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图像式荧光免疫层析检测技术是一种将图像处理技术与荧光免疫层析检测技术相结合的新型检测技术,可实现特定化合物和生物分子的定量检测。现有的图像式荧光免疫层析试条检测仪因受到图像传感器精度限制,检测范围和灵敏度难以满足现有的检测需求。本文通过研究图像式荧光免疫层析检测机理和相机曝光时间调节机理,采用CMOS图像传感器采集荧光试条图像信息,并利用数学形态学与最小二乘法滤除图像噪声,建立曝光时间自动调节模型,然后使用基于图像熵的Otsu准则阈值分割算法得到图像的检测带与控制带的特征值,通过计算二者特征值的比值,得到试条检测结果,达到自动调节图像式荧光免疫层析试条检测仪检测范围的功能。本文的主要工作内容分为以下几个方面:(1)分析图像式荧光免疫层析检测原理,并以此为基础建立图像式荧光免疫层析试条检测仪量程自动调节理论模型。通过自动调节图像传感器的曝光时间控制传感器曝光量,进而适应多种浓度试条的检测,达到量程自动调节的功能。(2)围绕量程自动调节理论模型,设计量程自动调节图像式荧光免疫层析试条检测仪的硬件系统。从激发光源选型、图像传感器选型、光路设计等方面,设计量程自动调节图像式荧光免疫层析试条检测仪,并实现检测仪硬件驱动算法。(3)设计量程自动调节图像式荧光免疫层析试条检测仪的软件算法。分析荧光试条原始图像信息,利用数学形态学和最小二乘法滤除图像噪声,然后分别使用迭代分割算法、Otsu分割算法、基于图像式的Otsu分割算法分割荧光试条图像,利用区域一致性和区域对比度进行评价。根据评价结果,选用基于图像式的Otsu分割算法作为荧光试条图像的分割算法。设计量程自动调节算法,通过判断荧光试条灰度值,建立量程控制函数,进而得到曝光时间。(4)设计实验验证模型的有效性,并以国外成熟的产品与课题组前期制作的光电式荧光免疫层析试条检测仪作为对照,进行量程自动调节图像式荧光免疫层析试条检测仪各项性能的测试,比较并分析量程调节前后检测仪检测范围的拓展效果。实验结果表明,本文提出并实现的图像式荧光免疫层析试条检测仪量程自动调节方法有效拓展检测仪的检测范围,将图像式荧光免疫层析试条检测仪的检测范围从1.95-250μg/mL拓展为0.98-500μg/mL,线性拟合优度R2>0.99,重复性小于3%,满足实际检测需求。