本发明专利技术公开了一种基于摄像头标定和图像识别的尿液检测方法：由摄像机主动视觉标定方法得到摄像机坐标系的自动检测摄像头的坐标，根据自动检测摄像头和自动滴液针头的相对位置得到自动滴液针头的坐标；由图像设别圆形法得到尿液检测卡各个圆心图像坐标系的坐标，移动运动装置使得尿液检测卡各个圆心坐标与自动滴液针头的坐标一致，自动滴液针头向尿液检测卡各个圆形中心滴下测试液进行检测。本发明专利技术的尿液检测产品装置一次检测可以同时检测PH、蛋白、隐血、比重、葡萄糖、酮体、尿胆原、硝酸盐、白细胞。本发明专利技术可以大规模检测不同患者的尿液，灵敏度高，特异性强，检测耗时短，快速高效，操作简便，结果准确可靠，对环境及仪器均无特殊要求。
【技术实现步骤摘要】
基于摄像头标定和图像识别的尿液检测方法及装置
本专利技术涉及尿液检测设备，具体地指一种基于摄像头标定和图像识别的尿液检测方法及装置。
技术介绍
尿液检查，包括尿常规分析、尿液中有形成分检测(如尿红细胞、白细胞等)、蛋白成分定量测定、尿酶测定等。尿液检查对临床诊断、判断疗效和预后有着十分重要的价值。应用多联试纸条对尿液进行快速筛查分析，即尿常规。试纸条法(dipstickmethodology)是一种简便、快速的尿液筛查方法。目前常规尿液试纸条检查项目有pH、蛋白、隐血、比重、葡萄糖、酮体、尿胆原、硝酸盐、白细胞，有的试纸条还整合有胆红素和维生素C等。试纸条法只能一次一个患者尿液的指标检测。因此，需要一种灵敏度高，特异性强，快速高效，操作简便，对环境及仪器均无特殊要求的大规模检测仪器。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要克服现有技术所存在的不足，提供一种基于摄像头标定和图像识别的尿液检测方法及装置。本专利技术提供了一种基于摄像头标定和图像识别的尿液检测方法：由摄像机主动视觉标定方法得到摄像机坐标系的自动检测摄像头的坐标，根据自动检测摄像头和自动滴液针头的相对位置得到自动滴液针头的坐标；由图像识别圆形法得到尿液检测卡的各个圆心图像坐标系的坐标，移动运动装置使得尿液检测卡的各个圆心坐标与自动滴液针头的坐标一致，自动滴液针头向尿液检测卡的各个圆形中心滴下测试液进行检测。本专利技术基于摄像头标定和图像识别的尿液检测方法需要解决图像像素坐标系与摄像机坐标系的变换关系。摄像机坐标系中的一物点p在图像像素坐标系中像点pf坐标为：因此可得物点p与图像像素坐标系中图像像点pf的变换关系为：其中，fx＝fsx，fy＝fsy分别定义为X和Y方向的等效焦距。fx、fy、u0、v0这4个参数只与摄像机内部结构有关，因此称为摄像机的内部参数。u0，v0是图像中心(光轴与图像平面的交点)坐标，u，v是物点p在图像坐标系中的坐标。摄像机标定法一般有传统摄像机标定方法、主动视觉摄像机标定方法、摄像机自标定方法三种方法。本专利技术使用摄像机主动视觉标定方法来标定摄像机坐标。摄像机主动视觉标定方法：将摄像机转换为设置位置----〉获得机器坐标----〉圆拟合，像点坐标计算----〉拟合成功----〉理想模型的参数估计。本专利技术摄像机主动视觉标定方法采用具有高位置精度的圆孔阵列的靶标件标定模板来标定，靶标件标定模板的特征为各圆孔圆心组成的4×5点阵，各圆孔直径为3mm，点阵间距L＝35mm，具体标定过程如下：1)将靶标件标定模板固定在传送带上方的固定框架上，并测量位置，以获取各特征点在靶标件标定模板坐标系中坐标；沿模板的纵、横两个方向移动，使各特征点在摄像头的CCD不同像面位置成像，且使成像位置尽量在摄像头的CCD整个像面平均分布；2)记录每个特征点对应的移动运动装置位置和图像平面坐标值；特征点的图像平面坐标值通过最小二乘拟合每个对应的圆孔得到；将20个特征点的图像平面坐标值和移动运动装置位置(例如滑轮)作为模型的输入，其相应的固定框架坐标系下的坐标值作为输出；用多项式插值法对图像边缘进行亚像素定位，用半径约束最小二乘圆拟合法对各圆孔的圆中心进行精确定位，实现对摄像机模型内外参数的标定。上述图像识别圆形法使用霍夫变换圆检测算法。本专利技术还提供了上述基于摄像头标定和图像识别的尿液检测方法的装置：所述尿液检测装置包括传送带、安装在传送带上方的固定框架、固定在固定框架上的靶标件标定模板、移动运动装置、自动滴液针头和自动检测摄像头，所述传送带上设置有若干片尿液检测卡，在传送带的上方安装有可以自由滑动的自动滴液针头和自动检测摄像头，所述自动滴液针头和自动检测摄像头绑定在一起，所述移动运动装置用于控制自动滴液针头的坐标与尿液检测卡的各个圆心坐标一致。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的尿液检测产品装置为多联检的快速检测试卡，即一次检测可以同时检测PH、蛋白、隐血、比重、葡萄糖、酮体、尿胆原、硝酸盐、白细胞。本专利技术的尿液检测装置可以大规模检测不同患者的尿液，灵敏度高，特异性强，检测耗时短，从标本处理开始到获得检测的结果耗时仅为10多分钟，快速高效，操作简便，结果准确可靠，对环境及仪器均无特殊要求。附图说明图1为本专利技术基于摄像头标定和图像识别的尿液检测装置的结构示意图。图2为本专利技术靶标件标定模板的结构示意图。图3为本专利技术摄像头坐标系和图像坐标系的关系示意图。具体实施方式为了更好地解释本专利技术，以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明，但它们不对本专利技术构成限定。如图1所示，本专利技术基于摄像头标定和图像识别的尿液检测装置包括传送带2、安装在传送带2上方的固定框架7、固定在固定框架7上的靶标件标定模板1、移动运动装置6、自动滴液针头4和自动检测摄像头5，传送带2上设置有若干片尿液检测卡3，在传送带2的上方安装有可以自由滑动的自动滴液针头4和自动检测摄像头5，自动滴液针头4和自动检测摄像头5绑定在一起，所述移动运动装置6用于控制自动滴液针头4的坐标与尿液检测卡3的各个圆心坐标一致。由摄像机主动视觉标定方法得到摄像机坐标系的自动检测摄像头5的坐标，根据自动检测摄像头5和自动滴液针头4的相对位置得到自动滴液针头4的坐标；由图像识别圆形法得到尿液检测卡3的各个圆心图像坐标系的坐标，移动运动装置6使得尿液检测卡3的各个圆心坐标与自动滴液针头4的坐标一致，自动滴液针头4向尿液检测卡3的各个圆形中心滴下测试液进行检测。摄像机标定法一般有传统摄像机标定方法、主动视觉摄像机标定方法、摄像机自标定方法三种方法。本专利技术使用摄像机主动视觉标定方法来标定摄像机坐标。摄像机主动视觉标定方法：将摄像机转换为设置位置----〉获得机器坐标----〉圆拟合，像点坐标计算----〉拟合成功----〉理想模型的摄像机的坐标、焦距等内、外部参数估计。尿液检测装置测量原理是由固定框架7上的运动装置6(例如滑轮)带动摄像机定位，再由摄像机对被测特征成像，将被测特征的空间坐标转换为图像坐标。本专利技术采用多项式插值法对图像边缘进行亚像素定位，用半径约束最小二乘圆拟合法对各圆孔的圆中心进行精确定位，对摄像机的坐标、焦距等内、外部参数进行估计。摄像机主动视觉标定方法采用具有高位置精度的圆孔阵列的靶标件标定模板1来标定，靶标件标定模板的特征为各圆孔圆心组成的4×5点阵，各圆孔直径为3mm，点阵间距L＝35mm，具体标定过程如下：1)将靶标件标定模板1固定在固定框架7上，并测量位置，以获取各特征点在模板坐标系中坐标；沿靶标件标定模板1的纵、横两个方向移动，使各特征点在摄像头CCD不同像面位置成像，且应使成像位置尽量在摄像头CCD的整个像面平均分布。为了提高标定精度，减小随机误差，特征点应尽量分布在整个视场范围内。2)记录每个特征点对应的移动运动装置位置和图像平面坐标值。特征点图像平面坐标通过最小二乘拟合每个对应的圆孔得到。将20个特征点的图像平面坐标值和移动运动装置位置作为模型的输入，其相应的固定框架坐标系下的坐标值作为输出。用多项式插值法对图像边缘进行亚像素定位，用半径约束最小二乘圆拟合法对各圆孔的圆中心进行精确定位，实现对摄像机模型内外参数的标定。由于CCD像面中心区域的畸变较小，先利用成像在该区域的特征点数据，求取摄像机的坐标本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于摄像头标定和图像识别的尿液检测方法，其特征在于：由摄像机主动视觉标定方法得到摄像机坐标系的自动检测摄像头(5)的坐标，根据自动检测摄像头(5)和自动滴液针头(4)的相对位置得到自动滴液针头(4)的坐标；由图像设别圆形法得到尿液检测卡(3)的各个圆心图像坐标系的坐标，移动运动装置(6)使得尿液检测卡(3)的各个圆心坐标与自动滴液针头(4)的坐标一致，自动滴液针头(4)向尿液检测卡(3)的各个圆形中心滴下测试液进行检测。
【技术特征摘要】
1.一种基于摄像头标定和图像识别的尿液检测方法，其特征在于：由摄像机主动视觉标定方法得到摄像机坐标系的自动检测摄像头(5)的坐标，根据自动检测摄像头(5)和自动滴液针头(4)的相对位置得到自动滴液针头(4)的坐标；由图像识别圆形法得到尿液检测卡(3)的各个圆心图像坐标系的坐标，移动运动装置(6)使得尿液检测卡(3)的各个圆心坐标与自动滴液针头(4)的坐标一致，自动滴液针头(4)向尿液检测卡(3)的各个圆形中心滴下测试液进行检测。2.根据权利要求1所述基于摄像头标定和图像识别的尿液检测方法，其特征在于：所述摄像机主动视觉标定方法采用具有高位置精度的圆孔阵列的靶标件标定模板(1)来标定，靶标件标定模板的特征为各圆孔圆心组成的4×5点阵，各圆孔直径为3mm，点阵间距L＝35mm，具体标定过程如下：1)将靶标件标定模板(1)固定在传送带(2)上方的固定框架(7)上，并测量位置，以获取各特征点在模板坐标系中坐标；沿靶标件标定模板(1)的纵、横两个方向移动，使各特征点在摄像头的CCD不同像面位置成像，且使成像位置尽量在摄像...
【专利技术属性】
技术研发人员：舒正华，刘国栋，谢志华，
申请(专利权)人：江西科技师范大学，
类型：发明
国别省市：江西;36
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