[發(fā)明專利]一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的免疫層析濃度檢測(cè)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010928137.9
• 申請(qǐng)日: 2020-09-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112071423B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王侃;秦琪;徐昊;崔大祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G16H50/20
• 分類號(hào): G16H50/20;G06T7/00;G06V10/26;G06V10/56;G06V10/82;G06N3/0464;G01N33/53
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 劉鳳玲

本發(fā)明涉及一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的免疫層析濃度檢測(cè)方法及系統(tǒng)。該方法包括：獲取人絨毛膜促性腺激素HCG和心梗三項(xiàng)的免疫層析試紙條圖像；對(duì)所述免疫層析試紙條圖像進(jìn)行預(yù)處理，確定預(yù)處理后的免疫層析試紙條圖像；根據(jù)所述預(yù)處理后的免疫層析試紙條圖像構(gòu)建U?Net語(yǔ)義分割網(wǎng)絡(luò)；將待測(cè)樣本輸入到所述U?Net語(yǔ)義分割網(wǎng)絡(luò)，以前景和背景分割的方式，輸出目標(biāo)檢測(cè)區(qū)域；將所述目標(biāo)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的像素點(diǎn)強(qiáng)度劃分為RGB三通道向量強(qiáng)度輸入到分類網(wǎng)絡(luò)，按照所述待測(cè)樣本的濃度范圍，輸出所述待測(cè)樣本的濃度類別。本發(fā)明能夠消除樣本差異性、避免了檢測(cè)精度隨著檢測(cè)類別的增加下降的問(wèn)題，提高了樣本類別檢測(cè)精度，降低了弱陽(yáng)性樣本漏檢率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及免疫層析濃度檢測(cè)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的免疫?層析濃度檢測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

免疫層析是一種將納米顆粒作為標(biāo)記物的快速檢測(cè)方法，主要應(yīng)用于醫(yī)學(xué)?檢測(cè)、食品安全檢測(cè)、農(nóng)牧業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域中。免疫層析檢測(cè)作為常用的快速檢?測(cè)方法，將層析法和免疫檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)有效的結(jié)合在一起，同時(shí)免疫層析法具有?操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)快速、重復(fù)性好、特異性和敏感性高、取樣量少的優(yōu)點(diǎn)，在試?紙條檢測(cè)過(guò)程中無(wú)需復(fù)雜的儀器或僅需簡(jiǎn)單的儀器，操作人員無(wú)需專業(yè)培訓(xùn)，?因此免疫層析檢測(cè)非常適合現(xiàn)場(chǎng)快檢和大規(guī)模篩查之用，具有廣闊的應(yīng)用前?景。

納米粒子具有生物專一性的優(yōu)點(diǎn)，可以保證粒子的特異性結(jié)合和識(shí)別。其?中膠體金納米粒子具有高電子密度、介電特性和催化作用，能與多種生物大分?子結(jié)合，在免疫層析領(lǐng)域已經(jīng)取得了重大進(jìn)展。利用膠體金納米粒子作為生物?標(biāo)記物具有單一試劑，單步操作的顯著優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)全部試劑可在室溫長(zhǎng)期保存，?在現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)中應(yīng)用廣泛。

傳統(tǒng)的對(duì)于膠體金檢測(cè)信號(hào)提取的方法包括基于特征提取的小波變換方?法、邊緣算子檢測(cè)定位、傳統(tǒng)去噪策略和生物建模方法，但是這些方法都具有?計(jì)算復(fù)雜、定位模糊、邊緣錯(cuò)位的情況，對(duì)于不同濃度樣本和多目標(biāo)檢測(cè)的差?異性較大，檢測(cè)精度隨著檢測(cè)類別的增加下降，弱陽(yáng)性樣本漏檢率高。因此，?有必要改進(jìn)鑒別方法以實(shí)現(xiàn)對(duì)免疫層析圖像的自動(dòng)讀取與分類。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的免疫層析濃度檢測(cè)方法及系統(tǒng)，?以解決傳統(tǒng)的樣品濃度檢測(cè)方法對(duì)于不同濃度樣本和多目標(biāo)檢測(cè)的差異性較?大，檢測(cè)精度隨著檢測(cè)類別的增加下降，弱陽(yáng)性樣本漏檢率高的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的免疫層析濃度檢測(cè)方法，包括：

獲取人絨毛膜促性腺激素HCG和心梗三項(xiàng)的免疫層析試紙條圖像；

對(duì)所述免疫層析試紙條圖像進(jìn)行預(yù)處理，確定預(yù)處理后的免疫層析試紙條?圖像；

根據(jù)所述預(yù)處理后的免疫層析試紙條圖像構(gòu)建U-Net語(yǔ)義分割網(wǎng)絡(luò)；

將待測(cè)樣本輸入到所述U-Net語(yǔ)義分割網(wǎng)絡(luò)，以前景和背景分割的方式，?輸出目標(biāo)檢測(cè)區(qū)域；所述待測(cè)樣本為待測(cè)的人絨毛膜促性腺激素HCG和心梗?三項(xiàng)的免疫層析試紙條圖像；

將所述目標(biāo)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的像素點(diǎn)強(qiáng)度劃分為RGB三通道向量強(qiáng)度輸入到?分類網(wǎng)絡(luò)，按照所述待測(cè)樣本的濃度范圍，輸出所述待測(cè)樣本的濃度類別；所?述濃度類別包括高濃度類別、中濃度類別以及低濃度類別。

可選的，所述對(duì)所述免疫層析試紙條圖像進(jìn)行預(yù)處理，確定預(yù)處理后的免?疫層析試紙條圖像，具體包括：

對(duì)所述免疫層析試紙條圖像進(jìn)行去噪和歸一化處理，將所述免疫層析試紙?條圖像的尺寸調(diào)整為256*256，確定調(diào)整后的免疫層析試紙條圖像；

利用形態(tài)學(xué)方法對(duì)所述調(diào)整后的免疫層析試紙條圖像進(jìn)行擴(kuò)充，確定預(yù)處?理后的免疫層析試紙條圖像；所述形態(tài)學(xué)方法包括平移擴(kuò)充方法以及翻轉(zhuǎn)擴(kuò)充?方法。

可選的，所述U-Net語(yǔ)義分割網(wǎng)絡(luò)具體包括：壓縮路徑以及擴(kuò)展路徑；