[發(fā)明專利]基于機(jī)器視覺流感疫苗血凝素含量的自動測量與分析方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910066682.5
• 申請日: 2009-03-25
• 公開（公告）號: CN101520456A
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 景文博;王曉曼;董紹捷;段錦;楊文波;祝勇;付強(qiáng);姜會林
• 申請（專利權(quán)）人: 長春理工大學(xué)
• 主分類號: G01N33/558
• 分類號: G01N33/558;G06T1/00;G06T7/00
• 代理公司: 長春科宇專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 馬守忠

1.基于機(jī)器視覺流感疫苗血凝素含量的自動測量與分析方法， 其特征在于，玻璃平皿(1)放置在平臺上，支柱與平臺固定連接且 垂直于平臺，在玻璃平皿(1)上方，光源(2)、鏡頭(3)和攝像機(jī) (4)自下向上依次固定在支柱上，光源(2)、鏡頭(3)和攝像機(jī)(4) 的高度和水平角度分別可以通過支柱上的旋鈕進(jìn)行調(diào)整；光源(2) 的光線均勻照射在置于玻璃平皿(1)上的待測試品上，待測試品上 的反射光線經(jīng)過鏡頭(3)聚焦后在攝像機(jī)(4)的焦平面上成像；擴(kuò) 散圈圖像獲取單元(10)的攝像機(jī)(4)捕獲玻璃平皿(1)上流感疫 苗的擴(kuò)散圈圖像，提供給圖像采集卡(5)；血凝素含量測量與分析單 元對擴(kuò)散圈圖像獲取單元(10)獲取的流感疫苗的圖像進(jìn)行血凝素含 量的測量與分析；

所述的玻璃平皿(1)、光源(2)、鏡頭(3)、攝像機(jī)(4)和圖 像采集卡(5)組成擴(kuò)散圈圖像獲取單元(10)；計(jì)算機(jī)(6)和存儲 于計(jì)算機(jī)(6)中的測試分析軟件組成血凝素含量測量與分析單元；

1)、所述的玻璃平皿(1)上打好了陣列的孔，把作為對比的標(biāo) 準(zhǔn)濃度溶液和流感疫苗分別滴在陣列的不同列上，該標(biāo)準(zhǔn)濃度溶液滴 均滴在一列上，流感疫苗滴在其他列上，滴好溶液的在玻璃平皿(1) 上自然擴(kuò)散，經(jīng)漂洗，染色，脫色后在玻璃平皿(1)上就形成了帶 有不同大小的血凝素?cái)U(kuò)散圈；

2)、所述的光源(2)，是由LED陣列組成的視覺光源；

3)、所述的鏡頭(3)是一個(gè)凸透鏡，可對光線進(jìn)行會聚，其焦 距f可由下式來計(jì)算：

f=WD×ChFOV(H)]]>

其中，WD為鏡頭(3)到玻璃平皿(1)的垂直距離，單位為毫 米；Ch為攝像機(jī)(4)的圖像傳感器芯片的水平寬度，單位為毫米； FOV(H)為玻璃平皿(1)的長度，單位為毫米；

4)、所述的攝像機(jī)(4)是CCD大面陣的相機(jī)或CMOS的大面陣 的相機(jī)，其中，CMOS相機(jī)和CCD相機(jī)的分辨率都要大于640×480； 5)、所述的圖像采集卡(5)是一個(gè)專門和攝像機(jī)(4)配套的圖像采 集設(shè)備，它通過PCI插槽安裝在計(jì)算機(jī)(6)的主板上，另一端通過數(shù) 據(jù)線和攝像機(jī)(4)連接，用來傳遞攝像機(jī)(4)捕獲到的流感疫苗的 圖像信息，并且把攝像機(jī)(4)采集到的信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息傳輸給 計(jì)算機(jī)(6)，按照測試分析軟件的流程，通過計(jì)算機(jī)(6)對得到的 流感疫苗圖像中的擴(kuò)散圈數(shù)字信息進(jìn)行測量與分析工作；

6)、所述的測試計(jì)算機(jī)(6)的配置為：CPU的主頻大于2G， 內(nèi)存大于1G，硬盤大于80G；

7)、測試分析軟件是基于VC++開發(fā)的流感疫苗擴(kuò)散圈圖像捕獲、 處理、測量與分析的軟件，該軟件安裝在測試計(jì)算機(jī)(6)中，首先， 在調(diào)整好光路和各種設(shè)備的電學(xué)連接之后，在計(jì)算機(jī)(6)中啟動分 析軟件；其步驟如下：

步驟110，系統(tǒng)初始化；

步驟120，板卡設(shè)置，設(shè)置圖像采集卡(5)的內(nèi)存分配要大于4M， 設(shè)置信號的采集的模式；

步驟130，相機(jī)設(shè)置，調(diào)整攝像機(jī)(4)的亮度和對比度技術(shù)參數(shù)；

步驟140，光源調(diào)節(jié)，調(diào)整和控制光源(2)的亮度以及照射的 角度；

步驟150，環(huán)境邊界清晰度檢測，通過人眼觀察待測試品的圖像， 若能明顯清晰的區(qū)分?jǐn)U散圈和背景，進(jìn)行步驟160，圖像捕獲；若不 能清晰的區(qū)分，還需要回到步驟140，對光源(2)進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)節(jié)， 直到能明顯清晰的區(qū)分?jǐn)U散圈和背景為止；

步驟160，圖像捕獲，由圖像采集卡(5)獲得圖像的采集；

步驟170，圖像預(yù)處理，對捕獲到的數(shù)字圖像采用采用自定義的 模板對數(shù)字圖像進(jìn)行卷積濾波濾除噪聲，然后分析濾波后圖像的直方 圖的灰度分布，對圖像進(jìn)行自適應(yīng)直方圖灰度拉伸增強(qiáng)圖像的對比 度；

步驟180，雙閾值設(shè)置，設(shè)置高低閾值，閾值范圍均為0～255；

步驟190，CANNY邊緣檢測，對圖像進(jìn)行邊緣檢測，提取圖像中 擴(kuò)散圈的邊緣；

步驟200，環(huán)境邊界清晰度檢測，如果邊界清晰，背景邊緣單一， 認(rèn)為步驟雙閾值設(shè)置180設(shè)置高低閾值合理，進(jìn)行下一步操作；否則 需要重新回到步驟180進(jìn)行雙閾值設(shè)置，對高低閾值重新設(shè)置，重新 進(jìn)行邊緣檢測直到得到合理的邊界信息；

步驟210，形態(tài)學(xué)濾波，使用開運(yùn)算和閉運(yùn)算算法，去除圖像中 微小的偽邊界，提高檢測精度；

步驟220，檢測精度設(shè)置，設(shè)置下一步需要用到的精度信息，這 里設(shè)置的條件一是擴(kuò)散圈的直徑的范圍，二是構(gòu)成圓周的條件設(shè)為大 于周長一半；

步驟230，擴(kuò)散圈檢測，采用霍夫變換的圓檢測對擴(kuò)散圈進(jìn)行檢 測，檢測完成后在圖像中根據(jù)檢測結(jié)果依次自動繪制出擴(kuò)散圈的外邊 界，以及每個(gè)擴(kuò)散圈的序號；

步驟240，判斷檢測到的擴(kuò)散圈的個(gè)數(shù)是否和所滴的標(biāo)準(zhǔn)濃度流 感疫苗溶液和待測濃度流感疫苗溶液的總個(gè)數(shù)相同，不同需返回步驟 220，重新設(shè)置條件；若相同則提取標(biāo)準(zhǔn)濃度配比溶液所在列的數(shù)據(jù)， 進(jìn)行下一步的線性擬合；

步驟250，完成線性擬合，得出直線方程：y＝kx+b；其中x表示 擴(kuò)散圈的直徑，y表示該擴(kuò)散圈所對應(yīng)溶液的的μg/ml濃度；

步驟260，計(jì)算待測試品濃度，把每一個(gè)待測的擴(kuò)散圈的直徑大 小x帶入步驟250的直線方程，得到待測溶液的濃度y；

步驟270，疫苗質(zhì)量分析，血凝素含量測量與分析單元對擴(kuò)散圈 圖像獲取單元(10)獲取的流感疫苗的圖像進(jìn)行血凝素含量的測量與 分析；分析待測疫苗與標(biāo)準(zhǔn)疫苗的相關(guān)系數(shù)，評價(jià)疫苗質(zhì)量的好壞；

步驟280，血凝素含量測量與分析單元對擴(kuò)散圈圖像獲取單元 (10)完成數(shù)據(jù)的保存以及實(shí)驗(yàn)的報(bào)表打印工作。