CN104181295B - 一种多线胶体金试纸条定量分析图像处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种多线胶体金试纸条定量分析图像处理方法，可适用于包含两、三线以及更多条检测线的胶体金试纸条。利用选择检测线间的区域拟合本底，然后选取本底拟合曲线和数据曲线差值最大值的方式来求胶体金试纸条的检测结果。可以排除不同光照条件及有缺陷试纸条的干扰，具有计算方式简单，运算量小，可在低速处理器上运行的优点。
Description
技术领域
本发明涉及胶体金试纸条定量分析领域，具体涉及一种多线胶体金试纸条浓度定量分析时的图像处理方法。
背景技术
免疫胶体金标记技术(immunogoldlabelingtechnique，ILT)是19世纪80年代初期继酶免疫标记、荧光免疫标记、放射性同位素免疫标记三大标记技术之后，发展起来的新型固相标记免疫测定技术。具有简便、迅速、准确、特异性强、敏度高、无污染、假阳性率低等的优势。胶体金免疫层析法的基本原理是：借助毛细管虹吸作用，使样品与喷在玻璃纤维上的胶体金标记物混合在一起在硝酸纤维膜上移动，若样品中含有抗原(或抗体)，与胶体金标记的抗体(或抗原)结合，扩散至膜上检测区再与未标记的抗体(或抗原)结合，形成金标抗原抗体复合物，滞留在检测线上并显色，可得到直观的检测结果。
胶体金试纸条上一般有两条线，检测线(简称T线)和对照线(简称C线)。T线上一般包被的是待测物的另一特异性抗体，而C线上一般包被的是金标结合垫上胶体金标记过的受体的抗体。C线用于检测此次测试是否有效，如果线上未观察到颜色即胶体金的颇色红色或紫色，则表示此次测试无效，线上的结果不可取，无意义如果线上观察到颜色，则根据T线上的颜色来判定结果。
胶体金免疫层析技术主要应用在需要定性检测的场合。当待检溶液中样本的浓度超过一定的范围时，会出现比较明显的颜色变化，反之则没有。该技术特别适用在疾病定性监测当中，分析血清、尿液中有没有异常升高的物质，例如怀孕时尿液中HCG的含量等。这种方法简单以是否超过正常参考值上限为阳性界限，检测结果为是或者不是这种二值关系。
随着生产工艺的进步，胶体金试纸条中的NC膜的质量控制越来越严格，很多专业的厂商(如Kinma-ticAutomation公司等)提供精密的加液、切割和组装器材，而且还提供自动化全套的生产流水线，因此在执行严格质量控制的条件下已能生产出性质基本一致的免疫胶体金金渗滤试剂盒和胶体金免疫层析测试条。基本保证了每次检测时加入进去的样本会和金标结合物混合在一起沿着NC膜上推进的均一性和速度的一致性，使根据T线的颜色深浅来判读样本的浓度称为可能。
肉眼判读主要是和标准比色卡进行比对，具有检测速度慢，自动化程度低的明显缺点。而且检测人员的主观性大，无法保证检测结果一直安全有效，误差率大。利用设备进行定量分析的方法主要有：光敏电阻测量方案、反射光纤传感器测量反射光强方案、图像传感器采集图像方案。利用图像传感器采集图像信号进行分析处理，是免疫层析检测设备中近年来非常流行的方法。CCD和CMOS是现在普遍采用的两种半导体图像传感器，它们具有很快速的响应时间，很高的采样精度，而且采样时受到的干扰较小，可以很好的保证采集图像的质量。利用图像处理方法标定T线区域，然后检测该区域的灰度，利用灰度值反推样品溶液的浓度是目前的主流方法。
除了常见的包含一条C线和一条T线共两条检测线的胶体金试纸条，如HCG、FOB、PSA、FPSA之外，市场上开始出现一些包含多条检测线的胶体金试纸条，一次实验可以分析多个检测结果，如用于毒品类检测的三线、四线试纸条。在将胶体金方法用于过敏原检测时，甚至会出现包含十几条检测线的产品。在利用图像法进行分析时，由于测定样品中存在核酸、蛋白质、细胞和组织碎片的干扰；此外还有生化反应的偶然性的影响，图像质量会受到一些干扰。另外由于加入样品液体积不同、温度湿度不同，以及不同光照条件、不同试纸条质量的区别和灰尘污染等原因，试纸条上的待测区域的形状会受到较大影响，不会是标准的矩形形状，经常会有破损的区域出现。为了准确提取反应结果的灰度值，同时减少计算量，使分析过程可以在小型处理器上完成，便于判读仪器的小型化，需要一种快速简便的计算方法，即适应多条检测线的判读，又小需要复杂的图像处理计算过程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种胶体金试纸条的图像处理方法，可适用于包含两、三线以及更多条检测线的胶体金试纸条。可以排除不同光照条件及有缺陷试纸条的干扰，具有计算方式简单，运算量小，可在低速处理器上运行的优点。
本发明提出一种适用于定量分析多线(大于等于两线)胶体金试纸条的图像处理方法。包括以下步骤：
(1)将试纸条窗口区域图像沿垂直于液体流动方向进行累加，得到一条数据曲线。
(2)选择第一条检测线前侧、最后一条检测线后侧和其他每两条检测线中间的区域作为本底区域作为拟合区域，利用最小二乘法进行二次曲线拟合，得到本底的拟合曲线。
(3)将本底的拟合曲线减去数据曲线，在胶体金试纸条每条检测线区域求其差值的最大值，即为该条检测线的检测结果。
根据研究，对开窗图像沿垂直于液体流动方向进行累加后得到数据曲线，在目前判读仪器普遍采用的LED照明的情况下，其本底部分呈明显的二次函数形状。而且和直接读取检测线区域的灰度值相比，检测线数据曲线与本底的拟合曲线之间的差值具有更好的区分性，可排除液体流动不均、干燥程度不同等原因带来的干扰。
附图说明
图1是试纸条图像采集示意图。
图2是图像处理方法示意图。
具体实施方式
本发明提出一种胶体金试纸条的图像处理方法，适用于定量分析多线(大于等于两线)的胶体金试纸条。下面对本发明进行进一步说明：
首先利用图像采集装置获取胶体金试纸条的图像，如图1所示。因为只有窗口区域的图像对数据分析有意义，需要对整个图像进行开窗处理，只选取窗口区域的图像，建立XOY坐标系，沿着液体流动方向为X轴，垂直于液体流动方向为Y轴。对窗口区域图像沿Y轴进行累加，得到的累加数据在Z轴表示。显示在XOZ坐标系中，就是一条数据曲线，如图2所示。
选择第一条检测线前侧、最后一条检测线后侧和其他每两条检测线中间的区域作为本底区域作为拟合区域。在图2中，拟合区域用圆点虚线包围的矩形框表示。在选取的拟合区域上，利用最小二乘法进行二次曲线拟合，就可以得到拟合曲线，如图2所示。拟合曲线反映的是在没有试纸条检测线对照射光进行吸收的情况下，本底区域的光线分布情况。在单个或多个发光二级管作为光源的照射下，光线分布满足一元二次函数关系。
将本底的拟合曲线减去数据曲线，在胶体金试纸条每条检测线区域求其差值的最大值，即为该条检测线的检测结果。和直接读取检测线区域的灰度值相比，检测线数据曲线与本底的拟合曲线之间的差值具有更好的区分性，可排除液体流动不均、干燥程度不同等原因带来的干扰。
Claims (1)
1.一种多线胶体金试纸条定量分析图像处理方法，其特征在于，这种方法包括以下步骤：
(1)将试纸条窗口区域图像沿垂直于液体流动方向进行累加，得到一条数据曲线；
(2)选择第一条检测线前侧、最后一条检测线后侧和其他每两条检测线中间的区域作为本底区域作为拟合区域，利用最小二乘法进行二次曲线拟合，得到本底的拟合曲线；
(3)将本底的拟合曲线减去数据曲线，在胶体金试纸条每条检测线区域求其差值的最大值，即为该条检测线的检测结果。
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