專利名稱：一種基于數(shù)字圖像處理的膠體金檢測(cè)方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及人體體液免疫檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于數(shù)字圖像處理的膠體金檢測(cè)方法及其裝置。
背景技術(shù)：
人體體液中含有人體健康與否的重要信息，包括各種激素含量的高低、特定蛋白濃度變化、病原體及其相應(yīng)抗體的存在及其多少等，這些待測(cè)項(xiàng)目大部分都可以用膠體金免疫滲透技術(shù)(金標(biāo)斑點(diǎn)法)加以檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果是觀察反應(yīng)板有無紅色斑點(diǎn)呈現(xiàn)，紅色斑點(diǎn)的深淺與被測(cè)物的濃度成正比，但是僅靠眼睛只能對(duì)其進(jìn)行定性判讀，無法定量。金標(biāo)斑點(diǎn)法已廣泛用于血清或尿液中人絨毛腺促性腺激素(HCG)的測(cè)定。目前， 一種金標(biāo)斑點(diǎn)法定量讀數(shù)儀(U2儀器)可進(jìn)行HCG的測(cè)定，由于U2儀器其采用的探測(cè)器為單點(diǎn)的光敏二極管，因此其只能將待檢測(cè)區(qū)域的信號(hào)混雜在儀器中；另外其采用的光源同樣是單個(gè)LED，因此其照射在反應(yīng)板上的光不夠均勻而且由于LED本身的特點(diǎn)使其發(fā)光強(qiáng)度也不穩(wěn)定。尤其當(dāng)對(duì)金標(biāo)斑點(diǎn)法低濃度的標(biāo)本進(jìn)行測(cè)試時(shí)，由于U2儀器僅能對(duì)光敏管產(chǎn)生的光電流強(qiáng)弱進(jìn)行分析計(jì)算，因此U2儀器在低端分辨率低甚至無法進(jìn)行定量識(shí)別。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于數(shù)字圖像處理的膠體金檢測(cè)方法及其裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)金標(biāo)斑點(diǎn)法低濃度標(biāo)本的定量識(shí)別。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種基于數(shù)字圖像處理的膠體金檢測(cè)方法，包括以下步驟(1)獲取反應(yīng)板的RGB彩色圖像；(2)將獲取的RGB彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像；(3)利用邊緣算法從灰度圖像中提取出待分析目標(biāo)區(qū)域的邊緣；(4)確定圖像中斑點(diǎn)的中心位置，區(qū)分中心區(qū)域和周邊區(qū)域；(5)在中心區(qū)域和周邊區(qū)域中分別選擇四個(gè)測(cè)試區(qū)域，并對(duì)測(cè)試區(qū)域中的像素點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，定量計(jì)算標(biāo)本的濃度。所述的步驟(1)中由面陣CCD探測(cè)器獲取反應(yīng)板的RGB彩色圖像，所述的反應(yīng)板受到面光源的照射。所述的步驟中還包括以下子步驟(a)在圖像中心設(shè)一正方形區(qū)域，使所述正方形區(qū)域的中心與試紙中心重合；(b)在圖像的四周設(shè)有四塊矩形區(qū)域；(c)根據(jù)斑點(diǎn)必須覆蓋所述的正方形區(qū)域并且不能進(jìn)入任何一個(gè)所述的矩形區(qū)域的要求確定斑點(diǎn)的位置。所述的步驟(5)中選擇的各個(gè)測(cè)試區(qū)域中均含有3600個(gè)像素點(diǎn)。還提供一種使用基于數(shù)字圖像處理的膠體金檢測(cè)方法的裝置，包括光源、探測(cè)器、DSP圖像數(shù)字處理平臺(tái)和顯示器，所述的DSP圖像數(shù)字處理平臺(tái)包括依次相連的圖像轉(zhuǎn)換模塊、邊緣提取模塊、斑點(diǎn)位置確定模塊、區(qū)域選擇模塊和比較計(jì)算模塊；所述的光源為面光源，將光照射在反應(yīng)板上；所述的探測(cè)器為面陣CCD探測(cè)器，用于獲取反應(yīng)板的RGB彩色圖像；所述的圖像轉(zhuǎn)換模塊用于將RGB彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像；所述的邊緣提取模塊用于從灰度圖像中提取出待分析目標(biāo)區(qū)域的邊緣；所述的斑點(diǎn)位置確定模塊用于確定圖像中斑點(diǎn)的中心位置；所述的區(qū)域選擇模塊用于在斑點(diǎn)區(qū)域和周邊區(qū)域中分別選擇四個(gè)測(cè)試區(qū)域；所述的比較計(jì)算模塊用于對(duì)選擇出的測(cè)試區(qū)域中的像素點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，并定量計(jì)算標(biāo)本的濃度；所述的顯示器用于顯示標(biāo)本對(duì)應(yīng)的濃度結(jié)果。所述的斑點(diǎn)位置確定模塊包括區(qū)域設(shè)定模塊和位置確定模塊；所述的區(qū)域設(shè)定模塊用于在圖像中心設(shè)一正方形區(qū)域和在圖像的四周設(shè)定四塊矩形區(qū)域；所述的位置確定模塊根據(jù)斑點(diǎn)必須覆蓋所述的正方形區(qū)域并且不能進(jìn)入任何一個(gè)所述的矩形區(qū)域的要求確定斑點(diǎn)的位置。所述的區(qū)域選擇模塊選擇的各個(gè)測(cè)試區(qū)域中均含有3600個(gè)像素點(diǎn)。有益效果由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果采用面陣CCD探測(cè)器取代U2儀器中單點(diǎn)的光敏二極管，如此能夠獲取目標(biāo)區(qū)域的一幅數(shù)碼圖像，為圖像處理提供了良好的基礎(chǔ)。采用面光源與U2儀器中的單個(gè)LED相比，其照射的均勻性和發(fā)光強(qiáng)度的穩(wěn)定性得到了保證。對(duì)面陣CCD探測(cè)器采集到的圖像進(jìn)行灰度轉(zhuǎn)換、邊緣提取、背景抑制等處理操作后最終能夠快速準(zhǔn)確地定量計(jì)算出標(biāo)本對(duì)應(yīng)的濃度結(jié)果，從而能夠能夠?qū)崿F(xiàn)金標(biāo)斑點(diǎn)法低濃度標(biāo)本的定量識(shí)別。


圖1是本發(fā)明的流程圖；圖2是本發(fā)明的斑點(diǎn)定位示意圖；圖3是本發(fā)明的中心斑點(diǎn)和周邊區(qū)域圖像篩選示意圖；圖4是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。本發(fā)明涉及一種基于數(shù)字圖像處理的膠體金檢測(cè)方法，該方法在對(duì)采集到數(shù)碼圖像進(jìn)行了灰度轉(zhuǎn)換、邊緣提取、背景抑制等處理操作后，最終定量的計(jì)算出標(biāo)本對(duì)應(yīng)的濃度結(jié)果，利用該方法不僅能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)本陰陽(yáng)性的定性判斷，還能夠在低端實(shí)現(xiàn)定量的應(yīng)用。其具體步驟如圖1所示，包括以下步驟(1)通過面陣CXD探測(cè)器近距離獲取反應(yīng)板的RGB彩色圖像，其中，反應(yīng)板受到面光源的照射，由于采用面光源取代原有的單個(gè)LED使得反應(yīng)板受光更均勻，并且面光源的發(fā)光強(qiáng)度也更為穩(wěn)定。采用面陣CCD探測(cè)器取代單點(diǎn)的光敏二極管，如此能夠獲取目標(biāo)區(qū)域的一幅數(shù)碼圖像，為圖像處理提供了良好的基礎(chǔ)。(2)將獲取的RGB彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像，通?？梢允褂酶↑c(diǎn)算法來實(shí)現(xiàn)，即取 Gray = R*0. 3+G*0. 59+B*0. 11，將原來的 RGB (R, G，B)中的 R，G，B 統(tǒng)一用 Gray 替換，形成新的顏色RGB (Gray，Gray, Gray)，用它替換原來的RGB(R，G，B)，就成為灰度圖了。(3)利用邊緣算法從灰度圖像中提取出待分析目標(biāo)區(qū)域的邊緣；(4)確定圖像中斑點(diǎn)的中心位置，區(qū)分中心區(qū)域和周邊區(qū)域。因?yàn)楸痉椒ɑ趫D像處理來鑒別反應(yīng)板顯色情況，所以對(duì)反應(yīng)板斑點(diǎn)的位置要求較高。如圖2所示，面陣CCD探測(cè)器所獲取的圖像范圍為矩形(即圖2中帶有斜線的矩形)，該矩形大小設(shè)為10.70*8.56!11111(720*5沈像素)，在此假設(shè)反應(yīng)板中心孔的直徑(即試紙的直徑)為 7. 4mm(即圖2中白底圓形區(qū)域)，此時(shí)斑點(diǎn)的直徑范圍就是確定的中心位置。在該步驟中還包括以下子步驟，其中包括兩種區(qū)域的像素點(diǎn)灰度值，即中心區(qū)域像素點(diǎn)和周邊區(qū)域像素占.(a)在圖像中心設(shè)一正方形區(qū)域，即圖2中心的虛線正方形，該正方形區(qū)域的大小設(shè)為1. 93*1. 93mm(130*130像素)，所述正方形區(qū)域的中心與試紙中心重和，在所述的正方形區(qū)域中選取中心區(qū)域像素點(diǎn)；(b)在圖像的四周設(shè)有四塊矩形區(qū)域，即圖2中的虛線矩形，每個(gè)矩形區(qū)域的大小設(shè)為1. 78*0. 45mm(120*30像素)，在所述的矩形區(qū)域中選取周邊區(qū)域像素點(diǎn)；(c)根據(jù)斑點(diǎn)必須覆蓋所述的正方形區(qū)域并且不能進(jìn)入任何一個(gè)所述的矩形區(qū)域的要求確定斑點(diǎn)的位置。也就是說，為了保證中心區(qū)域取點(diǎn)正確，斑點(diǎn)必須覆蓋所述的正方形區(qū)域；為了保證周邊區(qū)域取點(diǎn)正確，斑點(diǎn)不能進(jìn)入任何一個(gè)所述的矩形區(qū)域中。根據(jù)上述兩點(diǎn)要求對(duì)斑點(diǎn)的位置進(jìn)行如下確定首先，斑點(diǎn)應(yīng)該覆蓋以試紙中心為圓心，直徑應(yīng)當(dāng)大于正方形區(qū)域?qū)蔷€的圓形區(qū)域(保證覆蓋中心區(qū)域的取值)，根據(jù)上述假設(shè)的正方形區(qū)域的大小可得到直徑為2.8mm (>1.93* V^mm);其次，斑點(diǎn)的邊緣不能超過以試紙中心為圓心，直徑應(yīng)當(dāng)小于相距較短的相對(duì)矩形區(qū)域之間距離的圓形區(qū)域(保證不進(jìn)入周邊區(qū)域取值)，圖2中的兩組矩形區(qū)域的距離相同，并根據(jù)矩形區(qū)域的大小，故此處直徑為 3. 6mm(<試紙直徑/2)即可保證不進(jìn)入周邊區(qū)域取值。因此，斑點(diǎn)的直徑應(yīng)當(dāng)大于圖2中內(nèi)圓的直徑小于外圓的直徑。如此通過確定斑點(diǎn)的位置，從而對(duì)中心區(qū)域和周邊區(qū)域進(jìn)行了區(qū)分。(5)為了避免膠體金經(jīng)滲濾后在反應(yīng)板中形成的斑點(diǎn)具有不均勻性的缺點(diǎn)，在中心區(qū)域和周邊區(qū)域中分別選擇四個(gè)測(cè)試區(qū)域(即圖3中斑點(diǎn)上的四個(gè)正方形區(qū)域和試紙上的四個(gè)矩形區(qū)域)，并對(duì)測(cè)試區(qū)域中的像素點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，定量計(jì)算標(biāo)本的濃度。其中，每個(gè)測(cè)試區(qū)域含有3600個(gè)像素點(diǎn)。本發(fā)明還涉及一種使用基于數(shù)字圖像處理的膠體金檢測(cè)方法的裝置，如圖4所示，包括光源、探測(cè)器、DSP圖像數(shù)字處理平臺(tái)和顯示器，所述的DSP圖像數(shù)字處理平臺(tái)包括依次相連的圖像轉(zhuǎn)換模塊、邊緣提取模塊、斑點(diǎn)位置確定模塊、區(qū)域選擇模塊和比較計(jì)算模塊；所述的光源為面光源，將光照射在反應(yīng)板上；所述的探測(cè)器為面陣CCD探測(cè)器，用于獲取反應(yīng)板的RGB彩色圖像；所述的圖像轉(zhuǎn)換模塊用于將RGB彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像；所述的邊緣提取模塊用于從灰度圖像中提取出待分析目標(biāo)區(qū)域的邊緣；所述的斑點(diǎn)位置確定模塊用于確定圖像中斑點(diǎn)的中心位置；所述的區(qū)域選擇模塊用于在斑點(diǎn)區(qū)域和周邊區(qū)域中
5分別選擇四個(gè)測(cè)試區(qū)域，其中，每個(gè)測(cè)試區(qū)域中均含有3600個(gè)像素點(diǎn)。所述的比較計(jì)算模塊用于對(duì)選擇出的測(cè)試區(qū)域中的像素點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，并定量計(jì)算標(biāo)本的濃度；所述的顯示器用于顯示標(biāo)本對(duì)應(yīng)的濃度結(jié)果。所述的斑點(diǎn)位置確定模塊包括區(qū)域設(shè)定模塊和位置確定模塊；所述的區(qū)域設(shè)定模塊用于在圖像中心設(shè)一正方形區(qū)域和在圖像的四周設(shè)定四塊矩形區(qū)域；所述的位置確定模塊根據(jù)斑點(diǎn)必須覆蓋所述的正方形區(qū)域并且不能進(jìn)入任何一個(gè)所述的矩形區(qū)域的要求確定斑點(diǎn)的位置?；跀?shù)字圖像處理的膠體金檢測(cè)裝置經(jīng)過測(cè)試表明其測(cè)讀穩(wěn)定性以CV計(jì)為 0.5%,完全符合臨床應(yīng)用的要求，而原有的U2儀器的CV大約為1 %。下面以金標(biāo)斑點(diǎn)法的HCG血清標(biāo)本試劑盒為例，就U2儀器和本發(fā)明進(jìn)行對(duì)比。 在U2儀器上低端檢測(cè)線僅能達(dá)到IOOmIU,而本發(fā)明的低端檢測(cè)范圍相對(duì)U2儀器延伸到了 IOmIU0這對(duì)臨床應(yīng)用具有重要意義因?yàn)?5mIU為HCG的陰性陽(yáng)性的臨界點(diǎn)，由于本發(fā)明的低端檢測(cè)范圍覆蓋了這個(gè)點(diǎn)，因此不僅能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)本陰陽(yáng)性的定性判斷，還能夠在低端實(shí)現(xiàn)定量的應(yīng)用。此外，CRP項(xiàng)目也隨著本發(fā)明的低端檢測(cè)能力而得到提升，將CRP在U2儀器上的應(yīng)用拓展到在本發(fā)明上既能實(shí)現(xiàn)常規(guī)CRP的檢測(cè)(檢測(cè)范圍5mg/L 160mg/L)，又能同時(shí)實(shí)現(xiàn)超敏CRP的檢測(cè)(范圍0. lmg/L 5mg/L)。下表為本發(fā)明與U2儀器的測(cè)量范圍對(duì)比。
權(quán)利要求
1.一種基于數(shù)字圖像處理的膠體金檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟(1)獲取反應(yīng)板的RGB彩色圖像；(2)將獲取的RGB彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像；(3)利用邊緣算法從灰度圖像中提取出待分析目標(biāo)區(qū)域的邊緣；(4)確定圖像中斑點(diǎn)的中心位置，區(qū)分中心區(qū)域和周邊區(qū)域；(5)在中心區(qū)域和周邊區(qū)域中分別選擇四個(gè)測(cè)試區(qū)域，并對(duì)測(cè)試區(qū)域中的像素點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，定量計(jì)算標(biāo)本的濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字圖像處理的膠體金檢測(cè)方法，其特征在于，所述的步驟(1)中由面陣CCD探測(cè)器獲取反應(yīng)板的RGB彩色圖像，所述的反應(yīng)板受到面光源的照射。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字圖像處理的膠體金檢測(cè)方法，其特征在于，所述的步驟中還包括以下子步驟(a)在圖像中心設(shè)一正方形區(qū)域，使所述正方形區(qū)域的中心與試紙中心重合；(b)在圖像的四周設(shè)有四塊矩形區(qū)域；(c)根據(jù)斑點(diǎn)必須覆蓋所述的正方形區(qū)域并且不能進(jìn)入任何一個(gè)所述的矩形區(qū)域的要求確定斑點(diǎn)的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字圖像處理的膠體金檢測(cè)方法，其特征在于，所述的步驟(5)中選擇的各個(gè)測(cè)試區(qū)域中均含有3600個(gè)像素點(diǎn)。
5.一種使用如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字圖像處理的膠體金檢測(cè)方法的裝置，包括光源、探測(cè)器、DSP圖像數(shù)字處理平臺(tái)和顯示器，其特征在于，所述的DSP圖像數(shù)字處理平臺(tái)包括依次相連的圖像轉(zhuǎn)換模塊、邊緣提取模塊、斑點(diǎn)位置確定模塊、區(qū)域選擇模塊和比較計(jì)算模塊；所述的光源為面光源，將光照射在反應(yīng)板上；所述的探測(cè)器為面陣CCD探測(cè)器，用于獲取反應(yīng)板的RGB彩色圖像；所述的圖像轉(zhuǎn)換模塊用于將RGB彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像； 所述的邊緣提取模塊用于從灰度圖像中提取出待分析目標(biāo)區(qū)域的邊緣；所述的斑點(diǎn)位置確定模塊用于確定圖像中斑點(diǎn)的中心位置；所述的區(qū)域選擇模塊用于在斑點(diǎn)區(qū)域和周邊區(qū)域中分別選擇四個(gè)測(cè)試區(qū)域；所述的比較計(jì)算模塊用于對(duì)選擇出的測(cè)試區(qū)域中的像素點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，并定量計(jì)算標(biāo)本的濃度；所述的顯示器用于顯示標(biāo)本對(duì)應(yīng)的濃度結(jié)果。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的使用基于數(shù)字圖像處理的膠體金檢測(cè)方法的裝置，其特征在于，所述的斑點(diǎn)位置確定模塊包括區(qū)域設(shè)定模塊和位置確定模塊；所述的區(qū)域設(shè)定模塊用于在圖像中心設(shè)一正方形區(qū)域和在圖像的四周設(shè)定四塊矩形區(qū)域；所述的位置確定模塊根據(jù)斑點(diǎn)必須覆蓋所述的正方形區(qū)域并且不能進(jìn)入任何一個(gè)所述的矩形區(qū)域的要求確定斑點(diǎn)的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的使用基于數(shù)字圖像處理的膠體金檢測(cè)方法的裝置，其特征在于，所述的區(qū)域選擇模塊選擇的各個(gè)測(cè)試區(qū)域中均含有3600個(gè)像素點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于數(shù)字圖像處理的膠體金檢測(cè)方法，使用面陣CCD探測(cè)器采集RGB彩色圖像，對(duì)采集到的彩色圖像進(jìn)行灰度轉(zhuǎn)換、邊緣提取、背景抑制等處理操作，最后定量計(jì)算出標(biāo)本對(duì)應(yīng)的濃度結(jié)果。本發(fā)明還涉及一種基于數(shù)字圖像處理的膠體金檢測(cè)裝置，該裝置使用上述方法對(duì)膠體金進(jìn)行檢測(cè)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)本陰陽(yáng)性的定性判斷，還能夠在低端實(shí)現(xiàn)定量的應(yīng)用。
文檔編號(hào)G01N21/75GK102183510SQ20111002879
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月26日
發(fā)明者張健, 徐建新 申請(qǐng)人:上海奧普生物醫(yī)藥有限公司, 上海衡道光電儀器有限公司