一种尿检仪试纸条颜色识别方法技术

本发明专利技术公开了一种用于尿液检测仪试纸条颜色识别的方法，它包含如下步骤：一、试纸块测试样本的大批量收集；二、试纸块子图像中外围浅色区域的处理；三、试纸块子图像上的高亮反光点的检测与过滤；四、颜色空间的选择；五、两个像素的颜色相似性的计算；六、针对每一个测试项，进行候选颜色集的建立；七、对当前待检测的试纸块的颜色进行识别；八、对某些情形进行拒识；九、利用多次图像抓拍检测反应是否充分；本发明专利技术通过对噪声信息进行过滤，对颜色的概率进行建模，使得试纸条颜色检测不再受到反光点、颗粒状像素、光照干扰、灰色像素色相值不稳定、低亮度像素颜色难以对比、用户难以掌握测试时间等问题的困扰，提高了尿检仪的检测稳定性。

A Method of Colour Recognition for Urine Testing Strip

【技术实现步骤摘要】
一种尿检仪试纸条颜色识别方法
本专利技术属于医疗分析器械
，尤其是涉及一种尿检仪试纸条颜色识别方法。
技术介绍
随着社会经济的发展和人们收入水平的提高，人们对于健康预防和疾病管理的需求日益增长，尤其是家庭健康预防和疾病管理方面的需求呈现出快速增长的趋势。当前人们对身体健康情况进行检测判断主要是通过对身体中各项指标的分析解读来完成的，例如常见的心电、超声、血氧、血压、血检、尿检等，其中通过检测尿液中指标的含量来判断身体健康状况的方法，由于具有检测时间短、无创无痛、检测成本低、操作方便等优点，成为常用的临床和家庭检测方法。传统的尿液检测主要是在医院进行，检测耗费时间较长、检测流程较为繁琐、检测成本高、结果获取时间长，给用户带来许多使用中的不便；而通过便携式尿液检测仪和尿液分析试纸，可以让用户在家即可进行尿液检测，具有方便、快捷、简单、成本低的优势，已成为越来越普遍的选择。当前市场上采用尿液检测仪和尿检试纸来检测身体健康状况的尿液检测设备，大部分是通过检测仪内部的摄像头或颜色传感器获取试剂块的颜色信息，再通过对试剂块颜色进行分析得出对应的指标含量，从而判断身体的健康状况。但是，当前的尿检仪中比较主流的一类，即利用视觉技术在试纸条图像中进行颜色识别方法，存在如下的难题：1、由于尿液容易附着在试纸块的表面，尿检仪的光源很容易在图像中造成高亮的反光点，影响颜色值的计算；2、试纸块上可能出现颗粒状像素分布。此时，直接用颜色平均值进行识别，指标结果并不准确；3、基于RGB色彩空间的方法，容易受到光照强度的影响，识别结果很不稳定；4、当前的颜色识别算法，对噪声的滤除效果不好；5、基于HSV色彩空间的方法，在颜色块接近黑、白、灰色时，不能精准地计算色相值，识别结果不稳定；6、试纸块上存在多种颜色时，使用平均值进行识别和分类并不准确；7、如果用户对测试时间掌握不精准，在试纸块上的试剂反应还不充分的时候就进行测试了，势必导致结果不准确。上述现象对尿检仪的检测性能影响较大。如果不能有效解决这些问题，将严重影响尿检仪的用户体验，甚至给用户带来不必要的损失。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为尿检仪试纸条的颜色识别提供一种稳定的方法，能够不受到试纸块表面反光点、颗粒状像素、光照干扰、灰色像素色相值不稳定、低亮度像素颜色难以对比、用户难以掌握精准的测试时间等问题的干扰。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：它包含如下步骤：一、试纸块测试样本的大批量收集；二、试纸块子图像中外围浅色区域的处理；三、试纸块子图像上的高亮反光点的检测与过滤；四、颜色空间的选择；五、两个像素的颜色相似性的计算；六、针对每一个测试项，进行候选颜色集的建立；七、对当前待检测的试纸块的颜色进行识别；八、对某些情形进行拒识；九、利用尿检仪进行多次图像抓拍的方式来检测化学反应是否充分；进一步地，步骤一中的试纸块测试样本的大批量收集包括两种样本：(1)通过人工配置各种不同浓度的对应试剂，然后将试纸条浸泡其中，得到相应的样本子图像。(2)在用户检测尿液指标的过程中，将用户每一次检测时抓拍的图像保存在云端数据库中。进一步地，步骤二中的试纸块子图像中外围浅色区域的处理方法为：在试纸块对应的子图像的上下左右各裁剪掉0.5mm宽度的窄条，最终的试纸块中心区域尺寸为4mm*4mm。进一步地，步骤三中的试纸块子图像上的高亮反光点的检测与过滤的具体方法为：如果当前像素RGB三个通道中，只要有一个通道的色彩值高于阈值Th_GLINT(经验值，默认为245)，则该像素可以被认为是反光点，可以最先过滤。进一步地，步骤四中的色彩空间的选择包括三种色彩空间：(1)HSV色彩空间：(2)归一化RGB色彩空间；(3)RGB色彩空间；这三种色彩空间的综合运用方法如下：(a)在HSV色彩空间中提取色相特征h；(b)如果h特征不稳定，则在归一化RGB空间中提取r、g特征；(c)如果特征r、g不稳定，则直接在RGB空间中提取R、G、B特征；进一步地，步骤五中的两个像素的颜色相似性的计算方法如下：(1)如果两个像素的色相特征稳定，则直接利用两个颜色的色相值h做差；(2)如果色相特征不稳定，则比较r、g的差值；(3)如果r、g不稳定，即R、G、B的总和小于20的情形。此时直接比较R、G、B的差值。进一步地，步骤六中针对每一个测试项，进行候选颜色集的建立。具体步骤如下：(1)从比色卡上，将当前参考色块的指标值范围提取出来。相关信息都记录在比色卡上；(2)将步骤一中收集的所有属于该浓度范围的图像样本归属到一个样本图像子集S_image_i；(4)针对样本图像子集S_image_i中的每一幅图像，进行反光点的检测和过滤；(5)提取样本图像子集S_image_i中的每一幅图像中的过滤反光点以后的所有像素，计算其颜色特征值；(6)利用均值漂移聚类法，为图像子集S_image_i中的所有颜色特征值进行聚类。(7)利用分类结果和所有像素的颜色特征，对每个子类建立高斯概率模型。进一步地，步骤七中对当前待检测的试纸块的颜色进行识别的具体步骤如下：(1)遍历比色卡上的每一个参考色块，获取其标准颜色特征R、G、B、Hue、r、g；(2)遍历当前试纸块上的每一个像素，提取其颜色特征：R、G、B、Hue、r、g；(3)利用概率的方法，对试纸块上每一个像素是否为噪声进行判断。(4)当前像素的识别与分类。计算当前像素被分类为比色卡上的各个对应参考类的概率。选择概率最大的参考类作为分类结果。(5)在得到每一个像素的分类结果之后，就需要对整个试纸块的所有像素进行综合分析，然后得到整个试纸块的分类结果。进一步地，步骤八中在当前试纸块在完成各种噪声过滤之后，该试纸块真实像素数目的比例低于10％则需要进行拒识。进一步地，步骤九中利用尿检仪进行多次图像抓拍的方式来检测化学反应是否充分。其具体步骤如下：(1)连续抓拍10幅图像；(2)进行试纸块裁剪；(3)针对某一个检测项，分析这10幅子图像内容的变化情况。将每一幅子图像，都与前、后两帧中对应的子图像各自做差，比较图像的变化程度，统计发生了变化的像素总数目；(4)针对当前检测项，遍历其对应的所有的子图像，将像素数目变化最少的那幅子图像作为最稳定的时刻进行检测。采用上述方案后，本专利技术一种尿检仪试纸条颜色识别方法具有如下特点：1、在尿液覆盖试纸块之后，本专利技术依然不会受到试纸块表面高亮反光点的干扰；2、试纸块呈现颗粒状分布、多种颜色分布时，可以正常进行颜色识别；3、本专利技术算法不会受到光照变化的影响；4、本专利技术算法可以有效滤除试纸块中的干扰像素；5、在试纸块的颜色接近黑、白、灰三种颜色的时候，同样可以进行颜色识别的计算，结果不会受到影响；6、本专利技术自动进行多次测试，解决了用户对测试时间的掌握难题，降低了设备的使用难度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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的附图。图1是一种用于尿液检测仪试纸条颜色识别的方法；图2是具体实施方式步骤四色彩空间的选择中三种色彩空间的综合运用流程图；图3是具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于尿液检测仪试纸条颜色识别的方法，其特征在于它包含如下步骤：一、试纸块测试样本的大批量收集；二、试纸块子图像中外围浅色区域的处理；三、试纸块子图像上的高亮反光点的检测与过滤；四、颜色空间的选择；五、两个像素的颜色相似性的计算；六、针对每一个测试项，进行候选颜色集的建立；七、对当前待检测的试纸块的颜色进行识别；八、对某些情形进行拒识；九、利用尿检仪进行多次图像抓拍的方式来检测化学反应是否充分。

【技术特征摘要】
1.一种用于尿液检测仪试纸条颜色识别的方法，其特征在于它包含如下步骤：一、试纸块测试样本的大批量收集；二、试纸块子图像中外围浅色区域的处理；三、试纸块子图像上的高亮反光点的检测与过滤；四、颜色空间的选择；五、两个像素的颜色相似性的计算；六、针对每一个测试项，进行候选颜色集的建立；七、对当前待检测的试纸块的颜色进行识别；八、对某些情形进行拒识；九、利用尿检仪进行多次图像抓拍的方式来检测化学反应是否充分。2.根据权利要求1所述的一种用于尿液检测仪试纸条颜色识别的方法，其特征在于步骤一中的试纸块测试样本的大批量收集包括两种样本：(1)通过人工配置各种不同浓度的对应试剂，然后将试纸条浸泡其中，得到相应的样本子图像。(2)在用户检测尿液指标的过程中，将用户每一次检测时抓拍的图像保存在云端数据库中。3.根据权利要求1所述的一种用于尿液检测仪试纸条颜色识别的方法，其特征在于步骤二中的试纸块子图像中外围浅色区域的处理方法为：在试纸块对应的子图像的上下左右各裁剪掉0.5mm宽度的窄条，最终的试纸块中心区域尺寸为4mm*4mm。4.根据权利要求1所述的一种用于尿液检测仪试纸条颜色识别的方法，其特征在于步骤三中的试纸块子图像上的高亮反光点的检测与过滤的具体方法为：如果当前像素RGB三个通道中，只要有一个通道的色彩值高于阈值Th_GLINT(经验值，默认为245)，则该像素可以被认为是反光点，可以最先过滤。5.根据权利要求1所述的一种用于尿液检测仪试纸条颜色识别的方法，其特征在于步骤四中的色彩空间的选择包括三种色彩空间：(1)HSV色彩空间：(2)归一化RGB色彩空间；(3)RGB色彩空间；这三种色彩空间的综合运用方法如下：(a)在HSV色彩空间中提取色相特征h；(b)如果h特征不稳定，则在归一化RGB空间中提取r、g特征；(c)如果特征r、g不稳定，则直接在RGB空间中提取R、G、B特征。6.根据权利要求1所述的一种用于尿液检测仪试纸条颜色识别的方法，其特征在于步骤五中的两个像素的颜色相似性的计算方法如下：(1)如果两个像素的色相特征稳定，则直接利用两个颜色的色相值h做差；(2)如果色相特征不稳定，则比较r、g的差值；(3)如果r、g不稳定，即R、G、B的总和小于20的情形。...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈波，邓宏平，杜伟杰，刘婷，方占，
申请(专利权)人：深圳市象形字科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44