TW201712634A - 紙式檢測裝置之顏色辨識方法 - Google Patents

Abstract

一種紙式檢測裝置之顏色辨識方法，包含：一影像擷取步驟，由一影像擷取裝置拍攝一紙式檢測裝置之一檢測區，以產生一影像資料，並將該影像資料傳送至一處理器；一影像前處理步驟，由該處理器對該影像資料之數個像素點進行一灰階轉換，及設定一閥值，並將灰階值小於該閥值之該數個像素點視為數個運算點；及一顏色判斷步驟，由該處理器對該數個運算點進行一色彩量化處理，再透過一分裂演算法依顏色值將該數個運算點分群為數個色區，並以具有最多該運算點的該色區所代表的顏色作為一判斷顏色，藉由上述方法以提升顏色辨識正確性。

Description

紙式檢測裝置之顏色辨識方法

本發明係關於一種紙式檢測裝置之顏色辨識方法，尤其是一種透過影像處理以辨識紙式檢測裝置之檢測區顏色的方法。

微流體紙晶片檢測裝置(Microfluidic Paper-Based Analytical Devices，μPADs)可針對特定疾病進行初步篩檢，當操作人員由患者身上取得一待測液後，可將該待測液滴在該微流體紙晶片檢測裝置的檢測區內，使該檢測區因化學反應而產生顏色變化，此時，操作人員即可根據該檢測區的顏色變化而判斷患者的患病程度。

當操作人員以上述紙式檢測裝置進行檢測後，操作人員可能直接以肉眼觀察該檢測區之顏色，惟，不同的人對相同的顏色可能有不同的解讀，當該檢測區之顏色無法以同一判斷標準進行辨識時，以顏色變化所呈現之檢測結果將不具有參考價值。

為了避免因判斷標準不一所產生的不良影響，習知亦可透過一檢測儀器以檢測該紙式檢測裝置之該檢測區的顏色。然而，該紙式檢測裝置之該檢測區可能於製造時產生雜點(例如蠟點或其他瑕疵點)，當該檢測區與待測液作用而產生化學反應時，雜點處的顏色變化將會異於該檢測區其餘部分的顏色變化，當該檢測儀器以該檢測區內的所有顏色點計算一平均顏色值時，該平均顏色值將會受該雜點處的顏色影響而有所失真，進而導致該檢測區內的顏色判斷結果失準。

有鑑於此，遂提供一種紙式檢測裝置之顏色辨識方法，以解決習知紙式檢測裝置之顏色辨識正確性不佳的問題。

本發明之目的係提供一種紙式檢測裝置之顏色辨識方法，該紙式檢測裝置之顏色辨識方法可提升顏色辨識正確性。

為達到前述發明目的，本發明所運用之技術手段如下：一種紙式檢測裝置之顏色辨識方法，係由具有一影像擷取裝置及一處理器之一影像處理組件執行以下步驟，其步驟包含：一影像擷取步驟，由該影像擷取裝置拍攝一紙式檢測裝置之一檢測區，以產生一影像資料，並將該影像資料傳送至該處理器；一影像前處理步驟，由該處理器對該影像資料之數個像素點進行一灰階轉換，以得到該數個像素點之灰階值，及設定一閥值，並由該數個像素點中判斷哪些像素點的灰階值小於該閥值，再將符合上述判斷結果的每一個像素點共同視為數個運算點；及一顏色判斷步驟，由該處理器對該數個運算點進行一色彩量化處理，以將該數個運算點還原至該影像資料所呈現之原始顏色，並得到該數個運算點之顏色值，再透過一分裂演算法依顏色值將該數個運算點分群為數個色區，並輸出一判斷顏色，且該判斷顏色為具有最多該運算點的該色區所代表的顏色。

其中，在執行該顏色判斷步驟後，另執行一比對步驟，該比對步驟係由該處理器讀取一資料庫之數個樣本顏色，並以一比對公式比對該判斷顏色及該數個樣本顏色，再以與該判斷顏色具有最小之一差異值的該樣本顏色作為一顏色比對結果，並輸出該比對結果。

其中，該比對公式為： 其中，d為該差異值；q _r 為該樣本顏色之紅色數值；q _g 為該樣本顏色之綠 色數值；q _b 為該樣本顏色之藍色數值；p _r 為該判斷顏色之紅色數值；p _g 為該判斷顏色之綠色數值；p _b 為該判斷顏色之藍色數值。

其中，在該顏色判斷步驟中，該分裂演算法為一中位數切割演算法。

據此，本發明之紙式檢測裝置之顏色辨識方法，可準確辨別該紙式檢測裝置之檢測流道的主要代表顏色，具有提升顏色辨識正確性的功效。

〔本發明〕

1‧‧‧影像擷取裝置

2‧‧‧處理器

3‧‧‧資料庫

4‧‧‧承載台

5‧‧‧紙式檢測裝置

S1‧‧‧影像擷取步驟

S2‧‧‧影像前處理步驟

S3‧‧‧顏色判斷步驟

S4‧‧‧比對步驟

第1圖：本發明之紙式檢測裝置之顏色辨識方法的實施裝置圖。

第2圖：本發明之紙式檢測裝置之顏色辨識方法的步驟流程圖。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：請參照第1圖所示，其係本發明之紙式檢測裝置之顏色辨識方法的一參考實施裝置，該實施裝置可為一影像處理組件，該影像處理組件包含一影像擷取裝置1及一處理器2，且該處理器2係電性連接一資料庫3。

該影像擷取裝置1可為任何攝像元件，並可用以拍攝一承載台4上之一紙式檢測裝置5，並產生一影像資料。

該處理器2可為一電腦或任何運算處理器，並可執行一軟體或程式，以進行運算統計等操作。在本實施例中，該處理器2電性連接該影像擷取裝置1以接收該影像資料，並可對該影像資料進行相關的影像處理。

該資料庫3係用以儲存一比對資料，該比對資料可為數個樣 本顏色。在本實施例中，該資料庫3電性連接該處理器2，以供該處理器2讀取該資料庫3中之該數個樣本顏色，並使該處理器2得以進行後續的比對與判斷處理；又，該資料庫3所儲存之該比對資料可為該影像擷取裝置1所拍攝之該影像資料，或者為該影像資料經過該處理器2進行影像處理後所建立之該數個樣本顏色，且上述資料皆可透過該處理器2轉存於該資料庫3中，以供該處理器2作為後續之比對與判斷的參考資料。

請參照第2圖所示，本發明紙式檢測裝置之顏色辨識方法係包含一影像擷取步驟S1、一影像前處理步驟S2及一顏色判斷步驟S3。

該影像擷取步驟S1，係由該影像擷取裝置1拍攝該紙式檢測裝置5之一檢測區，以產生一影像資料，並將該影像資料傳送至一處理器。其中，該紙式檢測裝置5之顏色較佳應與該承載台4的顏色有所區隔，以避免該影像擷取裝置1所拍攝的影像資料同時包含該紙式檢測裝置5及該承載台4時，該紙式檢測裝置5及該承載台4因顏色相近而產生混淆。

該影像前處理步驟S2，由該處理器2對該影像資料之數個像素點進行一灰階轉換，以得到該數個像素點之灰階值，及設定一閥值，並由該數個像素點中判斷哪些像素點的灰階值小於該閥值，再將符合上述判斷結果的每一個像素點共同視為數個運算點。

更詳言之，該紙式檢測裝置5通常會具有該檢測區及一非檢測區(例如該紙式檢測裝置5之基材，或者圍繞該檢測區之分隔蠟線)，當該檢測液滴於該紙式檢測裝置5之檢測區後，該檢測區會因化學反應而產生顏色變化(例如由白色變深紫色)，且該檢測區變化後的顏色會與非檢測區的顏色不同；或者，若該檢測區於製造過程中產生雜點(例如蠟點或其他瑕疵點)時，該雜點處的顏色變化(例如仍維持白色)將會異於該檢測區其餘部位的顏色變化。因此，當該處理器2對該影像資料之數個像素點進行灰階轉換後，可使正常反應之該檢測區的顏色與雜點或非檢測區的顏 色產生明顯區隔(例如以較低的灰階值表示深紫色的像素點，以較高的灰階值表示白色的像素點)，此時，該處理器2可將該數個像素點的灰階值與該閥值進行比對，並僅將灰階值小於該閥值之該數個像素點視為數個運算點，即可於該影像資料中去除不必要的非檢測區或雜點，僅以可正常反應之該檢測區的像素點進行後續的顏色比對，具有提升後續顏色判斷正確性的效果。其中，該閥值的大小可由使用者依該紙式檢測裝置5之顏色分佈而自由設定，且可設於0~255之間，此為本領域技術人員所熟知，於此不加以限制或贅述。

該顏色判斷步驟S3，由該處理器2對該數個運算點進行一色彩量化處理，以得到該數個運算點之顏色值，再透過一分裂演算法依顏色值將該數個運算點分群為數個色區，並以具有最多該運算點的該色區所代表的顏色作為一判斷顏色，並由該處理器2輸出該判斷顏色。

更詳言之，由於在該影像前處理步驟S2中所產生的數個運算點係經由灰階轉換而得，因此，為了呈現該數個運算點的原始顏色，在該顏色判斷步驟S3中，該色彩量化處理係先將該數個運算點還原至該影像資料所呈現之原始顏色，再依該數個運算點的原始顏色以得到該數個運算點之顏色值，且該顏色值可由三原色(RGB)表示。

又，該分裂演算法可為任何用以分群的演算法，在此並不設限，在本實施例中，係利用一中位數切割演算法(Median-Cut Algorithm)。該中位數切割演算法之分群方式係為習知技術，於此不再詳述，僅簡述如下：當該處理器2接收該影像資料並得到該數個運算點後，可將該數個運算點界定於一像素空間中，其中該像素空間之三軸分別為三原色之R、G、B，各該運算點皆具有R、G、B之座標值。接者，該中位數切割演算法係統計該數個運算點在R、G、B三軸中之分布狀況，並判斷該數個運算點在該R、G、B三軸中的那一軸分布最廣，再以分布最廣之該軸作為分群基準 軸，以將該數個運算點進行分群，再以該數個運算點分布範圍的中位點作為分群界線，以將該數個運算點分群成二個色區。接著，判斷各該色區之數個運算點在該分群基準軸上的分布狀況，並對數個運算點分布最廣之該色區再進行分群，且以該色區之數個運算點分布範圍的中位點作為分群界線，將該色區分群成二個色區，並反覆執行上述程序至該色區的數目到達一預設數目為止，當該數個運算點的色區數量已達到該預設數目後，即可以具有最多該運算點的該色區所代表的顏色作為該判斷顏色。

由於該紙式檢測裝置5之檢測區的顏色通常為同一色系，在經過該中位數切割演算法後，即可有效的過濾該檢測區中因雜點或其他因素所造成的顏色失真，並能以最接近該紙式檢測裝置5之檢測區的顏色之真實顏色的色區作為該顏色分析結果。舉例而言，當該檢測液滴於該紙式檢測裝置5之檢測區後，該檢測區會因化學反應而產生顏色變化(例如由白色變深紫色)，當檢測液擴散效果不佳時，可能於檢測區呈現不同的顏色深淺變化(例如檢測區中央為深紫色，而檢測區邊緣為淺紫色或其他顏色)，藉由執行該中位數切割演算法，即可將深紫色與非深紫色之該數個運算點分群至不同色區，由於該檢測區內大部分之該運算點的顏色仍為深紫色，因此，深紫色色區內必然具有數量最多的運算點，且具有最多運算點的色區所代表的顏色亦能最接近該檢測區之真實顏色。藉此，該顏色判斷步驟S3可以具有最多該運算點的該色區所代表的顏色作為該判斷顏色，具有提升顏色的辨識正確性的效果。

又，本發明在執行該顏色判斷步驟S3後，可另執行一比對步驟S4，該比對步驟S4係由該處理器2讀取該資料庫3之該數個樣本顏色，並以一比對公式比對該判斷顏色及該數個樣本顏色，再以與該判斷顏色具有最小之一差異值的該樣本顏色作為一顏色比對結果，並由該處理器2輸出該比對結果。

在本實施例中，該比對公式如下所示：

其中，d為該差異值；q _r 為該樣本顏色之紅色數值；q _g 為該樣本顏色之綠色數值；q _b 為該樣本顏色之藍色數值；p _r 為該判斷顏色之紅色數值；p _g 為該判斷顏色之綠色數值；p _b 為該判斷顏色之藍色數值。

更詳言之，當產生該判斷顏色後，操作人員即可根據該判斷顏色而推估患者的患病程度或其他訊息。或者，該紙式檢測裝置5之檢測區的顏色變化亦可設定數個顏色級別，且該數個顏色級別分別具有一個該樣本顏色，當該處理器2以上述比對公式比對該判斷顏色及該數個樣本顏色時，即可找出與該判斷顏色具有最小差異之該樣本顏色，並以該樣本顏色作為該顏色比對結果。藉此，操作人員可根據該顏色比對結果以準確區分該紙式檢測裝置5之檢測區的顏色級別，具有提升顏色比對正確性的效果。

綜上所述，本發明之紙式檢測裝置之顏色辨識方法，可透過該影像前處理步驟S2於該影像資料中去除不必要的非檢測區或雜點，再透過該顏色判斷步驟S3以判斷該檢測區的主要顏色，以及透過該比對步驟S4準確區分該紙式檢測裝置5之檢測區的顏色級別，具有提升顏色辨識正確性的功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

S1‧‧‧影像擷取步驟

S2‧‧‧影像前處理步驟

S3‧‧‧顏色判斷步驟

S4‧‧‧比對步驟

Claims (4)

1. 一種紙式檢測裝置之顏色辨識方法，係由具有一影像擷取裝置及一處理器之一影像處理組件執行以下步驟，其步驟包含：一影像擷取步驟，由該影像擷取裝置拍攝一紙式檢測裝置之一檢測區，以產生一影像資料，並將該影像資料傳送至該處理器；一影像前處理步驟，由該處理器對該影像資料之數個像素點進行一灰階轉換，以得到該數個像素點之灰階值，及設定一閥值，並由該數個像素點中判斷哪些像素點的灰階值小於該閥值，再將符合上述判斷結果的每一個像素點共同視為數個運算點；及一顏色判斷步驟，由該處理器對該數個運算點進行一色彩量化處理，以將該數個運算點還原至該影像資料所呈現之原始顏色，並得到該數個運算點之顏色值，再透過一分裂演算法依顏色值將該數個運算點分群為數個色區，並輸出一判斷顏色，且該判斷顏色為具有最多該運算點的該色區所代表的顏色。
2. 如申請專利範圍第1項所述之紙式檢測裝置之顏色辨識方法，其中在執行該顏色判斷步驟後，另執行一比對步驟，該比對步驟係由該處理器讀取一資料庫之數個樣本顏色，並以一比對公式比對該判斷顏色及該數個樣本顏色，再以與該判斷顏色具有最小之一差異值的該樣本顏色作為一顏色比對結果，並輸出該比對結果。
3. 如申請專利範圍第2項所述之紙式檢測裝置之顏色辨識方法，其中，該比對公式為： 其中，d為該差異值；q _r 為該樣本顏色之紅色數值；q _g 為該樣本顏色之綠色數值；q _b 為該樣本顏色之藍色數值；p _r 為該判斷顏色之紅色數值；p _g 為該判斷顏色之綠色數值；p _b 為該判斷顏色之藍 色數值。
4. 如申請專利範圍第1項所述之紙式檢測裝置之顏色辨識方法，其中在該顏色判斷步驟中，該分裂演算法為一中位數切割演算法。