易操作、好推广！以智能手机为平台的荧光免疫层析定量检测装置( 三 )

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图7 试条T线、C线检测及分割结果
由图7可知，软件在标准试条图像测试中，准确识别出各试条的T线和C线。当试条上的荧光物质较多时，摄像头采集到的测试线、质控线图像出现光晕。实测试条T线和C线宽度约为60个像素点，滑动窗口宽度越接近T线、C线的实际宽度时，计算结果越准确。
但是滑动窗口越宽，数据量越大，增加软件计算时间。假设T线、C线荧光物质横向富集特性相似，通过适当缩小滑动窗口宽度，提高软件计算效率。本文滑动窗口宽度取10～70像素点，每次递增10点进行实验，特征值t的测试结果见表1 。

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表1 不同宽度滑动窗口计算标准试条特征值结果
表1中数据显示，随着滑动窗口宽度逐渐增大，同一试条的特征值呈缓慢减小趋势。
由图8得出，软件计算出来的试条图像特征值，随图像T线的灰度值降低而单调递减；同时取滑动窗口宽度50像素点计算结果比较发现，特征值整体变化趋势一致，线性拟合时R2＞0.96 。说明滑动窗口分割法在标准试条图像分析、计算中，有效提取图像的特征值。

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图8 特征值t分布图
在测试过程中，二次安装试条时， T线、C线可能发生位移。另外由于试条卡槽横截面梯形设计，试条前、后、上、下可移动的范围非常小。现把试条分别左、右移动25像素点、50像素点，上、下移动5像素点进行模拟测试，结果见表2 。
由表2可知，试条左、右移动时，除了12号试条右移50像素点时，特征值增大0.001 ，其他试条计算结果保持不变；试条上、下移动时，特征值变化在0～0.002范围内，不影响检测装置定量分析。

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表2 左右移动试条特征值计算结果
程序响应时间也是检测装置性能的一项重要指标，表3列出试条计算时间，结果显示计算耗时分布比较随机，大致落在260～310ms区间内，程序算法效率较高。

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表3 计算标准试条特征值耗时
3 结论
本文设计了基于Android平台的荧光免疫层析试条检测装置，编写了Android智能手机定量分析App ，提出了滑动窗口图像分割算法。实验结果显示，系统准确定位试条T线和C线，特征值随荧光强度降低单调递减，试条T线和C线荧光物质纵向上分布、横向分布趋势一致，缩小滑动窗口宽度对特征值计算结果影响微小。本文研制的检测装置经校准后，适用于荧光免疫层析试条定量分析。
由于受实验条件、制作工艺、软硬件开发水平等因素影响，该检测装置研制完成后，还存在一些不足之处，有待日后进一步完善：
1）用真实试条对检测装置进行校准。
2）兼容多种荧光免疫层析试条。各试条厂商生产的荧光免疫层析试条尺寸大小不一，本文设计的试条卡槽的尺寸参数固定，后期可增加弹片、偏心螺母等调节机构设计，对不同尺寸的试条进行匹配。
【易操作、好推广！以智能手机为平台的荧光免疫层析定量检测装置】以上研究成果发表在2020年第4期《电气技术》杂志，论文标题为“基于Android平台便携式荧光免疫层析试条检测装置的设计” ，作者为郑齐、吴辉煌、高跃明。