[发明专利]一种菌落的分类方法

权利要求书

1.一种菌落的分类方法，其特征在于，包括：

将输入的菌落图像转化成灰度图像；

对所述灰度图像进行局部阈值分割，把所述灰度图像大于对应局部阈值的像素，设置为1，并把所述灰度图像小于局部阈值的像素设置为0，以生成二值化图像；对所述二值化图像采用腐蚀膨胀操作，并进行形态学处理，去除噪点和毛刺；对所述二值化图像进行连通区域分析，以提取菌落连通区域，剔除非菌落区域；当所述菌落连通区域中包含的像素大于像素个数阈值T时，把所述二值化图像输入菌落分类网络或者根据菌落形态结构进行分类，得菌落分类结果，其中，所述菌落形态结构包括圆形菌落、椭圆菌落、黏连菌落或条形菌落。

2.根据权利要求1所述菌落的分类方法，其特征在于，还包括：

当所述菌落分类网络为卷积神经网络时，所述卷积神经网络收集菌落数据，所述卷积神经网络提取不同种类的菌落图像，统计不同种类的菌落数量，根据需求收集不同种类的菌落数据，并将收集的菌落数据分为训练集、验证集和测试集，所述卷积神经网络通过所述训练集、验证集和测试集，把菌落分类为圆形菌落、椭圆菌落、黏连菌落或条形菌落。

3.根据权利要求2所述菌落的分类方法，其特征在于，还包括：收集所述不同种类的菌落数据时，保持收集的各类菌落数据的平衡。

4.根据权利要求2所述菌落的分类方法，其特征在于，包括：把所述训练集和验证集归一化为固定大小，并输入预先设计的卷积神经网络进行训练和验证，根据训练情况和模型在测试集的表现情况，选择分类模型。

5.根据权利要求4所述菌落的分类方法，其特征在于，还包括：

每类菌落的分类召回率：在测试集中，其中一种菌落实际有M_i个，被正确分类的数量为m_i个，则分类召回率为m_i/M_i；

每类菌落的分类准确率：在测试集中，其中分为一种菌落的数目有N_i个，N_i个菌落中实际属于该种菌落的数量为m_i个，则分类准确率为m_i/N_i。

6.根据权利要求4所述菌落的分类方法，其特征在于，还包括：对整体测试集进行评估，并对每类菌落的召回率和准确率分别求均值：

其中，m_i/M_i为分类召回率，m_i/N_i为分类准确率，P_recall为召回率的均值，P_acc为准确率的均值。

7.根据权利要求1所述菌落的分类方法，其特征在于，还包括：根据获取所述菌落的大小、菌落分类结果和菌落分类结果中菌落类型的数量，设计卷积神经网络的网络深度。

8.根据权利要求1所述菌落的分类方法，其特征在于，还包括：统计所述进行局部阈值分割后的菌落图像中菌落连通区域的个数，并统计每个所述菌落连通区域包含的像素个数，以统计每种菌落的个数和每个菌落的大小。

9.根据权利要求1所述菌落的分类方法，其特征在于，还包括：

菌落连通区域复查，检查菌落连通区域的边界与所述菌落连通区域的周边菌落连通区域的距离，当所述距离小于预先设定的阈值d个像素，则表示所述菌落连通区域与周边菌落连通区域连通。

10.根据权利要求1所述菌落的分类方法，其特征在于，还包括：当根据菌落形态结构进行分类时，对所述菌落连通区域进行极限腐蚀，并判断进行所述极限腐蚀后的菌落连通区域内的种子点数量是否大于1，若是，则把所述菌落连通区域内的菌落分类为黏连菌落；否则，判断所述菌落连通区域内的菌落为圆形菌落，判断方法为：假设圆形菌落的圆心为C点，坐标为：

则菌落连通区域轮廓的圆形方程为：

(x-x_r)²+(y-y_r)²＝r²，

计算菌落连通区域的轮廓上所有的点到圆心C的距离l_i，当距离l_i满足：

|r-l_i|ε时，则表示菌落轮廓近似为圆形；

其中，i为正整数，i＝1,2,3,...，计算距离l_i的公式为：l_i为轮廓上所有的点到圆心C的距离，r是圆心为C的圆的半径，x_r为圆心C点的x轴坐标，y_r为圆心C点的y轴坐标，x为圆心为C的圆上某一个点的x轴坐标，y为圆心为C的圆上某一个点的y轴坐标，x_i为菌落轮廓上某一个点的x轴坐标，y_i为菌落轮廓上某一个点的y轴坐标；当菌落轮廓近似为圆形时，则把所述菌落分类为圆形菌落，否则，判断所述菌落连通区域内的菌落为椭圆菌落，判断方法为：若||PF₁|+|PF₂||-2a∈，则所述菌落连通区域为椭圆，把所述菌落连通区域内的菌落分类为椭圆菌落，其中，PF₁为所述菌落连通区域轮廓上的点P到椭圆的第一个焦点F₁的距离，PF₂为所述菌落连通区域轮廓上的点P到椭圆的第一个焦点F₂的距离，a为椭圆的半长轴，∈为常数，否则，判断所述菌落连通区域内的菌落是否为条形菌落，判断方法为：计算菌落轮廓上距离最远的两个点，记为点A(x₁,y₁)和点B(x₂,y₂)，把点A(x₁,y₁)和点B(x₂,y₂)连接起来形成AB线段，画出并遍历菌落连通区域平面上与AB线段垂直的直线，获取一系列的交点对(x_k,y_k)和(x_k+1,y_k+1)，其中，k为正整数，k∈(1,3,5,...)，并计算每条垂直直线与连通区域的两个交点的距离d_K，d_K∈{d_1,d₃,d_5,...}，计算{d_1,d₃,d_5,...}中两两之间的差值，若对于任意d_K，若满足|d_m-d_n|ε，则表示该菌落为条形菌落，d_m和d_n均为{d_1,d₃,d_5,...}中的任意一个d_K，x_k为垂直直线与连通区域的两个交点中一个交点的x轴坐标，y_k为垂直直线与连通区域的两个交点中一个交点的y轴坐标，x_k+1为垂直直线与连通区域的两个交点中另一个交点的x轴坐标，y_k+1为垂直直线与连通区域的两个交点中另一个交点的y轴坐标。