CN103248681B - 基于移动终端读取的胶体金法检测云平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于移动终端读取的胶体金法检测云平台，属于远程医疗技术领域。所述云平台包括云管理及计算服务器、二维码数据服务器、健康档案服务器和移动终端，其中，移动终端包括：摄像机，所述摄像机获取胶体金测试板的图像信号；通信子系统，其根据主处理器的指令将移动终端所测得的数据通过网络传输到云管理及计算服务器，和主处理器，其用于控制摄像机和通信子系统的工作状态；云管理及计算服务器用于对移动终端所测得的数据进行处理，并将所接收的数据和测试结果发送给移动终端。利用本发明提供的云平台，任何具有移动终端的用户都可以利用胶体金测试板进行检测，所得测试结果能够使多个机构或者个人共享测试资源并能降低测试成本。

Description

基于移动终端读取的胶体金法检测云平台

技术领域

本发明涉及一种基于移动终端读取的胶体金法检测云平台，尤其涉及一种能够共享测试资源并能降低成本的云平台，属于远程检测技术领域。

背景技术

免疫层析试板(胶体金)检测技术的飞跃发展，尤其是金标技术的不断完善和改进，其试剂品种也日趋丰富，目前已多达数百种，产品的应用范围包括了病毒抗原、抗体检测；激素检测；微生物检测；肿瘤标志物检测；药物残留检测；毒品检测等，发展十分迅速，这种检测方法的最大特点是单人份，简单，快速，几分钟即可用肉眼观察出结果，呈色特征的判读内容包括：呈色块的个数，呈色颜色的信息，呈色块的大小，形状。

由于目前的免疫层析试板检测结果都是主要依靠肉眼来判定结果，因此免疫层析试条检测结果一般只能用于定性判定结果，同时在遇到被测对象含量很低，显色很浅，往往这时候肉眼判定结果很难，很容易造成误判，再有每一次检测后原始显色结果都无法保留存档，尤其是公安部门、商检部门等都需要原始结果保留，所以实用性受到了很大的限制。

目前也用一些用来定量检测的装置出现，但都是采用的光电传感器的原理实现的，由于这种原理本身的灵敏度和方法的原因不能达到真正意义上的定量检测的目的，其主要存在的有下列几个缺点：

目前大多数免疫层析试板检测结果的判读都是以人肉眼只要能看见测试呈色区的色带或色块有颜色出现就判定为阳性或可疑。而人类肉眼的灰度/色度极限分辨率约为4～5个级的差异，低于此限的图像信息人类视力根本无法分辨。当被检测对象的浓度很低时，分辨率约为4级左右时，几乎接近临界值时，测试呈色区色带或色块的颜色显色十分浅，人眼很难判别出层析试板上是否有显色出现，就容易出现判别错误。

现在所有利用光反射原理来检测免疫层析试板检测结果的方法做成的装置，由于光接受传感器本身的灵敏度有限，再加上元器件的噪音原因，当被检测对象的浓度很低时，几乎接近临界值时，测试呈色区色带或色块的颜色显色十分浅时，这类仪器也是无法分辨出是否有颜色，容易出现错误的判定结果。

但无论直接用肉眼判别免疫层析试板检测结果，还是借助光电传感器做成的装置来判别检测结果，都存在对灰度/色度的分辨率有限的问题，且容易因检测者的个体差异或装置的灵敏度，得出错误的判定结论。

现有技术的缺点：绝大部分都是通过人工肉眼或光电传感器做成的装置对免疫层析试板检测结果进行判别，判别的准确性和稳定性差，不能进行定量分析，且无法保存原始的图像资料。

发明内容

为克服现在技术中的存在的技术问题，本发明的发明目的是提供一种基于移动终端读取的胶体金法检测云平台，利用本发明提供的云平台，任何具有移动终端的用户都可以利用胶体金测试板进行检测，所得测试结果能够使多个机构或者个人共享测试资源并能降低测试成本。

为实现所述发明目的，本发明提供一种基于移动终端读取的胶体金法检测云平台，所述云平台包括通过网络连接的云管理及计算服务器、二维码数据服务器、健康档案服务器和移动终端，其中，移动终端包括：摄像机，所述摄像机获取胶体金测试板的图像信号；通信子系统，通信子系统根据主处理器的指令将移动终端所测得的数据通过网络传输到云管理及计算服务器，和主处理器，其用于控制摄像机和通信子系统的工作状态；云管理及计算服务器用于对移动终端所测得的数据进行处理，并将所接收的数据和测试结果发送给移动终端。

优选地，所述云管理及计算服务器用于对胶体金法在移动终端所获得的图像数据进行处理，将图像数据分成二维码图像和胶体金测试图像，并将二维码图像数据与二维码数据服务器中存储的二维码数据进行比对，以判断胶体金测试板是否是授权的测试板；并对胶体金测试图像进行处理以判断测试结果的阴阳性；还将测试图像及测试结果存储到健康档案服务器并发送回移动终端。

优选地，基于移动终端读取的胶体金法检测云平台还包括身份认证服务器，所述身份认证服务器中保存了各个移动终端的身份认证信息，移动终端发出登陆请求后，云管理及计算服务器将移动终端的身份信息与身份认证服务器中存储的信息进行比如，以判断移动终端是否是合法用户。

优选地，其特征在于，所述的移动终端为手机。

优选地，所述的移动终端为平板电脑。

与现有技术相比，本发明提供的检测与监视预警系统云平台能够使多个机构或者个人共享测试资源并能降低测试成本。

附图说明

图1是本发明提供的基于移动终端读取的胶体金法检测云平台体系结构示意图；

图2是移动终端的组成框图；

图3是本发明提供的移动终端和服务器在登陆阶段交互的流程示意图；

图4是本发明提供的移动终端和服务器在测量阶段交互的流程示意图；

图5是本发明提供的试纸灰度级图像示意图；

图6是本发明提供像素灰度值数组的曲线图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的工作原理。

图1是本发明提供检测与监视预警系统云平台体系结构示意图。如图1所示，检测与监视预警系统云平台包括通过网络连接的云管理及计算服务器、二维码数据服务器、健康档案服务器、身份认证服务器、移动终端(用户1，用户2，...用户n)、医院(医院1，医院2，...医院m)和国家CDC，其中，所述网络用于在移动终端、医院、国家CDC和各种服务器间进行通信连接。医院、国家CDC均可具有多个移动终端，医院可以利用本发明提供的云平台对被测对象进行检测，不具有医疗资格的单个授权用户也可以利用本发明提供的云平台对被测对象进行检测，医院、授权的用户和国家CDC均可调阅健康档案服务器中的数据。国家CDC通过调阅健康档案服务器中的数据对某一种传染病或者慢病进行统计分析以给出公众预警信息。所述网络是用于在移动终端和各种服务器间进行通信连接。所述网络包括利用如Wi-Fi、Wi-Max、3G、UMTS(通用移动动通信系统)、ISDN(综合业务数字网)、DSL(数字用户线路)、ATM(异步传输模式)、802.11、以太网、InfinBand和PCIExpressAdvancedSwitching等技术的连接。在网络中应该的协议包括TCP/IP(传输控制协议/网络协议)、MPLS(多协议标签交换)、UDP(用户数据报协议)、HTTP(超文本传输协议)、SMTP(单邮件传输协议)、FTP(文件传输协议)、LDAP(轻量目录访问协议)、CDMA(码分多址)、WCDMA(宽带码分多址)、GSM(全球移动通信系统)、HSDPA(高速下行链路分组接入)等。在网络中交换数据的格式包括HTML、XML等。

云管理及计算服务器用于对网络进行管理并将移动终端所获得的图像测试进行处理；所述二维码数据服务器用于存放国家认证中心授权给胶体金测试板生产厂家的二维码数据。健康档案服务器用于存放被测对象的档案数据，包括姓名、性别、出生年月、身份证号、测试地点和每次的测试记录等。身份服务器用于存储所述移动终端的身份信息；所述移动终端获取胶体金测试板的图像，并将图像数据传输给服务器并能对移动终端进行定位，其安装置了游览器和客户端应用程序以显示测试结果等。所述移动终端可以是能够获取图像的手机，也可以是能够获取图像的平板电脑。

图2是移动终端的组成框图。如图2所示，移动终端包括通信子系统和应用子系统，所述通信子系统包括天线、射频收发器、模拟基带处理器、数字基带处理器、存储器和SIM接口；应用子系统包括主处理器、音频编解码器、功率放大器、扬声器、传声器、耳机、显示器，触摸屏、键盘、蓝牙、WLAN模块、GPS模块、摄像机、SDRAM、NANDFLASH和SD卡。其中，摄像机获取胶体金测试板的图像信号；通信子系统，通信子系统根据主处理器的指令将移动终端所测得的数据通过网络传输到云管理及计算服务器；GPS用于获得移动终端的位置信息和时间信息，以及主处理器，其用于控制摄像机和通信子系统等的工作状态；云管理及计算服务器用于对移动终端所测得的数据进行处理，并将所接收的数据和测试结果发送给移动终端。触摸屏和键盘用于用户输入指令，也用于输入被测对象的身份证信息。

图3是本发明提供的移动终端和服务器在登陆阶段交互的流程示意图。如图3所示，移动终端和服务器在登陆阶段交互的流程包括如下步骤：

第1步：移动终端在触摸屏上显示一个登陆页面，用户输入手机的身份信息(用户信息)，CPU给通信子系统发送一个指令，通信子系统将移动终端的身份信息发送给云管理和计算服务器；

第2步：云管理和计算服务器接收到移动终端所发送的用户信息并与身份信息服务器所存储的身份信息比对；

第3步：如果所接收的用户信息与身份信息服务器所存储的身份信息之一相符，则执行第4步；如果没有相符的，则管理和计算服务器判断该用户为不合法用户，给移动终端发送信息，说明验证没有通过；

第4步：管理和计算服务器启用虚拟机并将虚拟机、系统登陆用户名和密码发送给移动终端；

第5步：移动终端利用虚拟机并将虚拟机、系统登陆用户名和密码向管理和计算服务器发出登陆请求；

第6步：管理和计算服务器接收移动终端的请求并建立连接；

第7步：移动终端显示连接成功并可使用虚拟机进行测试；

第8步：用户在触摸屏上输入读取被测对象的身份信息，身份证识别模块工作将被测对象的身份信息读入到CPU，而后通过通信子系统发送给管理和计算服务器；

第9步：管理和计算服务器接收移动终端所发送来的被测对象的身份证信息，并将被测对象的身份证信息与健康档案服务器中的档案信息进行比如，如果查找到了被测对象的健忘档案，则将其发送给移动终端；如果没有，则给移动终端发送信息，说明该被测对象没有健康档案，需要建立，而后根据用户的指令建立被测对象的健康档案，并保存到健康档案服务器中；

第10步：通过定位模块获取移动终端所在地理位置数据和测试时间数据，并将这些数据打包而后发送给云管理和计算服务器；管理和计算服务器接收到这些信息后保存到被测对象的健康档案中。

图4是本发明提供的移动终端和服务器在胶体金在线移动终端测量阶段交互的流程示意图。如图4所示，移动终端和服务器在胶体金在线移动终端测量阶段交互的流程包括如下步骤：

第1步：移动终端通过图像采集装置获取胶体金测试板的图像数据信号，移动终端将其打包而后发送给云管理和计算服务器；

第2步：云管理和计算服务器接收移动终端所送的数据进行解包，对图像数据信号进行处理分成二维码区域图像数据和试纸测试区域图像数据；

第3步：云管理和计算服务器判断是否有二维码图像，如果有，则使二维码图像数据与二维码服务器中所存储的授权的指定商标的二维码图像数据进行比对，如果所接收的二维码图像数据与所存储的二维码图像数据之一相符，则判定为测试板为授权测试板，而后执行第4步；如果没有相符的原始二维码图像数据或者没有二维码图像，云管理和计算服务器给移动终端发送信息，说明测试板为非授权测试板，移动终端接收该信息后结束工作；

第4步；提取测试板试纸区域图像；判断是否存在试纸图像区域，如果有，则进行第5步，如果没有，云管理和计算服务器给移动终端发送信息，说明没有进行测试；

第5步：选择试纸图像区域，将试纸图像灰度化，计算测试线和检测线的位置，判断测试结果的阴/阳性，并将测试图像和结果保存到被测对象的健康档案服务器，而后将被测对象的健康档案发送给移动终端；

第6步：移动终端接收云管理和计算服务器的信息后进行显示并打印

第7步：结束。

其中，步骤5的具体方法包括如下步骤：

第5.1步：将检测试纸图像待识别区域转化成灰度级图像并保存，所述灰度级图像由n行和m列像素组成，其中，n和m均为非零自然数，如图5所示；

第5.2步：依次计算灰度级图像中第i行中的m个像素的灰度值之和y_i，(i，y_i)作为一个灰度值数组，其中i＝1，2，…，n；

第5.3步：将n个灰度值数组分为两份，其中一份为数组A，另一份为数组B；当n为偶数时，所述数组A由第个灰度值数组组成，数组B由第 $(\frac{n}{2}+1)~n$ 个灰度值数组组成；

当n为奇数时，所述数组A由第个灰度值数组组成，数组B由第个灰度值数组组成；或者所述数组A由第个灰度值数组组成，数组B由第 $(\frac{n-1}{2}+1)~n$ 个灰度值数组组成。

第5.4步：在数组A中以y_i为变量，以i为自变量，拟合函数y_A(i)，求出y_A(i)中的极值点若为最大值点，则i＝A_max为控制线，如图5所示；

第5.5步：在数组B中以y_i为变量，以i为自变量，拟合函数y_B(i)，求出y_B(i)中的极值点若为最大值点且(|B_max-A_max)-L|≤Δδ，则i＝B_max为测试线，其中，L为试纸测试线与控制线之间的固定距离，Δδ为误差，如图6所示；

第5.6步：根据的大小判断测试结果为阴性或阳性。实际检查值属阴性或阳性，取决于具体试剂。有些试剂，高于标定值的为阳性；有些试剂相反。

利用本发明提供云平台，在任一位置测量的被检样本的数据通过网络都保存在服务器中，因此，在医院需要调取某人的档案时，可以直接通过终端查找。国家疾病控制中心CDC、工商部门等需要统计某些数据时，通过云终端可以从服务器中调取被某些生化指标及相应的地理位置，以确定哪些地区发生了疫情。

以上结合附图详细说明了本发明，但是说明书仅是用于解释权利要求书的。但本发明的保护范围并不局限于说明书。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于移动终端读取的胶体金法检测云平台，所述云平台包括通过网络连接的云管理及计算服务器、二维码数据服务器、健康档案服务器和移动终端，其中，移动终端包括：摄像机，所述摄像机获取胶体金测试板的图像信号；通信子系统，通信子系统根据主处理器的指令将移动终端所测得的数据通过网络传输到云管理及计算服务器，和主处理器，其用于控制摄像机和通信子系统的工作状态；云管理及计算服务器用于对移动终端所测得的数据进行处理，将图像数据分成二维码图像和胶体金测试图像，并对胶体金测试图像进行处理提取测试板试纸区域图像，将试纸区域图像灰度化转化成灰度级图像，所述灰度级图像由n行和m列像素组成，其中，n和m均为非零自然数，依次计算灰度级图像中第i行中的m个像素的灰度值之和y_i，（i,y_i）作为一个灰度值数组，其中i=1,2,…,n；将n个灰度值数组分为两份，分别计算测试线和检测线的位置，以判断测试结果的阴阳性，并将所接收的数据和测试结果发送给移动终端。

2.根据权利要求1所述的基于移动终端读取的胶体金法检测云平台，其特征在于，所述云管理及计算服务器将二维码图像数据与二维码数据服务器中存储的二维码数据进行比对，以判断胶体金测试板是否是授权的测试板。

3.根据权利要求2所述的基于移动终端读取的胶体金法检测云平台，其特征在于，还包括身份认证服务器，所述身份认证服务器中保存了各个移动终端的身份认证信息，移动终端发出登陆请求后，云管理及计算服务器将移动终端的身份信息与身份认证服务器中存储的身份认证信息进行比对，以判断移动终端是否是合法用户。

4.根据权利要求1-3任一所述的基于移动终端读取的胶体金法检测云平台，其特征在于，所述的移动终端为手机。

5.根据权利要求1-3任一所述的基于移动终端读取的胶体金法检测云平台，其特征在于，所述的移动终端为平板电脑。