专利名称：用于血型分析的机器视觉判读方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种图像处理方法与装置，特别是涉及一种用于血型分析的机器视觉判读方法与装置。
背景技术：
目前，在血型分析仪中，对反应后的标本图像的处理都是只进行宏观图像的分析， 来确定标本出现凝集或不凝集。但是，如果在血型分析中标本出现弱凝或假凝等情况时，这种利用宏观图像分析的方法就无法进行判断，而需进行人工判读。因此，需要有一种在宏观图像分析无法判断标本是否出现凝集的情况下，能够进一步利用反应后的标本图像，进行分析判断的方法与装置。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有血型分析方法的缺陷，提供一种能够在宏观图像分析无法判断标本是否出现凝集的情况下，进一步利用反应后的标本显微图像，进行分析判断的方法与装置。为了实现这一目的，本发明所采取的技术方案如下。按照本发明实施例的第一方面，提供一种用于血型分析的机器视觉判读方法，包括宏观判断过程和微观判断过程，其中对于宏观判断过程确定为不可判的标本进一步进行微观判断，所述微观判断过程包括微观采集步骤，用于采集反应后标本的显微图像；提取步骤，用于提取所采集的显微图像的边缘图像；以及微观判断步骤，通过计算边缘图像在至少一个方向上像素点的数目，将像素点数目少于设定的最小值的标本判定为出现凝集，大于设定的最大值的标本判定为未出现凝集。按照一个实施例，其中所述设定的最小值和所述设定的最大值取决于标本中的细胞尺度、设定的凝集块尺度、以及采集显微图像时视场尺度。按照一个实施例，所述宏观判断过程包括宏观采集步骤，用于采集反应后标本的宏观图像；分离步骤，从所采集的宏观图像中分离出红色部分图像；计算步骤，用于计算分离出的红色部分图像中每个像素与邻域像素的差分，并将各像素差分的绝对值相加；以及宏观判断步骤，如果各像素差分的绝对值之和小于预定的第一阈值，则将所述标本判定为未出现凝集，如果各像素差分的绝对值之和大于预定的第二阈值，则将所述标本判定为出现凝集；其中如果各像素差分的绝对值之和介于第一阈值与第二阈值之间，则所述标本不可判从而进行所述微观判断。按照一个实施例，优选的是，通过对多幅出现凝集和未出现凝集的图像中每个像素与邻域像素的差分绝对值之和分别进行统计，然后再进行平均来确定所述第一阈值和所述第二阈值。按照一个实施例，优选的是，在所述提取步骤中，采用sobel算子与采集的显微图像作平面卷积得到梯度图，通过将该梯度图二值化从而得到边缘图像。按照一个实施例，在所述微观采集步骤中，通过在不同位置拍摄多幅显微图像，从中选取一幅最清晰的显微图像用于进行边缘提取。优选的是，按照一个实施例，通过将所述多幅显微图像转化为灰度图，并在两个垂直方向上计算每幅图像中各个像素点与邻域像素点灰度值的方差，然后将计算的方差进行累加，将累加值最大的图像确定为最清晰图像。按照本发明实施例的第二方面，提供一种用于血型分析的机器视觉判读装置，包括宏观判断单元和微观判断单元，其中对于宏观判断单元确定为不可判的标本进一步由所述微观判断单元处理，所述微观判断单元包括微观采集模块，用于采集反应后标本的显微图像；提取模块，用于提取所采集的显微图像的边缘图像；以及微观判断模块，通过计算边缘图像在至少一个方向上像素点的数目，将像素点数目少于设定的最小值的图像判定为出现凝集，大于设定的最大值的图像判定为未出现凝集。按照一个实施例，所述宏观判断单元包括宏观采集模块，用于采集反应后标本的宏观图像；分离模块，从所采集的宏观图像中分离出红色部分图像；计算模块，用于计算分离出的红色部分图像中每个像素与邻域像素的差分，并将各像素差分的绝对值相加；以及宏观判断模块，如果各像素差分的绝对值之和小于第一阈值，则将所述标本判定为出现凝集，如果各像素差分的绝对值之和大于第二阈值，则将所述标本判定为未出现凝集；其中如果各像素差分的绝对值之和介于第一阈值与第二阈值之间，则所述标本不可判从而由所述微观判断单元进行进一步处理。按照本发明实施例的第三方面，提供一种血型分析仪，包括按照本发明实施例第二方面的机器视觉判读装置。下面将结合附图并通过具体的实施例对本发明进行具体说明，其中相同或基本相同的部件采用相同的附图标记指示。
图1是血样细胞未出现凝集的标本的示意图；图2是血样细胞出现凝集的标本的示意图；图3是按照本发明一个实施例的用于血型分析的机器视觉判读方法的流程图；图4是按照本发明一个实施例的宏观判断过程的流程图；图5是按照本发明一个实施例的微观判断过程的流程图；图6是按照本发明一个实施例的计算像素点方差的示意图；图7示出了按照本发明一个实施例的宏观判断过程与微观判断过程以及这两个过程的衔接的示意图；图8是按照一个实施例的用于血型分析的机器视觉判读装置的示意图；图9是按照另一个实施例的用于血型分析的机器视觉判读装置的示意图；图10是结合了按照一个实施例的机器视觉判读装置的血型分析仪的局部示意图。
具体实施例方式按照本发明实施例的机器视觉判读方法基于如下事实在血型分析中，血液标本与试剂混合并充分反应后，会出现凝集和不凝集两种情况。凝集的时候，血液大多数情况下都会在混合液的表面上凝集成块状，呈红色块状，对此情况进行宏观图像识别就可以得到结果。但是，对于一些血液标本与试剂的弱反应，就不会出现大的块状凝集物，而是形成比较均勻的很小的分散颗粒，这时就需要进行显微图像处理，观察它的细胞壁是否被破坏。不凝集的时候，血液细胞均勻地分布在混合液里，宏观上表现为均勻的淡红色。而且，在不凝集的血样中，每个细胞都比较清晰，分布相对比较均勻，且细胞不会相互重叠，边缘是比较清晰的单细胞边缘，如图1所示；而在凝集的血样中，细胞会堆积起来，不存在单细胞，边缘会比正常的细胞大很多倍，如图2所示。这是机器视觉判读方法的理论基础。如图3所示，是按照本发明一个实施例的用于血型分析的机器视觉判读方法的流程图，该方法包括宏观判断过程和微观判断过程，其中对于宏观判断过程确定为不可判的标本进一步进行微观判断。所述宏观判断过程包括宏观采集步骤300，分离步骤302，计算步骤304，以及宏观判断步骤306。所述微观判断过程包括微观采集步骤308，提取步骤 310，以及微观判断步骤312。其中宏观采集步骤300用于采集反应后标本的宏观图像；在分离步骤302中，从所采集的宏观图像中分离出红色部分图像；计算步骤304用于计算分离出的红色部分图像中每个像素与邻域像素的差分，并将各像素差分的绝对值相加；在宏观判断步骤306中，如果各像素差分的绝对值之和小于预定的第一阈值，则将所述标本判定为未出现凝集，如果各像素差分的绝对值之和大于预定的第二阈值，则将所述标本判定为出现凝集；其中如果各像素差分的绝对值之和介于第一阈值与第二阈值之间，则所述标本不可判从而进行微观判断。其中微观采集步骤308用于采集反应后标本的显微图像；在提取步骤310中，提取所采集的显微图像的边缘图像；以及在微观判断步骤312中，通过计算边缘图像在至少一个方向上像素点的数目，将像素点数目少于设定的最小值的标本判定为出现凝集，大于设定的最大值的标本判定为未出现凝集。下面以正定法为例，对上述步骤进行具体说明。对于血样分别与正定抗A和抗B试剂反应后的混合液，利用宏观图像采集器(例如普通的数码相机或数码摄像机)拍摄两张图片，通过分析图像的颜色分布和图像像素间的差分值来判断反应的凝集情况。宏观判断过程如图4的流程图所示。首先，通过控制器(例如CPU、DSP、PLC、MCU、PC或主机等)发送指令给加样皿转动装置，要求其转动加样皿装置使装有已反应的血样标本的反应皿移动至宏观图像采集器正对的位置上。然后，启动宏观图像采集器对该反应皿进行图像拍摄(步骤300)，再把拍摄到的图像通过USB接口发送给控制器，控制器就会对拍摄到的图像进行数据处理。处理过程为通过图像的红色分量R值粗略分离出图像的红色部分(步骤30 ；然后对分离出来的红色部分的每个像素都与周围的四邻阈像素做差分，取绝对值相加，并把图像的各个像素的差分值累加起来(图像最边缘的像素不计算)，得到一个总的差分值(步骤304)，该数值是评价血样凝集情况的一个参数。该数值反应了图像的红色分布均勻情况，分布均勻该数值就小，分布不均勻该数值就大。通过对大量的实验图像进行计算和统计分析，可以预先确定两个阈值；小于第一阈值的都是不凝集，大于第二阈值的都为凝集，介于二者之间则为不适合作出判断即宏观处理不可判，需要进行微观处理。在取图像大小为240X180大小的时候，在反定法血型测试中，通过对大量的实验图像计算和统计分析，进行平均后确定第一阈值为约60000，第二阈值为约140000。当总的差分值小于60000时可判为不凝集，大于140000时可判为凝集。也就是说，如果总的差分值小于60000或大于140000即为可判，可以直接判断，并输出判断结果(步骤306)，如果总的差分值在60000至140000之间则为弱凝集，即为不可判，就进入显微图像处理过程。类似地，对正定和MiD血型测试，通过实验统计，可以确定第一阈值为约 100000，第二阈值为约160000。当宏观判断不出或者结果可疑的时候，可进行微观判断。在控制器的控制下，转动加样皿装置，使装有上述宏观图像不可判的血样标本的反应皿移动到显微拍摄的位置。采集微观图像时，可以利用自动聚焦显微图像采集器(例如放大倍数100倍左右的显微镜) 进行拍摄。但在一个实施例中，对一份标本拍摄多幅图像，例如十幅图像，从中挑选最清晰的一幅做处理。微观判断过程如图5的流程图所示。具体来说，可将控制器配置成通过USB接口发送指令给显微图像采集器移动控制装置，调节显微图像采集器的镜头与反应皿之间的距离。在十个位置拍摄显微图像，例如在距离反应皿ll_12mm之间等间距的十个位置。显微移动控制装置能移动显微图像采集器镜头到设定的距离，进行图像拍摄，每拍摄一幅图像就通过USB接口传送到控制器。重复上述过程，得到一组图像。然后，将采集到的十幅原始图像转化为灰度图，进行清晰度评价以找到一幅最准焦的图像。清晰度评价函数可以采用方差函数，由于细胞近似于圆，在计算方差的时候选择两个垂直方向的像素点，包括但不限于水平和垂直方向。具体评价过程如下。如图6所示，对图像中的每个像素点Ai，计算其方差Mi如下Mi = (Α -Ρ2) "2+(Ai-P4) "2 ；其中Ai为像素点的灰度值，P2为Ai上方的第一个像素点的灰度值，P4是Ai右侧第一个像素点的灰度值。为了减少计算量，只选取垂直方向上的P2点和水平方向上的P4 点，同理可以取P6和P8。然后，把各个像素点的Mi进行累加，累加和就是清晰度评价值，该值越大表示图像越清晰，从而将相应的图像用于进行边缘提取(步骤308)。在一个实施例中，采用sobel算子对选取的最清晰的显微图像进行边缘提取(步骤310)。在另一个实施例中，进行边缘提取之前，还可选地包括对选取的图像进行增强处理。边缘提取采用模板方式进行，例如可以采用以下的sobel算子模板
权利要求
1.一种用于血型分析的机器视觉判读方法，其特征在于包括宏观判断过程和微观判断过程，其中对于宏观判断过程确定为不可判的标本进一步进行微观判断，所述微观判断过程包括微观采集步骤，用于采集反应后标本的显微图像；提取步骤，用于提取所采集的显微图像的边缘图像；以及微观判断步骤，通过计算边缘图像在至少一个方向上像素点的数目，将像素点数目少于设定的最小值的标本判定为出现凝集，大于设定的最大值的标本判定为未出现凝集。
2.如权利要求1所述的机器视觉判读方法，其特征在于，所述宏观判断过程包括宏观采集步骤，用于采集反应后标本的宏观图像；分离步骤，从所采集的宏观图像中分离出红色部分图像；计算步骤，用于计算分离出的红色部分图像中每个像素与邻域像素的差分，并将各像素差分的绝对值相加；以及宏观判断步骤，如果各像素差分的绝对值之和小于预定的第一阈值，则将所述标本判定为未出现凝集，如果各像素差分的绝对值之和大于预定的第二阈值，则将所述标本判定为出现凝集；其中如果各像素差分的绝对值之和介于第一阈值与第二阈值之间，则所述标本不可判从而进行所述微观判断。
3.如权利要求2所述的机器视觉判读方法，其特征在于通过对多幅出现凝集和未出现凝集的图像中每个像素与邻域像素的差分绝对值之和分别进行统计，然后再进行平均来确定所述第一阈值和所述第二阈值。
4.如权利要求1至3任一项所述的机器视觉判读方法，其特征在于在所述提取步骤中，采用sobel算子与采集的显微图像作平面卷积得到梯度图，通过将该梯度图二值化从而得到边缘图像。
5.如权利要求1至3任一项所述的机器视觉判读方法，其特征在于在所述微观采集步骤中，通过在不同位置拍摄多幅显微图像，从中选取一幅最清晰的显微图像用于进行边缘提取。
6.如权利要求5所述的机器视觉判读方法，其特征在于通过将所述多幅显微图像转化为灰度图，并在两个垂直方向上计算每幅图像中各个像素点与邻域像素点灰度值的方差，然后将计算的方差进行累加，将累加值最大的图像确定为最清晰图像。
7.如权利要求1至3任一项所述的机器视觉判读方法，其特征在于所述设定的最小值和所述设定的最大值取决于标本中的细胞尺度、设定的凝集块尺度、以及采集显微图像时视场尺度。
8.一种用于血型分析的机器视觉判读装置，其特征在于包括宏观判断单元和微观判断单元，其中对于宏观判断单元确定为不可判的标本进一步由微观判断单元进行处理，所述微观判断单元包括微观采集模块，用于采集反应后标本的显微图像；提取模块，用于提取所采集的显微图像的边缘图像；以及微观判断模块，通过计算边缘图像在至少一个方向上像素点的数目，将像素点数目少于设定的最小值的图像判定为出现凝集，大于设定的最大值的图像判定为未出现凝集。
9.如权利要求8所述的机器视觉判读装置，其特征在于，所述宏观判断单元包括 宏观采集模块，用于采集反应后标本的宏观图像；分离模块，从所采集的宏观图像中分离出红色部分图像；计算模块，用于计算分离出的红色部分图像中每个像素与邻域像素的差分，并将各像素差分的绝对值相加；以及宏观判断模块，如果各像素差分的绝对值之和小于预定的第一阈值，则将所述标本判定为未出现凝集，如果各像素差分的绝对值之和大于预定的第二阈值，则将所述标本判定为出现凝集；其中如果各像素差分的绝对值之和介于第一阈值与第二阈值之间，则所述标本不可判从而由所述微观判断单元进行进一步处理。
10.一种血型分析仪，其特征在于包括权利要求8或9所述的机器视觉判读装置。
全文摘要
本发明公开了一种用于血型分析的机器视觉判读方法与装置，其中所述方法包括宏观判断过程和微观判断过程，对于宏观判断过程确定为不可判的标本进一步进行微观判断，所述微观判断过程包括微观采集步骤，用于采集反应后标本的显微图像；提取步骤，用于提取所采集的显微图像的边缘图像；以及微观判断步骤，通过计算边缘图像在至少一个方向上像素点的数目，将像素点数目少于设定的最小值的标本判定为出现凝集，大于设定的最大值的标本判定为未出现凝集。按照本发明实施例的方法与装置能够在宏观图像分析无法判断标本是否出现凝集的情况下，利用显微图像进一步分析判断标本是否出现凝集。
文档编号G06T7/00GK102446353SQ20101050838
公开日2012年5月9日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者卓灯亮, 戴谭信, 胡忠, 饶觉陶 申请人:广州阳普医疗科技股份有限公司