CN109324039A - 试纸条反应浓度检测方法、装置、存储介质及计算机设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种试纸条反应浓度检测方法、装置、存储介质及其计算机设备，其具体为：获取试纸条颜色反应识别区域的色块图像，获取所述色块图像的RGB值，根据所述色块图像的RGB值，构建HSV模型，通过所述HSV模型，获取各所述色块图像的色调值以及亮度值，根据所述色调值、所述亮度值以及预设标准值，检测试纸条反应浓度。整个过程中，采用严谨的数据采集与处理方式获取试纸条反应浓度，避免人为因素的干扰，能够准确检测试纸条反应浓度。

Description

试纸条反应浓度检测方法、装置、存储介质及计算机设备
技术领域
本发明涉及样品检测技术领域，特别是涉及试纸条反应浓度检测方法、装置、存储介质及其计算机设备。
背景技术
干化学分析技术是相对于湿化学技术而言的，是指将液体检测样品直接加到为不同项目特定生产的商业化的干燥试剂条上，以被测样品的水分作为溶剂引起特定的化学反应，从而进行化学分析的方法，是以酶法为基础的一类分析方法，又有干试剂化学或固相化学之称。
目前，基于干化学分析技术基础上的干化学检测，主要是对一些试纸条进行检测并进行分析。例如针对试纸条反应浓度检测主要是定性检测试纸条反应浓度为阴性或为阳性，还是可以半定量检测试纸条反应浓度为-、-/+、+、++、+++或++++。
长期以来试纸条反应浓度的检测主要依靠目测，即用人眼观测试纸上的显色或检测线的颜色深浅，只能做到简单定性的判断，且人为因素对检测结果的判定影响较大，遇到被测对象含量很低，显色很浅的时候，往往依靠肉眼判定结果很难，很容易造成误判，产生错误的试纸条反应浓度检测结果。
发明内容
基于此，有必要针对一般试纸条反应浓度检测方法的检测结果不准确问题，提供一种检测结果准确的试纸条反应浓度检测方法、装置、存储介质及其计算机设备。
一种试纸条反应浓度检测方法，包括步骤：
获取试纸条颜色反应识别区域的色块图像；
获取色块图像的RGB(red、green、blue，红、绿、蓝)值；
根据色块图像的RGB值，构建HSV模型；
通过HSV模型，获取各色块图像的色调值以及亮度值；
根据色调值、亮度值以及预设标准值，检测试纸条反应浓度。
一种试纸条反应浓度检测装置，包括：
色块图像获取模块，用于获取试纸条颜色反应识别区域的色块图像；
RGB值获取模块，用于获取色块图像的RGB值；
HSV模型构建模块，用于根据色块图像的RGB值，构建HSV模型；
参数值获取模块，用于通过HSV模型，获取各色块图像的色调值以及亮度值；
检测模块，用于根据色调值、亮度值以及预设标准值，检测试纸条反应浓度。
本发明试纸条反应浓度检测方法与装置，获取试纸条颜色反应识别区域的色块图像，获取色块图像的RGB值，根据色块图像的RGB值，构建HSV模型，通过HSV模型，获取各色块图像的色调值以及亮度值，根据色调值、亮度值以及预设标准值，检测试纸条反应浓度。整个过程中，采用严谨的数据采集与处理方式获取试纸条反应浓度，避免人为因素的干扰，能够准确检测试纸条反应浓度。
另，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述方法的步骤。
另，本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如上述方法的步骤。
上述计算机可读存储介质与计算机设备，其中试纸条反应浓度检测方法，采用严谨的数据采集与处理方式获取试纸条反应浓度，避免人为因素的干扰，能够准确检测试纸条反应浓度。
附图说明
图1为本发明试纸条反应浓度检测方法第一个实施例的流程示意图；
图2为待测样本滴落在试纸条上，试纸条发生颜色反应后各区域示意图；
图3为本发明试纸条反应浓度检测方法第二个实施例的流程示意图；
图4为本发明试纸条反应浓度检测方法其中一个具体应用实例的流程示意图；
图5为本发明试纸条反应浓度检测装置第一个实施例的结构示意图；
图6为本发明试纸条反应浓度检测装置第二个实施例的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种试纸条反应浓度检测方法，包括以下步骤：
S100：获取试纸条颜色反应识别区域的色块图像。
待测样本滴在试纸条上，试纸条一般会发生颜色反应，例如常见的PH试纸。PH试纸上有甲基红、溴甲酚绿以及百里酚蓝三种指示剂，他们在不同PH值的溶液中均会按一定规律变色。PH试纸的应用非常广泛，检验溶液的酸碱度时，用洁净干燥的玻璃棒蘸取待测液点滴于试纸的中部，观察变化稳定后的颜色，与标准比色卡对比，判断溶液的性质。具体来说，试纸条可以包括干化学试纸条、胶体金免疫层析试纸条以及试纸卡等。
简单来说，试纸条颜色反应识别区域可以理解为试纸条上发生颜色反应的区域。待测样本滴落在试纸条上，试纸条发生颜色反应，呈现出与试纸条本色不相同的颜色，采用图像处理与识别技术即可准确识别出该试纸条颜色反应识别区域对应的色块图像。具体可以参见图2，在图2中，在整个试纸条区域A中，B区域为试纸条中发生颜色反应的区域，即为试纸条颜色反应识别区域，其对应的图像即为试纸条颜色反应识别区域的色块图像；C区域为试纸条中未发生颜色反应的区域(未滴落有待测样本)。
试纸条颜色反应识别区域的色块图像可以通过实时采集获取或直接导入外部已采集数据两种方式获取。当采用实时获取时，如图3所示，在其中一个实施例中，步骤S100包括：
S120：采集试纸条颜色反应后试纸条上各色块图像。
在这里，可以采用图像采集设备直接拍摄、采集试纸条颜色反应之后的图像数据，例如可以通过数码相机、CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)摄像头以及智能手机等设备直接拍摄试纸条颜色反应之后的图像。在拍摄的图像中试纸条颜色反应之后存在不同的颜色，不同颜色分布于不同的区域，针对拍摄的图像进一步处理(图像处理)，就可以采集到试纸条颜色反应后试纸条上各色块图像。
S140：获取各色块图像中试纸条颜色反应识别区域的色块图像。
在拍摄采集的各色块图像中剔除试纸条本身颜色对应的色块图像，即可获得试纸条颜色反应识别区域的色块图像。
S200：获取色块图像的RGB值。
RGB色彩模式是工业界的一种颜色标准，是通过对红(R)、绿(G)、蓝(B)三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色的，RGB即是代表红、绿、蓝三个通道的颜色，这个标准几乎包括了人类视力所能感知的所有颜色，是目前运用最广的颜色系统之一。色块图像的RGB可以通过图像处理软件来获取，例如可以通过Photoshop图像处理软件来获取各色块图像的RGB值。
S300：根据色块图像的RGB值，构建HSV模型。
HSV模型是根据颜色的直观特性由A.R.Smith在1978年创建的一种颜色空间,也称六角锥体模型(Hexcone Model)。这个模型中颜色的参数分别是:色调(H)，饱和度(S)，亮度(V)。具体来说，色调(H)是指一幅画中画面色彩的总体倾向，是大的色彩效果；饱和度(S)是指饱和度可定义为彩度除以明度，与彩度同样表征彩色偏离同亮度灰色的程度；亮度(V)是指亮度是指发光体(反光体)表面发光(反光)强弱的物理量。具体来说，从RGB值构建HSV模型的具体计算公式如下：
max＝max(R，G，B)；
min＝min(R，G，B)；
V＝max(R，G，B)；
S＝(max-min)/max；
ifR＝max，H＝(G-B)/(max-min)*60；
ifG＝max，H＝120+(B-R)/(max-min)*60；
ifB＝max，H＝240+(R-G)/(max-min)*60；
ifH<0，H＝H+360。
S400：通过HSV模型，获取各色块图像的色调值以及亮度值。
根据步骤S300构建的HSV模型，可以直接提取出各色块图像的色调值以及亮度值。
S500：根据色调值、亮度值以及预设标准值，检测试纸条反应浓度。
预设标准值可以是基于历史经验数据设定的标准值，其用于对试纸条反应浓度进行定性或半定量检测。具体来说，检测试纸条反应浓度可以包括两个层次，一个是进行定性检测，即检测试纸条反应浓度表征为阴性或为阳性；另一个是进行半定量检测，即检测试纸条反应浓度表征为阳性的程度，通常可以采用“+”的数量来表征试纸条反应浓度表征为阳性的程度，例如可以为“+”、“++”以及“+++”等。在这里可以将色调值、亮度值与预设标准值进行比较，检测当前试纸条反应浓度表征为阴性还是为阳性，另外，还可以更进一步的半定量检测表征为阳性的程度。在获得检测结果之后，可以将检测结果输出。
本发明试纸条反应浓度检测方法，获取试纸条颜色反应识别区域的色块图像，获取色块图像的RGB值，根据色块图像的RGB值，构建HSV模型，通过HSV模型，获取各色块图像的色调值以及亮度值，根据色调值、亮度值以及预设标准值，检测试纸条反应浓度。整个过程中，采用严谨的数据采集与处理方式获取试纸条反应浓度，避免人为因素的干扰，能够准确检测试纸条反应浓度。
如图3所示，在其中一个实施例中，预设标准值包括色调标准值和亮度标准值，步骤S500包括：
S520：当色调值小于色调标准值时，定性试纸条反应浓度为阴性；
S540：当色调值大于或等于色调标准值时，判断亮度值是否大于或等于预设亮度标准值；
S562：当亮度值小于亮度标准值时，定性试纸条反应浓度为阴性；
S564：当亮度值大于或等于亮度标准值时，定性试纸条反应浓度为阳性。
预设标准值包括色调标准值和亮度标准值两个方面，由于试纸条发生颜色反应之后最直观的表现是会发生颜色变化，并且试纸条在不同反应浓度下颜色不相同，即不同试纸条反应浓度对应的色调区间是不同的，因此，我们首先可以将当前色块图像的色调值与预设标准值中色调标准值进行比较，当色调值小于色调标准值时，可以直接判定试纸条颜色反应浓度为阴性，当色调值大于或等于色调标准值时，再用当前色块图像的亮度值与预设标准值中亮度标准值进行比较，当亮度值小于亮度标准值时，定性试纸条反应浓度为阴性；当亮度值大于或等于亮度标准值时，定性试纸条反应浓度为阳性。更进一步的，还可以根据当前色块图像的亮度值半定量检测试纸条反应浓度。
在其中一个实施例中，当亮度值大于或等于预设亮度标准值时，定性试纸条反应浓度为阳性之后还包括步骤：
根据预设亮度值与浓度对应关系以及亮度值，半定量检测试纸条反应浓度，试纸条反应浓度包括-、-/+、+、++以及+++。
亮度值与浓度对应关系可以基于历史经验数据分析获得。具体来说，在上述实施例中，以PH试纸为例，PH一般是从橙红色变化到绿色，根据此规律，把色调分成多个区间，在每个区间中半定量浓度的高低用亮度值来区分；而对于某试纸条反应浓度检测，其颜色反应一般不会遍布整个色调空间，只占据一部分，故对于其不占据的部分，直接可以判别为阴性，而在颜色所在的多个色调区间中，采用亮度值与预设标准亮度值来实现试纸条反应浓度半定量检测。更进一步的，还可以根据预先建立的亮度值与浓度对应的函数关系，在识别时，首先根据色调区间，检测试纸条反应浓度是否为阳性，然后求得亮度输入到此色调区间的亮度与浓度对应的函数关系式中，即可半定量检测试纸条反应浓度，即简单当前试纸条反应浓度为+、++、+++或++++。
在其中一个实施例中，根据预设亮度值与浓度对应关系以及亮度值，半定量检测试纸条反应浓度步骤之前还包括：
步骤一：获取试纸条不同反应浓度对应的亮度值；
步骤二：根据试纸条不同反应浓度对应的亮度值，构建亮度值-浓度关系曲线；
步骤三：根据亮度值-浓度关系曲线，获取预设亮度值与浓度对应关系。
在实际应用中，可以将拟检成分按照浓度从高到低(也可以从低到高)配置成标准梯度液，该标准梯度液对应不同试纸条反应浓度，例如可以依次对应-、-/+、+、++、+++。将该标准梯度液分别滴落在不同试纸条上，采集各试纸条颜色反应之后的亮度值。非必要的，针对相同浓度的待测样本可以分别滴落在多个相同的试纸条上，分别获取各自对应的亮度值，最终求取平均值来更准确获得试纸条不同反应浓度下的亮度值。将获取的试纸条反应浓度与亮度值绘制到图表中，构建亮度值-浓度关系曲线，基于该构建的亮度值-浓度关系曲线，采用多项拟合方式即可获取亮度值与浓度对应关系。
为更进一步详细解释本发明试纸条反应浓度检测方法的技术方案及其带来的效果，下面将采用具体应用实例，详细说明整个方案。如图4所示，在具体应用实例中，本发明试纸条反应浓度检测方法包括以下步骤：
1、将拟检成分按照浓度从高到低配置成标准梯度液，该标准梯度液对应的不同试纸条反应浓度，例如可以依次对应-、-/+、+、++、+++；
2、将标准梯度液滴落在各试纸条上，各试纸条上发生颜色反应；
3、采集各试纸条发生颜色反应后的色块图像的亮度值；
4、绘制亮度值-浓度关系曲线，获取亮度值与浓度对应关系并存储；
5、当需要进行试纸条反应浓度检测时，通过CCD拍摄试纸条颜色反应之后的图像；
6、识别拍摄的试纸条图像中图像识别区域对应的色块图像，即非试纸条本色对应的图像区域/非试纸条发生颜色反应后变色区域对应的图像区域。
7、获取步骤6中色块图像的RGB值；
8、根据色块图像的RGB值，构建HSV模型，获取色块图像的色调值以及亮度值；
9、将色调值与标准值中色调标准值比较；
10、当色调值小于色调标准值时，判定为阴性(-)；当色调值大于或等于色调标准值时，进一步判断亮度值是否大于或等于标准值中亮度标准值；
11、当亮度值大于或等于亮度标准值，判定为阳性；否则，判定为阴性；
12、进一步的，根据步骤4存储的亮度值与浓度对应关系，获取试纸条反应浓度，即半定量试纸条反应浓度为-/+、+、++或+++。
如图5所示，一种试纸条反应浓度检测装置，包括：
色块图像获取模块100，用于获取试纸条颜色反应识别区域的色块图像；
RGB值获取模块200，用于获取色块图像的RGB值；
HSV模型构建模块300，用于根据色块图像的RGB值，构建HSV模型；
参数值获取模块400，用于通过HSV模型，获取各色块图像的色调值以及亮度值；
检测模块500，用于根据色调值、亮度值以及预设标准值，检测试纸条反应浓度。
本发明试纸条反应浓度检测装置，色块图像获取模块100获取试纸条颜色反应识别区域的色块图像，RGB值获取模块200获取色块图像的RGB值，HSV模型构建模块300根据色块图像的RGB值，构建HSV模型，参数值获取模块400通过HSV模型，获取各色块图像的色调值以及亮度值，检测模块500根据色调值、亮度值以及预设标准值，检测试纸条反应浓度。整个过程中，采用严谨的数据采集与处理方式获取试纸条反应浓度，避免人为因素的干扰，能够准确检测试纸条反应浓度。
如图6所示，在其中一个实施例中，预设标准值包括色调标准值和亮度标准值，检测模块500包括：
第一检测单元520，用于当色调值小于色调标准值时，定性试纸条反应浓度为阴性；
第二检测单元540，用于当色调值大于或等于色调标准值时，判断亮度值是否大于或等于预设亮度标准值；
第一定性单元562，用于亮度值小于预设亮度标准值时，定性试纸条反应浓度为阴性；
第二定性单元564，用于当亮度值大于或等于预设亮度标准值时，定性试纸条反应浓度为阳性。
如图6所示，在其中一个实施例中，色块图像获取模块100包括：
采集单元120，用于采集试纸条颜色反应后试纸条上各色块图像；
识别单元140，用于获取各色块图像中试纸条颜色反应识别区域的色块图像。
在其中一个实施例中，检测模块500还包括：
半定量检测单元，用于根据预设亮度值与浓度对应关系以及亮度值，半定量检测试纸条反应浓度，试纸条反应浓度包括-、-/+、+、++以及+++。
在其中一个实施例中，本发明试纸条反应浓度检测装置还包括：
对应关系获取模块，用于获取试纸条不同反应浓度对应的亮度值；根据试纸条不同反应浓度对应的亮度值，构建亮度值-浓度关系曲线；根据亮度值-浓度关系曲线，获取预设亮度值与浓度对应关系。
另，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述方法的步骤。
另，本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如上述方法的步骤。
上述计算机可读存储介质与计算机设备，其中试纸条反应浓度检测方法，采用严谨的数据采集与处理方式获取试纸条反应浓度，避免人为因素的干扰，能够准确检测试纸条反应浓度。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种试纸条反应浓度检测方法，其特征在于，包括步骤：
获取试纸条颜色反应识别区域的色块图像；
获取所述色块图像的RGB值；
根据所述色块图像的RGB值，构建HSV模型；
通过所述HSV模型，获取各所述色块图像的色调值以及亮度值；
根据所述色调值、所述亮度值以及预设标准值，检测试纸条反应浓度。
2.根据权利要求1所述的试纸条反应浓度检测方法，其特征在于，所述预设标准值包括色调标准值和亮度标准值，所述根据所述色调值、所述亮度值以及预设标准值，检测试纸条反应浓度的步骤包括：
当所述色调值小于所述色调标准值时，定性所述试纸条反应浓度为阴性；
当所述色调值大于或等于所述色调标准值时，判断所述亮度值是否大于或等于所述预设亮度标准值；
若否，则定性所述试纸条反应浓度为阴性；
若是，则定性所述试纸条反应浓度为阳性。
3.根据权利要求2所述的试纸条反应浓度检测方法，其特征在于，当亮度值大于或等于所述预设亮度标准值时，定性所述试纸条反应浓度为阳性之后还包括步骤：
根据预设亮度值与浓度对应关系以及所述亮度值，半定量检测所述试纸条反应浓度，所述试纸条反应浓度包括-、-/+、+、++以及+++。
4.根据权利要求3所述的试纸条反应浓度检测方法，其特征在于，所述根据预设亮度值与浓度对应关系以及所述亮度值，半定量检测所述试纸条反应浓度步骤之前还包括：
获取试纸条不同反应浓度对应的亮度值；
根据所述试纸条不同反应浓度对应的亮度值，构建亮度值-浓度关系曲线；
根据所述亮度值-浓度关系曲线，获取预设亮度值与浓度对应关系。
5.根据权利要求1所述的试纸条反应浓度检测方法，其特征在于，所述获取试纸条颜色反应识别区域的色块图像的步骤包括：
采集试纸条颜色反应后试纸条上各色块图像；
获取所述各色块图像中试纸条颜色反应识别区域的色块图像。
6.一种试纸条反应浓度检测装置，其特征在于，包括：
色块图像获取模块，用于获取试纸条颜色反应识别区域的色块图像；
RGB值获取模块，用于获取所述色块图像的RGB值；
HSV模型构建模块，用于根据所述色块图像的RGB值，构建HSV模型；
参数值获取模块，用于通过所述HSV模型，获取各所述色块图像的色调值以及亮度值；
检测模块，用于根据所述色调值、所述亮度值以及预设标准值，检测试纸条反应浓度。
7.根据权利要求6所述的试纸条反应浓度检测装置，其特征在于，所述预设标准值包括色调标准值和亮度标准值，所述检测模块包括：
第一检测单元，用于当所述色调值小于所述色调标准值时，定性所述试纸条反应浓度为阴性；
第二检测单元，用于当所述色调值大于或等于所述色调标准值时，判断所述亮度值是否大于或等于所述预设亮度标准值；
第一定性单元，用于所述亮度值小于所述预设亮度标准值时，定性所述试纸条反应浓度为阴性；
第二定性单元，用于当所述亮度值大于或等于所述预设亮度标准值时，定性所述试纸条反应浓度为阳性。
8.根据权利要求6所述的试纸条反应浓度检测装置，其特征在于，所述色块图像获取模块包括：
采集单元，用于采集试纸条颜色反应后试纸条上各色块图像；
识别单元，用于获取所述各色块图像中试纸条颜色反应识别区域的色块图像。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任意一项所述方法的步骤。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-5中任意一项所述方法的步骤。
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