一種免疫層析試條定量檢測裝置及方法與流程

本發明屬于移動醫療檢測領域，尤其涉及一種免疫層析試條定量檢測裝置及方法，免疫層析試條用于檢測待測物的濃度。

背景技術：

膠體金層析試條應用了免疫技術、層析技術及膠體金顯色技術，可以對血、尿、唾液等體液中的所含的疾病標志物進行檢測，具有直觀、快速、操作簡便、費用低廉等優點，所以發展很快。該技術出現以來，已取得驚人的發展，可測項目已達到數十種，包括感染性疾病的抗原和抗體、心肌標志物、腫瘤標志物、激素和各種蛋白質等。

目前膠體金層析試條多采用目測進行定性判斷，使其應用范圍受到極大限制。以黃體生成激素(lh)為例，lh主要是促使排卵，在卵泡刺激素(fsh)的協同作用下，形成黃體并分泌孕激素；對人體內lh水平進行檢測在卵巢疾病診斷、治療效果評估、備孕指導及女性生理健康等具有非常重要的意義。目前的檢測lh試條，是將被檢人的尿樣滴入試條，經一定時間后觀察試條顏色變化。若試條檢測區、標志線都顯色，為陽性；若僅有標志線顯色為陰性，無法得出定量結果。由于試條檢測區顯色的深淺與lh的濃度成正比，若能通過儀器檢測出lh濃度，這樣試條不僅可用于妊娠的診斷和監護，還可用于滋養葉細胞腫瘤(葡萄胎、惡性葡萄胎、絨毛膜病)、異位妊娠，先兆流產，以及其它一些惡性腫瘤等疾病的診斷、治療跟蹤。其它檢測項目的試條(如hcg，ckmb，afp)若能實現定量檢測，同樣會使應用范圍擴大及深化。

目前國內外市場上用于免疫層析試條快速定量檢測的系統多為大型系統。羅氏(德國生產)公司研制的臺式cardiacreader分析儀，可分別定量測定肌鈣蛋白t、肌紅蛋白和d-二聚體，該分析儀為臺式儀器無法隨身攜帶；美國博適公司研制的干法熒光檢測系統，包括干法試條和定量檢測儀，可以通過檢測熒光得到定量值，該儀器針對該公司的熒光試條，無法檢測市面上的常見的膠體金層析試條。

當前隨著信息技術的快速發展，智能手機越來越普及，人們幾乎隨時攜帶著它。手機作為移動醫療的一種重要載體，在衛生保健方面具有積極的推動作用。如何利用便攜的智能手機輔助移動醫療檢測亟待解決。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供免疫層析試條定量檢測裝置和方法，能方便、快速地對待測物濃度進行定量檢測，并且消除了環境光干擾，使檢測結果更準確。

本發明一方面提供一種免疫層析試條的定量檢測裝置，所述免疫層析試條用于檢測待測物的濃度，其中，包括：圖像拍攝單元，用于拍攝一個檢測卡和放置在該檢測卡上的免疫層析試條，得到檢測卡和位于其上的免疫層析試條的整體圖像；圖像處理單元，用于對所述整體圖像進行校正和分割，獲得免疫層析試條的測試圖像；分析處理單元，用于對所述測試圖像進行分析處理，獲得所述待測物濃度。

根據本發明的另一方面提供一種免疫層析試條的定量檢測方法，包括：將免疫層析試條對待測物進行檢測；所述免疫層析試條顯色后，將其放置于檢測卡上，并進行拍照獲得整體圖像；所述整體圖像經圖像處理獲得測試圖像；以及對測試圖像進行分析處理，獲得待測物濃度。

從上述技術方案可以看出，本發明具有以下有益效果：

本發明提供的免疫層析試條定量檢測裝置可以是帶有攝像頭及分析處理軟件的智能手機，不需要專門的分析設備，使用者用手機拍照，就能迅速完成免疫層析試條檢測，大大方便了使用者。

檢測卡上有用于協助拍攝的黑框，可以保證不同人拍攝圖像相差不大，減小了人為操作的誤差，提高了檢測精度；

對拍照獲得的圖像進行分析，不需要分析全部圖像，只需分析特定的部分，這大大簡化了圖像處理算法，提高了分析速度。

通過顏色恒常算法獲得自然光對試條的影響關系，通過顏色補償，可以將該影響通過數據處理的方式予以消除，從而達到消除自然光干擾的目的，減小了環境誤差，提高了檢測精度。

附圖說明

圖1是本發明一實施例中免疫層析試條定量檢測裝置的結構示意圖；

圖2是本發明一實施例中免疫層析試條和檢測卡的結構示意圖；

圖3是發明一實施例中拍攝到的整體圖像；

圖4是對圖3中整體圖像進行分割及校正的示意圖；

圖5是本發明另一實施例免疫層析試條定量檢測方法的流程圖。

具體實施方式

本發明提供一種免疫層析試條定量檢測裝置及方法，通過拍攝檢測卡和放置在該檢測卡上的免疫層析試條，得到拍攝圖片，再對拍攝圖片進行圖像處理和分析處理，獲得待測物濃度。其中，免疫層析試條定量檢測裝置可以是智能手機，圖像拍攝單元為智能手機的攝像頭，圖像處理單元為智能手機內置的圖像處理軟件，分析處理單元為智能手機內置的分析處理軟件，免疫層析試條可以采用膠體金試條。本發明的裝置及方法能方便、快速地對待測物濃度進行定量檢測，并且消除了環境光干擾，使檢測結果更準確。

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。

圖1是本發明一實施例提供的免疫層析試條定量檢測裝置100的結構示意圖，本發明實施例提供一種免疫層析試條定量檢測裝置，該裝置包括圖像拍攝單元110、圖像處理單元120和分析處理單元130，其中，

圖像拍攝單元10用于實現以下功能：

提供拍攝界面，用于拍攝一個檢測卡和放置在該檢測卡上的免疫層析試條，得到檢測卡和位于其上的免疫層析試條的整體圖像。

圖2示出了免疫層析試條和檢測卡的結構示意圖，如圖2所示，所述免疫層析試條200為長條狀，至少包括檢測區t、空白區b及質控區c，所述檢測區t用于檢測待測物，所述質控區c用于表示該免疫層析試條是否損壞，所述空白區b位于所述檢測區與所述質控區之間，測試時將免疫層析試條200下端部與待測物接觸，待測物沿箭頭方向進入免疫層析試條200，完全反應后，檢測區t的顏色會發生變化。

檢測卡300如圖2所示，包括黑框邊界310、試條放置區320、指示箭頭330。本實施中，黑框邊界310內界可以為70mm×135mm，外界可以為100mm×165mm，試條放置區320位于黑框邊界310內，呈長條狀，略大于免疫層析試條200的尺寸，與黑框邊界的長邊方向平行設置，其可以位于黑框邊界310內的中間位置，可以位于其他位置，本實施中其尺寸為25mm×100mm。指示箭頭330位于試條放置區320內，用于指示試條放置區320內需要放置免疫層析試條200的方向，完全反應并顯色免疫層析試條200放置在試條放置區320內時，液體浸入免疫層析試條200的方向與指示箭頭330指示的方向保持一致。

在采用圖像拍攝單元10拍照時，僅對黑框邊界310內的物體進行拍攝，保證黑框外邊界以外的物體完全拍攝不到，使得不同人拍攝到的圖像相差較小，保證拍攝到的試條位于一個固定的區域內，拍攝到的整體圖像如圖3所示。在圖3中，免疫層析試條200位于試條放置區320內，基本與黑框邊界310的長邊方向平行設置，本實施中，將獲得的整體圖像imo存儲為24位bmp圖像，則整體圖像imo每個像素點均包括rgb等三個參數。

圖像處理單元120，用于對所述整體圖像進行校正和分割，獲得免疫層析試條的測試區圖像，具體采用以下方式實現：

首先對獲得的整體圖像imo進行灰度變化，獲得整體灰度圖像img，對灰度圖img采用sobel算子對整體灰度圖像img中的免疫層析試條200的長度方向邊緣進行定位。sobel算子是一階導數算子，簡單有效，適合于快速檢測圖像邊緣。其中：sobel算子為

對整體灰度圖像img進行變換計算：imy＝gy*img，

設定一個合適的閾值ty，如果imy中的點imy(x，y)的灰度值大于ty，則確定該像素點(x，y)是邊界點，置為1，否則置為0，得到二值圖像imyb。

圖4為對整體圖像進行分割及校正的示意圖，對二值圖imyb進行霍夫變換，可以將y方向的邊界點連為直線，從而獲得試條長度方向的兩個邊界cx和cy，如圖4中(a)所示。在整體灰度圖像img上沿邊界cx和cy進行圖像切割，將邊界外的圖像切除，只保留邊界內的圖像作為第一圖像，如圖4中(b)所示。計算試條長度方向的兩個邊界與黑框長度方向的夾角θ，進行第一圖像旋轉，使得第一校正圖像的長度方向位于第一方向，所述第一方向為水平方向或垂直方向，本實施中以第一方向為垂直方向為例，即保證試條位于垂直的第一方向上，獲得旋轉后的第一校正圖像imr，如圖4中的(c)所示。

對第一校正圖像imr，采用sobel算子進行沿第二方向邊界定位，第二方向垂直于第一方向，本實例中，第二方向為水平方向。此時sobel算子

對第一校正圖像imr進行變換：imx＝gx*imr

設定一個合適的閾值tx，如果imx(x，y)中的點(x，y)的灰度值大于tx，則確定該像素點(x，y)是邊緣點，置為1，否則置為零，將該結果存為二值圖imxb，采用霍夫變換對二值圖imxb進行分析，獲得試條水平方向測試區域與非測試區域的分界線，以及測試區域內空白區b、質控區c、檢測區t之間的分界線。對第一校正圖像imr沿測試區域與非測試區域分界線進行圖像分割，獲得灰度測試圖像，如圖4中的(d)所示，其中灰度測試圖像包括空白區b、質控區c、檢測區t。在整體圖像imo中截取對應所述灰度測試圖像的部分作為測試圖像供后續分析處理單元30進行分析處理，測試圖像對應灰度測試圖像相應包括空白區bo、質控區co、檢測區to。

分析處理單元30用于實現以下功能：

從測試圖像空白區bo、質控區co、檢測區to分別提取各區圖像數據dbo、dco以及dto，對各區圖像數據進行亮度補償獲得各區補償后的圖像數據d’bo、d’co以及d’to，基于上述各區補償后的圖像數據d’bo、d’co以及d’to獲得相應的亮度值ibo，ico，ito。計算以測試圖像空白區bo為背景的質控區co和檢測區to的相對亮度值，分別為lco＝ico-ibo，lto＝ito-ibo，計算兩者的比值result＝lto/lco，調用檢測裝置中存儲的函數，計算出待測物濃度，該函數為上述比值與待測物濃度相關的函數，本實施中上述比值與待測物濃度線性相關。

具體的，上述對各區圖像數據進行亮度補償獲得各區補償是通過測試圖像空白區bo、質控區co、檢測區to的圖像數據分別與補償矩陣d相乘獲得。

補償矩陣d與存儲在檢測裝置中的空白區三色rgb參考值相關，采用檢測裝置的圖像拍攝單元進行拍照時，光照情況多變，拍照效果會受到光照的影響，造成檢測誤差。為了消除光照影響，本發明實施例利用顏色恒常算法進行光照補償。根據max-rgb顏色恒常算法，假定當光源照射到白色表面，反射光的色彩主要是照明光的色彩。本發明實施例將試條的空白區作為白色表面，將預先計算好的空白區的三色rgb作為參考值，并存在檢測裝置中。

獲得空白區三色rgb參考值的方式如下：獲得參考取待測膠體金試條若干，配置若干不同已知濃度待測物，待測物可以為液態，將試條分別與不同濃度待測液體反應后，置于掃描儀掃描獲得試條的圖像。對每個試條，取每個試條的空白區圖像，將所有試條的空白區的r、g、b三個分量的值求平均得到ra，ga和ba，將該些平均值作為空白區rgb三原色的參考值存儲在檢測裝置上待用。

補償矩陣d的獲得方式如下：獲取測試圖像空白區bo的rgb三個分量的值ro，go，bo，補償矩陣

上述函數的獲得方式如下：

對若干已知待測物濃度的進行測試后的若干膠體金試條，采用前述的拍照、圖像處理及分析處理，針對對應多個檢測了已知待測物濃度的膠體金試條中的每一個，獲得其測試圖像的以空白區bo為背景的質控區co和檢測區to的相對亮度值的比值result，對多組已知待測物濃度和比值result擬合出測物濃度和比值result之間關系的函數，存儲在檢測裝置中。

本發明另一實施例還提供一種免疫層析試條定量檢測方法，包括以下步驟，如圖5所示：

s101將免疫層析試條對待測物進行檢測；

具體地，將免疫層析試條浸入待測物或將待測物滴在免疫層析試條上，使其充分反應。

s102所述免疫層析試條顯色后，將其放置于檢測卡上，并進行拍照獲得整體圖像；

具體地，如上一實施例所述，檢測卡300包括黑框邊界310、試條放置區320、指示箭頭330。試條放置區320位于黑框邊界310內，呈長條狀，略大于免疫層析試條200的尺寸，與黑框邊界的長邊方向平行設置，其可以位于黑框邊界310內的中間位置，可以位于其他位置，指示箭頭330位于試條放置區320內，用于指示試條放置區320內需要放置免疫層析試條200的方向，完全反應并顯色免疫層析試條200放置在試條放置區320內時，液體浸入免疫層析試條200的方向與指示箭頭330指示的方向保持一致。

s103所述整體圖像經圖像處理獲得測試圖像；

具體地，將拍攝的限定黑框邊界拍照范圍的整體圖像變換為整體灰度圖像；

計算整體灰度圖像中試條的長度方向邊界，沿長度方向邊界切割所述整體灰度圖像，保留長度方向邊界內的圖像作為第一圖像；

計算所述長度方向邊界與黑框長度方向的夾角，根據所述夾角校正第一圖像獲得第一校正圖像，使得第一校正圖像的長度方向位于第一方向，所述第一方向為水平方向或垂直方向；

對所述第一校正圖像進行沿第二方向分界，所述第二方向垂直于第一方向，獲得試條的測試區與非測試區之間的分界線及測試區中空白區、質控區以及檢測區之間的分界線，沿測試區與非測試區的分界線對第一校正圖像進行分割，保留測試區圖像作為灰度測試圖像；

在所述整體圖像上截取與所述灰度測試圖像對應的位置的圖像作為測試圖像。

s104對測試圖像進行分析處理，獲得待測物濃度。

從測試圖像空白區、質控區、檢測區分別提取各區圖像數據dbo、dco以及dto；

對所述區圖像數據dbo、dco以及dto進行亮度補償；

基于經過補償后的空白區、質控區、檢測區的圖像數據d’bo、d’co以及d’to獲得各區亮度值ibo，ico，ito；

計算以測試圖像空白區為背景的和檢測區和質控區的相對亮度值的比值：result＝lto/lco＝(ito-ibo)/(ico-ibo)；以及

基于所述比值與存儲在所述的定量檢測裝置中的函數獲得待測物濃度，所述函數為所述比值與待測物濃度相關的函數。

本實施中具體地，圖像處理方式及數據分析處理方式與上一實施例中一致，再次不再贅述。

以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。