一種試紙讀取方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種試紙讀取方法和試紙讀取裝置，可以讀取干化學(xué)試紙條、膠體金免疫層析試紙條/卡以及農(nóng)藥殘留速測(cè)卡，操作簡(jiǎn)單易行，無(wú)需額外的檢測(cè)儀器設(shè)備，只需通過(guò)電腦或手機(jī)等電子設(shè)備獲取相應(yīng)的顯色圖片，即可自動(dòng)判讀檢測(cè)結(jié)果，測(cè)試精度可靠，特別適合個(gè)人、家庭的大眾化推廣使用。該方法包括以下步驟A.進(jìn)行圖像采集，B.處理捕獲的圖像，C.進(jìn)行陰性、陽(yáng)性判別，D.將步驟C中判別為陽(yáng)性的樣本通過(guò)濃度－灰度的關(guān)系式進(jìn)行濃度轉(zhuǎn)換，得到待測(cè)試紙卡/條的濃度值；本發(fā)明的裝置包括外殼，內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)灰度條，外殼上具有標(biāo)準(zhǔn)灰度條顯示窗口，還設(shè)置用于分別放置膠體金卡、農(nóng)藥殘留速測(cè)卡、干化學(xué)試紙的第一卡槽，第二卡槽和第三卡槽。
【專利說(shuō)明】—種試紙讀取方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種試紙讀取方法和裝置，用于讀取干化學(xué)試紙條、膠體金免疫層析試紙條或試紙卡以及酶抑制法的農(nóng)藥殘留速測(cè)卡。

【背景技術(shù)】
[0002]試紙法作為一種快速的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法，其特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、攜帶方便、價(jià)格便宜，并具有一定的選擇性，準(zhǔn)確性和靈敏度。試紙法包括干化學(xué)試紙、生物試紙等，由于具有攜帶方便、操作簡(jiǎn)單、測(cè)定速度快等特點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的關(guān)注，并且在現(xiàn)場(chǎng)的快速檢測(cè)中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。干化學(xué)試紙、農(nóng)藥殘留試紙、膠體金試紙條等已廣泛應(yīng)用于食品、水質(zhì)、空氣、醫(yī)療衛(wèi)生等各個(gè)領(lǐng)域。但長(zhǎng)期以來(lái)試紙的檢測(cè)主要依靠目測(cè)，即用人眼觀測(cè)試紙上的顯色或檢測(cè)線的顏色深淺，只能做到定性的判斷，且人為因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的判定影響較大，遇到被測(cè)對(duì)象含量很低，顯色很淺的時(shí)候，往往依靠肉眼判定結(jié)果很難，很容易造成誤判，產(chǎn)生錯(cuò)誤的檢測(cè)結(jié)果，并且每一次檢測(cè)后原始的檢測(cè)結(jié)果都無(wú)法保留存檔，不利于結(jié)果的追溯跟蹤。隨著試紙的不斷發(fā)展，與其相配套的微型檢測(cè)儀器也相應(yīng)出現(xiàn)，如:德國(guó)默克公司生產(chǎn)的一種與試紙聯(lián)用的光反射儀，大小只有19CmX8CmX2Cm。反射儀側(cè)面有一個(gè)供插入試紙條的小門(mén)，其中有一個(gè)由金屬?gòu)椈煽刂频?，可以讓光線通過(guò)的小窗口。儀器一般采用電池做能源，光電二極管作為光源。光線照射到試紙條上后，一部分光線被試紙條吸收，另一部分被反射到一個(gè)cds光電池，通過(guò)微安計(jì)來(lái)檢測(cè)電流量，轉(zhuǎn)化為濃度單位后直接顯示在顯示屏上。儀器本身有一個(gè)計(jì)時(shí)器和一個(gè)蜂鳴器，保證每次測(cè)定有相同的反應(yīng)時(shí)間。反射儀的出現(xiàn)，不僅極大地提高了測(cè)定結(jié)果的精確度，而且使試紙法由原來(lái)只能進(jìn)行定性、半定量分析，發(fā)展為可根據(jù)需要直接進(jìn)行定量檢測(cè)的分析方法。國(guó)內(nèi)也有一些基于CCD的膠體金試紙條光電檢測(cè)儀器設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究，如天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院的碩士論文《膠體金試紙條的光電檢測(cè)儀器研制》，CN101598599B提供了一種多通道便攜式膠體金試紙條速測(cè)裝置，CN101769925A提供了一種智能化識(shí)別和讀取免疫層析試紙條的方法和系統(tǒng)及其應(yīng)用，上述幾個(gè)都是專門(mén)檢測(cè)膠體金試紙條的速測(cè)儀器，并不能檢測(cè)干化學(xué)試紙，也不能檢測(cè)基于酶抑制法的農(nóng)藥殘留速測(cè)卡。CN201773067U提供的是用于機(jī)器視覺(jué)的手持式試紙讀取裝置，便于在野外環(huán)境使用，只能檢測(cè)化學(xué)試紙條。目前還沒(méi)有可以讀取基于酶抑制法的農(nóng)藥殘留速測(cè)卡的方法或設(shè)備，而且現(xiàn)有的試紙讀取方法或設(shè)備，具有一定的檢測(cè)成本，不適合個(gè)人、家庭的大眾化推廣應(yīng)用。隨著電子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)在的家庭或個(gè)人用戶一般都有數(shù)碼相機(jī)或配備有攝像頭的手機(jī)或者電腦。但是，這些獲取圖像捕獲裝置的顏色捕獲特性會(huì)根據(jù)裝置不同而明顯不同，因此精確的圖像捕獲幾乎是不可能的。市場(chǎng)上有可獲得精確測(cè)量色彩的專業(yè)分光光度計(jì)裝置，但這些都超出了大多數(shù)家庭或個(gè)人消費(fèi)者的承受能力。因此研究更加方便快捷的計(jì)算方法對(duì)試紙條或試紙卡進(jìn)行結(jié)果判讀是本領(lǐng)域有待解決的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足，本發(fā)明提供了一種試紙讀取方法和讀取裝置，適用于讀取干化學(xué)試紙條、膠體金免疫層析試紙條或試紙卡以及酶抑制法的農(nóng)藥殘留速測(cè)卡，操作簡(jiǎn)單易行，只需通過(guò)電腦或手機(jī)等電子設(shè)備獲取相應(yīng)的顯色圖片，即可直接讀取被測(cè)物的濃度，測(cè)試精度可靠，特別適合個(gè)人、家庭的大眾化推廣使用。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0005]1.一種試紙讀取方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0006]A.進(jìn)行圖像采集，所述的圖像采集包括使用數(shù)碼相機(jī)或者攝像頭等移動(dòng)電子設(shè)備，將試紙卡/條的彩色圖像與校準(zhǔn)灰度條的灰度圖像同時(shí)捕獲；所述試紙/條包括干化學(xué)試紙條、膠體金免疫層析試紙條/試紙卡或農(nóng)藥殘留速測(cè)卡；所述的彩色圖像是指顯色后的試紙卡/條顯示的具有一定顏色的顯色圖像；所述校準(zhǔn)灰度條的圖像是預(yù)先設(shè)置好灰度值的用于環(huán)境校正的標(biāo)準(zhǔn)圖像；
[0007]B.處理捕獲的彩色圖像，包括將捕獲的彩色圖像通過(guò)同時(shí)捕獲的校準(zhǔn)灰度條的圖像進(jìn)行環(huán)境校正，以確定圖像中未知顏色的灰度；
[0008]C.進(jìn)行陰性、陽(yáng)性判別，所述的陰性陽(yáng)性判別是尋找特定位置處是否存在一定的灰度突變，若有則判別為陽(yáng)性，進(jìn)入下一步計(jì)算；若無(wú)則判別為陰性，直接輸出陰性結(jié)果；
[0009]D.將步驟C中判別為陽(yáng)性的樣本通過(guò)濃度一灰度的關(guān)系式進(jìn)行濃度計(jì)算，即得到待測(cè)試紙卡/條的濃度值，輸出結(jié)果。
[0010]2.所述步驟B中，處理捕獲的彩色圖像，按照(I)灰度轉(zhuǎn)換(2)邊緣檢測(cè)(3)提取分析區(qū)域的步驟進(jìn)行；
[0011](I)灰度轉(zhuǎn)換，所述灰度轉(zhuǎn)換采用以下彩色轉(zhuǎn)灰度的計(jì)算公式:
[0012]Gray = RX0.299+GX0.587+BX0.114
[0013](2)邊緣檢測(cè)，所述的邊緣檢測(cè)采用sobel算子提取邊緣，公式如下:
[0014]

【權(quán)利要求】
1.一種試紙讀取方法，其特征在于，包括以下步驟: A.進(jìn)行圖像采集，所述的圖像采集包括使用數(shù)碼相機(jī)或者攝像頭等移動(dòng)電子設(shè)備，將試紙卡/條的彩色圖像與校準(zhǔn)灰度條的灰度圖像同時(shí)捕獲；所述試紙/條包括干化學(xué)試紙條、膠體金免疫層析試紙條/試紙卡或農(nóng)藥殘留速測(cè)卡；所述的彩色圖像是指顯色后的試紙卡/條顯示的具有一定顏色的顯色圖像；所述校準(zhǔn)灰度條的圖像是預(yù)先設(shè)置好灰度值的用于環(huán)境校正的標(biāo)準(zhǔn)圖像； B.處理捕獲的彩色圖像，包括將捕獲的彩色圖像通過(guò)同時(shí)捕獲的校準(zhǔn)灰度條的圖像進(jìn)行環(huán)境校正，以確定圖像中未知顏色的灰度； C.進(jìn)行陰性、陽(yáng)性判別，所述的陰性陽(yáng)性判別是尋找特定位置處是否存在一定的灰度突變，若有則判別為陽(yáng)性，進(jìn)入下一步計(jì)算；若無(wú)則判別為陰性，直接輸出陰性結(jié)果； D.將步驟C中判別為陽(yáng)性的樣本通過(guò)濃度一灰度的關(guān)系式進(jìn)行濃度計(jì)算，即得到待測(cè)試紙卡/條的濃度值，輸出結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試紙讀取方法，其特征在于，所述步驟B中，處理捕獲的彩色圖像，按照(I)灰度轉(zhuǎn)換(2)邊緣檢測(cè)(3)提取分析區(qū)域的步驟進(jìn)行； (1)灰度轉(zhuǎn)換，所述灰度轉(zhuǎn)換采用以下彩色轉(zhuǎn)灰度的計(jì)算公式:
Gray = RX0.299+GX0.587+BX0.114 (2)邊緣檢測(cè)，所述的邊緣檢測(cè)采用sobel算子提取邊緣，公式如下:
I2 - 2
ITT = % I tif一 *4* Ctt..(3)提取分析區(qū)域，經(jīng)過(guò)所述邊緣檢測(cè)步驟中sobel算子提取邊緣處理后，在圖像分析區(qū)域與背景交界處灰度值相對(duì)其他區(qū)域灰度值較大，根據(jù)灰度變化特點(diǎn)找出待測(cè)的分析邊界，提取分析區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試紙讀取方法，其特征在于，所述步驟A中，所述校準(zhǔn)灰度條包括若干級(jí)預(yù)先設(shè)置好灰度值的灰度圖片，灰度級(jí)在0-255之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試紙讀取方法，其特征在于，所述步驟D中，所述濃度一灰度的關(guān)系式是從灰度一濃度關(guān)系標(biāo)定而得，所述的灰度-濃度關(guān)系標(biāo)定步驟如下: a.在一定濃度范圍內(nèi)進(jìn)行標(biāo)定，以蒸餾水或者樣本試劑作為空白對(duì)照，視含待測(cè)物濃度為Omg/L，從濃度Omg/L開(kāi)始，在線性范圍Y >0.9999內(nèi)選擇5_8個(gè)濃度點(diǎn)的樣品液，分別將其滴在試紙條/卡上，使其顯色完全；所述試紙條/卡包括干化學(xué)試紙條、膠體金免疫層析試紙條/試紙卡或農(nóng)藥殘留速測(cè)卡； b.進(jìn)行圖像采集，所述的圖像采集包括使用數(shù)碼相機(jī)或者攝像頭等移動(dòng)設(shè)備，將試紙卡/條的顯色圖像與校準(zhǔn)灰度條的圖像同時(shí)捕獲； c.將捕獲的顯色圖像進(jìn)行處理，通過(guò)同時(shí)捕獲的校準(zhǔn)灰度條的圖像進(jìn)行環(huán)境校正，確定顯色圖像中未知顏色的灰度，得到一組像素大小為2000 X 500的bmp格式的灰度圖片，不同濃度對(duì)應(yīng)不同的灰度圖片；讀取圖片中每個(gè)像素點(diǎn)的灰度，取某一濃度圖片中所有像素點(diǎn)灰度的平均值代表該濃度對(duì)應(yīng)的灰度； e.在相同試驗(yàn)條件下，重復(fù)步驟a-c，進(jìn)行多次標(biāo)定，采用多項(xiàng)式擬合的方式得到濃度一灰度的關(guān)系式。
5.一種試紙讀取裝置，其特征在于，包括外殼，內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)灰度條，所述外殼上具有標(biāo)準(zhǔn)灰度條顯示窗口，還設(shè)置用于放置膠體金卡的第一卡槽，用于放置農(nóng)藥殘留速測(cè)卡的第二卡槽和用于放置干化學(xué)試紙的第三卡槽；所述標(biāo)準(zhǔn)灰度條包括若干級(jí)預(yù)先設(shè)置好灰度值的灰度圖片，灰度值在0-255之間。
【文檔編號(hào)】G01N21/78GK104198482SQ201410454068
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】傅曉春, 桑華春, 桑黎川, 謝艷紅, 徐海芳, 沈晗 申請(qǐng)人:北京智云達(dá)科技有限公司