免疫層析定量檢測(cè)中試條圖像分割方法

黃翠+高躍明

摘 要

免疫層析檢測(cè)的結(jié)果大多局限于人眼定性判斷或半定量判讀，無(wú)法滿足當(dāng)前人們對(duì)定量檢測(cè)的需要，本課題建立基于圖像分割與顏色信息的免疫層析定量檢測(cè)模型，研究試條圖像分割方法，自動(dòng)分割檢測(cè)線，選擇合適的顏色空間提取準(zhǔn)確的特征量并利用該特征量與溶液濃度的相關(guān)性實(shí)現(xiàn)免疫層析試條的定量檢測(cè)。

【關(guān)鍵詞】免疫層析定量檢測(cè) 圖像分割 顏色空間

免疫層析技術(shù)是當(dāng)今“床邊檢測(cè)”的發(fā)展趨勢(shì)，該技術(shù)具有檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確、設(shè)備操作簡(jiǎn)便、測(cè)量快速、無(wú)需專業(yè)人士指導(dǎo)等特點(diǎn)，已受到臨床檢驗(yàn)界的極大關(guān)注，被廣泛應(yīng)用在醫(yī)學(xué)檢測(cè)、食品安全檢測(cè)、毒品檢測(cè)、環(huán)境檢測(cè)等領(lǐng)域。金標(biāo)免疫層析試條是目前使用最廣泛的一種免疫層析技術(shù)。目前，免疫層析定量檢測(cè)包括光電反射式和圖像處理式兩種方法?，F(xiàn)有的光電反射式免疫層析定量檢測(cè)方法具有較好的臺(tái)內(nèi)檢測(cè)重復(fù)性和準(zhǔn)確度，但是該方法對(duì)于試條定位精度要求較高且這種檢測(cè)方式是試條一維信號(hào)的采集，丟失了部分檢測(cè)信息。圖像處理式免疫層析定量檢測(cè)方法無(wú)需試條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以從軟件上消除試條定位問題，同時(shí)免疫層析試條彩色圖像包含完整的檢測(cè)線，含有多維信息，在進(jìn)一步提高定量檢測(cè)精度和儀器簡(jiǎn)易上存在優(yōu)勢(shì)。

1 免疫層析試條圖像檢測(cè)的模型建立裝置

以朗伯比爾定律作為本課題的理論依據(jù)建立基于圖像分割與顏色信息的免疫層析定量檢測(cè)模型。朗伯比爾定律是光吸收的基本定律，解釋了在波長(zhǎng)一定的入射光下，溶液吸光度、溶液中物質(zhì)的濃度和入射光吸收介質(zhì)的厚度三者之間的函數(shù)關(guān)系。

2 免疫層析試條的圖像分割方法

2.1 討論顏色空間模型

線性變換空間有YIQ、YUV、I1I2I3 等；非線性變換空間有 HSI（ HSB，HSL，HSV 為 HSI 的變形） 、歸一化 RGB（Nrgb）、均勻顏色空間CIE（L*a*b*）及CIE（L*u*v*）等。比較各種顏色空間模型的優(yōu)缺點(diǎn)，從中選取一種顏色空間模型對(duì)試條圖像進(jìn)行分割和圖像特征提取。

2.2 根據(jù)試條圖像的特點(diǎn)尋找可用的彩色圖像分割方法

本課題試條圖像區(qū)域（試條外殼、背景區(qū)域、檢測(cè)線）色調(diào)存在相異性（如圖1），但各區(qū)域邊界的像素點(diǎn)同屬于哪個(gè)區(qū)域存在模糊性。針對(duì)試條圖像的特點(diǎn)，本課題重點(diǎn)研究基于特征空間聚類的試條圖像分割方法。對(duì)比聚類方法中的模糊C-均值方法和K-均值方法分割試條圖像的效果；優(yōu)化目前聚類分割中采用隨機(jī)選取或者直方圖方法等為聚類中心，造成算法計(jì)算量大、自動(dòng)化程度不足的問題；嘗試用聚類方法中基于圖論的分割方法分割試條圖像，提出一種基于聚類的自動(dòng)分割方法自動(dòng)準(zhǔn)確分割試條圖像。

2.3 試條圖像分割效果評(píng)價(jià)

目前尚未有圖像分割通用的選擇標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)圖像分割質(zhì)量的評(píng)價(jià)是基于一定的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則的，這些準(zhǔn)則的切人點(diǎn)、原理各不相同，可以分為分析法和實(shí)驗(yàn)法兩類。本課題引入試條圖像分割效果評(píng)價(jià)，結(jié)合實(shí)際的試條圖像分割效果選擇合適的評(píng)價(jià)方法，從而選擇出最優(yōu)的試條圖像分割方法。

3 結(jié)論

免疫層析定量檢測(cè)特征量提取，配置多組不同濃度的樣本溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證特征量。在不同時(shí)間點(diǎn)采集試條圖像，用本課題研究出的最優(yōu)試條圖像分割方法分割試條檢測(cè)線圖像。比較不同時(shí)間點(diǎn)、不同維度的圖像特征量與樣本溶液濃度的線性相關(guān)性，從而實(shí)現(xiàn)免疫層析試條的定量檢測(cè)。

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