CN113009142A - 自适应校准方法、装置、电子设备和可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种自适应校准方法、装置、电子设备和可读存储介质，涉及医学检测仪器技术领域，通过对比标准片反馈的期望灰度值与真实灰度值，逐步调整光源设备的发光强度，直至真实灰度值接近期望灰度值，完成校准，如此，在不同温度下实现了对光源的一致性校准，从而增加了仪器的稳定性，提高了临床测试的准确性。

Description

自适应校准方法、装置、电子设备和可读存储介质

技术领域

本申请涉及医学检测仪器技术领域，具体而言，涉及一种自适应校准方法、装置、电子设备和可读存储介质。

背景技术

胶体金免疫层析技术以其操作简便，检测特异等优点，在体外诊断产业占据较大的市场份额。目前的胶体金检测平台通常采用图像传感器，对胶体金试剂片数据进行采集。在采集到的图像中，胶体金试剂片反应线的灰度值与检测物质浓度呈函数关系，是最终定量输出的根据。该灰度值易受环境因素，尤其是光源的影响。

在现有的胶体金检测装置中，一般采用隔绝外部光源，提供内部光源的方式消除环境因素的影响，这里的内部光源通常为LED光源。LED的发光性能具有不稳定性，在相同的电流参数下，会因为采集环境温度等原因激发出不同的发光强度，使得浓度近似的反应后的胶体金试剂片的采集数据产生较大差异。采集环境温度为仪器运行产生的温度和自然环境温度的叠加结果，会随时间季节而波动。将采集模块改为恒温装置，改动点多且成本代价高，实际可行性很低。

因此，在不同温度下实现对光源的一致性校准，增加仪器的稳定性是当前亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种自适应校准方法、装置、电子设备和可读存储介质，以改善上述问题。

第一方面，本申请提供一种自适应校准方法，，应用于控制单元，所述方法包括：

获取图像采集装置采集的标准片的图像信息，其中，所述标准片处于光源设备以第一发光强度进行照射的环境中，所述图像信息包括期望灰度值及真实灰度值；

计算所述期望灰度值与所述真实灰度值的第一差值；

判断所述第一差值是否小于或等于预设阈值，若所述第一差值大于所述预设阈值，则基于所述第一差值对所述光源设备的发光强度进行调节，使所述光源设备以第二发光强度照射所述标准片；

在所述光源设备以第二发光强度照射所述标准片后，再次执行所述获取图像采集装置采集的标准片的图像信息至所述基于所述第一差值对所述光源设备的发光强度进行调节的步骤，直至所述第一差值小于或等于所述预设阈值。

在可选的实施方式中，所述基于所述第一差值对所述光源设备的发光强度进行调节的步骤包括：

获取所述光源设备的最小可调电流值；

基于所述第一差值及所述最小可调电流值，计算得到所述光源设备的待调节目标电流值；

基于所述待调节目标电流值对所述光源设备的发光强度进行调节。

在可选的实施方式中，所述控制单元保存有校准次数信息，所述基于所述第一差值及所述最小可调电流值，计算得到所述光源设备的待调节目标电流值的步骤包括：

获取校准次数信息以及所述光源设备的当前电流值，基于所述校准次数信息判断是否为第一次校准；

若确定为第一次校准，则判断所述第一差值是否为正值；

若确定所述第一差值为正值，则计算所述最小可调电流值与所述当前电流值的和值，将该和值作为所述待调节目标电流值；

若确定所述第一差值为负值，则计算所述当前电流值与所述最小可调电流值的第二差值，将所述第二差值作为所述待调节目标电流值。

在可选的实施方式中，所述方法还包括：

若确定不是第一次校准，则获取前一次校准时所述预设检测线处的第一历史真实灰度值、所述预设第一质控线处的第二历史真实灰度值以及所述预设第二质控线处的第三历史真实灰度值；

获取所述预设检测线处的第一当前真实灰度值、所述预设第一质控线处的第二当前真实灰度值以及所述预设第二质控线处的第三当前真实灰度值；

计算所述第一历史真实灰度值与所述第一当前真实灰度值的第一变化值，计算所述第二历史真实灰度值与所述第二当前真实灰度值的第二变化值，计算所述第三历史真实灰度值与所述第三当前真实灰度值的第三变化值；

基于所述第一变化值、所述第二变化值及所述第三变化值，按照以下公式获得所述光源设备的待调节变量：

ΔC1Y＝aΔled1+bΔled2+mΔled3+nΔled4

ΔC2Y＝bΔled1+aΔled2+nΔled3+mΔled4

ΔTY＝cΔled1+cΔled2+kΔled3+kΔled4

其中，a、b、c、m、n、k均为自适应参数，ΔC1Y为所述第二变化值，ΔC2Y为所述第三变化值，ΔTY为所述第一变化值，Δled1为所述光源设备的第一待调节变量，Δled2为所述光源设备的第二待调节变量，Δled3为所述光源设备的第三待调节变量，Δled4为所述光源设备的第四待调节变量；

基于所述第一待调节变量、第二待调节变量、第三待调节变量及所述第四待调节变量，计算得到所述光源设备的待调节目标电流值。

在可选的实施方式中，所述胶体金检测系统还包括温度采集装置，所述获取图像采集装置采集的标准片的图像信息的步骤包括：

获取所述温度采集装置采集的当前温度信息及上一次校准时采集的历史温度信息；

计算所述当前温度信息与所述历史温度信息的第三差值，判断所述第三差值是否大于第二预设阈值；

若确定所述第三差值大于所述第二预设阈值，则获取所述图像采集装置采集的标准片的图像信息。

在可选的实施方式中，所述获取所述图像采集装置采集的标准片的图像信息的步骤包括：

获取所述图像采集装置采集的所述标准片的彩色图像信息；

对所述彩色图像信息进行灰度处理及维度变换处理，得到所述彩色图像信息的一维灰度信息；

将一维灰度信息作为真实灰度值。

在可选的实施方式中，所述对所述彩色图像信息进行灰度处理及维度变换处理，得到所述彩色图像信息的一维灰度信息的步骤包括：

对所述彩色图像信息进行灰度处理，得到灰度图像信息，其中，所述灰度图像信息为二维数据；

根据所述灰度图像信息的灰度阶跃值，计算所述标准片所在区域的上边界与下边界，得到所述标准片的中心线；

从所述灰度图像信息中筛选出预设个数的沿所述中心线均匀分布的灰度值，得到二维灰度矩阵；

计算所述二维灰度矩阵中所有灰度值的均值，得到一维灰度信息。

第二方面，本申请提供一种自适应校准装置，应用于控制单元，所述装置包括：

获取模块，用于获取图像采集装置采集的标准片的图像信息，其中，所述标准片处于光源设备以第一发光强度进行照射的环境中，所述图像信息包括期望灰度值及真实灰度值；

计算模块，用于计算所述期望灰度值与所述真实灰度值的第一差值；

调节模块，用于判断所述第一差值是否小于或等于预设阈值，若所述第一差值大于所述预设阈值，则基于所述第一差值对所述光源设备的发光强度进行调节，使所述光源设备以第二发光强度照射所述标准片；

所述自适应校准装置还用于在所述光源设备以第二发光强度照射所述标准片后，再次执行所述获取图像采集装置采集的标准片的图像信息至所述基于所述第一差值对所述光源设备的发光强度进行调节的步骤，直至所述第一差值小于或等于所述预设阈值。

第三方面，本申请提供一种电子设备，所述电子设备包括控制单元、存储器及总线，所述存储器存储有所述控制单元可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述控制单元及所述存储器之间通过总线通信，所述控制单元执行所述机器可读指令，以执行前述实施方式任意一项所述的自适应校准方法的步骤。

第四方面，本申请提供一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被执行时实现前述实施方式任意一项所述的自适应校准方法的步骤。

本申请实施例提供了一种自适应校准方法、装置、电子设备和可读存储介质，通过获取图像采集装置采集的标准片的图像信息，其中，标准片处于光源设备以第一发光强度进行照射的环境中，图像信息包括期望灰度值及真实灰度值。计算期望灰度值与真实灰度值的第一差值。判断第一差值是否小于或等于预设阈值，若第一差值大于预设阈值，则基于第一差值对光源设备的发光强度进行调节，使光源设备以第二发光强度照射标准片。在光源设备以第二发光强度照射标准片后，再次执行获取图像采集装置采集的标准片的图像信息至基于第一差值对光源设备的发光强度进行调节的步骤，直至第一差值小于或等于预设阈值。如此，在不同温度下实现了对光源的一致性校准，从而增加了仪器的稳定性，提高了临床测试的准确性。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一些举例，并配合所附附图，作详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的胶体金检测系统的俯视示意图。

图2为本申请实施例提供的胶体金试剂片的结构示意图。

图3为本申请实施例提供的一种控制单元的结构框图。

图4为本申请实施例提供的自适应校准方法的流程示意图。

图5为本申请实施例提供的一种图像处理过程的示意图。

图6为本申请实施例提供的一种灰度-电流关系曲线图。

图7为本申请实施例提供的自适应校准装置的功能模块框图。

图标：1-胶体金检测系统；100-控制单元；110-存储器；120-处理器；130-自适应校准装置；131-获取模块；132-计算模块；133-调节模块；140-通信单元；200-标准片；300-图像采集装置；400-光源设备。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的特征可以相互结合。

体外诊断(In Vitro Diagnosis，IVD)，指将目标病例对应的样本(如血液，体液等)从病例体内分离出来，通过体外反应确定待测物浓度的一种检测方式，是临床诊断中一项十分重要的工具。体外诊断设备通常由反应试剂片和配套的检测平台组合形成。检测平台可以实现试剂片的自动加样，孵育，反应信号采集和信号值浓度转换等功能，继而完成物质浓度的定量输出。其中，能否采集到统一稳定，消除环境影响的反应信号。

如背景技术所介绍，胶体金免疫层析技术以其操作简便，检测特异等优点，在体外诊断产业占据较大的市场份额。目前的胶体金检测平台通常采用图像传感器，对胶体金试剂片数据进行采集。在采集到的图像中，胶体金试剂片反应线的灰度值与检测物质浓度呈函数关系，是最终定量输出的根据。该灰度值易受环境因素，尤其是光源的影响。

在现有的胶体金检测装置中，一般采用隔绝外部光源，提供内部光源的方式消除环境因素的影响，这里的内部光源通常为LED光源。LED光源的发光性能具有不稳定性，在相同的电流参数下，会因为采集环境温度等原因激发出不同的发光强度，使得浓度近似的反应后的胶体金试剂片的采集数据产生较大差异。采集环境温度为仪器运行产生的温度和自然环境温度的叠加结果，会随时间季节而波动。将采集模块改为恒温装置，改动点多且成本代价高，实际可行性很低。

因此，在不同温度下实现对光源的一致性校准，增加仪器的稳定性是当前亟需解决的问题。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种自适应校准方法、装置、电子设备和可读存储介质，通过对比标准片反馈的期望灰度值与真实灰度值，逐步调整光源设备的发光强度，直至真实灰度值接近期望灰度值，完成校准，在不同温度下实现了对光源的一致性校准，从而增加了仪器的稳定性，提高了临床测试的准确性。

需要说明的是，以上现有技术中的方案所存在的缺陷，均是申请人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本申请实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应该是申请人在本申请过程中对本申请做出的贡献。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的关键可以相互组合。

请结合参阅图1，图1为本申请实施例提供的胶体金检测系统1的俯视示意图。

胶体金检测系统1包括控制单元(图中未示出)、标准片200、图像采集装置300及光源设备400。

标准片200承载于试验台上，图像采集装置300悬挂于标准片200的上方，光源设备400并排设置于标准片200的上方，且靠近图像采集装置300。

其中，标准片200、图像采集装置300及光源设备400均处于密闭的暗室中，由光源设备400提供光源。

图像采集装置300用于采集标准片200的图像信息，其中，标准片200处于光源设备400以第一发光强度进行照射的环境中，图像信息包括期望灰度值及真实灰度值。

控制单元用于计算期望灰度值与真实灰度值的第一差值。

判断第一差值是否小于或等于预设阈值，若第一差值大于预设阈值，则基于第一差值对光源设备400的发光强度进行调节，使光源设备400以第二发光强度照射标准片200。

在光源设备400以第二发光强度照射标准片200后，再次执行获取图像采集装置300采集的标准片200的图像信息至基于第一差值对光源设备400的发光强度进行调节的步骤，直至第一差值小于或等于预设阈值。

可以理解的是，在对光源设备400的发光强度进行调节，直至第一差值小于或等于预设阈值后，即完成了校准，校准完成后，便可以进行正常的使用。即将标准片取出，放入胶体金试剂片，利用图像采集装置300对胶体金试剂片进行图像采集即可。

上述胶体金试剂片(以下简称试剂片)用于对检测物质进行测试，检测物质与试剂片中的反应物质发生反应后，通过图像采集装置300采集到的图像信息中试剂片的反应线处的灰度值与检测物质的浓度呈现函数关系。因此试剂片包括的反应线处的灰度值往往是作为最终定量输出的根据，为临床提供检测依据。如图2所示，图2为本申请实施例提供的胶体金试剂片的结构示意图，试剂片可以包括检测线T(Test Line，T线)、第一质控线C1(Quality Control Line，C线)及第二质控线C2。

标准片200则在校准过程中反馈真实灰度值。标准片可以是光源片，光源片与普通的胶体金试剂片结构相同，区别在于其测试区域为灰度均匀的打印试纸，该打印试纸出厂自带的标准期望参数即为上述期望灰度值，可根据不同类型的打印试纸确定。

可选地，在本申请实施例中光源设备400可以包括两组发光阵列板，每组发光阵列板包括两个LED灯，即包括LED1、LED2、LED3及LED4。每个LED灯均可单独调节发光亮度。同时，在校准前，每个LED灯均包括一个初始电流值，该初始电流值可作为校准迭代的起始点，选择的初始电流值一般较低，给后续的拟合回归校准过程留出较大的可调节空间。请结合参阅图3，图3为本申请实施例提供的一种控制单元100的结构框图。控制单元100可以包括处理器120、存储器110、自适应校准装置130及通信单元140，存储器110存储有处理器120可执行的机器可读指令，当控制单元100运行时，处理器120及存储器110之间通过总线通信，处理器120执行机器可读指令，并执行自适应校准方法。

存储器110、处理器120以及通信单元140各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现信号的传输或交互。

例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。自适应校准装置130包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于存储器110中的软件功能模块。处理器120用于执行存储器110中存储的可执行模块，例如自适应校准装置130所包括的软件功能模块或计算机程序。

其中，存储器110可以是，但不限于，随机读取存储器110(Random Access memory，RAM)，只读存储器110(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器110(ProgrammableRead-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器110(Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EPROM)，电可擦除只读存储器110(Electric Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EEPROM)等。

处理器120可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。上述处理器120可以是通用处理器120，包括中央处理器120(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器120(Network Processor，简称NP)等。

还可以是数字信号处理器120(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器120可以是微处理器120或者该处理器120也可以是任何常规的处理器120等。

本申请实施例中，存储器110用于存储程序，处理器120用于在接收到执行指令后，执行程序。本申请实施例任一实施方式所揭示的流程定义的方法可以应用于处理器120中，或者由处理器120实现。

通信单元140用于通过网络建立控制单元100与其他控制单元之间的通信连接，并用于通过网络收发数据。

在一些实施例中，网络可以是任何类型的有线或者无线网络，或者是他们的结合。仅作为示例，网络可以包括有线网络、无线网络、光纤网络、远程通信网络、内联网、因特网、局域网(Local Area Network，LAN)、广域网(Wide Area Network，WAN)、无线局域网(Wireless Local Area Networks，WLAN)、城域网(Metropolitan Area Network，MAN)、广域网(Wide Area Network，WAN)、公共电话交换网(Public Switched Telephone Network，PSTN)、蓝牙网络、ZigBee网络、或近场通信(Near Field Communication，NFC)网络等，或其任意组合。

可以理解，图1与2所示的结构仅为示意。控制单元100及胶体金检测系统1还可以具有比图1与图2所示更多或者更少的组件，或者具有与图1及图2所示不同的配置。图1与图2所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

请结合参阅图4，图4为本申请实施例提供的自适应校准方法的流程示意图。本申请实施例提供的自适应校准方法应用于图2中示出的控制单元100。下面基于图3示出的控制单元100的结构图对本申请实施例提供的自适应校准方法的步骤进行详细阐述。

步骤S1，获取图像采集装置300采集的标准片200的图像信息以及标准片的期望灰度值。

其中，标准片200处于光源设备400以第一发光强度进行照射的环境中，图像信息包括真实灰度值。

步骤S2，计算期望灰度值与真实灰度值的第一差值。

步骤S3，判断第一差值是否小于或等于预设阈值。

若第一差值大于预设阈值，则执行步骤S4。

步骤S4，基于第一差值对光源设备400的发光强度进行调节，使光源设备400以第二发光强度照射标准片200。

在光源设备400以第二发光强度照射标准片200后，再次执行获取图像采集装置300采集的标准片200的图像信息至基于第一差值对光源设备400的发光强度进行调节的步骤，直至第一差值小于或等于预设阈值。

其中，期望灰度值可以根据采用的标准片的型号确定，其为外部输入获得，不会根据光源设备400的发光强度的改变而改变，真实灰度值则会根据发光强度的改变而改变。因此，可通过调节光源设备400的发光强度使得真实灰度值无限接近期望灰度值。

本申请实施例提供的自适应校准方法，通过图像采集装置300采集的图像信息的期望灰度值与真实灰度值的差值，多次调节光源设备400的发光强度，使得真实灰度值无限接近期望灰度值，使得校准完成后的胶体金试剂片可以准确地反馈灰度信息，能够在不同温度下实现了对光源的一致性校准，从而增加了胶体金测试仪器的稳定性，提高了临床测试的准确性。

在可选的实施方式中，可通过以下方式实现步骤S1，获取图像采集装置300采集的标准片200的图像信息：

获取图像采集装置300采集的标准片200的彩色图像信息。

对彩色图像信息进行灰度处理及维度变换处理，得到彩色图像信息的一维灰度信息。

将一维灰度信息作为真实灰度值。

如上述对胶体金检测系统1所介绍的那样，实际使用时的试剂片的测试区域其反馈的灰度值会随着光强度的改变而发生明显的变化，会对检测结果造成影响，使得检测结论的准确性降低。标准片其测试区域为灰度均匀的打印试纸，其包括一个已知的标准灰度值，即期望灰度值，在校准过程中其反馈的灰度值会随着光强度的改变而发生明显变化。

而本申请实施例通过图像采集装置300采集到标准片200的图像，并对图像进行处理，得到真实灰度值，便于后续基于期望灰度值及真实灰度值进行校准，从而使得检测结果更加准确。

在实际情况中，图像信息往往可能存在异常突变点，如果直接利用二维的灰度图像信息进行后续计算处理，计算的结果往往存在一定误差，因此，在可选的实施方式中，可通过以下步骤对彩色图像信息进行灰度处理及维度变换处理，得到彩色图像信息的一维灰度信息：

对彩色图像信息进行灰度处理，得到灰度图像信息，其中，灰度图像信息为二维数据。

根据灰度图像信息的灰度阶跃值，计算标准片200所在区域的上边界与下边界，得到标准片200的中心线。

从灰度图像信息中筛选出预设个数的沿中心线均匀分布的灰度值，得到二维灰度矩阵。

计算二维灰度矩阵中所有灰度值的均值，得到一维灰度信息。

其中，预设个数可以根据需要确定，例如50-200。

如图5所示，图5为本申请实施例提供的一种图像处理过程的示意图。图5(a)为对彩色图像信息进行灰度处理后得到的二维的灰度图像信息。根据灰度图像信息的灰度值跃变的特征，计算出浅色试纸区域的上边界和下边界，进而计算出标准片200的中心线，即图5(a)中所示出的虚线midY。

接着，从灰度图像信息中筛选出预设个数个沿中心线均匀分布的弧度值，如图5(b)所示，图5(b)为从图5(a)中的中心线midY筛选出80个沿中心线均匀分布的灰度值，得到了一个缩小的二维灰度矩阵，接着对该二维灰度矩阵的每列数据累加计算均值，得到一维灰度信息。

如此，用二维灰度矩阵的列均值代表图像每列的灰度值，可以避免读取到异常突变点的值产生的影响，同时简化了图像中像素与光源设备400的距离关系。

在可选的实施方式中，步骤S4，基于第一差值对光源设备400的发光强度进行调节可通过以下步骤实现：

获取光源设备400的最小可调电流值。基于第一差值及最小可调电流值，计算得到光源设备400的待调节目标电流值。基于待调节目标电流值对光源设备400的发光强度进行调节。

需要说明的是，在基于待调节目标电流值对光源设备400的发光强度进行调节前，还可以记录光源设备400的当前电流值，以便于后续的校准。

光源设备400的最小可调电流值可根据光源设备400包括的LED灯的自身参数确定，例如，可以是0.1mA、0.2mA、0.3mA…等等。

在调节光源设备400的发光强度时，可根据当前的校准情况使用不同的方法对光源设备400的发光强度进行调节。当前的校准情况包括第一次校准和第n次校准，由于第一次校准时控制单元100中未存储邻近的灰度-电流关系数据，只能根据灰度和电流的趋势关系对电流进行粗校准。而当第n次校准时，由于控制单元100中保存有多组邻近的灰度-电流关系数据，可计算出自适应调节参数，因此可基于多组邻近的灰度-电流关系数据计算得到自适应函数，并利用胶体金检测系统1的当前状态进行精准电流校准，下面分别对两种不同的情况下采用的方法进行详细介绍。

控制单元100保存有校准次数信息，在确定当前为第一次校准时，则采用粗校准的方法进行校准，根据电流增大，发光强度增强，读取灰度值减小的一般规律，比较当下灰度值与期望灰度值之间的大小关系，若当下灰度值大于期望灰度值，则增大电流，若当下灰度值小于期望灰度值，则减小电流。可选的实现方式如下：

获取校准次数信息以及光源设备400的当前电流值，基于校准次数信息判断是否为第一次校准。若确定为第一次校准，则判断第一差值是否为正值。若确定第一差值为正值，则计算最小可调电流值与当前电流值的和值，将该和值作为待调节目标电流值。若确定第一差值为负值，则计算当前电流值与最小可调电流值的第二差值，将第二差值作为待调节目标电流值。

例如，光源设备400的当前电流值为0.9mA，光源设备400的最小可调电流值为0.4mA，若第一差值为正值时也就说明期望灰度值大于目前的真实灰度值，需要将光源设备400的电流值调大，因此可以计算光源设备400的当前电流值与光源设备400的最小可调电流值的和值，也就是0.9mA+0.4mA＝1.3mA。即待调解目标电流值为1.04A。

若第一差值为负值时，也就说明期望灰度值小于目前的真实灰度值，需要将光源设备400的电流值调小，因此可以计算光源设备400的当前电流值与光源设备400的最小可调电流值的差值，也就是0.9mA-0.4Ma＝0.5mA。即待调解目标电流值为0.5mA。

如此，完成初次的粗校准，使得真实灰度值接近期望灰度值。

在根据控制单元100内存储的校准次数确定当前为第n次校准时，可根据先前记录的灰度-电流关系计算自适应调节函数，进而根据当前的真实灰度值以及自适应调节函数计算得到光源设备400的待调节目标电流值。下面以光源设备400包括4个LED灯为例，对采用精准电流校准的方法进行校准的过程做详细阐述：

请再次参阅图2，在可选的实施方式中若确定不是第一次校准，则获取前一次校准时预设检测线处的第一历史真实灰度值、预设第一质控线处的第二历史真实灰度值以及预设第二质控线处的第三历史真实灰度值。

获取预设检测线出的第一当前真实灰度值、预设第一质控线处的第二当前真实灰度值以及预设第二质控线处的第三当前真实灰度值。

计算第一历史真实灰度值与第一当前真实灰度值的第一变化值，计算第二历史真实灰度值与第二当前真实灰度值的第二变化值，计算第三历史真实灰度值与第三当前真实灰度值的第三变化值。

基于第一变化值、第二变化值及第三变化值，按照以下公式获得光源设备400的待调节变量：

ΔC1Y＝aΔled1+bΔled2+mΔled3+nΔled4

ΔC2Y＝bΔled1+aΔled2+nΔled3+mΔled4

ΔTY＝cΔled1+cΔled2+kΔled3+kΔled4公式(1)

其中，a、b、c、m、n、k均为自适应参数，ΔC1Y为第二变化值，ΔC2Y为第三变化值，ΔTY为第一变化值，Δled1为光源设备400的第一待调节变量，Δled2为光源设备400的第二待调节变量，Δled3为光源设备400的第三待调节变量，Δled4为光源设备400的第四待调节变量。

基于第一待调节变量、第二待调节变量、第三待调节变量及第四待调节变量，计算得到光源设备400的待调节目标电流值。

请再次参阅图1，试剂片包括检测线、第一质控线(Quality Control Line，C线)及第二质控线。作为一种可选的实施方式，在校准过程中所设置的预设检测线、预设第一质控线、预设第二质控线的位置分别与试剂片的检测线、第一质控线以及第二质控线的位置分别对应。由上述公式(1)可知，等式为3个，但待计算的变化量为4个，因此，基于上述公式(1)进行求解时，也有可能存在多组解的情况，在这种情况下可以遍历所有可能的解，任意选取一个作为最终解。为了使得四个LED灯的光源的光强度分配均匀，可采用以下方法，对该公式(1)求解：

作为一种可选的实施方式，若真实灰度值大于期望灰度值时，则说明当前光源设备400的光强度较弱，需要增大光源设备400的电流，因此可做如下嵌套循环遍历所有可能解，按照LED灯的最小调节电流值，外层循环增加LED1电流，内层循环增加LED2电流。

例如，当LED1的电流大于LED2的电流时，循环遍历所有解的步骤可以如下：LED1每次增加一个最小调节电流值(如0.4mA)，在此条件下，不断增加LED2的电流，在LED1和LED2已知的情况下，通过已上述公式(1)计算出剩下的LED3和LED4的电流，判断四个电流值是否满足0<LED<最大电流量程，若满足，则跳出循环，输出解；不满足，则继续循环直到结束(循环终点：LED1和LED2增加到其中一个达到最大电流量程)。

又例如，当LED1的电流小于LED2的电流时，可外层循环增加LED2电流，内层循环增加LED1电流，循环遍历所有解的步骤可以如下：LED2每次增加一个最小调节电流值(如0.4mA)，在此条件下，不断增加LED1的电流，在LED1和LED2已知的情况下，通过已上述公式(1)计算出剩下的LED3和LED4的电流，判断四个电流值是否满足0<LED<最大电流量程，若满足，则跳出循环，输出解；不满足，则继续循环直到结束(循环终点：LED1和LED2增加到其中一个达到最大电流量程)。

作为另一种可选的实施方式，若真实灰度值小于期望灰度值时，则说明当前光源设备400的光强度较强，需要降低光源设备400的电流，因此可做如下嵌套循环遍历所有可能解，按照LED灯的最小调节电流值，外层循环减小LED2的电流，内层循环减小LED1的电流。

例如，当LED1的电流大于LED2的电流时，LED2每次减小一个最小调节电流值(如0.4mA)，在此条件下，不断减小LED1的电流，在LED1和LED2已知的情况下，通过已上述公式(1)计算出剩下的LED3和LED4的电流，计算比较四个电流的是否满足0<LED<最大电流量程。满足跳出循环，不满足则继续循环(循环终点：LED1和LED2减小到其中一个电流值为0)。

又例如，当LED1的电流小于LED2的电流时，LED1每次减小一个最小调节电流值(如0.4mA)，在此条件下，不断减小LED2的电流，在LED1和LED2已知的情况下，通过已上述公式(1)计算出剩下的LED3和LED4的电流，计算比较四个电流的是否满足0<LED<最大电流量程。满足跳出循环，不满足则继续循环(循环终点：LED1和LED2减小到其中一个电流值为0)。

当然，基于上述公式(1)进行求解时，也有可能存在无解的情况，这种无解的情况往往是因为光源设备400包括的四个LED灯是有固定区间的，若求出的解在区间外则没有实际意义，由于本申请实施例采用的自适应校准的建模原理是局部线性，因此在较远的边缘区间，计算出的线性参数可能存在不精确的情况，但可以把电流往目标值拉近，较近区间内参数是精确的，才可计算出符合要求的待调节变量输出。

但较远区间可能出现因参数变化较大，想要调节出目标灰度，需要变化的电流量超出量程的问题。这种情况主要因为光源设备400包括的LED灯的初始电流值设置不合适，解决方法是在迭代校准前，避免选取到灰度-电流关系的边界极端值作为初始电流值。

可选地，在根据当前的真实灰度值以及自适应调节函数计算得到光源设备400的待调节目标电流值之前，可根据先前记录的灰度-电流关系计算自适应调节函数，下面对根据先前记录的灰度-电流关系计算自适应调节函数自适应的原理及过程做详细阐述：

请再次结合参阅图2，试剂片包括的反应线有：检测线T，质控线C1和C2，读取的灰度信息均为反应线处的灰度值。首先，试剂片划线位置相对固定，只在T线和C线处进行反应，需要转化读取的实际也是反应线处的灰度值，只有在目标区域的灰度为期望值时，校准才有保证读值准确的实际意义。其次，某个LED灯对灰度影响的大小，与该灰度对应的读值位置和LED灯之间的相对距离有关，不同的读值位置就会引入不同的权重参数，选取的读值位置过多会导致最终计算上的不可行。

同时，请结合参阅图6，图6为本申请实施例提供的一种灰度-电流关系曲线图，灰度随电流的变化趋势整体上可看作一种指数函数模型，其中的突变点表示系统发生了温度模态上的切换。考虑到非线性建模中涉及到计算的参数较多，需要多组灰度-电流数据才能达到要求的拟合精度，且模型的参数随时可因为温度模态的变化而改变，参数的计算和实时更新具有不可行性。对如图6所示的关系曲线进一步进行分析，发现电流的变化区间较小时，可用线性近似灰度与电流之间的函数关系。所以本申请提出一种使用分段线性插值的思想进行关系建模的拟合方式，在短区间内，可按照y＝k LED+b的方式描述某个LED灯和某一个读值位置对应的灰度值之间的关系，预估该LED灯的需要变化的大小。

作为一种可能的实施方式，首先，对T线，C1线和C2线三处读值位置，同时对发光阵列板所包含的LED1，LED2，LED3和LED4的四个LED灯的电流值读值。其中LED1，LED2位于同一块发光阵列板上，LED3，4位于同一块发光阵列板上。

请再次结合参阅图1与图2，任意一个单侧发光阵列板上，两个LED灯和反应线之间的距离关系具有对称性，所以在建立C2线处的函数关系式时，同一块发光阵列板上的自适应参数可根据C1线的函数关系式中已有的自适应参数设定，以达到计算简化的目的。同理，在建立T线的函数关系式时，由于同一个发光阵列板上左右两个LED灯与T线的距离相等，因此可设为一个值，也就是说，建立得到的叠加函数模型如下：

C1Y＝aled1+bled2+mled3+nled4+e1

C2Y＝bled1+aled2+nled3+mled4+e2

TY＝cled1+cled2+kled3+kled4+e3公式(2)

其中，C1Y表示C1线处对应的真实灰度值，C2Y表示C2线处对应的真实灰度值，TY表示T线处对应的真实灰度值，LED1，LED2，LED3，LED4分别表示LED灯所对应的当前电流值。a表示读值位置C1Y与灯LED1的调节电流之间的自适应参数，b表示C1Y与LED2之间的自适应参数，m表示C1Y与LED3之间的自适应参数，n表示C1Y与LED4之间的自适应参数，e1、e2及e3均表示累加的环境误差值，C1处的最终灰度值为四个LED灯在该位置处各自贡献的叠加值。在光源设备400的高度和角度不变的条件下，自适应参数与光源设备400包括的LED灯以及读值位置之间的距离有关，相同的距离可认定使用同一个自适应参数。

公式(2)中，a、b、c、m、n、k为待拟合求解的自适应参数，作为一种可选的实施方式，可通过如下方式计算自适应参数：

每次电流变化前，控制单元100会存储四个LED灯的当前电流值以及在当前电流值下对应的反应线处的真实灰度值。在变化四个LED灯的电流后，会出现一组新的电流和真实灰度值数据，将两组数据分别带入公式(2)中并求差分，约去定值，则有：

ΔC1Y＝aΔled1+bΔled2+mΔled3+nΔled4

ΔC2Y＝bΔled1+aΔled2+nΔled3+mΔled4

ΔTY＝cΔled1+cΔled2+kΔled3+kΔled4公式(3)

其中，Δ符号表示各个变量的差分值。如此，根据当前的每个电流与灰度的变化实时更新，继而可以得出当前系统运行状态下，每个LED各自的自适应调节参数。

由公式(3)可以看出，需要计算的自适应参数有6个，即a、b、c、m、n、k。对应的公式只有3个，所以在实际计算时，可采用控制变量的方式求取自适应参数。每次只改变其中一个发光阵列板的电流，使得另一个发光阵列板对应的每个LED灯的电流值的差分值为0，如改变LED1及LED2的电流值，LED3及LED4的电流值不变，则公式可以进一步转化为：

ΔC1Y＝aΔled1+bΔled2

ΔC2Y＝bΔled1+aΔled2

ΔTY＝cΔled1+cΔled2

公式(4)

如此，可求得自适应参数a、b、c。接着，可采用同样的原理，改变LED3及LED4的电流值，LED1及LED2的电流值不变，求取自适应参数m、n、k。

将求取到的所有自适应参数带入公式(3)中即可得到上述公式(1)。便于后续校准时利用公式(1)计算得到每个LED灯的待调节变量进行校准。

在可选的实施方式中，胶体金检测系统1还包括温度采集装置，在步骤S1之前，还可以根据温度采集装置确定是否需要对胶体金检测系统1进行校准。

首先，获取温度采集装置采集的当前温度信息及上一次校准时采集的历史温度信息。

接着，计算当前温度信息与历史温度信息的第三差值，判断第三差值是否大于第二预设阈值。

若确定第三差值大于第二预设阈值，则获取图像采集装置300采集的标准片200的图像信息。

若确定第三差值未大于第二预设阈值，则无须对胶体金检测系统1进行校准，直接使用即可。

如此，在温度差距过大会对真实灰度值产生影响时便及时校准胶体金检测系统1，便于及时调节测量误差，提高了仪器的稳定性。

在下面表格中，给出了基于上述方法进行光源校准的两组测试结果，包含一组高值光源片校准测试数据和一组低值光源片校准测试数据，给出了迭代平衡时的灰度值以及每次达到平衡的迭代次数和时间，以说明使用本申请提高的自适应校准方法进行校准的准确性高以及所建模型能达到快速收敛的技术效果。

表格中高值光源片的期望灰度值为2313，低值光源片的期望灰度值为1129。

表1

根据表中数据可以看出，每组测试中，每次平衡时的灰度读值，其重复性CV≤1％，与期望值相比准确性≤±3％，测试基本可在60s内达到平衡。

基于同一发明构思，请结合参阅图7，图7为本申请实施例提供的自适应校准装置130的功能模块框图。本申请实施例中还提供了与图3示出的自适应校准方法对应的自适应校准装置130，装置包括：

获取模块131，用于获取图像采集装置300采集的标准片200的图像信息，其中，标准片200处于光源设备400以第一发光强度进行照射的环境中，图像信息包括期望灰度值及真实灰度值。

计算模块132，用于计算期望灰度值与真实灰度值的第一差值。

调节模块133，用于判断第一差值是否小于或等于预设阈值，若第一差值大于预设阈值，则基于第一差值对光源设备400的发光强度进行调节，使光源设备400以第二发光强度照射标准片200。

自适应校准装置130还用于在光源设备400以第二发光强度照射标准片200后，再次执行获取图像采集装置300采集的标准片200的图像信息至基于第一差值对光源设备400的发光强度进行调节的步骤，直至第一差值小于或等于预设阈值。

由于本申请实施例中的装置解决问题的原理与本申请实施例上述自适应校准方法、装置、电子设备和可读存储介质相似，因此装置的实施原理可以参见方法的实施原理，重复之处不再赘述。

本申请实施例也提供了一种可读存储介质，可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被执行时实现上述的自适应校准方法。

综上所述，本申请实施例提供了一种自适应校准方法、装置、电子设备和可读存储介质，通过获取图像采集装置300采集的标准片200的图像信息，其中，标准片200处于光源设备400以第一发光强度进行照射的环境中，图像信息包括期望灰度值及真实灰度值。计算期望灰度值与真实灰度值的第一差值。判断第一差值是否小于或等于预设阈值，若第一差值大于预设阈值，则基于第一差值对光源设备400的发光强度进行调节，使光源设备400以第二发光强度照射标准片200。在光源设备400以第二发光强度照射标准片200后，再次执行获取图像采集装置300采集的标准片200的图像信息至基于第一差值对光源设备400的发光强度进行调节的步骤，直至第一差值小于或等于预设阈值。如此，在不同温度下实现了对光源的一致性校准，从而增加了仪器的稳定性，提高了临床测试的准确性。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种自适应校准方法，其特征在于，应用于胶体金检测系统包括的控制单元，所述方法包括：

获取图像采集装置采集的标准片的图像信息以及所述标准片的期望灰度值，其中，所述标准片处于光源设备以第一发光强度进行照射的环境中，所述图像信息包括真实灰度值；

计算所述期望灰度值与所述真实灰度值的第一差值；

判断所述第一差值是否小于或等于预设阈值，若所述第一差值大于所述预设阈值，则基于所述第一差值对所述光源设备的发光强度进行调节，使所述光源设备以第二发光强度照射所述标准片；

在所述光源设备以第二发光强度照射所述标准片后，再次执行所述获取图像采集装置采集的标准片的图像信息至所述基于所述第一差值对所述光源设备的发光强度进行调节的步骤，直至所述第一差值小于或等于所述预设阈值。

2.根据权利要求1所述的自适应校准方法，其特征在于，所述基于所述第一差值对所述光源设备的发光强度进行调节的步骤包括：

获取所述光源设备的最小可调电流值；

基于所述第一差值及所述最小可调电流值，计算得到所述光源设备的待调节目标电流值；

基于所述待调节目标电流值对所述光源设备的发光强度进行调节。

3.根据权利要求2所述的自适应校准方法，其特征在于，所述控制单元保存有校准次数信息，所述基于所述第一差值及所述最小可调电流值，计算得到所述光源设备的待调节目标电流值的步骤包括：

获取校准次数信息以及所述光源设备的当前电流值，基于所述校准次数信息判断是否为第一次校准；

若确定为第一次校准，则判断所述第一差值是否为正值；

若确定所述第一差值为正值，则计算所述最小可调电流值与所述当前电流值的和值，将该和值作为所述待调节目标电流值；

若确定所述第一差值为负值，则计算所述当前电流值与所述最小可调电流值的第二差值，将所述第二差值作为所述待调节目标电流值。

4.根据权利要求3所述的自适应校准方法，其特征在于，所述方法还包括：

若确定不是第一次校准，则获取前一次校准时预设检测线处的第一历史真实灰度值、所述预设第一质控线处的第二历史真实灰度值以及所述处的第三历史真实灰度值；

获取所述预设检测线处的第一当前真实灰度值、所述预设第一质控线处的第二当前真实灰度值以及所述预设第二质控线处的第三当前真实灰度值；

计算所述第一历史真实灰度值与所述第一当前真实灰度值的第一变化值，计算所述第二历史真实灰度值与所述第二当前真实灰度值的第二变化值，计算所述第三历史真实灰度值与所述第三当前真实灰度值的第三变化值；

基于所述第一变化值、所述第二变化值及所述第三变化值，按照以下公式获得所述光源设备的待调节变量：

ΔC1Y＝aΔled1+bΔled2+mΔled3+nΔled4

ΔC2Y＝bΔled1+aΔled2+nΔled3+mΔled4

ΔTY＝cΔled1+cΔled2+kΔled3+kΔled4

其中，a、b、c、m、n、k均为自适应参数，ΔC1Y为所述第二变化值，ΔC2Y为所述第三变化值，ΔTY为所述第一变化值，Δled1为所述光源设备的第一待调节变量，Δled2为所述光源设备的第二待调节变量，Δled3为所述光源设备的第三待调节变量，Δled4为所述光源设备的第四待调节变量；

基于所述第一待调节变量、第二待调节变量、第三待调节变量及所述第四待调节变量，计算得到所述光源设备的待调节目标电流值。

5.根据权利要求1所述的自适应校准方法，其特征在于，所述胶体金检测系统还包括温度采集装置，所述获取图像采集装置采集的标准片的图像信息的步骤包括：

获取所述温度采集装置采集的当前温度信息及上一次校准时采集的历史温度信息；

计算所述当前温度信息与所述历史温度信息的第三差值，判断所述第三差值是否大于第二预设阈值；

若确定所述第三差值大于所述第二预设阈值，则获取所述图像采集装置采集的标准片的图像信息。

6.根据权利要求5所述的自适应校准方法，其特征在于，所述获取所述图像采集装置采集的标准片的图像信息的步骤包括：

获取所述图像采集装置采集的所述标准片的彩色图像信息；

对所述彩色图像信息进行灰度处理及维度变换处理，得到所述彩色图像信息的一维灰度信息；

将所述一维灰度信息作为所述真实灰度值。

7.根据权利要求6所述的自适应校准方法，其特征在于，所述对所述彩色图像信息进行灰度处理及维度变换处理，得到所述彩色图像信息的一维灰度信息的步骤包括：

对所述彩色图像信息进行灰度处理，得到灰度图像信息，其中，所述灰度图像信息为二维数据；

根据所述灰度图像信息的灰度阶跃值，计算所述标准片所在区域的上边界与下边界，得到所述标准片的中心线；

从所述灰度图像信息中筛选出预设个数的沿所述中心线均匀分布的灰度值，得到二维灰度矩阵；

计算所述二维灰度矩阵中所有灰度值的均值，得到一维灰度信息。

8.一种自适应校准装置，其特征在于，应用于控制单元，所述装置包括：

获取模块，用于获取图像采集装置采集的标准片的图像信息，其中，所述标准片处于光源设备以第一发光强度进行照射的环境中，所述图像信息包括真实灰度值；

计算模块，用于计算所述期望灰度值与所述真实灰度值的第一差值；

调节模块，用于判断所述第一差值是否小于或等于预设阈值，若所述第一差值大于所述预设阈值，则基于所述第一差值对所述光源设备的发光强度进行调节，使所述光源设备以第二发光强度照射所述标准片；

所述自适应校准装置还用于在所述光源设备以第二发光强度照射所述标准片后，再次执行所述获取图像采集装置采集的标准片的图像信息至所述基于所述第一差值对所述光源设备的发光强度进行调节的步骤，直至所述第一差值小于或等于所述预设阈值。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括控制单元、存储器及总线，所述存储器存储有所述控制单元可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述控制单元及所述存储器之间通过总线通信，所述控制单元执行所述机器可读指令，以执行权利要求1-7任意一项所述的自适应校准方法的步骤。

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被执行时实现权利要求1-7任意一项所述的自适应校准方法的步骤。

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