专利名称：一种基于数字图像处理的胶体金检测方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及人体体液免疫检测技术领域，特别是涉及一种基于数字图像处理的胶体金检测方法及其装置。
背景技术：
人体体液中含有人体健康与否的重要信息，包括各种激素含量的高低、特定蛋白浓度变化、病原体及其相应抗体的存在及其多少等，这些待测项目大部分都可以用胶体金免疫渗透技术(金标斑点法)加以检测，检测结果是观察反应板有无红色斑点呈现，红色斑点的深浅与被测物的浓度成正比，但是仅靠眼睛只能对其进行定性判读，无法定量。金标斑点法已广泛用于血清或尿液中人绒毛腺促性腺激素(HCG)的测定。目前， 一种金标斑点法定量读数仪(U2仪器)可进行HCG的测定，由于U2仪器其采用的探测器为单点的光敏二极管，因此其只能将待检测区域的信号混杂在仪器中；另外其采用的光源同样是单个LED，因此其照射在反应板上的光不够均勻而且由于LED本身的特点使其发光强度也不稳定。尤其当对金标斑点法低浓度的标本进行测试时，由于U2仪器仅能对光敏管产生的光电流强弱进行分析计算，因此U2仪器在低端分辨率低甚至无法进行定量识别。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于数字图像处理的胶体金检测方法及其装置，能够实现金标斑点法低浓度标本的定量识别。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种基于数字图像处理的胶体金检测方法，包括以下步骤(1)获取反应板的RGB彩色图像；(2)将获取的RGB彩色图像转化为灰度图像；(3)利用边缘算法从灰度图像中提取出待分析目标区域的边缘；(4)确定图像中斑点的中心位置，区分中心区域和周边区域；(5)在中心区域和周边区域中分别选择四个测试区域，并对测试区域中的像素点进行对比，定量计算标本的浓度。所述的步骤(1)中由面阵CCD探测器获取反应板的RGB彩色图像，所述的反应板受到面光源的照射。所述的步骤中还包括以下子步骤(a)在图像中心设一正方形区域，使所述正方形区域的中心与试纸中心重合；(b)在图像的四周设有四块矩形区域；(c)根据斑点必须覆盖所述的正方形区域并且不能进入任何一个所述的矩形区域的要求确定斑点的位置。所述的步骤(5)中选择的各个测试区域中均含有3600个像素点。还提供一种使用基于数字图像处理的胶体金检测方法的装置，包括光源、探测器、DSP图像数字处理平台和显示器，所述的DSP图像数字处理平台包括依次相连的图像转换模块、边缘提取模块、斑点位置确定模块、区域选择模块和比较计算模块；所述的光源为面光源，将光照射在反应板上；所述的探测器为面阵CCD探测器，用于获取反应板的RGB彩色图像；所述的图像转换模块用于将RGB彩色图像转换为灰度图像；所述的边缘提取模块用于从灰度图像中提取出待分析目标区域的边缘；所述的斑点位置确定模块用于确定图像中斑点的中心位置；所述的区域选择模块用于在斑点区域和周边区域中分别选择四个测试区域；所述的比较计算模块用于对选择出的测试区域中的像素点进行对比，并定量计算标本的浓度；所述的显示器用于显示标本对应的浓度结果。所述的斑点位置确定模块包括区域设定模块和位置确定模块；所述的区域设定模块用于在图像中心设一正方形区域和在图像的四周设定四块矩形区域；所述的位置确定模块根据斑点必须覆盖所述的正方形区域并且不能进入任何一个所述的矩形区域的要求确定斑点的位置。所述的区域选择模块选择的各个测试区域中均含有3600个像素点。有益效果由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果采用面阵CCD探测器取代U2仪器中单点的光敏二极管，如此能够获取目标区域的一幅数码图像，为图像处理提供了良好的基础。采用面光源与U2仪器中的单个LED相比，其照射的均勻性和发光强度的稳定性得到了保证。对面阵CCD探测器采集到的图像进行灰度转换、边缘提取、背景抑制等处理操作后最终能够快速准确地定量计算出标本对应的浓度结果，从而能够能够实现金标斑点法低浓度标本的定量识别。
图1是本发明的流程图；图2是本发明的斑点定位示意图；图3是本发明的中心斑点和周边区域图像筛选示意图；图4是本发明的结构框图。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本发明涉及一种基于数字图像处理的胶体金检测方法，该方法在对采集到数码图像进行了灰度转换、边缘提取、背景抑制等处理操作后，最终定量的计算出标本对应的浓度结果，利用该方法不仅能够实现标本阴阳性的定性判断，还能够在低端实现定量的应用。其具体步骤如图1所示，包括以下步骤(1)通过面阵CXD探测器近距离获取反应板的RGB彩色图像，其中，反应板受到面光源的照射，由于采用面光源取代原有的单个LED使得反应板受光更均勻，并且面光源的发光强度也更为稳定。采用面阵CCD探测器取代单点的光敏二极管，如此能够获取目标区域的一幅数码图像，为图像处理提供了良好的基础。(2)将获取的RGB彩色图像转化为灰度图像，通常可以使用浮点算法来实现，即取 Gray = R*0. 3+G*0. 59+B*0. 11，将原来的 RGB (R, G，B)中的 R，G，B 统一用 Gray 替换，形成新的颜色RGB (Gray，Gray, Gray)，用它替换原来的RGB(R，G，B)，就成为灰度图了。(3)利用边缘算法从灰度图像中提取出待分析目标区域的边缘；(4)确定图像中斑点的中心位置，区分中心区域和周边区域。因为本方法基于图像处理来鉴别反应板显色情况，所以对反应板斑点的位置要求较高。如图2所示，面阵CCD探测器所获取的图像范围为矩形(即图2中带有斜线的矩形)，该矩形大小设为10.70*8.56!11111(720*5沈像素)，在此假设反应板中心孔的直径(即试纸的直径)为 7. 4mm(即图2中白底圆形区域)，此时斑点的直径范围就是确定的中心位置。在该步骤中还包括以下子步骤，其中包括两种区域的像素点灰度值，即中心区域像素点和周边区域像素占.(a)在图像中心设一正方形区域，即图2中心的虚线正方形，该正方形区域的大小设为1. 93*1. 93mm(130*130像素)，所述正方形区域的中心与试纸中心重和，在所述的正方形区域中选取中心区域像素点；(b)在图像的四周设有四块矩形区域，即图2中的虚线矩形，每个矩形区域的大小设为1. 78*0. 45mm(120*30像素)，在所述的矩形区域中选取周边区域像素点；(c)根据斑点必须覆盖所述的正方形区域并且不能进入任何一个所述的矩形区域的要求确定斑点的位置。也就是说，为了保证中心区域取点正确，斑点必须覆盖所述的正方形区域；为了保证周边区域取点正确，斑点不能进入任何一个所述的矩形区域中。根据上述两点要求对斑点的位置进行如下确定首先，斑点应该覆盖以试纸中心为圆心，直径应当大于正方形区域对角线的圆形区域(保证覆盖中心区域的取值)，根据上述假设的正方形区域的大小可得到直径为2.8mm (>1.93* V^mm);其次，斑点的边缘不能超过以试纸中心为圆心，直径应当小于相距较短的相对矩形区域之间距离的圆形区域(保证不进入周边区域取值)，图2中的两组矩形区域的距离相同，并根据矩形区域的大小，故此处直径为 3. 6mm(<试纸直径/2)即可保证不进入周边区域取值。因此，斑点的直径应当大于图2中内圆的直径小于外圆的直径。如此通过确定斑点的位置，从而对中心区域和周边区域进行了区分。(5)为了避免胶体金经渗滤后在反应板中形成的斑点具有不均勻性的缺点，在中心区域和周边区域中分别选择四个测试区域(即图3中斑点上的四个正方形区域和试纸上的四个矩形区域)，并对测试区域中的像素点进行对比，定量计算标本的浓度。其中，每个测试区域含有3600个像素点。本发明还涉及一种使用基于数字图像处理的胶体金检测方法的装置，如图4所示，包括光源、探测器、DSP图像数字处理平台和显示器，所述的DSP图像数字处理平台包括依次相连的图像转换模块、边缘提取模块、斑点位置确定模块、区域选择模块和比较计算模块；所述的光源为面光源，将光照射在反应板上；所述的探测器为面阵CCD探测器，用于获取反应板的RGB彩色图像；所述的图像转换模块用于将RGB彩色图像转换为灰度图像；所述的边缘提取模块用于从灰度图像中提取出待分析目标区域的边缘；所述的斑点位置确定模块用于确定图像中斑点的中心位置；所述的区域选择模块用于在斑点区域和周边区域中
5分别选择四个测试区域，其中，每个测试区域中均含有3600个像素点。所述的比较计算模块用于对选择出的测试区域中的像素点进行对比，并定量计算标本的浓度；所述的显示器用于显示标本对应的浓度结果。所述的斑点位置确定模块包括区域设定模块和位置确定模块；所述的区域设定模块用于在图像中心设一正方形区域和在图像的四周设定四块矩形区域；所述的位置确定模块根据斑点必须覆盖所述的正方形区域并且不能进入任何一个所述的矩形区域的要求确定斑点的位置。基于数字图像处理的胶体金检测装置经过测试表明其测读稳定性以CV计为 0.5%,完全符合临床应用的要求，而原有的U2仪器的CV大约为1 %。下面以金标斑点法的HCG血清标本试剂盒为例，就U2仪器和本发明进行对比。 在U2仪器上低端检测线仅能达到IOOmIU,而本发明的低端检测范围相对U2仪器延伸到了 IOmIU0这对临床应用具有重要意义因为25mIU为HCG的阴性阳性的临界点，由于本发明的低端检测范围覆盖了这个点，因此不仅能够实现标本阴阳性的定性判断，还能够在低端实现定量的应用。此外，CRP项目也随着本发明的低端检测能力而得到提升，将CRP在U2仪器上的应用拓展到在本发明上既能实现常规CRP的检测(检测范围5mg/L 160mg/L)，又能同时实现超敏CRP的检测(范围0. lmg/L 5mg/L)。下表为本发明与U2仪器的测量范围对比。
权利要求
1.一种基于数字图像处理的胶体金检测方法，其特征在于，包括以下步骤(1)获取反应板的RGB彩色图像；(2)将获取的RGB彩色图像转化为灰度图像；(3)利用边缘算法从灰度图像中提取出待分析目标区域的边缘；(4)确定图像中斑点的中心位置，区分中心区域和周边区域；(5)在中心区域和周边区域中分别选择四个测试区域，并对测试区域中的像素点进行对比，定量计算标本的浓度。
2.根据权利要求1所述的基于数字图像处理的胶体金检测方法，其特征在于，所述的步骤(1)中由面阵CCD探测器获取反应板的RGB彩色图像，所述的反应板受到面光源的照射。
3.根据权利要求1所述的基于数字图像处理的胶体金检测方法，其特征在于，所述的步骤中还包括以下子步骤(a)在图像中心设一正方形区域，使所述正方形区域的中心与试纸中心重合；(b)在图像的四周设有四块矩形区域；(c)根据斑点必须覆盖所述的正方形区域并且不能进入任何一个所述的矩形区域的要求确定斑点的位置。
4.根据权利要求1所述的基于数字图像处理的胶体金检测方法，其特征在于，所述的步骤(5)中选择的各个测试区域中均含有3600个像素点。
5.一种使用如权利要求1所述的基于数字图像处理的胶体金检测方法的装置，包括光源、探测器、DSP图像数字处理平台和显示器，其特征在于，所述的DSP图像数字处理平台包括依次相连的图像转换模块、边缘提取模块、斑点位置确定模块、区域选择模块和比较计算模块；所述的光源为面光源，将光照射在反应板上；所述的探测器为面阵CCD探测器，用于获取反应板的RGB彩色图像；所述的图像转换模块用于将RGB彩色图像转换为灰度图像； 所述的边缘提取模块用于从灰度图像中提取出待分析目标区域的边缘；所述的斑点位置确定模块用于确定图像中斑点的中心位置；所述的区域选择模块用于在斑点区域和周边区域中分别选择四个测试区域；所述的比较计算模块用于对选择出的测试区域中的像素点进行对比，并定量计算标本的浓度；所述的显示器用于显示标本对应的浓度结果。
6.根据权利要求5所述的使用基于数字图像处理的胶体金检测方法的装置，其特征在于，所述的斑点位置确定模块包括区域设定模块和位置确定模块；所述的区域设定模块用于在图像中心设一正方形区域和在图像的四周设定四块矩形区域；所述的位置确定模块根据斑点必须覆盖所述的正方形区域并且不能进入任何一个所述的矩形区域的要求确定斑点的位置。
7.根据权利要求5所述的使用基于数字图像处理的胶体金检测方法的装置，其特征在于，所述的区域选择模块选择的各个测试区域中均含有3600个像素点。
全文摘要
本发明涉及一种基于数字图像处理的胶体金检测方法，使用面阵CCD探测器采集RGB彩色图像，对采集到的彩色图像进行灰度转换、边缘提取、背景抑制等处理操作，最后定量计算出标本对应的浓度结果。本发明还涉及一种基于数字图像处理的胶体金检测装置，该装置使用上述方法对胶体金进行检测，不仅能够实现标本阴阳性的定性判断，还能够在低端实现定量的应用。
文档编号G01N21/75GK102183510SQ20111002879
公开日2011年9月14日 申请日期2011年1月26日 优先权日2011年1月26日
发明者张健, 徐建新 申请人:上海奥普生物医药有限公司, 上海衡道光电仪器有限公司