CN110643565A - 基于视觉识别的高可靠细胞自动分离方法及其装置 - Google Patents

基于视觉识别的高可靠细胞自动分离方法及其装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及基于视觉识别的高可靠细胞自动分离方法及其装置，该方法包括对装有原血的离心管进行离心处理；获取离心处理后的离心管内分层情况的图片；根据图片识别出不同分层的液面高度；根据识别的液面高度对离心管内的分层进行分液吸取。本发明通过采用离心机对装有原血的离心管离心处理后，采用视觉识别结构获取离心管内的分层情况的图片，对图片进行分界识别，获取各个分层的液面高度，分液设备根据液面高度对离心管内的各个分层进行分液处理，实现自动分离细胞，视觉上可全面识别，细胞分离成功率高，且可靠性高。

Description

基于视觉识别的高可靠细胞自动分离方法及其装置
技术领域
本发明涉及细胞分离方法，更具体地说是指基于视觉识别的高可靠细胞自动分离方法及其装置。
背景技术
细胞分离技术用于将特定的目的细胞从原血中分离出来。而常用的细胞分离技术是采用离心分离方式进行的细胞分离技术。
传统的离心分离依赖人工进行分离，操作的稳定性和一致性较差，根据病人的身体状况不同，原血离心分层后的高度千差万别，有些分层(如白膜层)很薄，很难识别出是否存在细胞，进而导致无法实现完整的细胞分离，导致细胞分离失败。
因此，有必要设计一种新的细胞分离方法，实现自动分离细胞，视觉上可全面识别，细胞分离成功率高，且可靠性高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供基于视觉识别的高可靠细胞自动分离方法及其装置。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：基于视觉识别的高可靠细胞自动分离方法，所述方法包括：
对装有原血的离心管进行离心处理；
获取离心处理后的离心管内分层情况的图片；
根据图片识别出不同分层的液面高度；
根据识别的液面高度对离心管内的分层进行分液吸取。
其进一步技术方案为：获取离心处理后的离心管内分层情况的图片的步骤，包括以下具体步骤：
取出离心管；
对离心管进行拍摄，获取离心管内分层情况的图片。
其进一步技术方案为：根据图片识别出不同分层的液面高度的步骤之前，还包括：
设定分离种类、分离层数以及各个层次对应的大致高度。
其进一步技术方案为：获取离心处理后的离心管内分层情况的图片的步骤之前还包括：
调整离心管所在位置的环境参数。
其进一步技术方案为：根据图片识别出不同分层的液面高度的步骤，包括以下具体步骤：
对图片进行扫描，获取各个分层的分界线；
根据相邻分界线之间的间距，计算不同分层的液面高度；
发送不同分层的液面高度数据。
本发明还提供了基于视觉识别的高可靠细胞自动分离装置，包括离心机、视觉识别结构、转运结构、工控机以及分液设备；其中，所述离心机用于对装有原血的离心管进行离心处理；所述视觉识别结构用于获取离心处理后的离心管内分层情况的图片，并根据图片识别出不同分层的液面高度；所述工控机用控制所述离心机、视觉识别结构、转运结构以及分液设备工作；所述分液设备用于根据识别的液面高度对离心管内的分层进行分液吸取；所述转运结构用于转运离心管。
其进一步技术方案为：所述视觉识别结构包括摄像机以及处理器。
其进一步技术方案为：所述转运结构包括机械臂。
其进一步技术方案为：所述装置还包括照明灯以及遮光板，照明灯以及遮光板用于调整离心管所在位置的环境参数。
其进一步技术方案为：所述处理器你内设有扫描模块、液面高度计算模块以及发送模块；
所述扫描模块，用于对图片进行扫描，获取各个分层的分界线；
所述液面高度计算模块，用于根据相邻分界线之间的间距，计算不同分层的液面高度；
所述发送模块，用于发送不同分层的液面高度数据。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明的基于视觉识别的高可靠细胞自动分离方法，通过采用离心机对装有原血的离心管离心处理后，采用视觉识别结构获取离心管内的分层情况的图片，对图片进行分界识别，获取各个分层的液面高度，分液设备根据液面高度对离心管内的各个分层进行分液处理，实现自动分离细胞，视觉上可全面识别，细胞分离成功率高，且可靠性高。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为本发明具体实施例提供的基于视觉识别的高可靠细胞自动分离方法的流程图；
图2为本发明具体实施例提供的获取离心处理后的离心管内分层情况的图片的流程图；
图3为本发明具体实施例提供的根据图片识别出不同分层的液面高度的图片的流程图；
图4为本发明具体实施例提供的离心管内分层情况的示意图一；
图5为本发明具体实施例提供的离心管内分层情况的示意图二；
图6为本发明具体实施例提供的基于视觉识别的高可靠细胞自动分离装置的结构框图；
图7为本发明具体实施例提供的处理器的结构框图。
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。
如图1～7所示的具体实施例，本实施例提供的基于视觉识别的高可靠细胞自动分离方法，可以运用于分离血细胞的实验或者生产细胞的过程中，实现自动分离细胞，视觉上可全面识别，细胞分离成功率高，且可靠性高。
如图1所示，本实施例提供了基于视觉识别的高可靠细胞自动分离方法，该方法包括：
S1、对装有原血的离心管6进行离心处理；
S2、获取离心处理后的离心管6内分层情况的图片；
S3、根据图片识别出不同分层的液面高度；
S4、根据识别的液面高度对离心管6内的分层进行分液吸取。
具体地，对于上述的S1步骤，离心管6为透明的管体，便于后续获取分层情况的图片。
对于上述的S2步骤，获取离心处理后的离心管6内分层情况的图片的步骤，包括以下具体步骤：
S21、取出离心管6；
S22、对离心管6进行拍摄，获取离心管6内分层情况的图片。
具体地，采用机械臂等转运结构3，将离心管6从离心机1内取出，放置到拍照的位置，进行拍摄，以获取离心管6内分层情况的图片，如图4与图5所示。
另外，优选地，在上述的S3步骤，根据图片识别出不同分层的液面高度的步骤之前，还包括：
S03、设定分离种类、分离层数以及各个层次对应的大致高度。
进行S03步骤的目的在于提高视觉识别的识别精度，以实现精确地获取各个分层的液面高度，提高分液的成功率。设定上述的数据，使得工控机5以及视觉识别结构2内有大致的数据基础，若识别出来的分层数据与设定的数据相差甚微，则认为此次识别是成功的，若相差甚大，则需要获取多张图片，再求各个图片的平均值等方式，若多张图片都不满足条件，则需要返回去检查离心是否到位等情况，以提高分液的准确度和成功率。
另外，在上述的S2步骤之前，获取离心处理后的离心管6内分层情况的图片的步骤之前还包括：
S02、调整离心管6所在位置的环境参数。
上述的S02步骤中，环境参数所指的是光线的强弱，若太强，则采用遮光板进行遮光，若太弱，则开启照明灯进行补光。通过遮光罩、特殊光源的不同布置，从而增加视觉识别的识别精度，提高分液的准确率以及成功率。
对于上述的S3步骤，优选地，根据图片识别出不同分层的液面高度的步骤，包括以下具体步骤：
S31、对图片进行扫描，获取各个分层的分界线；
S32、根据相邻分界线之间的间距，计算不同分层的液面高度；
S33、发送不同分层的液面高度数据。
对于上述的S31步骤至S32步骤，在某些实施例中，具体是识别离心管6中各个分层的边界线；获取图片有2个颜色变化的位置的区域；统计区域每个高度所有像素的灰度值之和，生成的曲线有两个断崖式下降，从前往后找到第一个往下跳变的位置，从后向前找到第一个向上跳变的位置，从而得到2个分界处的具体图像位置；进而获取到分界线以及相邻分界线之间的距离，2个分界处的具体图像位置之差为待计算点的像素位置；该算法由于是基于统计，有非常强的鲁棒性，即使遇到强光干扰，依然能够稳定解码，同时由于其只需对区域所有点的灰度值遍历一次，其复杂度为O(n),速度极快。
对于上述的S4步骤，具体地，转运结构3将离心管6放置到分液设备4中，分液分液设备4根据识别出的液面高度进行分液，可以采用带有动力源的吸管或者纯吸管的分液设备4。
使用视觉识别结构2对离心分离后的原血进行视觉识别定位，并通过光源布置、特殊光线的使用、算法的优化来提高识别的精确度。
特别地，当对分离过程的净化程度要求较高时，还能将整个装置置于环境控制装置内进行，从而保证整个分离过程在无菌的状态下完成，提高细胞分离的成功率。
上述的基于视觉识别的高可靠细胞自动分离方法，通过采用离心机1对装有原血的离心管6离心处理后，采用视觉识别结构2获取离心管6内的分层情况的图片，对图片进行分界识别，获取各个分层的液面高度，分液设备4根据液面高度对离心管6内的各个分层进行分液处理，实现自动分离细胞，视觉上可全面识别，细胞分离成功率高，且可靠性高。
如图6所示，本实施例还提供了基于视觉识别的高可靠细胞自动分离装置，其包括离心机1、视觉识别结构2、转运结构3、工控机5以及分液设备4；其中，离心机1用于对装有原血的离心管6进行离心处理；视觉识别结构2用于获取离心处理后的离心管6内分层情况的图片，并根据图片识别出不同分层的液面高度；工控机5用于控制所述离心机1、视觉识别结构2、转运结构3以及分液设备4工作；分液设备4用于根据识别的液面高度对离心管6内的分层进行分液吸取；转运结构3用于转运离心管6。
上述的离心管6为透明的管体，便于后续获取分层情况的图片。
采用机械臂等转运结构3，将离心管6从离心机1内取出，放置到拍照的位置，进行拍摄，以获取离心管6内分层情况的图片，如图4与图5所示。
另外，优选地，工控机5内还设有设定模块，用于设定分离种类、分离层数以及各个层次对应的大致高度。目的在于提高视觉识别的识别精度，以实现精确地获取各个分层的液面高度，提高分液的成功率。设定上述的数据，使得工控机5以及视觉识别结构2内有大致的数据基础，若识别出来的分层数据与设定的数据相差甚微，则认为此次识别是成功的，若相差甚大，则需要获取多张图片，再求各个图片的平均值等方式，若多张图片都不满足条件，则需要返回去检查离心是否到位等情况，以提高分液的准确度和成功率。
另外，装置还包括照明灯以及遮光板，照明灯以及遮光板用于调整离心管6所在位置的环境参数。环境参数所指的是光线的强弱，若太强，则采用遮光板进行遮光，若太弱，则开启照明灯进行补光。通过遮光罩、特殊光源的不同布置，从而增加视觉识别的识别精度，提高分液的准确率以及成功率。
在本实施例中，上述的视觉识别结构2包括摄像机，于其他实施例，上述的视觉识别结构2可以为其他可以获取图片的设备。
另外，转运结构3包括机械臂。
更进一步地，优选地，处理器内设有扫描模块21、液面高度计算模块22以及发送模块23。
扫描模块21，用于对图片进行扫描，获取各个分层的分界线。
液面高度计算模块22，用于根据相邻分界线之间的间距，计算不同分层的液面高度。
发送模块23，用于发送不同分层的液面高度数据。
在某些实施例中，具体是识别离心管6中各个分层的边界线；获取图片有2个颜色变化的位置的区域；统计区域每个高度所有像素的灰度值之和，生成的曲线有两个断崖式下降，从前往后找到第一个往下跳变的位置，从后向前找到第一个向上跳变的位置，从而得到2个分界处的具体图像位置；进而获取到分界线以及相邻分界线之间的距离，2个分界处的具体图像位置之差为待计算点的像素位置；该算法由于是基于统计，有非常强的鲁棒性，即使遇到强光干扰，依然能够稳定解码，同时由于其只需对区域所有点的灰度值遍历一次，其复杂度为O(n)，速度极快。
转运结构3将离心管6放置到分液设备4中，分液分液设备4根据识别出的液面高度进行分液，可以采用带有动力源的吸管或者纯吸管的分液设备4。
使用视觉识别结构2对离心分离后的原血进行视觉识别定位。并通过光源布置、特殊光线的使用、算法的优化来提高识别的精确度。
特别地，当对分离过程的净化程度要求较高时，还能将整个装置置于环境控制装置内进行，从而保证整个分离过程在无菌的状态下完成，提高细胞分离的成功率。
上述的视觉识别结构2将识别出来的各个分层的液面高度数据传输至工控机5，由工控机5传输或者直接控制分液设备4进行分液。
上述的基于视觉识别的高可靠细胞自动分离系统，通过采用离心机1对装有原血的离心管6离心处理后，采用视觉识别结构2获取离心管6内的分层情况的图片，对图片进行分界识别，获取各个分层的液面高度，分液设备4根据液面高度对离心管6内的各个分层进行分液处理，实现自动分离细胞，视觉上可全面识别，细胞分离成功率高，且可靠性高。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.基于视觉识别的高可靠细胞自动分离方法，其特征在于，所述方法包括：
对装有原血的离心管进行离心处理；
获取离心处理后的离心管内分层情况的图片；
根据图片识别出不同分层的液面高度；
根据识别的液面高度对离心管内的分层进行分液吸取。
2.根据权利要求1所述的基于视觉识别的高可靠细胞自动分离方法，其特征在于，获取离心处理后的离心管内分层情况的图片的步骤，包括以下具体步骤：
取出离心管；
对离心管进行拍摄，获取离心管内分层情况的图片。
3.根据权利要求1所述的基于视觉识别的高可靠细胞自动分离方法，其特征在于，根据图片识别出不同分层的液面高度的步骤之前，还包括：
设定分离种类、分离层数以及各个层次对应的大致高度。
4.根据权利要求1所述的基于视觉识别的高可靠细胞自动分离方法，其特征在于，获取离心处理后的离心管内分层情况的图片的步骤之前还包括：
调整离心管所在位置的环境参数。
5.根据权利要求1至4任一项所述的基于视觉识别的高可靠细胞自动分离方法，其特征在于，根据图片识别出不同分层的液面高度的步骤，包括以下具体步骤：
对图片进行扫描，获取各个分层的分界线；
根据相邻分界线之间的间距，计算不同分层的液面高度；
发送不同分层的液面高度数据。
6.基于视觉识别的高可靠细胞自动分离装置，其特征在于，包括离心机、视觉识别结构、转运结构、工控机以及分液设备；其中，所述离心机用于对装有原血的离心管进行离心处理；所述视觉识别结构用于获取离心处理后的离心管内分层情况的图片，并根据图片识别出不同分层的液面高度；所述工控机用控制所述离心机、视觉识别结构、转运结构以及分液设备工作；所述分液设备用于根据识别的液面高度对离心管内的分层进行分液吸取；所述转运结构用于转运离心管。
7.根据权利要求6所述的基于视觉识别的高可靠细胞自动分离装置，其特征在于，所述视觉识别结构包括摄像机以及处理器。
8.根据权利要求7所述的基于视觉识别的高可靠细胞自动分离装置，其特征在于，所述转运结构包括机械臂。
9.根据权利要求8所述的基于视觉识别的高可靠细胞自动分离装置，其特征在于，所述装置还包括照明灯以及遮光板，照明灯以及遮光板用于调整离心管所在位置的环境参数。
10.根据权利要求9所述的基于视觉识别的高可靠细胞自动分离装置，其特征在于，所述处理器你内设有扫描模块、液面高度计算模块以及发送模块；
所述扫描模块，用于对图片进行扫描，获取各个分层的分界线；
所述液面高度计算模块，用于根据相邻分界线之间的间距，计算不同分层的液面高度；
所述发送模块，用于发送不同分层的液面高度数据。
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