[發明專利]基于顯微圖像的草酸鈣晶體智能鑒別方法和系統

在審

• 申請號: 202010594679.7
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN111709390A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 林永強;穆向榮;汪冰;郭東曉;林林;徐興燕;于鳳蕊
• 申請（專利權）人: 山東省食品藥品檢驗研究院
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06N3/04;G01N21/84
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 朱曉熹

本發明公開基于顯微圖像的草酸鈣晶體智能鑒別方法和系統，其中，草酸鈣晶體智能鑒別方法包括：獲取草酸鈣晶體的訓練數據，訓練數據包含有多種晶體類型的草酸鈣晶體；使用深度卷積神經網絡對訓練數據進行訓練，得到用于鑒別草酸鈣晶體的深度卷積神經網絡模型；使用深度卷積神經網絡模型對采集樣品的顯微圖像進行特征匹配，以獲取采集樣品所含草酸鈣晶體的晶體類型；根據采集樣品所含草酸鈣晶體的晶體類型，生成并輸出采集樣品的草酸鈣晶體鑒別結果。本發明的技術方案能解決現有技術中手動鑒別導致誤差大，耗時長且工作效率低下的問題。

技術領域

本發明涉及植物類中藥鑒別技術領域，尤其涉及一種基于顯微圖像的草酸鈣晶體智能鑒別方法和系統。

背景技術

中藥是指在中醫理論指導下，用于預防、治療和診斷疾病并具有康復與保健作用的藥物。中藥主要來源于天然藥及其加工品，包括藥用植物、藥用動物和藥用礦物藥。其中，藥用植物在中藥資源中占比87％，可見藥用植物在中藥領域有著舉足輕重的地位。

在藥用植物中，草酸鈣晶體是其中重要的化學組分。草酸鈣晶體作為常見的細胞后含物，廣泛存在于植物類細胞中；它通常有柱晶、簇晶、針晶、方晶和砂晶等多種類型的結晶形態。草酸鈣晶體的結構形態比較穩定，在不同的科、屬和種的中藥材組織結構中，對于是否存在晶體、晶體的不同形態、大小以及分布情況都具有特異性?，F有研究表明：百合科、蘭科、天南星科、薯蕷科植物根莖中多含針晶和針晶束；毛莨科、蓼科、五加科植物多含簇晶；茄科、莧科植物多含砂晶；豆科、蕓香科植物多含方晶。由上述內容可知，草酸鈣晶體的顯微結構信息能夠作為顯微鑒定研究中藥品種、檢索未知藥材分類的重要依據。近年來，草酸鈣晶體特異性也越來越廣泛地運用于中藥材的檢驗領域，為鑒定藥材及飲片的真偽提供技術支撐。

通常，草酸鈣晶體的的識別需要通過中藥顯微鑒別方法實現。顯微鑒別方法是中藥鑒別四大手段之一，中藥顯微鑒別是指利用顯微鏡對藥材(飲片)切片、粉末、表面、解離組織或磨片制片，以及含有飲片粉末的制劑觀察，并根據組織、細胞或內含物等特征進行相應藥材鑒別的一種方法。它是一種傳統、有效、快速、經濟及環保的鑒別方法，尤其在中藥有效成分不明確的情況下作用突出，在定性、定量甚至定位等方面均有一定作用。針對草酸鈣晶體的顯微鑒別，需根據植物組織、細胞或內含物中的相關物質的特征確定。

然而，傳統針對草酸鈣晶體的中藥顯微鑒別方式，多是需要操作人員手動操作顯微鏡，并在顯微鏡下觀察植物組織、細胞或內含物中相關物質的顯微特征，然后操作人員手工描繪該特征，通過與現有具體的草酸鈣晶體進行特征匹配，以便于人為鑒別藥用植物中的草酸鈣晶體。這種方法因是操作人員手動操作，所以會存在主觀誤差大、描繪耗時長且工作效率低等問題。

發明內容

本發明提供基于顯微圖像的草酸鈣晶體智能鑒別方法、系統和可讀存儲介質，旨在解決現有技術的草酸鈣晶體的中藥顯微鑒別方式需要操作人員手動鑒別，導致主觀誤差大、描繪耗時長且工作效率低下的問題。

為實現上述目的，根據本發明的第一方面，本發明提出了一種基于顯微圖像的草酸鈣晶體智能鑒別方法，該草酸鈣晶體智能鑒別方法包括：

獲取草酸鈣晶體的訓練數據，其中，訓練數據包含有多種晶體類型的草酸鈣晶體；

使用深度卷積神經網絡對訓練數據進行訓練，得到用于鑒別草酸鈣晶體的深度卷積神經網絡模型；

使用深度卷積神經網絡模型對采集樣品的顯微圖像進行特征匹配，以獲取采集樣品所含草酸鈣晶體的晶體類型；

根據采集樣品所含草酸鈣晶體的晶體類型，生成并輸出采集樣品的草酸鈣晶體鑒別結果。

優選地，所述獲取草酸鈣晶體的訓練數據的步驟，包括：

選取多種分別含不同晶體類型的草酸鈣晶體的藥材；

攝取每種藥材中草酸鈣晶體的顯微圖像；