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基于图像处理的智能金标定量分析仪器的研究

贾莉芳  
【摘要】:胶体金能与生物大分子结合的发现是金标试纸快速检测技术发展的起源。金标试纸检测技术有操作简单、成本低、方便快捷等诸多优点,被广泛应用在如食品安全检测,环境污染检测和临床疾病诊断等领域。但是传统的目测会给检测结果带来较大的误差,因此相关的金标定量分析仪器的研究成为近几年研究的热点。 目前市场上出现的金标定量分析仪器主要有三种设计方案,分别基于光敏电阻、反射光纤和图像处理。其中图像处理方案主要是基于光电机理对采集的金标试纸图像提取检测区域的灰度值特征值,从而实现对待测物质浓度的定量分析。但是在将采集到的试纸彩色图像转化为灰度图像时,其检测区域的颜色信息数据没有得到充分的利用。 本课题设计的金标定量分析仪器充分利用检测线和质控线的色彩信息数据,在CIEXYZ、CIELab和HSV三种颜色空间中对其建立云模型得到特征向量的夹角,求取特征向量夹角与待测物质溶液浓度之间的函数关系,从而实现待测物质浓度的定量分析。系统硬件部分与软件部分如下: 硬件部分采用STM32F207IGT6芯片作为主控芯片。主控芯片对硬件电路实现控制;设计了5V和3.3V两种稳压模块来是实现对照明光源LED、图像采集模块中的相机、打印机模块等硬件组成部分的供电;同时为了保证与PC机的信号通信,设计了USB通信接口。 软件部分核心部分是图像的采集存储,图像处理中的目标区域分割,特征向量夹角的求取计算和待测样本溶液的函数拟合。通过此部分的设计保证系统能够正常运行,实现对待测物质溶液的定量分析。 最后通过实验进行验证。实验用临床上肾小管诊断指标的视黄醇结合蛋白作为研究对象,配制成不同浓度的样本溶液。通过大量的实验来评测系统的稳定性和误差率,并且与灰度值方法、欧氏距离方法进行比较。


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