一種用智能移動設備的照相功能進行尿液分析的應用系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明所屬技術領域為移動醫療和尿液檢測領域。
[0002]目前醫療和健康管理是互聯網應用的一個重要領域，移動應用的興起為醫療服務及個人健康管理創造了巨大的發展空間。在歐美發達國家，醫療衛生信息化已遠遠走在世界的前面。美國某著名咨詢公司調查發現，美國醫護人員應用移動設備協助診療工作的人數比例高達70%。在大屏幕智能手機未普及之前，醫護人員的移動應用基本上都是采用掌上電腦(PDA)。現在PDA的功能被集成到大屏幕智能手機里。中國沒有經歷PDA普及使用的階段，而是直接升級到了大屏幕智能手機及3G應用，差距迅速縮小，給行業應用創造了平臺。隨著人們對健康生活的需求，健康類軟件將越來越受到重視。移動健康應用包括移動醫療和移動健康管理，主要指消費者通過移動終端和移動通信技術獲得更好的醫療和健康管理服務。
[0003]尿液分析是泌尿系統疾病診斷、療效觀察及預后的首選項目，也可用于代謝系統疾病的診斷，反映腎臟和泌尿道等方面疾病的嚴重程度和進展情況。無論是哪種系統的病變導致血液成分出現改變的時候，均會在很大的程度上導致尿液成分的相應病變。常見的泌尿系統的炎癥、結石、腫瘤、血管病變及腎移植術后發生排異反應等情況，通過對人體的尿液分析對泌尿系統診斷與療效觀察有著非常重要的意義。同時尿液分析還能夠篩查有無腎、肝等疾病，以對于早期診斷及預防有很大幫助。
[0004]醫用尿液分析儀的原理是將吸附有尿液的試劑帶放在儀器比色槽內，試劑帶上已產生化學反應的各種試劑墊被光源照射，其反射光被球面積分儀接收，球面積分儀的光電管被反射的雙波長光(通過濾片的測定光和一束參考光)照射，各波長的選擇由檢測項目決定。儀器按反射率公式R(% ) = Tm.Cs/TsCmX 100%自動化計算出反射率，然后與標準曲線比較，找出各種成分的相應結果，其中，R(% )為反射率；Tm為試劑墊對測定波長的反射強度；Ts為試劑墊對參考波長的反射強度；Cm為較準墊對測定疵長的反射強度；Cs為校準對參考波長的反射強度。尿液中某種成分含量高，其相應試劑墊的反射光較暗，否則較強。
[0005]本發明提出并設計了一種僅利用各種智能移動終端設備通過對尿液試紙照相就可以得到尿液主要成分分析結果的方法和應用系統，實現低成本的、便捷的尿液成分的重點項目分析和監控。
【背景技術】
[0006]1.現在常規醫用尿液檢測設備采用的是光反射率檢測方法，尿液分析儀的原理是將吸附有尿液的試劑帶放在儀器比色槽內，試劑帶上已產生化學反應的各種試劑墊被光源照射，其反射光被球面積分儀接收，球面積分儀的光電管被反射的雙波長光(通過濾片的測定光和一束參考光)照射，各波長的選擇由檢測項目決定。但是設備較大并且需要專業人操作，一般只能在醫療機構使用，無法滿足現代移動移動醫療和健康管理所體現的低成本和便捷的宗旨。
[0007]本發明基于數碼照相技術，數碼照相在影像攝取部分主要有拍攝鏡頭，取景鏡頭，閃光燈，感光器和自拍指示燈等；在成像及記錄方面，數碼攝像主要靠感光芯片及記憶卡，過內部處理把拍攝到的景物轉換成以數字格式存放的圖像。因此，通過移動終端照相技術得到的圖片實際為位圖格式，可以從中提取出照片各個像素點色彩的RGB(紅綠藍)或HSV (色調、飽和度、亮度)分量。
[0008]2.本發明利用了尿液與檢測試紙的顯色反應。將試樣中被測組分轉變成有色化合物的化學反應，叫顯色反應。尿液檢測中，專用檢測試紙中的試劑會與尿液成分產生顯色反應的現象。同時試紙上含不同檢測試劑的試劑墊針對尿液中不同成分會有特定的顯色特性和規律性的特點,依此可以實現對尿液中相應成分濃度的測定。例如,尿液潛血分析試紙的反應原理是利用血紅蛋白中的亞鐵血紅素的假過氧化物酶活性催化分解過氧化物，產生新生態的氧，氧化指示劑，使指示劑顯色，從顯色的強度可以得知尿液中血的濃度。
[0009]3.用智能移動終端對尿檢試紙照相，受到照相時試紙位置和背景色的影響，會無法識別試劑墊在圖像中的位置。
[0010]為此，本發明利用圖像處理中的圖像分割技術，結合專門設計的試紙槽，來對照片中試紙的位置、各試劑墊色塊的位置進行定位，以便進一步的處理及顏色信息的獲取。圖像分割就是把圖像分成若干個特定的、具有獨特性質的區域并提出感興趣目標的技術和過程。它是由圖像處理到圖像分析的關鍵步驟。現有的圖像分割方法主要分以下幾類:基于閾值的分割方法、基于區域的分割方法、基于邊緣的分割方法以及基于特定理論的分割方法等。在這里，發明結合試紙槽上的指示標顏色，結合了閾值分割和邊緣分割的方法對試紙進行定位。
[0011]4.手機等智能移動設備在照相時，由于像素、光照等環境因素帶來的圖像噪聲，很大地影響圖像顏色識別，進而無法得到較準確的對應的成分濃度范圍。
[0012]本發明利用圖像處理中的HSV空間上的濾波降噪技術，降低了照片的環境噪聲，同時利用光照補償的方法，降低了由于不同手機、不同光強帶來的色差。HSV顏色空間的三個變量分別代表色調、飽和度和亮度，在HSV空間上進行濾波相比于在RGB (紅、綠、藍)顏色空間上的濾波而言誤差更小。光照補償的假設前提為照片各像素點所受到的光照均勻，從而能夠對每一點做相同的補償。
【發明內容】
[0013]本發明主要包括一款智能移動終端的移動應用以及配套使用的試紙槽。其要點在于綜合使用試紙槽和移動應用進行對尿液分析試紙進行拍照，從而通過圖像處理與分析計算得到重要尿液成分(包括葡萄糖、蛋白質、尿膽原、膽紅素、隱血、比重、酮體等)的濃度范圍。
[0014]第一，本發明得到了一種利用尿液成分濃度與試紙顯色反應后顏色RGB值的關系，來確定待測尿液成分的濃度范圍。
[0015]第二，本發明設計了一款專用試紙槽，解決了拍照的背景環境以及照片中試紙和試紙上試劑墊色塊的定位問題。
[0016]第三，本發明采取了圖像處理技術中的HSV空間中值濾波和光照補償來降低手機照相環境造成的色彩失真、模糊的問題，從而有效采樣試紙上色塊的顏色。
[0017]第四、本發明根據以上思路和方法進行編程，設計開發了可以在各種具有照相功能的智能設備上使用的應用程序(如智能手機智能相機或平板電腦)，并配套試紙槽使用。
[0018]第五，本發明通過試紙槽和手機應用這種簡單快捷的尿液檢測方式，解決了尿檢設備不適于居家使用且成本較高的問題。對一些慢性病患者或需要關注尿液成分情況的人，在平時或到醫院就醫前能夠有一定的監控、分析和提示。從而減少頻繁到醫院驗尿的時間和金錢的成本，同時也提高并緩解了醫院的資源效率和壓力。
[0019]第六、本發明解決了通過移動網絡和智能終端設備，將尿液數據進行遠程傳輸、分享、收集和分析的問題，使得在移動互聯時代的大眾健康管理、醫患互動、輔助遠程醫療管理、實現如醫療機構、健康管理平臺得以實現。