば、取り扱う検体や培養条件などが異なる。分類した取得元毎の培地画像データを含む学習データを用いて識別器を取得元毎に生成する。これにより、企業又は会社毎に最適化された識別器を生成することができ、識別器に識別能力を高めることができる。 The acquired culture medium image data is classified by acquisition source. The acquisition source can be, for example, a company or a company. Different companies handle different specimens and culture conditions. A classifier is generated for each acquisition source using learning data including the classified culture medium image data for each acquisition source. Thereby, it is possible to generate a discriminator optimized for each company or company, and it is possible to improve the discrimination ability of the discriminator.
20 フィルム型培地
21 基材シート
22 枠
23 培養層
24 カバーシート
50 コロニー検出装置
51 制御部
52 通信部
53 記憶部
54 調整部
55 判定部
56 出力処理部
60 処理部
61 学習モデル
62 学習処理部
63 検出部
631 検出ロジック部
632 検出処理パラメータ部
20 Film-
Claims (1)
前記培地画像取得部で取得した培地画像データを、培地画像、コロニーを検出するための検出器の検出器情報及び検出処理パラメータ情報を含む学習データを用いて生成された識別器に入力し、前記識別器が特定する検出器情報及び検出処理パラメータ情報に基づいて生成される検出器を用いて前記培地画像取得部で取得した培地画像データに基づくコロニーを検出する検出部と
を備えるコロニー検出装置。 a medium image acquisition unit that acquires medium image data of a medium in which microorganisms are cultured;
The medium image data acquired by the medium image acquisition unit is input to the discriminator generated using the learning data including the medium image, detector information of a detector for detecting colonies, and detection processing parameter information, and A colony detection device comprising: a detection section that detects colonies based on culture medium image data acquired by the culture medium image acquisition section using a detector generated based on detector information and detection processing parameter information specified by a discriminator.
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