基于图像识别定位的咽拭子采集方法技术

本发明专利技术提供一种基于图像识别定位的咽拭子采集方法，包括：S1、在采集远端拍摄获得远端采集图像并识别远端采集图像中咬口器的圆形轮廓，获取咬口器圆心像素坐标；S2、修正咽拭子采集机构的位置，使咬口器圆心像素坐标与预先标定的咬口器圆心像素标准坐标重合，进行粗定位；S3、在采集近端拍摄获得近端采集图像并识别近端采集图像中的悬雍垂中心像素坐标；S4、根据悬雍垂中心像素坐标计算采集区域的代替点像素坐标，修正咽拭子采集机构的位置，使得预先标定的光斑圆心像素坐标与代替点像素坐标重合，进行精确定位。本发明专利技术通过两步定位来提高采集区域的识别定位精度，能够精确引导咽拭子采集机构移动到采集区域的位置。拭子采集机构移动到采集区域的位置。拭子采集机构移动到采集区域的位置。

【技术实现步骤摘要】
基于图像识别定位的咽拭子采集方法


[0001]本专利技术涉及咽拭子采样
，特别涉及一种基于图像识别定位的咽拭子采集方法。

技术介绍

[0002]核酸检测的物质是病毒的核酸。核酸检测是查找患者的呼吸道标本、血液或粪便中是否存在外来入侵的病毒的核酸，来确定是否被新冠病毒感染。因此一旦检测为核酸“阳性”，即可证明患者体内有病毒存在。
[0003]目前最常用的核酸检测方式为人工咽拭子检测，需要医护人员手持咽拭子伸入核酸检测者的口腔内，擦拭咽部、扁桃体、腭弓等部位，从而收集这些部位的分泌物。这种检测方式使医护人员处在被病毒感染的风险之中，由此咽拭子采集机构应运而生，以代替医护人员实现咽拭子的自动化采样。
[0004]咽拭子采集机构的自动化采集需要对核酸检测者口腔内的采集区域进行识别定位，以引导咽拭子采集机构移动到采集区域进行采样，而现有技术中采集区域的识别定位方法的精度较差，无法引导咽拭子采集机构精确移动到采集区域的位置。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服已有技术的缺陷，提出一种基于图像识别定位的咽拭子采集方法，先通过识别咬口器的外轮廓定位口腔的位置，再通过识别口腔内部的悬雍垂特征定位采集区域的位置，通过两步定位来提高采集区域的识别定位精度。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下具体技术方案：
[0007]本专利技术提供的基于图像识别定位的咽拭子采集方法，包括如下步骤：
[0008]S1、将激光测距模块、图像采集模块及咽拭子采集机构同步移动至相距被采集者的第一预设位置，通过图像采集模块对被采集者的口腔部位进行拍照，获得远端采集图像；
[0009]S2、通过图像处理模块识别远端采集图像中咬口器的圆形轮廓，获取咬口器圆心像素坐标，修正咽拭子采集机构的位置，使得咬口器圆心像素坐标与预先标定的咬口器圆心像素标准坐标重合；
[0010]S3、再将激光测距模块、图像采集模块及咽拭子采集机构同步移动至相距被采集者的第二预设位置，通过图像采集模块对被采集者的口腔内部进行拍照，获得近端采集图像；其中，第二预设位置相比第一预设位置更靠近被采集者；
[0011]S4、通过图像处理模块识别近端采集图像中的悬雍垂中心像素坐标，并根据悬雍垂中心像素坐标计算采集区域的代替点像素坐标，修正咽拭子采集机构的位置，使得预先标定的光斑圆心像素坐标与代替点像素坐标重合；其中，光斑圆心像素坐标为激光器测距模块发出的激光束的圆心在近端采集图像中所对应的像素坐标。
[0012]优选地，步骤S2具体包括如下步骤：
[0013]S21、对远端采集图像中咬口器的颜色进行图像掩膜处理，获得包含咬口器的圆形
轮廓信息的远端二值图像；
[0014]S22、采用霍夫圆检测方法识别远端二值图像中咬口器的圆形轮廓，基于咬口器的圆形轮廓获取咬口器圆心像素坐标；
[0015]S23、计算远端二值图像中咬口器圆心像素坐标与预先标定的咬口器圆心像素标准坐标之间的像素距离s，根据如下公式计算咽拭子采集机构的实际偏移距离D
f
：
[0016][0017]其中，K为远端采集图像的单位像素在咬口器的竖直平面上代表的实际距离，L0为咬口器的竖直平面上一段已知的长度，PL为远端采集图像中 L0对应的像素长度；
[0018]S24、根据咽拭子采集机构的实际偏移距离D
f
，对咽拭子采集机构的位置进行修正，使咬口器圆心像素坐标与预先标定的咬口器圆心像素标准坐标重合。
[0019]优选地，在步骤S4中，通过图像处理模块识别近端采集图像中的悬雍垂中心像素坐标的过程如下：
[0020]S41、通过图像采集模块对被采集者的口腔内部进行至少两次拍照，获得至少两幅近端采集图像，在每幅近端采集图像中分别构建不同位置的感兴趣区域；
[0021]S42、创建与感兴趣区域数量相同的检测滑窗，通过图像分类器对各检测滑窗的当前检测区域进行悬雍垂特征的识别；
[0022]S43、在某个检测滑窗的当前检测区域识别出悬雍垂特征时，计算该检测滑窗的当前检测区域的中心点像素坐标，作为悬雍垂中心像素坐标。
[0023]优选地，图像分类器的训练过程如下：
[0024]S421、采用图像特征提取方法从近端采集图像中提取显示悬雍垂特征的局部图像作为特征图像，将近端采集图像中其余的局部图像作为非特征图像；
[0025]S422、对特征图像和非特征图像进行分类和打标签；
[0026]S423、根据特征图像及其标签和非特征图像及其标签，基于梯度直方图计算特征图像和非特征图像各自对应的特征向量；
[0027]S424、将特征图像的特征向量和标签及非特征图像的特征向量和标签输入到支持向量机模型中进行训练，获得基于悬雍垂特征的图像分类器。
[0028]优选地，步骤S421具体包括如下步骤：
[0029]S4211、将近端采集图像转化为灰度图像；
[0030]S4212、设定局检测区域，遍历灰度图像，将局部检测区域完全包含悬雍垂且悬雍垂位于中央的图像作为特征图像。
[0031]优选地，在步骤S4211之后，还包括如下步骤：
[0032]S42110、对灰度图像进行形态学开运算处理，消除灰度图像中的亮光区域；
[0033]S42120、对消除亮光区域的灰度图像进行二值化处理，获得近端二值图像；以及，
[0034]在步骤S4212中，通过遍历近端二值图像，将局部检测区域完全包含悬雍垂且悬雍垂位于中央的图像作为特征图像。
[0035]优选地，在步骤S4中，根据悬雍垂中心像素坐标获取采集区域的代替点像素坐标，修正咽拭子采集机构的位置，使得预先标定的光斑圆心像素坐标与代替点像素坐标重合的过程如下：
[0036]S44、获取近端采集图像中悬雍垂中心像素坐标与采集区域的代替点像素坐标之间的像素距离h；
[0037]S45、基于像素距离h和悬雍垂中心像素坐标，计算采集区域的代替点像素坐标；
[0038]S46、获取光斑圆心像素坐标与采集区域的代替点像素坐标之间的像素距离s
′
，根据如下公式计算咽拭子采集机构的实际偏移距离D
n
：
[0039][0040]其中，K
′
为近端采集图像的单位像素在悬雍垂的竖直平面上代表的实际距离，L0′
为悬雍垂的竖直平面上一段已知的长度，PL
′
为远端采集图像中L0′
对应的像素长度；
[0041]S47、根据咽拭子采集机构的实际偏移距离D
n
，对咽拭子采集机构的位置进行修正，使光斑圆心像素坐标与代替点像素坐标重合。
[0042]优选地，光斑圆心像素坐标的预先标定过程如下：
[0043]S410、在第二预设位置，开启并调整激光测距模块，使激光测距模块发出的激光束与咽拭子采集机构夹持的咽拭子的正面投影位置重合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图像识别定位的咽拭子采集方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将激光测距模块、图像采集模块及咽拭子采集机构同步移动至相距被采集者的第一预设位置，通过所述图像采集模块对所述被采集者的口腔部位进行拍照，获得远端采集图像；S2、通过图像处理模块识别所述远端采集图像中所述咬口器的圆形轮廓，获取咬口器圆心像素坐标，修正所述咽拭子采集机构的位置，使得所述咬口器圆心像素坐标与预先标定的咬口器圆心像素标准坐标重合；S3、再将所述激光测距模块、所述图像采集模块及咽拭子采集机构同步移动至相距所述被采集者的第二预设位置，通过所述图像采集模块对所述被采集者的口腔内部进行拍照，获得近端采集图像；其中，所述第二预设位置相比所述第一预设位置更靠近所述被采集者；S4、通过所述图像处理模块识别所述近端采集图像中的悬雍垂中心像素坐标，并根据所述悬雍垂中心像素坐标计算采集区域的代替点像素坐标，修正所述咽拭子采集机构的位置，使得预先标定的光斑圆心像素坐标与所述代替点像素坐标重合；其中，所述光斑圆心像素坐标为所述激光器测距模块发出的激光束的圆心在所述近端采集图像中所对应的像素坐标。2.如权利要求1所述的基于图像识别定位的咽拭子采集方法，其特征在于，步骤S2具体包括如下步骤：S21、对所述远端采集图像中所述咬口器的颜色进行图像掩膜处理，获得包含所述咬口器的圆形轮廓信息的远端二值图像；S22、采用霍夫圆检测方法识别所述远端二值图像中所述咬口器的圆形轮廓，基于所述咬口器的圆形轮廓获取所述咬口器圆心像素坐标；S23、计算所述远端二值图像中所述咬口器圆心像素坐标与预先标定的咬口器圆心像素标准坐标之间的像素距离s，根据如下公式计算所述咽拭子采集机构的实际偏移距离D
f
：其中，K为所述远端采集图像的单位像素在所述咬口器的竖直平面上代表的实际距离，L0为所述咬口器的竖直平面上一段已知的长度，PL为所述远端采集图像中L0对应的像素长度；S24、根据所述咽拭子采集机构的实际偏移距离D
f
，对所述咽拭子采集机构的位置进行修正，使所述咬口器圆心像素坐标与预先标定的咬口器圆心像素标准坐标重合。3.如权利要求1所述的基于图像识别定位的咽拭子采集方法，其特征在于，在步骤S4中，通过所述图像处理模块识别所述近端采集图像中的悬雍垂中心像素坐标的过程如下：S41、通过所述图像采集模块对所述被采集者的口腔内部进行至少两次拍照，获得至少两幅近端采集图像，在每幅近端采集图像中分别构建不同位置的感兴趣区域；S42、创建与所述感兴趣区域数量相同的检测滑窗，通过图像分类器对各检测滑窗的当前检测区域进行悬雍垂特征的识别；S43、在某个检测滑窗的当前检测区域识别出所述悬雍垂特征时，计算该检测滑窗的当前检测区域的中心点像素坐标，作为所述悬雍垂中心像素坐标。
4.如权利要求3所述的基于图像识别定位的咽拭子采集方法，其特征在于，所述图像分类器的训练过程如下：S421、采用图像特征提取方法从所述近端采集图像中提取显示所述悬雍垂特征的局部图像作为特征图像，将所述近端采集图像中其余的局部图像作为非特征图像；S422、对所述特征图像和所述非特征图像进行分类和打标签；S423、根据所述特征图像及其标签和所述非特征图像及其标签，基于梯度直方图计算所述特征图像和所述非特征图像各自对应的特征向量；S424、将所述特征图像的特征向量和标签及所述非特征图像的特征向量和标签输入到支持向量机模型中进行训练，获得基于所述悬雍垂特征的图像分...

【专利技术属性】
技术研发人员：原敏乔，郭同健，曹策，乔丹，李冬宁，程恩瑶，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：