本發(fā)明屬于免疫層析分析檢測(cè)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于權(quán)重函數(shù)和多曝光融合的分析檢測(cè)方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、免疫層析(側(cè)向流免疫分析lfia)方法作為一種操作簡(jiǎn)便的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)技術(shù)，以膠體金免疫層析卡為代表的快檢試劑卡可以直接肉眼判讀陰陽(yáng)性結(jié)果，在眾多領(lǐng)域都已得到了廣泛應(yīng)用。

2、近年來(lái)，隨著手持式設(shè)備及智能手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備的快速發(fā)展，利用這些便攜設(shè)備的攝像頭進(jìn)行免疫層析圖像檢測(cè)成為一種新趨勢(shì)。這些基于圖像成像原理的免疫檢測(cè)裝置能夠快速、便捷、低成本地捕獲整個(gè)試紙卡的全部圖像信息，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和全局分析提供基礎(chǔ)。

3、由于攝像頭捕捉的圖像動(dòng)態(tài)范圍有限，導(dǎo)致在拍攝免疫層析試紙圖像時(shí)容易出現(xiàn)亮部過(guò)曝變白或暗部細(xì)節(jié)丟失的問(wèn)題，這嚴(yán)重影響了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性。而對(duì)于靈敏度要求更高、信號(hào)范圍更寬的熒光免疫層析技術(shù)而言，圖像成像式檢測(cè)設(shè)備動(dòng)態(tài)范圍過(guò)窄的缺陷更為突出。為了兼顧檢測(cè)動(dòng)態(tài)范圍，許多設(shè)備不得不犧牲體積和成本優(yōu)勢(shì)，轉(zhuǎn)而使用更笨重更昂貴的機(jī)械掃描層析檢測(cè)方式。

4、在消費(fèi)級(jí)數(shù)碼相機(jī)領(lǐng)域，hdr技術(shù)的發(fā)展擴(kuò)展了照片的動(dòng)態(tài)范圍，解決了照片中暗部或亮度細(xì)節(jié)丟失的問(wèn)題，讓一張照片中能夠同時(shí)顯示出亮部和暗部。但傳統(tǒng)的hdr技術(shù)致力于在一張照片中同時(shí)展現(xiàn)高亮區(qū)域和陰影區(qū)域的細(xì)節(jié)，主要關(guān)注于提升圖像的對(duì)比度和視覺(jué)效果，沒(méi)有關(guān)注合成結(jié)果與實(shí)際亮度值之間的精確對(duì)應(yīng)關(guān)系，也沒(méi)有考慮非線性轉(zhuǎn)化帶來(lái)的信號(hào)失真的問(wèn)題。而在免疫層析圖像檢測(cè)中，不僅需要保留圖像中的明暗細(xì)節(jié)，更重要的是要確保圖像能夠準(zhǔn)確反映試紙上各區(qū)域的真實(shí)反應(yīng)強(qiáng)度。另外，傳統(tǒng)的hdr技術(shù)通常保持光源條件的固定，在同一個(gè)光源場(chǎng)景下拍攝不同曝光時(shí)間下的照片集。

5、由于傳統(tǒng)的hdr技術(shù)中照片的動(dòng)態(tài)范圍有限，導(dǎo)致基于圖像成像原理的免疫層析檢測(cè)儀存在檢測(cè)范圍過(guò)窄、檢測(cè)速度慢和檢測(cè)精度不高的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)相關(guān)技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于一種基于權(quán)重函數(shù)和多曝光融合的分析檢測(cè)方法，旨在解決傳統(tǒng)的hdr技術(shù)中照片的動(dòng)態(tài)范圍有限，導(dǎo)致基于圖像成像原理的免疫層析檢測(cè)儀存在檢測(cè)范圍過(guò)窄、檢測(cè)速度慢和檢測(cè)精度不高的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提供了一種基于權(quán)重函數(shù)和多曝光融合的分析檢測(cè)方法，包括：

3、在多曝光時(shí)間序列下拍攝待測(cè)試紙卡，得到待測(cè)試紙卡的多曝光圖像集；

4、根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)濃度定量曲線、待測(cè)試紙卡的多曝光圖像集和對(duì)應(yīng)的曝光時(shí)間，得到待測(cè)試紙卡的實(shí)際濃度值；

5、所述標(biāo)準(zhǔn)濃度定量曲線的生成方法包括：

6、s1、拍攝x張不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)免疫層析試紙卡的p個(gè)多曝光時(shí)間序列，得到多曝光圖像集；將所述多曝光圖像集分為包括x1張標(biāo)準(zhǔn)免疫層析試紙卡圖像的第一多曝光圖像集和包括x2張標(biāo)準(zhǔn)免疫層析試紙卡圖像的第二多曝光圖像集；其中，p≥3，x＝x1+x2；

7、s2、從所述第一多曝光圖像集中各圖像的t線區(qū)域中獲取n個(gè)像素點(diǎn)的灰度值變化，得到n×p個(gè)像素點(diǎn)的灰度值矩陣；

8、s3、構(gòu)建如下分段權(quán)重函數(shù)：

9、

10、其中，f1(z)和f2(z)的函數(shù)形式包括線性函數(shù)、二次多項(xiàng)式函數(shù)、指數(shù)函數(shù)或?qū)?shù)函數(shù)，z1和z2為分段點(diǎn)；

11、s4、確定使得t線區(qū)域的平均像素值與真實(shí)像素值間誤差最小的f1(z)和f2(z)的函數(shù)形式以及分段點(diǎn)z1和z2，得到目標(biāo)分段權(quán)重函數(shù)；t線區(qū)域的平均像素值的計(jì)算方式包括：根據(jù)分段權(quán)重函數(shù)結(jié)合灰度值矩陣得到相機(jī)響應(yīng)函數(shù)；根據(jù)所述相機(jī)響應(yīng)函數(shù)、第二多曝光圖像集和對(duì)應(yīng)的曝光時(shí)間，獲取hdr圖像；對(duì)hdr圖像進(jìn)行色調(diào)映射，得到t線區(qū)域的平均像素值；

12、s5、根據(jù)目標(biāo)分段權(quán)重函數(shù)結(jié)合灰度值矩陣得到目標(biāo)相機(jī)響應(yīng)函數(shù)；

13、s6、根據(jù)目標(biāo)相機(jī)響應(yīng)函數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)免疫層析試紙卡的多曝光圖像集和對(duì)應(yīng)的曝光時(shí)間，得到標(biāo)準(zhǔn)免疫層析試紙卡的t線區(qū)域的平均像素值，將標(biāo)準(zhǔn)免疫層析試紙卡的t線區(qū)域的平均像素值與對(duì)應(yīng)濃度擬合生成標(biāo)準(zhǔn)濃度定量曲線。

14、可選的，所述標(biāo)準(zhǔn)免疫層析試紙卡的t線濃度不同且c線濃度相同。

15、可選的，s2具體包括：

16、s21、使用圖像分割算法提取所述第一多曝光圖像集中各圖像的t線區(qū)域；

17、s22、按照濃度順序?qū)Ω鲌D像的t線區(qū)域進(jìn)行豎向拼接，得到引導(dǎo)圖像；

18、s23、從所述引導(dǎo)圖像中每個(gè)t線區(qū)域獲取n/x1個(gè)像素點(diǎn)的灰度值變化，得到n×p個(gè)像素點(diǎn)的灰度值矩陣。

19、可選的，所述平均像素值與真實(shí)像素值間誤差為計(jì)算t線區(qū)域的平均像素值和標(biāo)準(zhǔn)免疫層析試紙卡的真實(shí)像素值的均方根誤差rmse與平均絕對(duì)百分比誤差mape。

20、可選的，s6具體包括：

21、s61、根據(jù)目標(biāo)相機(jī)響應(yīng)函數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)免疫層析試紙卡的多曝光圖像集和對(duì)應(yīng)的曝光時(shí)間，得到標(biāo)準(zhǔn)免疫層析試紙卡的t線區(qū)域的平均像素值；

22、s62、以s61中的平均像素值為y軸，以標(biāo)準(zhǔn)免疫層析試紙卡的實(shí)際濃度為x軸，使用四參數(shù)logistic擬合得到標(biāo)準(zhǔn)濃度定量曲線。

23、可選的，所述標(biāo)準(zhǔn)免疫層析試紙卡包括膠體金免疫層析卡和熒光免疫層析卡。

24、可選的，所述多曝光圖像集在不同曝光時(shí)間序列下均覆蓋欠曝到過(guò)曝。

25、可選的，在得到多曝光圖像集之后，還包括：采用中值濾波算法、高斯濾波算法、雙邊濾波算法或引導(dǎo)濾波算法對(duì)所述多曝光圖像集作預(yù)處理。

26、第二方面，本發(fā)明還提供了一種基于權(quán)重函數(shù)和多曝光融合的分析檢測(cè)裝置，用于執(zhí)行如第一方面中任一項(xiàng)所述的分析檢測(cè)方法，包括：

27、圖像獲取模塊，用于在多曝光時(shí)間序列下拍攝待測(cè)試紙卡，得到待測(cè)試紙卡的多曝光圖像集；

28、濃度分析檢測(cè)模塊，用于根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)濃度定量曲線、待測(cè)試紙卡的多曝光圖像集和對(duì)應(yīng)的曝光時(shí)間，得到待測(cè)試紙卡的實(shí)際濃度值；

29、其中，所述標(biāo)準(zhǔn)濃度定量曲線的生成方法包括：

30、拍攝x張不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)免疫層析試紙卡的p個(gè)多曝光時(shí)間序列，得到多曝光圖像集；將所述多曝光圖像集分為包括x1張標(biāo)準(zhǔn)免疫層析試紙卡圖像的第一多曝光圖像集和包括x2張標(biāo)準(zhǔn)免疫層析試紙卡圖像的第二多曝光圖像集；其中，p≥3，x＝x1+x2；

31、從所述第一多曝光圖像集中各圖像的t線區(qū)域中獲取n個(gè)像素點(diǎn)的灰度值變化，得到n×p個(gè)像素點(diǎn)的灰度值矩陣；

32、構(gòu)建如下分段權(quán)重函數(shù)：

33、

34、其中，f1(z)和f2(z)的函數(shù)形式包括線性函數(shù)、二次多項(xiàng)式函數(shù)、指數(shù)函數(shù)或?qū)?shù)函數(shù)，z1和z2為分段點(diǎn)；

35、確定使得t線區(qū)域的平均像素值與真實(shí)像素值間誤差最小的f1(z)和f2(z)的函數(shù)形式以及分段點(diǎn)z1和z2，得到目標(biāo)分段權(quán)重函數(shù)；t線區(qū)域的平均像素值的計(jì)算方式包括：根據(jù)分段權(quán)重函數(shù)結(jié)合灰度值矩陣得到相機(jī)響應(yīng)函數(shù)；根據(jù)所述相機(jī)響應(yīng)函數(shù)、第二多曝光圖像集和對(duì)應(yīng)的曝光時(shí)間，獲取hdr圖像；對(duì)hdr圖像進(jìn)行色調(diào)映射，得到t線區(qū)域的平均像素值；

36、根據(jù)目標(biāo)分段權(quán)重函數(shù)結(jié)合灰度值矩陣得到目標(biāo)相機(jī)響應(yīng)函數(shù)；

37、根據(jù)目標(biāo)相機(jī)響應(yīng)函數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)免疫層析試紙卡的多曝光圖像集和對(duì)應(yīng)的曝光時(shí)間，得到標(biāo)準(zhǔn)免疫層析試紙卡的t線區(qū)域的平均像素值，將標(biāo)準(zhǔn)免疫層析試紙卡的t線區(qū)域的平均像素值與對(duì)應(yīng)濃度擬合生成標(biāo)準(zhǔn)濃度定量曲線。

38、通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得以下有益效果：

39、1、本發(fā)明提供了一種基于權(quán)重函數(shù)和多曝光融合的分析檢測(cè)方法，針對(duì)免疫層析圖像定量處理的特定需求，基于多曝光融合高動(dòng)態(tài)范圍成像技術(shù)的思路，首先恢復(fù)圖像采集系統(tǒng)的相機(jī)響應(yīng)函數(shù)，然后將相機(jī)響應(yīng)函數(shù)曲線與生物反應(yīng)曲線結(jié)合起來(lái)，從而擴(kuò)展免疫層析標(biāo)準(zhǔn)定量曲線的線性范圍，以解決目前基于圖像成像原理的免疫層析檢測(cè)儀的檢測(cè)范圍過(guò)窄的限制。在恢復(fù)圖像采集系統(tǒng)的相機(jī)響應(yīng)函數(shù)過(guò)程中，通過(guò)采用分段權(quán)重函數(shù)調(diào)節(jié)不同曝光圖像的權(quán)重，減輕圖像中過(guò)曝和欠曝區(qū)域?qū)ο鄼C(jī)響應(yīng)函數(shù)擬合精度的影響，從而使得擬合得到的標(biāo)準(zhǔn)定量曲線貼合免疫層析s型曲線的特性，能夠顯著提高h(yuǎn)dr圖像合成的精度，使得基于免疫層析檢試紙卡的分析檢測(cè)結(jié)果更準(zhǔn)確。

40、2、本發(fā)明提供了一種基于權(quán)重函數(shù)和多曝光融合的分析檢測(cè)方法，生成標(biāo)準(zhǔn)濃度定量曲線之后，在多曝光時(shí)間序列下拍攝待測(cè)試紙卡的多曝光圖像集，從而得到精度較高的hdr圖像和準(zhǔn)確的待測(cè)試紙卡的t線區(qū)域的平均像素值，參照標(biāo)準(zhǔn)濃度定量曲線即可獲得待測(cè)試紙卡的實(shí)際濃度值。該方法可以應(yīng)用于膠體金免疫層析試紙卡和熒光免疫層析試紙卡，均能得到準(zhǔn)確的濃度檢測(cè)結(jié)果。