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，可以讀取干化學試紙條、膠體金免疫層析試紙條/卡以及農(nóng)藥殘留速測卡，操作簡單易行，無需額外的檢測儀器設備，只需通過電腦或手機等電子設備獲取相應的顯色圖片，即可自動判讀檢測結(jié)果，測試精度可靠，特別適合個人、家庭的大眾化推廣使用。該方法包括以下步驟A.進行圖像采集，B.處理捕獲的圖像，C.進行陰性、陽性判別，D.將步驟C中判別為陽性的樣本通過濃度－灰度的關(guān)系式進行濃度轉(zhuǎn)換，得到待測試紙卡/條的濃度值；本發(fā)明的裝置包括外殼，內(nèi)置標準灰度條，外殼上具有標準灰度條顯示窗口，還設置用于分別放置膠體金卡、農(nóng)藥殘留速測卡、干化學試紙的第一卡槽，第二卡槽和第三卡槽。
【專利說明】—種試紙讀取方法和裝置

【技術(shù)領域】
[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)藥殘留速測卡。

【背景技術(shù)】
[0002]試紙法作為一種快速的現(xiàn)場檢測方法，其特點是操作簡單、攜帶方便、價格便宜，并具有一定的選擇性，準確性和靈敏度。試紙法包括干化學試紙、生物試紙等，由于具有攜帶方便、操作簡單、測定速度快等特點，越來越受到人們的關(guān)注，并且在現(xiàn)場的快速檢測中發(fā)揮越來越大的作用。干化學試紙、農(nóng)藥殘留試紙、膠體金試紙條等已廣泛應用于食品、水質(zhì)、空氣、醫(yī)療衛(wèi)生等各個領域。但長期以來試紙的檢測主要依靠目測，即用人眼觀測試紙上的顯色或檢測線的顏色深淺，只能做到定性的判斷，且人為因素對檢測結(jié)果的判定影響較大，遇到被測對象含量很低，顯色很淺的時候，往往依靠肉眼判定結(jié)果很難，很容易造成誤判，產(chǎn)生錯誤的檢測結(jié)果，并且每一次檢測后原始的檢測結(jié)果都無法保留存檔，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儀器也相應出現(xiàn)，如:德國默克公司生產(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)面有一個供插入試紙條的小門，其中有一個由金屬彈簧控制的，可以讓光線通過的小窗口。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cds光電池，通過微安計來檢測電流量，轉(zhuǎn)化為濃度單位后直接顯示在顯示屏上。儀器本身有一個計時器和一個蜂鳴器，保證每次測定有相同的反應時間。反射儀的出現(xiàn)，不僅極大地提高了測定結(jié)果的精確度，而且使試紙法由原來只能進行定性、半定量分析，發(fā)展為可根據(jù)需要直接進行定量檢測的分析方法。國內(nèi)也有一些基于CCD的膠體金試紙條光電檢測儀器設計及實驗研究，如天津大學精密儀器與光電子工程學院的碩士論文《膠體金試紙條的光電檢測儀器研制》，CN101598599B提供了一種多通道便攜式膠體金試紙條速測裝置，CN101769925A提供了一種智能化識別和讀取免疫層析試紙條的方法和系統(tǒng)及其應用，上述幾個都是專門檢測膠體金試紙條的速測儀器，并不能檢測干化學試紙，也不能檢測基于酶抑制法的農(nóng)藥殘留速測卡。CN201773067U提供的是用于機器視覺的手持式試紙讀取裝置，便于在野外環(huán)境使用，只能檢測化學試紙條。目前還沒有可以讀取基于酶抑制法的農(nóng)藥殘留速測卡的方法或設備，而且現(xiàn)有的試紙讀取方法或設備，具有一定的檢測成本，不適合個人、家庭的大眾化推廣應用。隨著電子產(chǎn)品的廣泛應用，現(xiàn)在的家庭或個人用戶一般都有數(shù)碼相機或配備有攝像頭的手機或者電腦。但是，這些獲取圖像捕獲裝置的顏色捕獲特性會根據(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。市場上有可獲得精確測量色彩的專業(yè)分光光度計裝置，但這些都超出了大多數(shù)家庭或個人消費者的承受能力。因此研究更加方便快捷的計算方法對試紙條或試紙卡進行結(jié)果判讀是本領域有待解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(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)藥殘留速測卡，操作簡單易行，只需通過電腦或手機等電子設備獲取相應的顯色圖片，即可直接讀取被測物的濃度，測試精度可靠，特別適合個人、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.進行圖像采集，所述的圖像采集包括使用數(shù)碼相機或者攝像頭等移動電子設備，將試紙卡/條的彩色圖像與校準灰度條的灰度圖像同時捕獲；所述試紙/條包括干化學試紙條、膠體金免疫層析試紙條/試紙卡或農(nóng)藥殘留速測卡；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；所述校準灰度條的圖像是預先設置好灰度值的用于環(huán)境校正的標準圖像；
[0007]B.處理捕獲的彩色圖像，包括將捕獲的彩色圖像通過同時捕獲的校準灰度條的圖像進行環(huán)境校正，以確定圖像中未知顏色的灰度；
[0008]C.進行陰性、陽性判別，所述的陰性陽性判別是尋找特定位置處是否存在一定的灰度突變，若有則判別為陽性，進入下一步計算；若無則判別為陰性，直接輸出陰性結(jié)果；
[0009]D.將步驟C中判別為陽性的樣本通過濃度一灰度的關(guān)系式進行濃度計算，即得到待測試紙卡/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(3)提取分析區(qū)域的步驟進行；
[0011](I)灰度轉(zhuǎn)換，所述灰度轉(zhuǎn)換采用以下彩色轉(zhuǎn)灰度的計算公式:
[0012]Gray = RX0.299+GX0.587+BX0.114
[0013](2)邊緣檢測，所述的邊緣檢測采用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.進行圖像采集，所述的圖像采集包括使用數(shù)碼相機或者攝像頭等移動電子設備，將試紙卡/條的彩色圖像與校準灰度條的灰度圖像同時捕獲；所述試紙/條包括干化學試紙條、膠體金免疫層析試紙條/試紙卡或農(nóng)藥殘留速測卡；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；所述校準灰度條的圖像是預先設置好灰度值的用于環(huán)境校正的標準圖像； B.處理捕獲的彩色圖像，包括將捕獲的彩色圖像通過同時捕獲的校準灰度條的圖像進行環(huán)境校正，以確定圖像中未知顏色的灰度； C.進行陰性、陽性判別，所述的陰性陽性判別是尋找特定位置處是否存在一定的灰度突變，若有則判別為陽性，進入下一步計算；若無則判別為陰性，直接輸出陰性結(jié)果； D.將步驟C中判別為陽性的樣本通過濃度一灰度的關(guān)系式進行濃度計算，即得到待測試紙卡/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(3)提取分析區(qū)域的步驟進行； (1)灰度轉(zhuǎn)換，所述灰度轉(zhuǎn)換采用以下彩色轉(zhuǎn)灰度的計算公式:
Gray = RX0.299+GX0.587+BX0.114 (2)邊緣檢測，所述的邊緣檢測采用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)過所述邊緣檢測步驟中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其他區(qū)域灰度值較大，根據(jù)灰度變化特點找出待測的分析邊界，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，所述校準灰度條包括若干級預先設置好灰度值的灰度圖片，灰度級在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)系標定而得，所述的灰度-濃度關(guān)系標定步驟如下: a.在一定濃度范圍內(nèi)進行標定，以蒸餾水或者樣本試劑作為空白對照，視含待測物濃度為Omg/L，從濃度Omg/L開始，在線性范圍Y >0.9999內(nèi)選擇5_8個濃度點的樣品液，分別將其滴在試紙條/卡上，使其顯色完全；所述試紙條/卡包括干化學試紙條、膠體金免疫層析試紙條/試紙卡或農(nóng)藥殘留速測卡； b.進行圖像采集，所述的圖像采集包括使用數(shù)碼相機或者攝像頭等移動設備，將試紙卡/條的顯色圖像與校準灰度條的圖像同時捕獲； c.將捕獲的顯色圖像進行處理，通過同時捕獲的校準灰度條的圖像進行環(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，不同濃度對應不同的灰度圖片；讀取圖片中每個像素點的灰度，取某一濃度圖片中所有像素點灰度的平均值代表該濃度對應的灰度； e.在相同試驗條件下，重復步驟a-c，進行多次標定，采用多項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)置標準灰度條，所述外殼上具有標準灰度條顯示窗口，還設置用于放置膠體金卡的第一卡槽，用于放置農(nóng)藥殘留速測卡的第二卡槽和用于放置干化學試紙的第三卡槽；所述標準灰度條包括若干級預先設置好灰度值的灰度圖片，灰度值在0-255之間。
【文檔編號】G01N21/78GK104198482SQ201410454068
【公開日】2014年12月10日 申請日期: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 申請人:北京智云達科技有限公司