CN115824982A - 一种光学poct颜色判读方法、系统和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种光学POCT颜色判读方法、系统和装置，包括以下步骤：预先建立pH值和色度值间的标准曲线；采集待测溶液的色度值；将所述待测溶液的色度值代入所述标准曲线，以获取所述待测溶液的pH值。本申请所述的光学POCT颜色判读方法、系统和装置实现了高灵敏和高精准的定量检测，满足了用户即时定点检测的应用需求；抗干扰能力强，有效减少了环境光等因素对检测过程的干扰；易于集成和校准，对操作人员的专业技能及辅助设备的要求极大程度地降低。
Description
技术领域
本申请属于光学检测技术领域，特别是涉及一种光学POCT颜色判读方法、系统和装置。
背景技术
即时检测(POCT)是在采样现场即刻进行分析，省去标本在实验室检验时的复杂处理程序，快速得到检验结果的一类检测方法。由于POCT可以在现场进行，且大大降低了测试时间和成本，因此在临床诊断、食品安全、环境检测等诸多方面受到越来越多的关注。
POCT最常见的方法是视觉比色法，该方法利用眼睛来比较检测样本的颜色深度，具有设备简单、操作方便的优点，但由于依赖于人眼对颜色的区分，视觉比色法的检测精度和灵敏度较低，特别是当样品中存在有色干扰时，通过视觉比色法很难区分分析物和干扰物。传统的光学检测设备，例如光谱仪，容易受到外部光学参数的影响，对检测结果的准确度影响较大；同时检测仪器的价格昂贵，体积庞大，不易集成和维护，难以应用于现场即时定点检测中。
目前，已有一些光学检测方法通过图像采集工具配合图像处理软件的方式实现了样品的半定量检测，例如数字图像比色法(DIC)。然而这类方法在采集样品图像时容易受到环境光以及反光的影响，同时在不同的设备上存在色差，一方面降低了样品检测的准确性与灵敏度，另一方面只适用于样品的半定量检测，不能满足实际应用的需求。
发明内容
本申请的目的在于提供一种光学POCT颜色判读方法、系统和装置，用于解决现有光学检测设备检测速度慢、检测灵敏度与准确性低的技术问题。
第一方面，本申请提供一种光学POCT颜色判读方法，包括以下步骤：
预先建立pH值和色度值间的标准曲线；采集待测溶液的色度值；将所述待测溶液的色度值代入所述标准曲线，以获取所述待测溶液的pH值。
本申请中，实现了高灵敏和高精准的定量检测，满足了用户即时定点的应用需求。
在第一方面的一种实现方式中，预先建立pH值和色度值间的标准曲线包括以下步骤：
将标准溶液滴于试纸上；
所述标准溶液具有确定的pH值；
采集所述试纸的图像；
获取所述图像的通道分量；
计算所述通道分量的组合值，以生成所述标准溶液的色度值；
拟合所述pH值和所述色度值，以生成所述标准曲线。
在第一方面的一种实现方式中，预先建立pH值和色度值间的标准曲线包括对生成的所述标准曲线进行校准，所述校准包括以下步骤：
提取比色卡参考点的色度值；
将所述比色卡参考点的色度值代入所述标准曲线，以获取所述比色卡参考点的测量pH值；
计算所述测量pH值相对于真实pH值的偏移量；
基于所述偏移量校准所述标准曲线。
本实现方式中，易于集成和校准，对操作人员的专业技能及辅助设备的要求极大程度地降低。
在第一方面的一种实现方式中，采集待测溶液的色度值包括以下步骤：
将待测溶液滴于试纸上；
采集所述试纸的图像；
获取所述图像的通道分量；
计算所述通道分量的组合值，以生成所述待测溶液的色度值。
在第一方面的一种实现方式中，采集所述试纸的图像包括对所述试纸的图像进行预处理，所述预处理包括以下步骤：
对所述试纸的图像进行去噪；
对去噪后的所述图像进行图像增强；
对增强后的所述图像进行图像分割。
本实现方式中，抗干扰能力强，有效减少了环境光等因素对检测过程的干扰。
在第一方面的一种实现方式中，获取所述图像的通道分量包括以下步骤：
确定试纸的样品区域；
在所述试纸的样品区域提取所述图像的通道分量。
在第一方面的一种实现方式中，采用公式N＝r+g-b计算所述通道分量的组合值；其中r表示图像的红色通道分量；g表示图像的绿色通道分量；b表示图像的蓝色通道分量；N表示所述通道分量的组合计算值。
第二方面，本申请提供一种光学POCT颜色判读系统，包括：
拟合模块，用于预先建立pH值和色度值间的标准曲线；
采集模块，用于采集待测溶液的色度值；
检测模块，用于将所述待测溶液的色度值代入所述标准曲线，以获取所述待测溶液的pH值。
在第二方面的一种实现方式中，还包括交互模块，用于实现以下任意一种或多种功能：
控制试纸图像采集的开始和关闭；
显示采集的试纸图像；
显示所述待测溶液的pH值。
第三方面，本申请提供一种光学POCT颜色判读装置，其特征在于，包括：处理器及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述光学POCT颜色判读装置执行上述任一项所述的光学POCT颜色判读方法。
如上所述，本申请所述的光学POCT颜色判读方法、系统和装置具有以下有益效果：
(1)实现了高灵敏和高精准的定量检测，满足了用户即时定点检测的应用需求；
(2)抗干扰能力强，有效减少了环境光等因素对检测过程的干扰；
(3)易于集成和校准，对操作人员的专业技能及辅助设备的要求极大程度地降低。
附图说明
图1显示为本申请实施例所述的光学POCT颜色判读方法流程图。
图2显示为本申请实施例所述的光学POCT颜色判读方法中预先建立pH值和色度值间的标准曲线流程图。
图3显示为本申请实施例所述的光学POCT颜色判读方法拟合的标准曲线示意图。
图4显示为本申请实施例所述的光学POCT颜色判读系统结构示意图。
图5显示为本申请实施例所述的光学POCT颜色判读装置结构示意图。
元件标号说明
4 光学POCT颜色判读系统
41 拟合模块
42 采集模块
43 检测模块
44 交互模块
5 光学POCT颜色判读装置
51 处理器
52 存储器
53 多媒体组件
54 I/O接口
55 通信组件
S1～S3 方法步骤
S11～S15 方法步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，遂图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
另外，在本申请中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。
本申请以下实施例提供了一种光学POCT颜色判读方法、系统和装置，其可应用于光学检测设备，包括但不限于pH自动检测仪。当用户需要获取待测溶液的pH值时，只要将滴定了待测溶液的试纸放入pH自动检测仪中，按下GUI界面中相应的按钮选项，便会在屏幕上自动显示检测结果。
如图1所示，本实施例提供一种光学POCT颜色判读方法，包括以下步骤：
S1、预先建立pH值和色度值间的标准曲线。
如图2所示，于一实施例中，预先建立pH值和色度值间的标准曲线包括以下步骤：
S11、将标准溶液滴于试纸上；所述标准溶液具有确定的pH值。
具体地，将试纸固定后，首先利用玻璃棒将标准溶液搅拌均匀，接着使用滴定管蘸取适量标准溶液，并滴定至pH试纸上，等待直至pH试纸颜色不再发生变化。
为了建立精确的标准曲线，本实施例使用了八组标准溶液，且所述八组标准溶液分别对应5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5和9.0等八个pH值，不同pH值的标准溶液可借助高精度pH酸度计进行测定和配置。
S12、采集所述试纸的图像。
具体地，考虑到环境光、拍摄角度和拍摄高度等因素对图像采集过程的影响，本申请将相机架设于暗室的顶部，将试纸固定在暗室底部平台开槽内，且相机与试纸的垂直距离为固定3cm，相机两侧分别设置有倾斜45度LED灯，用于为相机提供均匀分布的光源，相机从上往下正对着试纸条进行拍摄，以确保所述试纸的图像具有良好的成像面积和对焦效果。
于一实施例中，采集所述试纸的图像包括对所述试纸的图像进行预处理，所述预处理包括以下步骤：
(1)对所述试纸的图像进行去噪。
具体地，使用快速中值滤波算法对所述试纸的图像进行去噪处理。例如，假设采集的是像素点m×n的试纸图像X，将其作为所述快速中值滤波算法的输入，并设置核半径为r，运行如下快速中值滤波算法伪代码，可以获取与所述试纸图像X相同大小的去噪图像Y。
其中H为图像的核直方图，整个滤波过程的耗时都依赖于图像位深的计算，而与核半径r无关。图像滤波是图像预处理中必不可少的过程，将对其后图像处理和分析的可靠性和有效性造成很直接的影响。快速中值滤波算法在尽力保留图像原有特征信息的情况下，有效地抑制图像噪声，使得图像看上去和被污染前的图像更接近。
(2)对去噪后的所述图像进行图像增强。
经过滤波或去噪后的图像因采集时受到环境光照强度等因素的影响，可能造成浸渍待测溶液后发生显色反应区域部分的试纸存在整体范围偏暗的现象，那么就需要对去噪后的所述图像进行图像增强处理。具体地，利用线性变换增强图像的对比度。
(3)对增强后的所述图像进行图像分割。
具体地，利用K–means边缘检测算法对图像分割。K–means边缘检测算法首先根据中心点分类，通过中心点的坐标μk，求出每一个点到中心点的欧式距离，把这个点分类到距离最短中心点所属的类c(k)，这样所有点都分成了K类。随后根据分类移动中心点，计算这一类所有点的一维坐标的均值作为新的中心点μk，进入下一次循环，以此自动地检测感兴趣的样品区域。
利用K–means聚类算法重复初始化聚类中心点坐标μ1,μ2,μ3…μk∈Rn，具体执行伪代码如下：
S13、获取所述图像的通道分量。
具体地，所述图像的通道分量包括RGB模式下图像的红色通道分量、绿色通道分量和蓝色通道分量。图像中的颜色都是由红色、绿色和蓝色三种色光按照不同的比例混合而成，RGB数值代表了三种色光的亮度，取值[0,255]。提取所述八组标准溶液试纸图像的通道分量包括自动遍历每张所述试纸图像上的每一个像素点，获得每个像素点的r，g，b值，然后计算所有像素点的r值平均值，g值平均值和b值平均值，其中如果某个像素点的r，g，b中有任何一个大于245，该像素点将被认为是反光点而删除，不参与平均值的计算。
各通道分量如表1所示。
表1、不同pH标准溶液试纸图像的通道分量
于一实施例中，获取所述图像的通道分量包括以下步骤：
确定试纸的样品区域；在所述试纸的样品区域提取所述图像的通道分量。
由于某些原因，可能造成并不是全部的pH试纸发生颜色的色变，只是其中的一个小部分区域，因此需要将显色反应的区域标记出来。具体地，在采集的试纸图像上，选择一个合适的点，得到该点的横坐标x1、纵坐标y1，之后再选取另外一个点，同样可以知道其横、纵坐标值x2和y2。以(x1,y1)和(x2,y2)为对角顶点，裁剪得到一个长度为x1-x2、宽度为y1-y2的矩形区域图形，将其作为所述试纸的样品区域。
此外，所述试纸的样品区域还可以是试纸上划定的指定区域，在将标准溶液滴于试纸上时，会将所述标准溶液滴于试纸上划定的指定区域，之后提取所述指定区域内图像的通道分量。
S14、计算所述通道分量的组合值，以生成所述标准溶液的色度值。
如表2所示，于一实施例中，采用公式N＝r+g-b计算所述通道分量的组合值；其中r表示图像的红色通道分量；g表示图像的绿色通道分量；b表示图像的蓝色通道分量；N表示所述通道分量的组合计算值。
表2、不同pH标准溶液试纸图像的通道分量和组合值
S15、拟合所述pH值和所述色度值，以生成所述标准曲线。
通过上述步骤S11～S14，可以获得样本点集合(Ni,pHi)，其中Ni表示第i个标准溶液对应的通道分量组合值(或色度值)，pHi表示第i个标准溶液的实际pH值，i∈[1,8]。例如，第4个标准溶液对应的通道分量组合值为115.7，且第4个标准溶液的实际pH值为7.0。
如图3所示，采用三元多项式拟合所述样本点集合(Ni,pHi)，以建立所述标准曲线：pH＝9.91-0.08N+9.86×10-4N2-5.58×10-6N3，其中相关系数R2＝0.99。
需要说明的是，拟合所述pH值和所述色度值可以采用线性拟合，也可以采用非线性拟合，具体可以根据反应物类型和所需要的检测范围进行确定；采用非线性拟合时，多项式拟合的阶数设置可以根据样本点的数量进行调整，在此不作限定。
于一实施例中，预先建立pH值和色度值间的标准曲线包括对生成的所述标准曲线进行校准，所述校准包括以下步骤：
提取比色卡参考点的色度值；将所述比色卡参考点的色度值代入所述标准曲线，以获取所述比色卡参考点的测量pH值；计算所述测量pH值相对于真实pH值的偏移量；基于所述偏移量校准所述标准曲线，以防止因试色的误差造成最终结果上的误差。
本实现方式中，易于集成和校准，实现了高灵敏和高精准的定量检测，满足了用户即时定点检测的应用需求。
S2、采集待测溶液的色度值。
于一实施例中，采集待测溶液的色度值包括以下步骤：
S21、将待测溶液滴于试纸上。
具体地，将试纸固定后，首先利用玻璃棒将待测溶液搅拌均匀，接着使用滴定管蘸取适量待测溶液，并滴定至pH试纸上，等待直至pH试纸颜色不再发生变化。
S22、采集所述试纸的图像。
同样地，考虑到环境光、拍摄角度和拍摄高度等因素对图像采集过程的影响，本申请将相机架设于暗室的顶部，将试纸固定在暗室底部平台开槽内，且相机与试纸的垂直距离为固定3cm，相机两侧分别设置有倾斜45度LED灯，用于为相机提供均匀分布的光源，相机从上往下正对着试纸条进行拍摄，以确保所述试纸的图像具有良好的成像面积和对焦效果。
于一实施例中，采集所述试纸的图像包括对所述试纸的图像进行预处理，所述预处理包括以下步骤：
(1)对所述试纸的图像进行去噪。
具体地，使用快速中值滤波算法对所述试纸的图像进行去噪处理。例如，假设采集的是像素点m×n的试纸图像X，将其作为所述快速中值滤波算法的输入，并设置核半径为r，运行如下快速中值滤波算法伪代码，可以获取与所述试纸图像X相同大小的去噪图像Y。
其中H为图像的核直方图，整个滤波过程的耗时都依赖于图像位深的计算，而与核半径r无关。图像滤波是图像预处理中必不可少的过程，将对其后图像处理和分析的可靠性和有效性造成很直接的影响。快速中值滤波算法在尽力保留图像原有特征信息的情况下，有效地抑制图像噪声，使得图像看上去和被污染前的图像更接近。
(2)对去噪后的所述图像进行图像增强。
经过滤波或去噪后的图像因采集时受到环境光照强度等因素的影响，可能造成浸渍待测溶液后发生显色反应区域部分的试纸存在整体范围偏暗的现象，那么就需要对去噪后的所述图像进行图像增强处理。具体地，利用线性变换增强图像的对比度。
(3)对增强后的所述图像进行图像分割。
具体地，利用K–means边缘检测算法对图像分割。K–means边缘检测算法首先根据中心点分类，通过中心点的坐标μk，求出每一个点到中心点的欧式距离，把这个点分类到距离最短中心点所属的类c(k)，这样所有点都分成了K类。随后根据分类移动中心点，计算这一类所有点的一维坐标的均值作为新的中心点μk，进入下一次循环，以此自动地检测感兴趣的样品区域。
利用K–means聚类算法重复初始化聚类中心点坐标μ1,μ2,μ3…μk∈Rn，具体执行伪代码如下：
本实现方式中，抗干扰能力强，有效减少了环境光等因素对检测过程的干扰。
S23、获取所述图像的通道分量。
具体地，所述图像的通道分量包括RGB模式下图像的红色通道分量、绿色通道分量和蓝色通道分量。图像中的颜色都是由红色、绿色和蓝色三种色光按照不同的比例混合而成，RGB数值代表了三种色光的亮度，取值[0,255]。提取待测溶液试纸图像的通道分量包括自动遍历待测溶液试纸图像上的每一个像素点，获得每个像素点的r，g，b值，然后计算所有像素点的r值平均值，g值平均值和b值平均值，其中如果某个像素点的r，g，b中有任何一个大于245，该像素点将被认为是反光点而删除，不参与平均值的计算。
于一实施例中，获取所述图像的通道分量包括以下步骤：
确定试纸的样品区域；在所述试纸的样品区域提取所述图像的通道分量。
由于某些原因，可能造成并不是全部的pH试纸发生颜色的色变，只是其中的一个小部分区域，因此需要将显色反应的区域标记出来。具体地，在采集的试纸图像上，选择一个合适的点，得到该点的横坐标x1、纵坐标y1，之后再选取另外一个点，同样可以知道其横、纵坐标值x2和y2。以(x1,y1)和(x2,y2)为对角顶点，裁剪得到一个长度为x1-x2、宽度为y1-y2的矩形区域图形，将其作为所述试纸的样品区域。
此外，所述试纸的样品区域还可以是试纸上划定的指定区域，在将待测溶液滴于试纸上时，会将所述待测溶液滴于试纸上划定的指定区域，之后提取所述指定区域内图像的通道分量。
S24、计算所述通道分量的组合值，以生成所述待测溶液的色度值。
于一实施例中，采用公式N＝r+g-b计算所述通道分量的组合值；其中r表示图像的红色通道分量；g表示图像的绿色通道分量；b表示图像的蓝色通道分量；N表示所述通道分量的组合计算值。
S3、将所述待测溶液的色度值代入所述标准曲线，以获取所述待测溶液的pH值。
具体地，将S24步骤中获取的待测溶液的色度值N代入标准曲线pH＝9.91-0.08N+9.86×10-4N2-5.58×10-6N3，即可获取所述待测溶液的pH值。本申请实施例所述的光学POCT颜色判读方法的保护范围不限于本实施例列举的步骤执行顺序，凡是根据本申请的原理所做的现有技术的步骤增减、步骤替换所实现的方案都包括在本申请的保护范围内。
如图4所示，本实施例提供一种光学POCT颜色判读系统4，包括：
拟合模块41，用于预先建立pH值和色度值间的标准曲线；
采集模块42，用于采集待测溶液的色度值；
检测模块43，用于将所述待测溶液的色度值代入所述标准曲线，以获取所述待测溶液的pH值。
需要说明的是，所述拟合模块41、采集模块42和检测模块43的结构和原理与上述光学POCT颜色判读方法中的步骤及实施例一一对应，故在此不再赘述。
于一实施例中，本实施例所述的光学POCT颜色判读系统还包括交互模块44，用于实现以下任意一种或多种功能：
(1)控制试纸图像采集的开始和关闭；
(2)显示采集的试纸图像；
(3)显示所述待测溶液的pH值。
所述交互模块设置有上述功能按钮，用户在选择相应的功能选项时，可通过图形化界面(GUI)进行触控操作。操作流程简单便捷，对操作人员的专业技能及辅助设备的要求极大程度地降低。
本申请实施例提供的光学POCT颜色判读系统可以实现本申请所述的光学POCT颜色判读方法，但本申请所述的光学POCT颜色判读方法的实现装置包括但不限于本实施例列举的光学POCT颜色判读系统的结构，凡是根据本申请的原理所做的现有技术的结构变形和替换，都包括在本申请的保护范围内。
本实施例提供一种光学POCT颜色判读装置5，包括：处理器51及存储器52；
所述存储器52用于存储计算机程序；
所述处理器51用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述光学POCT颜色判读装置执行上述任一项所述的光学POCT颜色判读方法。
图5示出了一种光学POCT颜色判读装置的结构框图。该装置包括处理器51和存储器52，还包括多媒体组件53，输入/输出(I/O)接口54，以及通信组件55中的一种或多种。
优选地，所述处理器51可以是通用处理器，包括中央处理器(Central ProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。该存储器52可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
多媒体组件53可以包括屏幕和音频组件。其中屏幕例如可以是触摸屏，音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件可以包括一个麦克风，麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器52或通过通信组件55发送。音频组件还包括至少一个扬声器，用于输出音频信号。I/O接口54为处理器51和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。通信组件55用于该光学POCT颜色判读装置5与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如Wi-Fi，蓝牙，近场通信(Near Field Communication，简称NFC)，2G、3G或4G，或它们中的一种或几种的组合，因此相应的该通信组件55可以包括：Wi-Fi模块，蓝牙模块，NFC模块。
于一实施例中，光学POCT颜色判读装置5可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device，DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，PLD)、现场可编程门阵列(Field ProgrammableGate Array，FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的光学POCT颜色判读方法。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置或方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅是示意性的，例如，模块/单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或单元可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的模块/单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块/单元显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块/单元来实现本申请实施例的目的。例如，在本申请各个实施例中的各功能模块/单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块/单元单独物理存在，也可以两个或两个以上模块/单元集成在一个模块/单元中。
本领域普通技术人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令处理器完成，所述的程序可以存储于计算机可读存储介质中，所述存储介质是非短暂性(non-transitory)介质，例如随机存取存储器，只读存储器，快闪存储器，硬盘，固态硬盘，磁带(magnetic tape)，软盘(floppy disk)，光盘(optical disc)及其任意组合。上述存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。该可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如数字视频光盘(digital video disc，DVD))、或者半导体介质(例如固态硬盘(solid state disk，SSD))等。
本申请实施例还可以提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算设备上加载和执行所述计算机指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机或数据中心进行传输。
所述计算机程序产品被计算机执行时，所述计算机执行前述方法实施例所述的方法。该计算机程序产品可以为一个软件安装包，在需要使用前述方法的情况下，可以下载该计算机程序产品并在计算机上执行该计算机程序产品。
上述各个附图对应的流程或结构的描述各有侧重，某个流程或结构中没有详述的部分，可以参见其他流程或结构的相关描述。
综上所述，本申请所述的光学POCT颜色判读方法、系统和装置解决了现有光学检测设备在实际检测中检测慢、易受环境光干扰、检测灵敏度与准确性低，以及检测仪器庞大、成本昂贵、对操作人员专业技能要求高的问题，实现了高灵敏和高精准的定量检测，满足了用户即时定点检测的应用需求；抗干扰能力强，有效减少了环境光等因素对检测过程的干扰；易于集成和校准，对操作人员的专业技能及辅助设备的要求极大程度地降低。
上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种光学POCT颜色判读方法，其特征在于，包括以下步骤：
预先建立pH值和色度值间的标准曲线；
采集待测溶液的色度值；
将所述待测溶液的色度值代入所述标准曲线，以获取所述待测溶液的pH值。
2.根据权利要求1所述的光学POCT颜色判读方法，其特征在于，预先建立pH值和色度值间的标准曲线包括以下步骤：
将标准溶液滴于试纸上；所述标准溶液具有确定的pH值；
采集所述试纸的图像；
获取所述图像的通道分量；
计算所述通道分量的组合值，以生成所述标准溶液的色度值；
拟合所述pH值和所述色度值，以生成所述标准曲线。
3.根据权利要求1所述的光学POCT颜色判读方法，其特征在于，预先建立pH值和色度值间的标准曲线包括对生成的所述标准曲线进行校准，所述校准包括以下步骤：
提取比色卡参考点的色度值；
将所述比色卡参考点的色度值代入所述标准曲线，以获取所述比色卡参考点的测量pH值；
计算所述测量pH值相对于真实pH值的偏移量；
基于所述偏移量校准所述标准曲线。
4.根据权利要求1所述的光学POCT颜色判读方法，其特征在于，采集待测溶液的色度值包括以下步骤：
将待测溶液滴于试纸上；
采集所述试纸的图像；
获取所述图像的通道分量；
计算所述通道分量的组合值，以生成所述待测溶液的色度值。
5.根据权利要求2和4所述的光学POCT颜色判读方法，其特征在于，采集所述试纸的图像包括对所述试纸的图像进行预处理，所述预处理包括以下步骤：
对所述试纸的图像进行去噪；
对去噪后的所述图像进行图像增强；
对增强后的所述图像进行图像分割。
6.根据权利要求2和4所述的光学POCT颜色判读方法，其特征在于，获取所述图像的通道分量包括以下步骤：
确定试纸的样品区域；
在所述试纸的样品区域提取所述图像的通道分量。
7.根据权利要求2和4所述的光学POCT颜色判读方法，其特征在于，采用公式N＝r+g-b计算所述通道分量的组合值；其中r表示图像的红色通道分量；g表示图像的绿色通道分量；b表示图像的蓝色通道分量；N表示所述通道分量的组合计算值。
8.一种光学POCT颜色判读系统，其特征在于，包括：
拟合模块，用于预先建立pH值和色度值间的标准曲线；
采集模块，用于采集待测溶液的色度值；
检测模块，用于将所述待测溶液的色度值代入所述标准曲线，以获取所述待测溶液的pH值。
9.根据权利要求8所述的光学POCT颜色判读系统，其特征在于，还包括交互模块，用于实现以下任意一种或多种功能：
控制试纸图像采集的开始和关闭；
显示采集的试纸图像；
显示所述待测溶液的pH值。
10.一种光学POCT颜色判读装置，其特征在于，包括：处理器及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述光学POCT颜色判读装置执行权利要求1至7中任一项所述的光学POCT颜色判读方法。
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| CN202211666263.7A CN115824982A (zh) | 2022-12-23 | 2022-12-23 | 一种光学poct颜色判读方法、系统和装置 |
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