基于机器视觉胶体金试纸条显色分析仪

摘要

胶体金试纸条显色分析仪是一种能够快速、准确读取试纸测量结果，使得试纸法检测由传统的定性检测转化为定量分析的仪器。胶体金试纸条显色特征识别过程其实是一个包含了生化、光、电和软件处理的综合过程，本文采用胶体金免疫层析试纸条作为一级传感器，面阵CMOS图像芯片作为二级传感器，应用计算机视觉以及现代信息处理技术来设计智能化胶体金试纸条显色分析仪。
　　 与一般采用光敏电阻、反射型光纤或者线阵CCD作为光电转换器件的胶体金试纸条分析设计方案不同，本文采用高亮LED和面阵CMOS图像芯片设计分析仪的光电接收模块，此模块具有采集图像速度快、直接获取数字图像数据、体积小、稳定性高、接口简单等特点。无需机械扫描结构，大大简化系统设计；系统另一特色是引入RFID射频模块，对试纸条身份进行智能识别和检测数据智能化管理和存档。试纸条分析仪将键盘、LCD、热敏打印机等模块，集成成一体化便携式手持检测器，可电池供电，并应用于现场快速检测场合。
　　 图像识别是整个检测系统的核心，首先对图像噪声进行平滑滤波，结合边缘检测算子和模板匹配算法特点，提出胶体金试纸条显色图像处理新思路。文章最后进行甲霜灵农药残留实验，应用本文设计样机对甲霜灵试纸条显色结果进行处理、分析。实验数据表明：浓度为1-50ng/ml之间甲霜灵试纸条显色级与甲霜灵标准溶液具有较好线性相关性关系，实际测量具有较高灵敏度和重复性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1本课题研究目的与意义

1.2胶体金检测技术现状与发展

1.3课题国内外研究状况及发展动态

1.4本文主要研究内容

第二章胶体金试纸条显色及检测原理

2.1免疫胶体金技术

2.2胶体金试纸条测量的光电机理

2.2.1补光原理

2.2.2试纸条光电原理

2.3胶体金检测方案选择

第三章胶体金试纸条检测系统设计

3.1胶体金检测系统组成

3.2图像采集光学系统

3.2.1光学系统组成

3.2.2光源

3.3光源照明空间不均匀影响与去除

3.4数据采集与控制系统硬件设计

3.4.1主控制芯片C8051F120

3.4.2电源管理

3.4.3高速图像采集模块设计

3.4.4 RFID射频模块

3.4.5实时时钟模块

3.4.6按键响应模块

第四章图像处理算法研究

4.1图像预处理

4.1.1提高图像信噪比

4.1.2高频噪声

4.2基于边缘的图像分割

4.2.1边缘检测算子

4.2.2边缘检测步骤

4.3基于区域的图像分割

4.3.1基于灰度相关匹配模板

4.3.2基于特征加权的匹配模板

4.4胶体金试纸条读取仪图像处理流程

4.4.1搜索控制线

4.4.2中心坐标计算与参考背景区

4.4.3测试线显色特征

第五章试验与数据分析

5.1实验设计

5.1.1甲霜灵标准液配置

5.1.2甲霜灵胶体金试纸条试验

5.2实验数据处理

第六章总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢