本发明涉及一种生物检测方法，特别涉及一种全波段生物显色实验的检测方法。
背景技术：
生物显色实验包括酶联免疫吸附测定实验、二辛可宁酸测定实验、bradford蛋白测定实验和lowry蛋白测定实验。生物显色实验是用于检测蛋白生物标记物的方法之一，被广泛的用于早期疾病诊断，它可以检测诸如心血管疾病，阿尔茨海默病和类风湿性关节炎等疾病。
论文“appropriatecalibrationcurvefittinginligandbindingassays”(9,260-267,aapsjournal,2007)介绍了一种传统的生物检测方法。该技术需要使用基于光学分度计的酶标仪对样本溶液的吸光度进行检测。通过基于衍射光栅的滤光片或彩色滤光片对反应产物的吸光度以特定波长的光进行精确选择，并采用逐孔扫描的方法对酶标板的样品进行检测。但对于不同的生物实验通常需要采用不同的拟合模型绘制标准品浓度曲线，拟合模型复杂，通用性不强，且检测时间长。论文“cameraphone-basedquantitativeanalysisofc-reactiveproteinelisa”(7,655-659,ieeetransactionsonbiomedicalcircuitsandsystems,2013)介绍了通过成像器件对c反应蛋白酶联反应的显色结果进行检测，该研究工作证实了成像器件蓝色通道的响应与c反应蛋白酶联反应的显色呈相关性，在实际检测中可以只提取成像器件蓝色通道的数据对c反应蛋白酶联反应进行浓度检测，但是该方法只局限于特定的显色实验，而且无法实现常规生物显色反应的全波段检测。
技术实现要素：
本发明是针对当前生物检测技术中出现的拟合模型复杂，运算时间长，检测波段单一的问题，提出一种全波段生物显色实验的检测方法，具有模型简单，运算时间短，全波段覆盖，测量精度高的优点。
本发明提供的一种全波段生物显色实验的检测方法，包括如下述技术方案：
步骤一、设置一检测系统，所述检测系统包括拍摄单元(1)、输入单元(2)和分析处理单元(3)；
步骤二、所述拍摄单元(1)获取生物显色实验后的图像，提取出所述图像中样本在红绿蓝三色通道下的吸收值并输出到分析处理单元(3)，所述样本包括待测样本和样本标准品；
步骤三、所述输入单元(2)向所述分析处理单元(3)中输入所述样本标准品的浓度范围；
步骤四、所述分析处理单元(3)通过算法对所述样本标准品的浓度范围进行分析计算，绘制出标准品的浓度曲线，具体步骤为：
所述分析处理单元(3)读取所述拍摄单元(1)输出的所述样本标准品在红绿蓝三色通道下的实际吸收值dstd(p)和所述输入单元(2)输入的样本标准品的浓度范围，其中p为标准品的个数；
所述分析处理单元(3)分别设置斜率k、截距b的初始值、步长和终止值，所述斜率k和所述截距b均从初始值开始循环，每次递增一个步长，到终止值结束循环，所述分析处理单元(3)求解并存储每一次循环过程中的系数w和拟合优度r2；
所述分析处理单元(3)通过迭代比较求解最佳的拟合优度r2，记为r2final，再分别求解此时算法中对应的系数w、斜率k以及截距b作为最优结果，所述最优结果分别记为最优系数wfinal、最优斜率kfinal以及最优截距bfinal；
所述分析处理单元(3)绘制出标准品浓度曲线；
步骤五、所述分析处理单元(3)读取所述拍摄单元(1)输出的所述待测样本在红绿蓝三色通道下的实际吸收值dunk(q)和步骤四中所述最优系数wfinal，计算出待测样本的实际吸收值在最优系数wfinal作用下的结果yunk(q)，然后，分析处理单元(3)读取所述最优斜率kfinal和最优截距bfinal，最终推算出待测样本的浓度xunk(q)，所述q为待测样本的个数。
上述步骤二的具体步骤为：所述拍摄单元拍摄生物显色实验的图片，并对所述图片进行处理，提取出所述图片的像素阵列，接着所述拍摄单元分离出所述图片的红绿蓝通道，所述拍摄单元分别确定在红绿蓝三色通道下所述图片中样本的平均灰度值a(n)，
a(n)＝{r(n),g(n),b(n)}
其中n代表了样本的个数，r(n)、g(n)、b(n)分别为所述样本在红色通道、绿色通道和蓝色通道下的平均灰度值。所述拍摄单元分别计算出所述样本在红绿蓝三色通道下的吸收值d(n)。
d(n)＝2k-1-a(n)-c(n)
其中k为所述拍摄单元的模拟信号转换成数字信号的分辨率，c(n)为空白组的灰度值。最后所述拍摄单元将所述吸收值d(n)以矩阵的形式输出。
优选的，所述循环中以拟合优度r2作为评价指标，采用线性回归的方法对所述拟合优度r2进行求解。针对特定的生物检测样品，在对标准品进行标定时，通过迭代比较法获取所述拟合优度r2的最大值，拟合优度r2的最大值所对应的计算参数被作为将来检测该种生物检测样品的检测参数。
优选的，所述最优系数w，斜率k，截距b均是当拟合优度r2取最大值时，相应的计算结果，被记录为最优系数wfinal，最优斜率kfinal，最优截距bfinal。
上述步骤五中的yunk(q)的计算公式为
yunk(q)＝dunk(q)*wfinal；
上述xunk(q)的计算公式为
优选的，通过检测标准品，获取的最优系数wfinal，最优斜率kfinal，最优截距bfinal，可以作为检测未知样品时的检测参数计算出未知样品的浓度。
优选的，所述全波段检测，指检测范围可以覆盖光学波段380nm至800nm，所述检测波段可以扩展至更大的范围，由拍摄单元的响应决定。380nm至800nm的检测波段可以满足现有常规生物显色反应的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明所提出的技术可以覆盖光学波段380nm-800nm。对于不同的生物显色实验，无需更换不同波长的滤光片，简单方便。
2、本发明提出的算法采用直线拟合的算法，适用于不同的生物实验，检测出的样本浓度与商用酶标仪检测结果相差较小，具有性能稳定，易于掌握，精度较高的优点。
3、本发明所提出的技术运算时间短，可以快速检测出样本的浓度。
附图说明
图1是本发明一种全波段生物显色实验的检测方法的流程示意图。
图2是本发明一种全波段生物显色实验的检测方法中拍摄单元的实施流程图。
图3是本发明一种全波段生物显色实验的检测方法中分析处理单元处理标准品的实施流程图。
图4是本发明一种全波段生物显色实验的检测方法中分析处理单元处理待测样本的实施流程图。
图5是本发明一种全波段生物显色实验的检测方法中分析处理单元绘制的标准品浓度曲线图。
图6是本发明一种全波段生物显色实验的检测方法中分析处理单元对待测样本的测量值与待测样本参考浓度对比图。
图7是本发明一种全波段生物显色实验的检测方法中分析处理单元对待测样本的测量值与待测样本参考浓度之间的相对误差图。
附图标记：1-拍摄单元、2-输入单元、3-分析处理单元。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示是本发明“一种全波段生物显色实验的检测方法”的示意流程图。示意流程图中包括拍摄单元1、输入单元2和分析处理单元3。
具体步骤如下：首先，所述拍摄单元1获取生物显色实验后的图像，提取出所述图像中样本在红绿蓝三色通道下的吸收值。然后，所述输入单元2向所述分析处理单元3中输入样本标准品的浓度范围，所述分析处理单元3通过算法对输入的所述样本吸收值和所述的标准品的浓度范围进行分析计算，最终输出样本的浓度值。
如图2所示，所述拍摄单元1具体实施步骤如下：所述拍摄单元1拍摄生物显色实验的图片，并对所述图片进行处理，提取出所述图片的像素阵列，接着所述拍摄单元1分离出所述图片的红绿蓝通道，所述拍摄单元1分别确定在红绿蓝三色通道下所述图片中样本的平均灰度值a(n)，
a(n)＝{r(n),g(n),b(n)}，
其中n代表了样本的个数，r(n)，g(n)，b(n)分别为所述样本在红色通道、绿色通道和蓝色通道下的平均灰度值。所述拍摄单元1分别计算出所述样本在红绿蓝三色通道下的吸收值d(n)，
d(n)＝2k-1-a(n)-c(n)。
其中k为所述拍摄单元1的模拟信号转换成数字信号的分辨率，c(n)为空白组的灰度值。最后所述拍摄单元1将所述吸收值d(n)以矩阵的形式输出。
如图3所示，所述分析处理单元3分析处理标准品的具体实施步骤如下：所述分析处理单元3读取所述拍摄单元1输出的所述标准品在红绿蓝三色通道下的实际吸收值dstd(p)，其中p为标准品的个数，和所述输入单元2输入的标准品的浓度范围，所述分析处理单元3分别设置斜率k，截距b的初始值，步长和终止值。所述斜率k和所述截距b均从初始值开始循环，每次递增一个步长，到终止值结束循环。所述分析处理单元3求解并存储每一次循环过程中的系数w和拟合优度r2。所述分析处理单元3通过迭代比较求解最佳的拟合优度r2，记为r2final。再分别求解此时算法中对应的系数w，斜率k，截距b作为最优结果，分别记为wfinal，kfinal，bfinal。所述分析处理单元3绘制出标准品的浓度曲线。
如图5所示是所述分析处理单元3绘制的标准品浓度曲线。
所述循环中以拟合优度r2作为评价指标，采用线性回归的方法对拟合优度r2进行求解。针对特定的生物检测样品，在对标准品进行标定时，通过迭代比较法获取拟合优度r2的最大值，拟合优度r2的最大值所对应的计算参数被作为将来检测该种生物检测样品的检测参数。如此设置，符合统计学规律，计算结果精确度高。
所述最优系数w，斜率k，截距b均是当拟合优度r2取最大值时，相应的计算结果，被记录为最优的系数wfinal，最优的斜率kfinal，最优的截距bfinal。如此设置，所求最优系数wfinal，最优的斜率kfinal，最优的截距bfinal准确度高。
如图4所示，所述分析处理单元3分析处理待测样本的具体实施步骤如下：所述分析处理单元3读取所述拍摄单元1输出的所述待测样本在红绿蓝三色通道下的实际吸收值dunk(q)，其中q为待测样本的个数，和所述最优系数wfinal，计算出待测样本的实际吸收值在最优系数作用下的结果yunk(q)，
yunk(q)＝dunk(q)*wfinal；
然后，分析处理单元3读取最优斜率kfinal和最优截距bfinal，最终推算出待测样本的浓度xunk(q)，
如图6所示是所述分析处理单元3对待测样本的测量值与待测样本的参考浓度的对比。
如图7所示是所述分析处理单元对待测样本的测量值与待测样本的参考之间的相对误差。
由图6和图7可知，用本发明的方法测量待测样本的测量值精确度高，误差小。
通过检测标准品，获取的最优的系数wfinal，最优的斜率kfinal，最优的截距bfinal，可以作为检测未知样品时的检测参数计算出未知样品的浓度。如此设置，大多数的生物显色实验浓度与反应值呈线性关系，运用直线评价，模型简单且精度高。
所述全波段检测，指检测范围可以覆盖光学波段380nm至800nm，该检测波段可以扩展至更大的范围，由拍摄单元的响应决定。如此设置，380nm至800nm的检测波段可以满足现有常规生物显色反应的应用。
对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。