本發(fā)明涉及電子監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種基于全向視覺和前向視覺的尿液檢測儀器及其測量方法。

背景技術(shù)：

尿液檢查，包括尿常規(guī)分析、尿液中有形成分檢測(如尿紅細(xì)胞、白細(xì)胞等)、蛋白成分定量測定、尿酶測定等。尿液檢查對臨床診斷、判斷療效和預(yù)后有著十分重要的價(jià)值。

現(xiàn)階段常應(yīng)用多聯(lián)試紙條對尿液進(jìn)行快速篩查分析，即尿常規(guī)。試紙條法(dipstickmethodology)是一種簡便、快速的尿液篩查方法。目前常規(guī)尿液試紙條檢查項(xiàng)目有ph、蛋白、隱血、比重、葡萄糖、酮體、尿膽原、硝酸鹽、白細(xì)胞，有的試紙條還整合有膽紅素和維生素c等。然而，試紙條法一次只能進(jìn)行一個(gè)患者尿液的指標(biāo)檢測，檢測數(shù)量有限，效率低下。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于全向視覺和前向視覺的尿液檢測儀器及其檢測方法。

一種基于全向視覺和前向視覺的尿液檢測儀器，包括固定框架1、雙攝像頭2和自動檢測針頭5,所述固定框架1上設(shè)有傳送帶3，所述傳送帶3上設(shè)有多個(gè)尿液檢測卡4，所述雙攝像頭2和自動檢測針頭5安裝在固定框架1上，所述雙攝像頭2和自動檢測針頭5位于傳送帶3上方。

一種基于全向視覺和前向視覺的尿液檢測儀器，其檢測方法包括以下步驟：步驟001，通過全向攝像頭建立全向視覺系統(tǒng)，通過前向攝像頭建立前向視覺系統(tǒng)，全向視覺系統(tǒng)全程始終處于工作狀態(tài),全向視覺系統(tǒng)需要完成攝像頭對固定框架1、尿液測試卡4、圓孔6進(jìn)行識別以及自定位任務(wù)，以獲得整個(gè)測試場地的全景圖像，前向視覺系統(tǒng)只需要在整個(gè)尿液測試卡4能被觀察到的情況下處于工作狀態(tài)，其他時(shí)候處于待命狀態(tài)；步驟002，自動檢測針頭5和雙攝像頭2綁定在一起，通過雙攝像頭2的坐標(biāo)可以得到自動檢測針頭5的坐標(biāo)，通過雙攝像頭2測得圓孔6的坐標(biāo)，全向視覺系統(tǒng)和前向視覺系統(tǒng)的圓孔6定位使用極坐標(biāo)系來定位；步驟003，當(dāng)各個(gè)圓孔6的圓心坐標(biāo)與自動檢測針頭5的坐標(biāo)一致時(shí)，即表明自動檢測針頭5對準(zhǔn)了圓孔6的圓心，此時(shí)自動檢測針頭5將向尿液檢測卡4滴測試液進(jìn)行檢測。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1、可以大規(guī)模檢測不同患者的尿液，靈敏度高，特異性強(qiáng)，快速高效，操作簡便，對環(huán)境及儀器均無特殊要求；

2、檢測耗時(shí)短，從標(biāo)本處理開始到獲得檢測的結(jié)果耗時(shí)僅為10來分鐘，使用方便，結(jié)果準(zhǔn)確可靠；

3、一次檢測可以同時(shí)檢測ph、蛋白、隱血、比重、葡萄糖、酮體、尿膽原、硝酸鹽、白細(xì)胞等。

附圖說明

圖1為基于全向視覺和前向視覺的尿液檢測儀器示意圖；

圖2為坐標(biāo)系關(guān)系示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施方案一對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

全向視覺系統(tǒng)和前向視覺系統(tǒng)是兩種現(xiàn)有的機(jī)器視覺系統(tǒng)。前向視覺系統(tǒng)由前向攝像頭、計(jì)算機(jī)和算法組成；全向視覺系統(tǒng)由全向攝像頭、計(jì)算機(jī)和算法組成。

一種基于全向視覺和前向視覺的尿液檢測儀器，包括固定框架1、雙攝像頭2和自動檢測針頭5,所述固定框架1上設(shè)有傳送帶3，所述傳送帶3上設(shè)有多個(gè)尿液檢測卡4，所述雙攝像頭2和自動檢測針頭5安裝在固定框架1上，所述雙攝像頭2和自動檢測針頭5位于傳送帶3上方，所述雙攝像頭2和自動檢測針頭5綁定在一起，所述雙攝像頭2為全向攝像頭和前向攝像頭，所述尿液檢測卡4上設(shè)有多個(gè)圓孔6。

一種基于全向視覺和前向視覺的尿液檢測儀器，其檢測方法包括以下步驟：步驟001，通過全向攝像頭建立全向視覺系統(tǒng)，通過前向攝像頭建立前向視覺系統(tǒng)，全向視覺系統(tǒng)全程始終處于工作狀態(tài),全向視覺系統(tǒng)需要完成攝像頭對固定框架1、尿液測試卡4、圓孔6進(jìn)行識別以及自定位任務(wù)，以獲得整個(gè)測試場地的全景圖像，前向視覺系統(tǒng)只需要在整個(gè)尿液測試卡4能被觀察到的情況下處于工作狀態(tài)，其他時(shí)候處于待命狀態(tài)；步驟002，自動檢測針頭5和雙攝像頭2綁定在一起，通過雙攝像頭2的坐標(biāo)可以得到自動檢測針頭5的坐標(biāo)，通過雙攝像頭2測得圓孔6的坐標(biāo)，全向視覺系統(tǒng)和前向視覺系統(tǒng)的圓孔6定位使用極坐標(biāo)系來定位；步驟003，當(dāng)各個(gè)圓孔6的圓心坐標(biāo)與自動檢測針頭5的坐標(biāo)一致時(shí)，即表明自動檢測針頭5對準(zhǔn)了圓孔6的圓心，此時(shí)自動檢測針頭5將向尿液檢測卡4滴測試液進(jìn)行檢測。

所述步驟002中雙攝像頭2的坐標(biāo)位于平面坐標(biāo)系xoy中，圓孔6的坐標(biāo)位于坐標(biāo)系uo1v中，其中，f為焦距，c為光軸，地面上有一點(diǎn)p,通過透鏡成像在像平面xoy上的像點(diǎn)為q，qp與水平方向的交角為β，點(diǎn)xoy在圖像坐標(biāo)系uo1v下的坐標(biāo)為o1(u0,v0)。

全向視覺系統(tǒng)下圓孔6的定位：當(dāng)攝像機(jī)的中心對準(zhǔn)全向反射鏡的軸心時(shí)，根據(jù)全向視覺系統(tǒng)反射鏡的對稱結(jié)構(gòu)，光線直線傳播及小孔成像原理可知，景物的形變主要發(fā)生在反射鏡的緯度上，而在經(jīng)度上的形變很小，圓孔6的方向定位比較準(zhǔn)確。因此，可以利用反正切函數(shù)求出圓孔6的角度定位公式：

角度定位

其中，(v0,u0)和(u，v)分別是尿液檢測卡的圓孔質(zhì)心和全向視覺中心相對于圖像直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，θ是攝像頭極坐標(biāo)系中的極角。

利用攝像機(jī)參數(shù)，全向反射鏡的曲面方程，以及全向攝像機(jī)的高度等數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出了可以用于全向視覺定位的公式。但受全向視覺系統(tǒng)的加工精度、攝像機(jī)畸變以及不易維護(hù)等因素影響，在實(shí)際使用的時(shí)候采用插值的方法進(jìn)行全向視覺系統(tǒng)下圓孔6的定位，并且通過實(shí)驗(yàn)比較了雙曲線插值與線性插值的性能，在絕對誤差和相對誤差比較接近的情況下，最終選用了方法簡單的線性插值，公式如下：

距離定位

其中

其中(vi,ui)和(v,u)分別是尿液檢測卡的圓孔質(zhì)心和全向視覺中心相對于圖像直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，ki是第i次插值時(shí)的攝像頭極坐標(biāo)系中的像素距離，di是第i次插值時(shí)的實(shí)際距離，sx和sy分別是ccd平面中一個(gè)像素對應(yīng)于像平面在x軸和y軸方向上的物理尺寸大小，h為攝像頭到檢測卡圓孔的高度。

前向視覺系統(tǒng)下圓孔6的定位：通過前向視覺系統(tǒng)對圓孔6進(jìn)行識別，將識別后獲得的二維圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為實(shí)際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)信息，然后，根據(jù)攝像機(jī)的內(nèi)外參數(shù)、俯仰角和高度等信息，利用立體幾何的知識可以推導(dǎo)出轉(zhuǎn)換公式：

角度定位：

距離定位：

其中

兩套視覺系統(tǒng)共同工作的實(shí)現(xiàn)機(jī)制：在兩個(gè)視覺系統(tǒng)中,全向視覺系統(tǒng)總能獲得整個(gè)測試場地的全景圖像，由于其需要完成攝像頭對固定框架1、尿液測試卡4、圓孔6等進(jìn)行識別以及自定位任務(wù)。因此全向視覺系統(tǒng)全程始終處于工作狀態(tài),而前向視覺系統(tǒng)由于視角有限，為了減小儀器的運(yùn)算負(fù)擔(dān),以最大限度地提高儀器視覺信息處理的速度,因此前向視覺系統(tǒng)全程只需要在整個(gè)尿液測試卡4能被觀察到的情況下處于工作狀態(tài)即可,其他時(shí)候處于待命狀態(tài)。當(dāng)前向視覺能夠檢測到整個(gè)尿液測試卡4時(shí)，由于其識別精度高于全向視覺，因而攝像頭的識別模型可使用前向視覺來獲得的整個(gè)圓孔6的信息。此方法能提高儀器對圓孔6的識別處理速度。

以上內(nèi)容為本發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說明，但并不作為對本發(fā)明的限定。