基于机器视觉流感疫苗血凝素含量的自动测量与分析方法

摘要

本发明涉及基于机器视觉流感疫苗血凝素含量的自动测量与分析方法。采用无人工干扰的全自动的测量过程；单向放射免疫扩散的图像可以永久保存；测量过程中不受背景光和人为的干扰，可以对溶液的不规则扩散或玻璃平皿上的噪声进行较好处理；在数据分析系统中对数据进行综合分析和统计优化计算，标准溶液自动稳健拟合，给出标准的溶液的相关系数，确定标准的溶液的置信区间；对扩散圈采用亚像素级图像处理检测算法；能够自动实现检定原始数据和分析数据图表电子存档，同时依据需要输出含有不同批号组合的检定报告，实现全自动的血凝素含量的测量和分析过程，从而准确地检测流感疫苗的整体质量，其精度优于2μg/ml，测量系统的稳定性为±5％。

主权项

1、基于机器视觉流感疫苗血凝素含量的自动测量与分析方法，其特征在于，玻璃平皿(1)放置在平台上，支柱与平台固定连接且垂直于平台，在玻璃平皿(1)上方，光源(2)、镜头(3)和摄像机(4)自下向上依次固定在支柱上，光源(2)、镜头(3)和摄像机(4)的高度和水平角度分别可以通过支架上的旋钮进行调整；光源(2)的光线均匀照射在置于玻璃平皿(1)上的待测试品上，待测试品上的反射光线经过镜头(3)聚焦后在摄像机(4)的焦平面上成像；扩散圈图像获取单元(10)的摄像机(4)捕获玻璃平皿(1)上流感疫苗的扩散圈图像，提供给图像采集卡(5)；血凝素含量测量与分析单元对扩散圈图像获取单元(10)获取的流感疫苗的图像进行血凝素含量的测量与分析；所述的玻璃平皿(1)、光源(2)、镜头(3)、摄像机(4)和图像采集卡(5)组成扩散圈图像获取单元(10)；计算机(6)和存储于计算机(6)中的测试分析软件组成血凝素含量测量与分析单元；1)、所述的玻璃平皿(1)上打好了阵列的孔，把作为对比的标准浓度溶液和流感疫苗分别滴在阵列的不同列上，该标准浓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)上自然扩散，经漂洗，染色，脱色后在玻璃平皿(1)上就形成了带有不同大小的血凝素扩散圈；2)、所述的光源(2)，是由LED阵列组成的视觉光源；3)、所述的镜头(3)是一个凸透镜，可对光线进行会聚，其焦距f可由下式来计算：其中，WD为镜头(3)到玻璃平皿(1)的垂直距离，单位为毫米；Ch为摄像机(4)的图像传感器芯片的水平宽度，单位为毫米；FOV(H)为玻璃平皿(1)的长度，单位为毫米；4)、所述的摄像机(4)是CCD大面阵的相机或CMOS的大面阵的相机，其中，CMOS相机和CCD相机的分辨率都要大于640×480；5)、所述的图像采集卡(5)是一个专门和摄像机4配套的图像采集设备，它通过PCI插槽安装在计算机(6)的主板上，另一端通过数据线和摄像机(4)连接，用来传递摄像机(4)捕获到的流感疫苗的图像信息，并且把摄像机(4)采集到的信号转化为数字信息传输给计算机(6)，按照测试分析软件的流程，通过计算机(6)对得到的流感疫苗图像中的扩散圈数字信息进行测量与分析工作；6)、所述的测试计算机(6)的配置为：CPU的主频大于2G，内存大于1G，硬盘大于80G；7)、测试分析软件是基于VC++开发的流感疫苗扩散圈图像捕获、处理、测量与分析的软件，该软件安装在测试计算机(6)中，首先，在调整好光路和各种设备的电学连接之后，在计算机(6)中启动分析软件；步骤110，系统初始化；步骤120，板卡设置，设置图像采集卡(5)的内存分配要大于4M，设置信号的采集的模式；步骤130，相机设置，调整摄像机(4)的亮度和对比度等技术参数；步骤140，光源调节，调整和控制光源(2)的亮度以及照射的角度；步骤150，环边界清晰，通过人眼观察测试样品1的图像，若能明显清晰的区分扩散圈和背景，进行步骤160，图像捕获；若不能清晰的区分，还需要回到步骤140，对光源2进行进一步的调节，直到能明显清晰的区分扩散圈和背景为止；步骤160，图像捕获，由图像采集卡(5)获得图像的采集；步骤170，图像预处理，对捕获到的数字图像采用采用自定义的模板对数字图像进行卷积滤波滤除噪声，然后分析滤波后图像的直方图的灰度分布，对图像进行自适应直方图灰度拉伸增强图像的对比度；步骤180，双阈值设置，设置高低阈值，阈值范围均为0～255；步骤190，CANNY边缘检测，对图像进行边缘检测，提取图像中扩散圈的边缘；步骤200，环边界清晰，如果边界清晰，背景边缘单一，认为步骤双阈值设置180设置高低阈值合理，进行下一步操作；否则需要重新回到步骤双阈值设置180，对高低阈值重新设置，重新进行边缘检测直到得到合理的边界信息；步骤210，形态学滤波，使用开运算和闭运算算法，去除图像中微小的伪边界，提高检测精度；步骤220，检测精度设置，设置下一步需要用到的精度信息，这里设置的条件一是扩散圈的直径的范围，二是构成圆周的条件设为大于周长一半；步骤230，扩散圈检测，采用霍夫变换的圆检测对扩散圈进行检测，检测完成后在图像中根据检测结果把依次自动绘制出扩散圈的外边界，以及每个扩散圈的序号；步骤240，判断检测到的扩散圈的个数是否和所滴溶液的个数相同，不同需返回步骤220，重新设置条件；若相同则提取标准浓度配比溶液所在列的数据，进行下一步的线性拟合；步骤250，完成线性拟合，得出直线方程：y＝kx+b；其中x表示扩散圈的直径，y表示该扩散圈所对应溶液的的μg/ml浓度；步骤260，计算被测样品浓度，把每一个待测的扩散圈的直径大小x带入步骤250的直线方程，得到待测溶液的浓度y；步骤270，疫苗质量分析，血凝素含量测量与分析单元对扩散圈图像获取单元(10)获取的流感疫苗的图像进行血凝素含量的测量与分析；分析待测疫苗与标准疫苗的相关系数，评价疫苗质量的好坏；步骤280，血凝素含量测量与分析单元对扩散圈图像获取单元(10)完成数据的保存以及实验的报表打印工作。