蛋白印跡自動判讀方法及其判讀裝置的製作方法

2023-08-11 13:54:31 1

專利名稱：蛋白印跡自動判讀方法及其判讀裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於生物檢測技術領域，涉及一種蛋白印跡自動判讀方法以及相應的判讀
>J-U ρ α裝直。
背景技術：
隨著臨床檢測技術的發展，蛋白印跡自動檢測逐漸普及，相比人工檢測，自動檢測可一次性檢測大量樣本。但是檢測結果的判斷基本上還是靠人眼判斷，人工判斷由於主觀性較強，容易形成個人差異。目前也有通過掃描儀掃描從而實現自動判斷的系統，可杜絕傳統人工判斷的誤差，其判讀結果具有一致性以及量化性的特點。但是現有掃描儀判讀系統的缺陷在於，掃描儀掃描一副蛋白印跡膜條樣本圖像需I分鐘以上，且掃描之前的準備工作耗時較長，必須把每條膜條樣本精確粘貼在模板上，只要粘貼位置有纖毫偏移，都會對掃描結果產生影響，操作複雜、效率低下。同時在粘貼掃描過程中，由於經未知血清汙染的膜條樣本需人手拿取粘貼，還需要直接接觸到掃描儀的玻璃上，實驗標本及判讀設備無法進行有效的清潔和消毒，生物汙染的安全隱患非常大。

發明內容
針對現有掃描儀判讀系統的上述不足，申請人經過研究改進，提供一種蛋白印跡自動判讀方法及其判讀裝置，可免去樣本粘貼掃描的麻煩，一次性完成採集和判讀，速度快、識別率高、操作簡便，可以自動識別蛋白印跡的陰陽性，並有定量數值。本發明的技術方案如下本發明提供一種蛋白印跡自動判讀方法，包括以下步驟(I)將一標準膜條放置在攝像頭下方，調整攝像頭，使攝像頭內預設的與所述標準膜條尺寸相適應的虛擬識別框與所述標準膜條在攝像頭中實時顯示的畫面相對準，並計算出所述標虛擬識別框與所述標準膜條在攝像頭中實時顯示畫面之間大小關係的識別係數；(2)待測膜條在反應槽中反應完成後，將包含有待測膜條的反應槽整個取出放置在攝像頭下方，反應槽的放置方向需保證反應槽內的待測膜條在攝像頭拍攝畫面內呈水平或垂直，與水平或垂直方向的角度誤差不超過10° ;(3)根據所述待測膜條的類型選擇與該類型膜條尺寸相適應的虛擬識別框備用；根據步驟(I)中得到的識別係數將備用的虛擬識別框的大小調整至與待測膜條在圖像中的顯示大小相一致；(4)虛擬識別框在拍攝圖像中只可正交放置，根據所述待測膜條的放置方向設定所述備用的虛擬識別框的放置方向為水平或者垂直，並根據待測膜條的參考線往檢測項目的方向設定所述備用的虛擬識別框中的定位線的位置；(5)啟動攝像頭，採集一幅反應槽的實時圖像，將採集到的反應槽圖像轉換成灰度圖，並依次進行腐蝕算法、平滑算法、二值化以及輪廓檢測，以將採集的反應槽圖像中的待測膜條的圖像識別出來；(6)在識別出的待測膜條的圖像上自動放置已通過步驟(3)、步驟(4)調整好的虛擬識別框，使所述虛擬識別框的定位線與識別出的待測膜條圖像中參考線相重合，從而確定虛擬識別框的放置位置；(7)將上述各虛擬識別框所限定的待測膜條圖像分別裁剪下來，保存到指定的文件夾；(8)從膜條資料庫中取得所測膜條的檢測項目的信息參數，根據所測膜條參考線的位置，對所測膜條上各個檢測項目的位置進行精確定位；將虛擬識別框分割為多個區域，使所測膜條上各個檢測項目分別落入所述區域中；(9)把識別出的膜條根據顏色進行處理轉換成結果曲線，識別曲線上的峰值，即為陽性值，得到判讀結果；所述判斷峰值的算法是將曲線的各個點存入數組，對數組進行微分 運算，對每點進行確定，其在相連的左右一段區域內是否為頂，從而計算出峰值；(10)手動錄入或者從外部導入病人資料，把所述病人資料和對應的被測膜條的判讀結果進行匹配，依次保存到結果資料庫中，生成檢測報告；外部系統也可直接調用判讀結果數據，整合到其他的檢測報告中。本發明還提供一種用於實現上述方法的蛋白印跡自動判讀裝置，包括轉軸、攝像頭、可升降支撐杆、專用遮光罩、角度調整臂、控制底座以及電源開關；所述攝像頭安裝於專用遮光罩內並與所述專用遮光罩一起固定在角度調整臂的一端，所述角度調整臂的另一端通過轉軸與可升降支撐杆的一端連接，所述可升降支撐杆的另一端固定在控制底座上，控制底座上設有電源開關。本發明的有益技術效果是本發明採用機器視覺技術用攝像頭從上向下直接拍攝檢測膜條樣本，瞬間獲取圖像，對於膜條的位置的精度要求不高，也不用擔負生物汙染的危險，可自動判斷膜條位置，根據膜條的類別自動識別出檢測結果，保存到資料庫中，大大減輕了檢驗人員的工作強度，提高了工作效率，降低人為誤差和人為差異，尤其是降低了實驗過程中的生物汙染危險，膜條和判讀設備及實驗人員不再有直接接觸，符合實驗室生物安全的要求和趨勢。


圖I是校準攝像頭時的示意圖。圖2是包含有待測膜條的反應槽的示意圖。圖3是垂直方向放置的膜條的示意圖。圖4是在識別出的膜條圖像上放置虛擬識別框的示意圖。圖5是將虛擬識別框內的膜條圖像分割個多個區域的示意圖。圖6是蛋白印跡自動判讀裝置的主視圖。圖7是蛋白印跡自動判讀裝置的左視圖。圖8是蛋白印跡自動判讀裝置的附視圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做進一步說明。本發明所提供的蛋白印跡自動判讀方法，包括以下步驟步驟(I):校準攝像頭。在第一次使用或者更換過攝像頭後，需要校準攝像頭。將一標準膜條放置在攝像頭下方，調整攝像頭，使攝像頭內預設的與所述標準膜條尺寸相適應的虛擬識別框與所述標準膜條在攝像頭中實時顯示的畫面相對準，要放置水平(如圖I所示)。計算出所述標虛擬識別框與所述標準膜條在攝像頭中實時顯示畫面之間大小關係的識別係數。步驟(2):放置反應槽。待測膜條在反應槽中反應完成後，將包含有待測膜條的反應槽(如圖2所示)整個取出放置在攝像頭下方，反應槽無論橫放還是豎放都可以，只要確保反應槽內的待測膜條在攝像頭拍攝畫面內基本呈水平或垂直，與水平或垂直方向的角度誤差不超過10°。
步驟(3):根據待測膜條的類型選擇與該類型膜條尺寸相適應的虛擬識別框以備用；根據步驟(I)中得到的識別係數將備用的虛擬識別框的大小調整至與待測膜條在圖像中的顯示大小相一致。步驟(4):圖3示出了一個垂直方向放置的膜條的示意圖，其從上至下依次為參考線、檢測功能線、臨界值線、Ul-snRNP、SmDl, SSA/60kD、SSA/52kd、SSB/La、Scl_70、Jo-I 等檢測項目。由於虛擬識別框在拍攝圖像中只可正交放置，因此要根據待測膜條的放置方向設定所述備用的虛擬識別框的放置方向為水平或者垂直，並根據待測膜條的參考線往檢測項目的方向設定備用的虛擬識別框中的定位線的位置。步驟(5):完成了以上步驟(3)至步驟(4)的設置後，可以開始識別膜條了。啟動攝像頭，採集一幅反應槽的實時圖像，將採集到的圖像轉換成灰度圖，然後依次進行腐蝕算法、平滑算法、二值化以及輪廓檢測，以將採集的反應槽圖像中的待測膜條的圖像識別出來，以及識別出膜條的參考線的位置。腐蝕算法用3x3的結構元素，掃描圖像的每一個像素，用3x3的結構元素與其覆蓋的二值圖像做「與」操作，如果都為1，結果圖像的該像素為I;否則為O。結果使二值圖像減小一圈。定義E=BS={x, y | SxyB}腐蝕算法屬於形態學運算，腐蝕可以用來提取骨幹信息，去除噪聲。平滑算法對圖像進行核大小為指定參數的高斯卷積。卷積是一種線性運算，用於圖像濾波。二值化根據指定的閥值參數，使圖像變成非O即I的數字。輪廓檢測從二值化的圖像中檢索輪廓，判斷與膜條的定位線相似的輪廓，根據輪廓尺寸、位置，篩選出最有可能的輪廓。步驟(6):在識別出的待測膜條的圖像上自動放置已通過步驟(3)、步驟(4)調整好的虛擬識別框，使所述虛擬識別框的定位線與識別出的待測膜條圖像中參考線相重合，以此確定虛擬識別框的放置位置(如圖4所示)。步驟(7):將上述各虛擬識別框所限定的待測膜條圖像分別裁剪下來，保存到指定的文件夾。如果發現有待測膜條未被識別出來，在白色背景反應槽的情況下，可以減少二值化的閥值，並再次識別；在黑色背景反應槽的情況下，一般都會識別出來，如果沒識別到，可以提高二值化的閥值，並再次識別。二值化的閥值最高不能超過250。如果發現有待測膜條未被識別出來，在圖像過亮的情況下，降低亮度，並再次識別；在圖像過暗的情況下，提高亮度，並再次識別。在圖像對比度過高的情況下，降低對比度，並再次識別；在圖像對比度過低的情況下，提高對比度，並再次識別。對偏色圖像採用基於灰度世界模型的算法進行白平衡，再次進行識別，直到成功識別。
如果發現還有待測膜條未被識別出來，可以在圖像中未被識別出的待測膜條位置處手動添加虛擬識別框。識別完成後，如果發現所識別出的待測膜條有少量傾斜(如圖4所示)，則在圖像中手動上下移動虛擬識別框的位置，確保待測膜條圖像貫穿虛擬識別框；如果傾斜嚴重，需要重新調整反應槽或待測膜條位置，並重新進行識別並裁剪。步驟(8):從膜條資料庫中取得所測膜條的檢測項目的信息參數，根據所測膜條參考線的位置，對所測膜條上各個檢測項目的位置進行精確定位；將虛擬識別框分割為多個區域，使所測膜條上各個檢測項目分別落入所述區域中。圖5示出了編號為「08」的某膜條裁剪後的圖像進行區域分割後的示意圖，其中的檢測項目實際應為深度值，在此用寬度來表示深度值。步驟(9):把識別出的膜條根據顏色進行處理轉換成結果曲線，識別曲線上的峰值，就是陽性值，得到判讀結果。這裡判斷峰值的算法是將曲線的各個點存入數組，對數組進行微分運算，對每點進行確定，其在相連的左右一段區域內是否為頂，從而計算出峰值。如果覺得結果數值與實際有差異需要修改，可以手動修改。如圖5所示的膜條的判讀結果如下表
rm
cut-off control220
dsDNA00
核小體0O
組蛋白
SmDlOO
PCNA3O
"Τ000
SSA/60kD97+++
權利要求
1.一種蛋白印跡自動判讀方法，其特徵在於包括以下步驟 (1)將一標準膜條放置在攝像頭下方，調整攝像頭，使攝像頭內預設的與所述標準膜條尺寸相適應的虛擬識別框與所述標準膜條在攝像頭中實時顯示的畫面相對準，並計算出所述標虛擬識別框與所述標準膜條在攝像頭中實時顯示畫面之間大小關係的識別係數； (2)待測膜條在反應槽中反應完成後，將包含有待測膜條的反應槽整個取出放置在攝像頭下方，反應槽的放置方向需保證反應槽內的待測膜條在攝像頭拍攝畫面內呈水平或垂直，與水平或垂直方向的角度誤差不超過10° ; (3)根據所述待測膜條的類型選擇與該類型膜條尺寸相適應的虛擬識別框備用；根據步驟(I)中得到的識別係數將備用的虛擬識別框的大小調整至與待測膜條在圖像中的顯示大小相一致； (4)虛擬識別框在拍攝圖像中只可正交放置，根據所述待測膜條的放置方向設定所述備用的虛擬識別框的放置方向為水平或者垂直，並根據待測膜條的參考線往檢測項目的方向設定所述備用的虛擬識別框中的定位線的位置； (5)啟動攝像頭，採集一幅反應槽的實時圖像，將採集到的反應槽圖像轉換成灰度圖，並依次進行腐蝕算法、平滑算法、二值化以及輪廓檢測，以將採集的反應槽圖像中的待測膜條的圖像識別出來； (6)在識別出的待測膜條的圖像上自動放置已通過步驟(3)、步驟(4)調整好的虛擬識別框，使所述虛擬識別框的定位線與識別出的待測膜條圖像中參考線相重合，從而確定虛擬識別框的放置位置； (7)將上述各虛擬識別框所限定的待測膜條圖像分別裁剪下來，保存到指定的文件夾; (8)從膜條資料庫中取得所測膜條的檢測項目的信息參數，根據所測膜條參考線的位置，對所測膜條上各個檢測項目的位置進行精確定位；將虛擬識別框分割為多個區域，使所測膜條上各個檢測項目分別落入所述區域中； (9)把識別出的膜條根據顏色進行處理轉換成結果曲線，識別曲線上的峰值，即為陽性值，得到判讀結果；所述判斷峰值的算法是將曲線的各個點存入數組，對數組進行微分運算，對每點進行確定，其在相連的左右一段區域內是否為頂，從而計算出峰值； (10)手動錄入或者從外部導入病人資料，把所述病人資料和對應的被測膜條的判讀結果進行匹配，依次保存到結果資料庫中，生成檢測報告；外部系統也可直接調用判讀結果數據，整合到其他的檢測報告中。
2.根據權利要求I所述蛋白印跡自動判讀方法，其特徵在於 步驟(5)中的所述腐蝕算法屬於形態學運算，用於提取骨幹信息，去除噪聲；用3x3的結構元素，掃描圖像中的每一個像素，將所述3x3的結構元素與其覆蓋的二值圖像做「與」操作，如果結果都為1，則圖像中的該像素為I ;否則圖像中的該像素為0 ; 步驟(5)中的所述平滑算法是對圖像進行核大小為指定參數的高斯卷積；卷積是一種線性運算，用於圖像濾波； 步驟(5)中的所述二值化是根據指定的閥值參數，使圖像變成非0即I的數字； 步驟(5)中的所述輪廓檢測是從二值化的圖像中檢索輪廓，判斷與膜條的定位線相似的輪廓，根據輪廓尺寸、位置，篩選出最有可能的膜條的輪廓。
3.根據權利要求I所述蛋白印跡自動判讀方法，其特徵在於在步驟(7)後，若發現有待測膜條未被識別出來，則調節二值化的閥值在白色背景反應槽的情況下，在O 250的範圍內減少二值化的閥值，並再次進行步驟(5)及步驟(6)的識別；在黑色背景反應槽的情況下，在0 250的範圍內提高二值化的閥值，並再次進行步驟(5)及步驟(6)的識別。
4.根據權利要求I所述蛋白印跡自動判讀方法，其特徵在於在步驟(7)後，若發現有待測膜條未被識別出來，則調節圖像亮度在圖像過亮的情況下，降低亮度，並再次進行步驟(5)及步驟(6)的識別；在圖像過暗的情況下，提高亮度，並再次進行步驟(5)及步驟(6)的識別。
5.根據權利要求I所述蛋白印跡自動判讀方法，其特徵在於在步驟(7)後，若發現有待測膜條未被識別出來，則調節圖像對比度在圖像對比度過高的情況下，降低對比度，並再次進行步驟(5)及步驟(6)的識別；在圖像對比度過低的情況下，提高對比度，並再次進行步驟(5)及步驟(6)的識別。
6.根據權利要求I所述蛋白印跡自動判讀方法，其特徵在於在步驟(7)後，若發現有待測膜條未被識別出來，則對偏色圖像採用基於灰度世界模型的算法進行白平衡，再次進行步驟(5)及步驟(6)的識別。
7.根據權利要求I所述蛋白印跡自動判讀方法，其特徵在於在步驟(7)後，若發現有待測膜條未被識別出來，則在圖像中未被識別出的待測膜條位置手動添加虛擬識別框。
8.根據權利要求I所述蛋白印跡自動判讀方法，其特徵在於在步驟(7)後，若發現所識別出的待測膜條有少量傾斜，則在圖像中手動調節虛擬識別框的位置，確保待測膜條圖像貫穿虛擬識別框；若發現所識別出的待測膜條傾斜嚴重，則重新調整反應槽或待測膜條位置，並重新進行步驟(5)及步驟(6)的識別以及步驟(7)的裁剪。
9.一種用於實現權利要求I所述方法的蛋白印跡自動判讀裝置，其特徵在於包括轉軸(I)、攝像頭(2)、可升降支撐杆(3)、專用遮光罩(4)、角度調整臂(5)、控制底座(6)以及電源開關(7);所述攝像頭(2)安裝於專用遮光罩(4)內並與所述專用遮光罩(4) 一起固定在角度調整臂(5)的一端，所述角度調整臂(5)的另一端通過轉軸(I)與可升降支撐杆(3)的一端連接，所述可升降支撐杆(3)的另一端固定在控制底座(6)上，控制底座(6)上設有電源開關(7)。
全文摘要
本發明公開一種蛋白印跡自動判讀方法及其判讀裝置，採用機器視覺技術用攝像頭從上向下直接拍攝檢測膜條樣本，瞬間獲取膜條圖像，對於膜條的位置的精度要求不高，也不用擔負生物汙染的危險，可通過虛擬識別框自動判斷膜條位置，根據膜條的類別自動識別出檢測結果，保存到資料庫中，大大減輕了檢驗人員的工作強度，提高了工作效率，降低人為誤差和人為差異，尤其是降低了實驗過程中的生物汙染危險，膜條和判讀設備及實驗人員不再有直接接觸，符合實驗室生物安全的要求和趨勢。
文檔編號G01N33/53GK102759617SQ20121025372
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月20日 優先權日2012年7月20日
發明者周君早, 楊俊 申請人:無錫市東林科技發展有限責任公司