[发明专利]一种尿液试纸手机图像检测分析的方法

说明书

本发明公开了一种尿液试纸手机图像检测分析的方法，该方法先在标准光源箱下采集多种光源下的尿液试纸JPEG图像，以D65光源下的试纸图像为标准图像，其余光源环境下的试纸图像向标准光源下试纸图像对应区域试纸块的RGB色彩表现收敛即训练获取补偿模型，模型特征参数充分考虑试纸色彩特征和手机相机特性特征，特征在预处理时经过最大值、最小值和方差分析保证建立颜色校正模型的精度，建立训练TabNet模型，融合LightGBM、ElasticNet Regression、Support Vector Regression多个回归模型优化颜色校正效果，实现加强版补偿模型。通过补偿模型对试纸图像的颜色校正，减少环境光影响尿液试纸图像的颜色表现带来的误差，还原试纸图像最真实的颜色，提高颜色识别度，提高试纸检测分析的准确度，且该模型小，识别速度快。

技术领域

本发明涉及医学图像处理技术领域，具体是一种尿液试纸手机图像检测分析的方法。

背景技术

随着计算机技术的不断发展，便携式医疗也在快速发展着，使得越来越多的医疗数据可以使用计算机处理判断，使疾病诊断更加方便。随着生活条件的改善，高糖、高蛋白的饮食方式使得肾脏类疾病、糖尿病已成了我们生活中的常见疾病，这类疾病几乎每天都要进行尿检，医疗资源昂贵，尿液试纸检测的常规方法是使用人工比色卡或尿液试纸分析仪，使用人工比色卡进行尿液成分判断时，不同的人对同张检验试纸的判断存在主观上的不同，并且无法解决同时患有眼部疾病的患者的需求。至于尿液试纸分析仪，对于个体用户成本过高，普通家庭难以承担；而且对于病情较轻患者没有必须购买的理由，这些方法给人民群众带来了很多困扰。一般来说，尿液分析仪是用微电脑控制，用球面积分仪接受双波长反射光的方式测定试带上的颜色变化进行半定量测定。我们为尿检提供移动式医疗，首要注意的点是环境光源对颜色的拍摄成像影响很大，是影响尿液试纸检测精度的主要因素，假如能基于医学影像组学的科学方法结合光谱学原理降低环境光对试纸拍摄成像造成的误差制作一个高精度手机尿液试纸检测系统，让人能够在家实现准确的尿液试纸检测，一定会给人们带来新的医疗体验。

发明内容

本发明的目的是克服常规技术的不足，提供一种尿液试纸手机图像检测分析方法，该方法由手机拍摄获的检测尿液的试纸图像，利用光谱学原理结合人工智能技术搭建的颜色校正模型检测分析尿液试纸图像，充分考虑了手机相机硬件参数以及光照等干扰因素，在一定程度上降低了对拍摄环境的要求，提高了检测的准确度。本发明构建模型小，运行速度快，能够快速给出检测结果。

实现本发明目的的技术方案是：

一种尿液试纸手机图像检测分析的方法，包括如下步骤：

1）建立尿液试纸图像数据集：在D65、D50、F、TL83、TL84光源下使用自主研制的手机试纸拍摄APP采集五组尿液试纸图像，APP自动提取试纸条，同时保留每张图像拍摄时刻对应的手机相机感光度ISO、曝光度、焦距及环境光亮度，将试纸上测试色块RGB值、标准块RGB值、相机感光度ISO、曝光度、焦距以及环境光亮度等参数整合为训练样本，并作为步骤2）的数据范围；

2）试纸图像参数预处理：提取色块RGB值、相机拍照时刻的对应的曝光度、感光度、焦距、环境光亮度作为特征整合成CSV文件进行数据分析，特征描述后得到的最终数据作为步骤3）的训练和测试数据；

3）建立颜色校正回归模型：构建实现颜色补偿的颜色校正模型，使用训练集和测试集进行模型训练，获得训练好的模型；

4）待测试纸检测：在手机APP上拍摄获得待测试纸图像，上传至训练好的模型中，经过模型对试纸进行颜色校正处理后与模型中存储的比色卡进行颜色比对，得到试纸各色块的颜色与比色卡的误差大小后输出结果，完成一次检测。

步骤1）中，APP拍摄获取的试纸尿液试纸图像，像素大小为394*2661，每张图像配有一份txt文件保留拍照时刻对应相机的感光度、曝光度、焦距、环境光亮度四维特征，沿试纸中心等间隔取每个色块中心5*5像素大小的样本图像块，计算像素平均值获得试纸RGB值特征。