基于相对坐标的微流控芯片反应孔图像识别方法及系统与流程

本发明涉及生化实验结果图像分析领域，特别是涉及一种基于相对坐标的微流控芯片反应孔图像识别方法及系统。

背景技术：

1、微流控又称为微流控芯片技术，该技术可将生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块几个平分厘米的芯片上，以可控流体贯穿整个系统，用以替代常规化学或生物实验室的各种功能，有着体积轻巧、使用样品及试剂量少、能耗低、反应速度快、可大量平行处理同时可即用即弃等优点。目前，微流控芯片在微生物检测领域应用广泛。将含有微生物核酸片段的样本溶液加入反应孔中与特定试剂反应，最终会形成不同的颜色，根据一段时间内其颜色变化和深浅程度判断出反应孔中对应的微生物的浓度。

2、现有的仪器能利用微流控技术自动化完成检测、反应图像的收集工作。但一般情况下需要依赖人工对反应孔中显色反应进行判断，与标准颜色变化规律对比，推断出样本中微生物的数量。而每个人对颜色的敏感程度不同，这将影响结果的准确性和稳定性。

3、利用现有的图像色彩识别技术必须利用人工选定点位，在此基础上使用机器识别不同的颜色和其深浅程度，通过前期总结的变化规律计算出结果，采用此方法能提升数据的准确性和稳定性，但是仍然需要人工参与。

4、基于上述描述，现有的微流控技术检测方式存在以下缺点：

5、1）人眼分析反应孔图像准确度、稳定性低。

6、2）利用现有技术分析反应孔图像色彩需人工定位，人工效率低，无法满足实际工作中大批量分析计算数据。

7、3）基于图像分割进行识别的方法，对环境亮度的要求很高，而且难以确保检测的连续性和完整性，鲁棒性较差。

8、4）基于深度学习的方法，需要依据大量的带有标签的数据集进行训练，而对于具体的小众领域，相关的图像训练集难以获取。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种基于相对坐标的微流控芯片反应孔图像识别方法及系统。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种基于相对坐标的微流控芯片反应孔图像识别方法，包括：

4、获取微流控芯片的反应图像；

5、对所述反应图像进行图像分割得到分割图像；

6、采用图像匹配方式识别所述分割图像中的第一定位点和第二定位点；

7、基于所述第一定位点和所述第二定位点构建相对坐标系；

8、对所述相对坐标系中的相对像素坐标进行坐标转换得到反应孔的绝对像素坐标；

9、以每一反应孔的所述绝对像素坐标为中心，按设定规则扩充像素点；

10、确定扩充后像素点的平均像素值，并将所述平均像素值作为所述反应孔的像素值；

11、基于所述反应孔的像素值得到反应孔的rgb像素值，并将所述rgb像素值映射为反应孔的反应程度；

12、按设定时间间隔，返回执行“获取微流控芯片的反应图像”，直至所述反应孔的像素值为固定值时，得到反应结果和完成反应的时间。

13、优选地，采用图像匹配方式识别所述分割图像中的第一定位点和第二定位点，具体包括：

14、获取定位点的模板图像；

15、将所述模板图像与所述分割图像做图像匹配得到相似度；

16、基于所述相似度筛选得到所述第一定位点和所述第二定位点。

17、优选地，基于所述第一定位点和所述第二定位点构建相对坐标系，具体包括：

18、以微流控芯片的中心为起点，以第一定位点为终点得到第一向量；

19、以微流控芯片的中心为起点，以第二定位点为终点得到第二向量；

20、确定所述第一向量和所述第二向量的向量积；

21、当所述向量积为正值时，以所述第一定位点为原点，以穿过所述第一定位点和所述第二定位点的直线为x轴构建所述相对坐标系；

22、当所述向量积为负值时，以所述第二定位点为原点，以穿过所述第一定位点和所述第二定位点的直线为x轴构建所述相对坐标系。

23、优选地，对所述相对坐标系中的相对像素坐标进行坐标转换得到反应孔的绝对像素坐标，具体包括：

24、确定所述第一定位点和所述第二定位点间的像素距离；

25、基于所述像素距离以及所述第一定位点和所述第二定位点在所述微流控芯片上的实际距离确定缩放比例；

26、基于所述缩放比例构建反应孔在所述相对坐标系下的相对像素坐标；

27、将反应孔在所述相对坐标系下的相对像素坐标变换为绝对像素坐标。

28、优选地，以每一反应孔的所述绝对像素坐标为中心，按设定规则扩充像素点，具体包括：

29、以每一反应孔的所述绝对像素坐标为中心，确定设定范围中每一像素点的像素变化；

30、将所述像素变化小于变化阈值的像素点作为扩充的像素点。

31、优选地，将所述rgb像素值映射为反应孔的反应程度，具体包括：

32、基于所述rgb像素值中的红色像素值得到第一反应值；

33、基于所述rgb像素值中的绿色像素值得到第二反应值；

34、基于所述rgb像素值中的蓝色像素值得到第三反应值；

35、确定所述第一反应值、所述第二反应值和所述第三反应值的和值，采用所述和值表征所述反应孔的反应程度。

36、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

37、本发明提供的基于相对坐标的微流控芯片反应孔图像识别方法，对获取的反应图像进行图像分割后，采用图像匹配方式识别分割图像中两个定位点；基于这两个定位点构建相对坐标系后，对相对坐标进行坐标转换得到反应孔的绝对像素坐标，以对反应孔图像进行快速、精准识别定位；接着，以每一反应孔的绝对像素坐标为中心按设定规则扩充像素点后，确定扩充后像素点的平均像素值，并将平均像素值作为反应孔的像素值；然后，基于反应孔的像素值得到反应孔的rgb像素值，并将rgb像素值映射为反应孔的反应程度，以精确实时的分析反应孔的颜色信息；最后，按设定时间间隔返回执行上述步骤，直至反应孔的像素值为固定值时得到反应结果和完成反应的时间，以实现微流控芯片的反应孔图像反应情况的精确确定，确保检测的连续性和完整性，具有较高的鲁棒性。

38、此外，本发明还提供了一种基于相对坐标的微流控芯片反应孔图像识别系统，该系统包括：

39、图像采集器，用于采集微流控芯片的反应图像；

40、存储器，用于存储软件控制程序；所述软件控制程序用于实现上述提供的基于相对坐标的微流控芯片反应孔图像识别方法；

41、处理器，分别与所述图像采集器和所述存储器连接，用于调取并执行所述软件控制程序，以基于所述反应图像得到微流控芯片每一时间间隔的反应程度、反应结果和完成反应的时间。

42、优选地，所述存储器为计算机可读存储介质。

43、因本发明提供的这一系统实现的技术效果与上述提供的基于相对坐标的微流控芯片反应孔图像识别方法实现的技术效果相同，故在此不再进行赘述。