一种基于二维编码定位的试纸及判读方法与流程

1.本发明涉及二维码应用及医疗检验分析领域，具体涉及一种基于二维编码定位的试纸及判读方法。


背景技术：

2.目前，干化学试纸是医学临床检验的常用方法。由人工比色来取得检验结果。自动和半自动分析仪用颜色传感器来识别试纸反应后的颜色并判定检验结果，识别过程中对试纸色块的大小、位置以及试纸块跟传感器的相对位置关系都有严格的精度要求。试纸色块一般都采用一条队列依次排列。
3.专利文献cn109900688a公开了一种矩阵排列的试纸，每一个试纸块用一个1mm的黑色方框包围起来，在用ccd摄像传感器读取试纸块的图像后，首先从图像文件中找出16个黑框，再将黑框中的颜色读出，如果没有找到16个黑框，则识别失败。
4.再比如某家用尿检app在判别试纸结果时，拍照时要求试纸与镜头平直和平行。如果试纸放置的位置不正，就会影响判读结果的准确性。
5.但是，如何提供一种更为方便使用的检测试纸，且可以准确方便的读取检测结果，成为本行从业人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.鉴于上述问题，本发明提供一种至少解决上述部分技术问题的基于二维编码定位的试纸及判读方法，该试纸结构简单，可准确方便读取，解决现有技术中试纸色块结构复杂、读取过程繁琐的问题。
7.第一方面，本发明实施例提供一种基于二维编码定位的试纸，包括：
8.试纸基底；
9.所述试纸基底上设有基于二维编码的定位结构功能图案，并布置用于检测样品的至少一个化学试剂块。
10.在一个实施例中，当所述二维编码为矩阵式二维码时，所述定位结构功能图案包括：定位图案、同步图案、对齐图案和白平衡块。
11.在一个实施例中，所述试纸基底上还设有格式数据图案；所述格式数据图案用于存储下述至少一种信息：
12.试纸型号、试纸批号或纠错码。
13.在一个实施例中，当所述二维编码为线性堆叠式二维码时，所述定位结构功能图案包括：定位图案和同步图案。
14.在一个实施例中，所述化学试剂块位于所述二维编码的内部数据域；或所述化学试剂块根据预设规则布置于所述二维编码以外的区域。
15.第二方面，本发明实施例还提供一种基于二维编码定位的试纸的判读方法，对上述任一项实施例所述的试纸进行判读；该判读方法包括：
16.获取基于二维编码定位试纸整个图像；
17.通过二维码识别终端，识别所述图像的二维码信息；
18.根据所述二维码信息，读取化学试剂块的rgb数值；
19.将所述rgb数值与对应的判定结果阈值表相比较，输出对所述试纸的判读结果。
20.在一个实施例中，识别所述扫描图像的二维码信息，包括：
21.当所述二维编码为矩阵式二维码时，识别出定位图案、同步图案、对齐图案、白平衡块、格式数据图案及化学试剂块；
22.当所述二维编码为线性堆叠式二维码时，识别出定位图案、同步图案及化学试剂块。
23.在一个实施例中，还包括：
24.当识别出格式数据图案对应的试纸型号或试纸批号后，查找对应的判定结果阈值表；当所述二维码扫描终端不存在所述判断结果阈值表时，通过ota下载对应的判断结果阈值表。
25.本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
26.本发明实施例提供的一种基于二维编码定位的试纸及判读方法，该试纸包括：试纸基底；在试纸基底上设有基于二维编码的定位结构功能图案，并布置用于检测样品的至少一个化学试剂块。在使用过程中，可通过利用二维编码的定位结构功能图案，确定坐标系，进而识别化学试剂块在标准坐标系中的位置；可通过读取对应位置的rgb数值，来得到检测样品的判读结果。该试纸色块结构简单，方便读取。
27.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
28.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
29.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
30.图1为本发明实施例1提供的基于二维编码定位的试纸结构示意图；
31.图2为本发明实施例2提供的基于二维编码定位的试纸结构示意图；
32.图3为本发明实施例3提供的线性堆叠式二维码的定位试纸结构示意图；
33.图4为本发明实施例4提供的基于二维编码定位的试纸的判读方法。
34.图5为本发明实施例提供的rgb三维直角坐标系示意图。
具体实施方式
35.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
36.实施例1：
37.参照图1所示，本发明实施例提供的一种基于二维编码定位的试纸，包括试纸基底1、该试纸基底1上设有基于二维编码的定位结构功能图案2，并布置用于检测样品的至少一个化学试剂块3。其中，定位结构功能图案2可通过印刷、喷墨等方式设置在试纸基底1上，化学试剂块3比如可通过粘贴方式设置在试纸基底1上。
38.该试纸是一种按二维码结构，二维编码为矩阵式二维码，由定位结构功能图案2和化学试剂块3按照特定的格式排列组合而成。其中化学试剂块3的位置决定了读取扫描二维码的识别规则。
39.该定位结构功能图案2元包含定位结构和格式数据图案21；
40.定位结构包括：定位图案22，同步图案23，对齐图案24，白平衡块25，其图案形状和布置方法直接转用二维码的设计。
41.如图1所示，同步图案：由两条黑白相间的直线组成，便于确定二维码的角度，纠正扭曲。对齐图案，用于校正图形，仅在版本qr code 2以上存在，由三个黑白相间的小正方形嵌套组成，便于确定中心，纠正扭曲。
42.定位图案：由三个黑白相间的大正方形嵌套组成，分别位于二维码左上角、右上角、左下角，目的是为了确定二维码的大小和位置。
43.格式数据图案21，如图1所示，包括两组相同，可记录试纸id信息比如：试纸型号、批号和/或纠错码等。每一种试纸型号或试纸批号都对应一组化学试剂块，每一组化学试剂块均有不同的数量或不同的排列顺序。还可以根据该格式数据图案21的信息，终端扫描设备可以实现多种二维码的扫描识别。纠错码可以帮助qr读码器检测qr二维码中的错误并予以校正。
44.白平衡块25，包含试纸中白色平衡矫正块信息(块中心点的位置坐标与边长信息)，主要用于消除光源色温造成对颜色识别的影响。
45.如图1所示，化学试剂块3位于定位图案22与对齐图案24之间的数据域内，用于检测样品不同成分，可根据检测对象不同数量的成分，由对应数量的试剂色块构成，可随意布置在试纸基底上。该试剂色块的数量与大小，与检测样品的检测原理相关；比如孕检试纸，只需要两个试剂色块即可；再比如尿检试纸，检测指标14个，那么就需要14个试剂色块。试剂色块的大小，与样品中成分与试剂色块的反应原理决定，比如，容易反应易于变色的可采用较小的试剂色块。当需要增加反应接触面积，可增大试剂色块尺寸。
46.该试剂色块在试纸上的位置和功能由下面两张数据表格来描述：
47.表1:某型号试纸色块位置表
48.色块序号中心点坐标x中心点坐标yx方向边长y方向边长1x1y1lx1ly12x2y2lx2ly2…ꢀꢀꢀꢀ
nx
n
y
n
1x
n
1y
n
49.表2:某型号批号试纸结果阈值判定表
[0050][0051][0052]
在数据域中，粘贴有试剂色块，用于检测样品的不同成分：以检测尿液中不同成分，制成的干化学试纸色块为例，可检测的项目有蛋白质、葡萄糖、酮体、钙、白细胞、肌酐、潜血、胆红素、尿胆原、亚硝酸盐、比重、ph值、维生素c、微量白蛋白等，那么对应的就需要设置有14种试剂块。当限定该14种试剂块的排列顺序和位置后，那么在读取过程中也参照该排列顺序和位置。
[0053]
当使用该试纸制成的尿液检测试纸，被置入尿液中或滴上尿液后，会产生相应的变色，通过扫描该试纸的二维码图案，即可得出判读结果。比如其中检测蛋白质(pro)的试剂块：ph指示剂蛋白误差原理。该试剂块中含有溴酚蓝、枸橼酸缓冲系统及表面活性剂，其中溴酚蓝的ph阈为3.0
‑
4.6，在ph3.2时会产生阴离子，与带阳离子的蛋白质结合后产生颜色反应，适合于白蛋白的检测，球蛋白浓度高时呈弱阳性，通过颜色对比，可得到判读结果。颜色对比的过程可参照现有技术实施即可。
[0054]
本发明实施例提供的基于二维编码定位的试纸，通过设置特征图案，可以确定试纸块的坐标轴以及坐标刻度，可以确定每一个色块的位置，通过特定位置设定的特征码，可以描述试纸块的特点，包括但不限于试纸型号、版本号，批号等，设置的颜色矫正块可以修正由于光源不同带来的色差。通过色块位置表格，可以在试纸基底上任意位置放置不同尺
寸的试纸块，最后可通过判定结果表格，可以取得检验结果。
[0055]
由于采用两个表格来表示不同型号试纸块检测方法和结果，因此，当开发出一个新型号的试纸块时，不需要修改检验仪器设备的软件，可以ota网上下载这两个表格即可，从而实现一机多用，随时升级优化。
[0056]
实施例2：
[0057]
与上述实施例1所不同的是：化学试剂块3位于二维码区域之外，如图2所示，二维码位于试纸顶部，多个化学试剂块3位于试纸底部；通过扫描二维码确定试纸块的坐标系原点和标尺，然后确定下方各个化学试剂块3的位置，进而通过读取对应位置的rgb数值，来得到检测样品的判读结果。
[0058]
实施例3：
[0059]
如图3所示，为基于线性堆叠式二维码的定位试纸，呈矩形，比较简单明了，只有定位图案和同步图案。矩形的两个相邻的边，由黑色线条构成，为定位图案；矩形的另外两个相邻的边，由黑白相间的直线构成，为同步图案；矩形内部为多个试纸色块。
[0060]
实施例4：
[0061]
对上述实施例1
‑
3任一项的试纸进行判读；参照图4所示，该判读方法包括：
[0062]
s10、获取基于二维编码定位试纸整个图像；
[0063]
比如可通过ccd相机采集获得整个试纸图片的彩色图像，其中用于二维码识别的是相关定位图案、同步图案和对齐图案(如图1、3中所示)或标准二维码区域(如图2中所示)部分，供步骤s20判读；用于颜色识别的是试纸上的各化学试剂块，具有rgb颜色空间下的数字信息，供步骤s30判读。
[0064]
s20、通过二维码识别终端，识别所述图像的二维码信息；该步骤中可通过二维码图片识别或二维码扫码终端直接读取。
[0065]
s30、根据所述二维码信息，读取化学试剂块的rgb数值；该步骤中根据s20识别出定位图案、同步图案，经过坐标定位分割，准确获取各个化学试剂块在图像中的坐标，然后读取化学试剂块的rgb数值。
[0066]
s40、将所述rgb数值与判定结果阈值表相比较，输出对所述试纸的判读结果。
[0067]
比较的过程，如图5所示，首先引入一个三维直角坐标系，三个坐标轴分别代表r、g、b的数量。由于此数值有限最大为255，所以取值范围会在立体空间里形成一个正方体。任何一个rgb颜色制式中的色彩取值，都会对应到这个立方体内的一点。
[0068]
判读过程：分别计算某序号试剂块与其各阈值之间的三维向量的空间距离，参照上述表2所示，假定当前试纸色块的rgb信息为(r,g,b)，阈值的rgb信息为(r
ij
,g
ij
,b
ij)
(1<i<n，n为色块序号，1<j<m，m为阈值个数，分别为上述表2中的第一和四列)；
[0069]
其中，颜色空间的距离，计算如下：
[0070][0071]
l
i
＝min{l1，l2,....l
m
}
[0072]
按距离越近，颜色越接近的原则，即l
i
中最小的那个就是判读的结果。该阈值所对应的结果(参照表2)，即为最终的判读结果。其他序号的试纸块同理。
[0073]
举例来说：比如获取当前试纸色块序号为1的rgb信息为(r,g,b)，阈值的rgb信息
分别为：(r
11
，g
11
，b
11
)、(r
12
，g
12
，b
12
)、(r
13
，g
13
，b
13
)、(r
14
，g
14
，b
14
)，即存在4个阈值。然后判断(r,g,b)与上述4个阈值的颜色空间距离，选取最小的颜色空间距离所对应的“结果”为最终的判断结果。
[0074]
也可以转换为其他颜色模式，如hsl、hsv颜色模式进行判读。其中，比如当读取实施例1的试纸时，当二维编码为矩阵式二维码时，s20中，通过二维码识别终端，识别图像的二维码信息，识别出定位图案、同步图案、对齐图案、白平衡块、格式数据图案及化学试剂块；当识别出格式数据图案对应的试纸型号或试纸批号后，查找对应的判定结果阈值表；当二维码扫描终端不存在判断结果阈值表时，可通过ota下载对应的判断结果阈值表。
[0075]
再比如：当二维编码为线性堆叠式二维码时，s20可识别出定位图案、同步图案及化学试剂块。
[0076]
本发明实施例提供的基于二维编码定位的试纸判读方法，通过扫描二维码识别出特征图案，计算出坐标轴位置；对图像文件旋转、平移、对齐等变换，对图像文件进行归一化处理；然后识别id格式码，判断二维码识别终端内部是否存有该型号试纸块判断结果阈值表，若没有则下载对应的判断结果阈值表；最后，根据色块位置表规定的位置和大小抽取各个色块颜色数据，再按照现有算法求出各个色块色空间坐标，根据判断结果阈值表求出检验结果；最终整理结果，按约定格式输去最终检验结果。
[0077]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。