CN101023358A - 一种用于分析对象的成像方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分析对象的成像系统和方法。用图像记录单元创建对象的第一图像并用于判定需要的进一步处理和/或分析对象的特征。基于从图像获得的初始信息执行进一步的图像处理，以便从分析对象获得信息。该系统和方法用于例如医学测试条的分析。

Description

一种用于分析对象的成像方法及装置

技术领域

本发明涉及信息采集设备和用于采集信息的方法。

背景技术

一种用在临床实验室环境中的信息采集设备可从DE19857426A1的公开中得知。在这种信息采集设备中，通过传输设备把用于体液分析的带有变色条的测试条馈送到该设备。通过光度计配置采集测试条的变色条的颜色值。通过打印机输出测量结果。

所述的配置具有这样的缺点，即其被限定在一种单一类型的测试条。但是，尤其在临床环境中要使用各种测试条。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种可进行多种用途的信息采集设备。

借助这样的信息采集设备实现该目的，该设备包括用于创建在图像区内的至少一个信息载体的图像的图像记录单元和用于根据关于信息载体的分类信息由图像判定表达在信息载体上的信息的图像处理单元。

分类信息的使用使得在此能够使用最多种多样的信息载体。与现有技术状态相比，在此，表达在信息载体上的实际相关信息的判定是根据分类信息实现的。分类信息指示信息载体的类型，并且图像处理单元可使用适合的尤其适于该信息载体的处理步骤。信息载体可以是例如具有变色条的不同的测试条、在例如CD显示器上以数字值显示检测结果的自主设备、荧光筒、条码带等。

在所述的信息采集设备的实施例中，从信息载体的图像判定分类信息。这允许用任意类型的信息载体完全自动的进行信息采集。用分类信息唯一地限定信息载体。在此通过例如外部形式的信息载体或借助放置在信息载体上的条码判定分类信息。

在信息采集设备的另一个实施例中，图像记录单元配置为改变图像参数。这尤其适于几何图像参数例如距离、图像记录单元和信息载体之间的相对位置和图像的分辨率。例如在第一图像之后，可以用调整的图像参数记录另一个图像，其通过例如调整图像片断和分辨率简化了对信息的判定。

在信息采集设备的另一个实施例中，其具有存储辅助数据的存储器单元，其简化或使来自信息载体的信息的判定完全可能。辅助信息可以是关于相对位置的数据，在该位置借助其分类信息限定的信息载体示出了相关信息。

在低分辨率的第一图像之后，借助其图像处理单元可发现更多或更少的信息载体形状，并因此判定分类信息，信息表达于其上的信息载体的区域被放大，并且以更高的分辨率记录图像。信息表达在其上的区域由存储的辅助信息限定。

信息采集设备的另一个实施例具有输入单元，借助其分类信息被馈送到信息采集设备。如果信息载体有指示信息载体类型的条码，然后这个条码由作为输入设备的条码读取器读入，并提供给图像处理单元作为分类信息。但是，输入单元还可是键盘，借助其分类信息可直接地输入，或借助触摸屏当前信息可从可能的信息载体选项中选择。

在另一实施例中，信息采集设备被连接到数据库单元。典型地，在医疗或临床环境通过信息采集设备判定的信息被分配给患者。然后信息采集设备配置成分配特定信息给数据库单元的记录，例如本范例中的患者数据库。耦合到数据库单元的其他设备的其他用户也可通过数据库单元访问信息，该信息已经分配给正确的记录。

在另一个实施例中，信息采集设备有把信息载体提供给图像记录单元的传输单元。而且，信息采集设备可以有改变信息载体的相对图像记录单元的相对位置的位置操作单元。位置操作单元可改变信息载体和/或图像记录单元的绝对位置。

在信息采集设备中提供了信号发射器。发射器能给出光或声信号，例如，如果表达在信息载体上的信息的判定成功的完成了，因此用户知道其他信息载体可馈送到信息采集设备中。信号发射器可给出另一个信号，如果不能判定信息，例如由于信息载体被移动了或倾斜了从而表达的信息不能识别。

在另一个实施例中，信息采集设备的图像记录单元配置为执行自动校准。这涉及颜色平衡、白平衡、校正各个图片元件的增益因子及其偏移信号等。为此，可把参照馈送到图像记录单元，其当前图像与存储的参照图像进行比较。

在另一个实施例中，信息采集设备有激活单元，借助其信息载体被从不表达信息的不活动状态转变为活动状态。如果信息载体是荧光筒，例如借助其研究结果通过荧光成分的荧光表达，激活单元可以是光源，例如激光二极管，其激发荧光。在信息载体被激活之后，从而创建了激活的信息载体的图像；因此在当前状态在荧光筒内创建了荧光分布的图像。

本发明还涉及一种用于采集表达在信息载体上的信息的方法，其包括下述步骤：

将信息载体馈送进图像区，

创建信息载体的图像，

基于分类信息判定表达在信息载体上的信息。

在另一个实施例中，该方法特征在于从图像判定分类信息步骤。在另一个实施例中，该方法特征在于用改变的图像参数创建信息载体的第二图像的步骤。在另一个实施例中，该方法特征在于把所判定的信息分配给数据库记录的步骤。

通过非限制性范例，参照后面描述的实施例将明白和说明本发明的这些及其他方面。

附图说明

在附图中：

图1给出了根据本发明的信息采集设备的示意图，有信息载体在传输单元上；

图2a示出了典型的具有用于表达信息的光学指示的信息载体；

图2b示出了另一个具有用于表达信息的简化光学指示的典型信息载体；

图2c示出了另一个典型的信息载体，这里示意地示出了处于激活状态通过荧光分布显示信息的荧光筒；

图2d示出了另一个典型信息载体，其中以条码形式表达信息；

图3给出了如图1中的信息采集设备的示意图，但是信息载体在图像记录单元的图像区内；

图4给出了如图1中的信息采集设备的示意图，但是信息载体位于卸载(discharging)位置；

图5给出信息采集设备的简化设计示意图；和

图6示出了用于采集信息的典型方法的流程图。

具体实施方式

在临床环境中，在医院、临床实验室和医务所，检测装置的使用逐渐增加，通过其能够开展对患者身体样本(血液、尿、排泄物、细胞样本等)的检测。尤其是检测特定分子成分的存在或其在身体样本内的浓度。例如如果在患者床上直接开展检测，在最短的可能时间内(几秒到几分钟)得到检测结果，而传统实验室分析通常需要几小时或甚至几天。具体的，在重症特别护理环境中开展这种检测，其中时间因素是关键因素，并且快速地得到检测结果导致明显更好的治疗。

通常使用最多种多样的，且相互不兼容的检测装置获取患者数据，例如葡萄糖检测单元或具有变色条的测试条(最公知的这种条当然是怀孕测试，其中通过专门地连接到抗体提供尿中的HCG激素)，其中检测结果自动发送到患者的记录是不可能的。检测结果通过辅助键入获得的关于患者的信息，手工地在记录(电子患者文件)中输入。由于打字错误或错放信息，这可能涉及许多种错误。其他信息，例如患者的药物治疗或输注的施予，通常利用条码带输入。这再次可能涉及错误。由于需要对患者进行紧急关注，这种信息仅仅在后来输入电子患者文件。这可能导致在药物治疗时间上的错误。或者条码带可能简单地被遗失。

提及的检测设备、测试条和条码带具有一个共同的因素：相关信息，假设其将被输送到记录(电子患者文件)中，被表达在各个光学可识别形式的信息载体上(检测设备、测试条、条码带)。

本发明以这样的方式解决上述问题，即提供信息采集设备，借助其通过创建信息载体的数字图像及通过图像处理分析该图像来判定在信息载体上表达的各个信息。这里实现的图像处理依赖于描述信息载体类型的分类信息。因此有可能利用最多种多样的信息载体。

下文描述本发明的信息采集设备的实施例和工作方法。这种信息采集设备尤其用在医疗环境中，即，在医院和尤其在重症特别护理环境中，在那里检测结果的快速处理是支撑患者质量的重要因素。然而，这种信息采集设备还可用在医务所或实验室中。词语实验室在此不限定为临床实验室，还可以指包括食品实验室等的其它类型的实验室。

图1示意性地示出了根据实施例的信息采集设备。信息载体1被安置在传输单元9上，该信息载体有显示区2，通过其能显示一个或更多检测结果。典型的信息载体在图2a到2d中示出。作为范例，传输单元9在此绘制为传送带，其沿箭头R的方向把信息载体1传送进信息采集设备的外壳12。代替传送带，传输单元还可设计为在轨道上的可移动板，例如机器人臂等。传输单元还可设计成使得能沿所有空间方向和围绕所有空间轴移动信息载体。图像记录单元3布置在外壳12内。图像记录单元3连接到图像处理单元4。图像处理单元4有处理单元41和存储器单元42。而且，图像处理单元4连接到信号发射器7、显示单元6、输入单元10、另一个输入单元8，其可以是例如扫描仪，和数据库单元5。在这个实施例中，图像处理单元4还是用于信息采集设备的控制单元。输入单元10或8用于输入或提供数据，例如控制数据(例如：开始信息判定过程或紧急关闭命令)和分配数据(例如：患者数据或关于当前提供的信息载体的信息)。例如可以通过输入单元10(键盘)输入患者数据，借助其从连接的数据库单元5选取分配给患者的记录并且更多信息可提供给这个记录。代替键入患者记录，患者数据也可通过扫描放在例如患者床上的专用条码，通过例如条码扫描仪的输入单元8输入，然后可从数据库单元5检索所分配的记录。代替以条码的形式，患者信息还可例如以患者佩戴的高频识别表带(HI-ID-band)的形式，并且输入单元8可构造为HF接收设备。在示出的实施例中有可移动处置单元11，机械地停放在外壳12，其用于确保信息载体1能容易地被处置而没有来自用户的任何进一步的交互，该载体仅使用一次-例如测试条-并且被患者血液污染。

希望把信息载体上示出的关于患者的信息增加到电子患者文件的用户，把信息载体1放置在传输单元9上。使用输入单元8，用户扫描放在患者床上的条码带。通过使用唯一的患者信息，信息采集设备能访问数据库单元5内的电子患者文件或如果需要从例如电子患者文件中下载一部分。在医疗环境中，数据库单元5具体为医院信息系统(用S)。信息采集设备的信息判定过程是通过按下输入单元10上的开始按钮启动的，并且判定信息载体1的显示区2上显示的信息，如在图3和图4上下文中所述的。

图2a示出了信息载体1的范例，在此其构造为葡萄糖检测设备。这种信息载体1可多次使用。在检测条51上，有检测区域50，在此其为用于检测血糖成分的传感器。检测条51可滑入构造为葡萄糖检测设备的信息载体1并且检测区域50被通过触点电接触。检测结果显示在光学可读显示面板2上。因此信息以数字形式在LCD屏上表达出来。信息载体1具有操作元件(operating element)70，借助其可以启动检测或可再次关闭信息载体1。在此示出的实施例中，信息载体1还具有条码60。这种条码60可唯一地表征信息载体1。在信息载体1放置在信息采集设备的传输单元9上之前，用户可借助构造为扫描仪的输入单元8读入信息载体1的条码60。输入单元8向图像处理单元4提供该结果，在那里能够实现把所提供的信息载体1唯一分配给其它列表值，例如借助存储在存储器单元42内的条码带表。因此图像处理单元4在信息载体1的情况下从所提供的条码信息判定分类信息，在此为葡萄糖检测设备。根据该分类信息，然后在处理器单元41内激活相应的程序，其尤其适于特定类型的葡萄糖检测设备的检测结果的提取。代替扫描入条码，还可从信息载体的图像判定这种条码。如下文进一步所述的，图像处理单元4识别放置在所提供的信息载体1上的条码60，并且判定该条码信息，由此还判定分类信息。

图2b示出另一信息载体1的范例，在此其为怀孕测试类型。怀孕测试有检测区域50和，在这个实施例中，包括两个窗口的显示区2。这种信息载体典型地为一次性使用的载体并且能在如图1(在这个上下文中也参照图4)所示的信息采集设备内的处置单元11里自动地被处置。

图2c示意性地示出了构造为荧光筒70的信息载体。在筒内有各种检测区域70，71，其中的每一个包括特定的连接分子(linking molecule)，各种提供荧光标记的蛋白质与其耦合。在荧光体激发后，在各种检测区域71，72内荧光强度的分布提供了对样液内蛋白质类型和浓度的评价。图2c示意性地示出了借助非荧光检测区域71和荧光检测区域72的荧光分布和强度。检测区域形成荧光筒的显示区2。

图2d示出信息载体的另一个范例，其在此构造为条码带。带有条码信息的纸带用在对患者施予的药物治疗或输注上。从输注瓶撕下纸带并能提供给信息采集设备。在条码带的情况下，在其上打印实际条码的区域是显示区2。

现在，在图3和4的帮助下更详细地解释信息采集设备的工作方法。

图3与图1的主要区别在于信息载体1已经被传输单元9移到外壳12内的位置。在图1中，信息载体1由用户放置在传输单元9上，并且由用户初始化数据处理程序的开始，例如，借助于输入单元10，其在此被构造为具有例如跟踪球和紧急关闭开关的附加操作元件的键盘。然后，图像记录单元3记录外部信息载体1的图像。在此，图像记录单元3由传输单元9下面的重量传感器(未示出)触发，在此传输单元9被构造为传送带。在另一个实施例中，光电防护装置(photoelectric guards)(未示出)可指示信息载体1的正确位置。把光电防护装置(或重量检测器)耦合到图像处理单元4，然后在那里图像处理单元4停止信息载体1借助于传输单元9的进一步传送并触发图像记录单元3。以虚线绘制的三角区示出图像区30。代替光电防护装置或重量检测器，所提供的信息载体的正确定位还可通过连续创建图像来识别。把每个图像馈送到图像处理单元4，其检验在传输单元上是否有任何信息载体。如果信息载体移动进入图像区，那么借助于图像处理单元4控制定位。

图像记录单元3生成信息载体1的数字图像，并把数字图像数据提供给图像处理单元4。然后图像记录单元3可构造为数字照相机，在其中通过利用单次记录产生二维分辨的图像，或者图像记录单元3可构造为扫描仪，在其中通过用单个图像传感器进行两维扫描或用一排图像传感器进行一维扫描生成两维分辨的图像。

如果外部图像单元没有借助其唯一分配的条码带，那么在图像处理单元4内借助数字图像判定当前已经被记录的外部信息载体1的类型。这可以通过例如将在处理单元41内的当前图像与来自存储器单元42内存储的各种信息载体的参照记录相比较而实现。为了与参照记录比较，当前记录的外部信息载体的倾斜位置可通过优化比较参数被判定为参照记录。通过分类信息限定信息载体的类型。如果已经判定了当前信息载体的类型和其位置，那么表列值限定了在哪里能够找到信息载体1的显示区2，该表列值存储在存储器单元42里并且可通过分类信息访问。由于通过与信息载体的参照记录比较已经预先限定了位置和对准，可以借助当前图像里的表列相对位置值计算显示区的绝对位置。现在由分类信息限定的评估程序可以装载进处理器单元41，并且分析与信息载体1的显示区2对应的图像区，且限定显示区内表达的信息。如图2a所示的葡萄糖检测设备的评估程序尤其适合把数字识别适配在LCD显示器上。这种识别可例如通过将显示在这样的外部信息载体1的显示区2上的数字参照记录与当前记录相比较来实现。如果是如图2b所示的信息载体1，那么仅需要检验是否能在显示区2内识别凸出的条。在其他测试条中，必须判定变色条的颜色，从而提取所表达的信息。

代替执行对表达在已经记录的图像上的信息载体1的显示区2内的信息进行分析，图像处理单元4可以用这样的方式激活图像记录单元3，即，仅从显示区2记录另一个图像。如果条码映射在显示区，那么如果需要，仅仅可能通过使用进一步放大的具有更高分辨率的图像分析细条码线。为此，图像记录单元3配备成改变图像参数，例如借助可控的光学系统以便放大显示区。如果使用CCD照相机作为图像记录单元3，各个象素可被组合或者被单独地读出，以便用更低或更高的分辨率记录图像。为了快速处理，例如当检验信息载体1是否全部移动进入图像区30时，可选择低分辨率和大像场的图像参数模式。

而且，图3示出了位置操作单元90，其可作用于信息载体1上，改变载体相对图像记录单元3的位置。因此位置操作单元90可以是传输单元的一部分，例如信息载体1嵌入其中的保持器，或可以是将信息载体1捕获在外壳内的类似机器人拾取臂一样的独立单元。图像处理单元4，其从图像分析判定当前信息载体1与参照记录(参照位置)内的信息载体的位置相比较的位置，然后以这样的方式作用于位置操作单元90上，即信息载体1被带到参照位置，因为在图像分析中不需考虑移动和倾斜，其便于所表达的信息的提取。为此，图像处理单元4以这样的方式激活图像记录单元3，即如果信息载体1在参照位置处则记录另一个图像。为了到达参照位置或获得外部信息载体1在图像区30内的更好定位，图像处理单元4还激活传输单元9，以便沿双箭头R的方向上向前或向后移动信息载体1。可替换地或附加地，图像记录单元3还可设置有位置操作单元91。然后位置操作单元91相对信息载体1倾斜，移动，转动图像记录单元3或绕信息载体1沿弧线内移动图像记录单元3。

图4示出了在后来时间的信息采集设备。信令单元7，在此设计为光信号发射器，已经打开(由信令单元7变暗指示)，用于向用户指示信息已经成功地从当前信息载体1的图像提取出。代替光信号发射器7，也可以使用声信号发射器。在这个实施例中，信息-在所示范例中是患者血糖水平值信息-显示在显示单元6(“194.0”)上，并且还显示了哪种类型的信息载体1被识别(由显示的词“葡萄糖”表示)。然后用户能借助输入单元10确认结果，基于其所提取的检测结果被存储在存储器单元42中或提供给数据库单元5(在那里其被记录在电子患者文件中)。根据信息载体1的类型，借助传输单元9其再次被从信息采集设备推出用于重复使用，或者把信息载体1移动到处置单元11进行处置。图4示出了如何把非重复使用的信息载体(例如测试条)移动到处置单元11。信号发射器7还可用于示出如果检测结果的提取是不可能的，例如如果信息载体的显示区朝下放置在传输单元上时这发生。然后用户可手工地再次实现传输或校正位置。

而且，图4示出了另一个信息载体1，其为荧光筒。基于分类信息同样地识别荧光筒，并把激活单元31在荧光筒上移动。在这个范例中，激活单元31为光源，其激发荧光筒的检测区域内荧光标记的荧光。一旦荧光被激发，再次把激活单元31推到一侧，并且图像记录单元3对荧光筒的显示区执行长期记录，其可以持续几分钟。然后关闭用于信息载体的正常记录的光源。

如果，例如CCD照相机用作图像记录单元3的核心，可将图像记录单元布置为执行自动校准，在其中对CCD照相机或对CCD照相机的各个图像元件的每个执行白平衡、颜色平衡、增益因子和/或偏移量。还可记录参照物用于校准目的，然后把其当前记录与存储的参照记录比较，以便在校准之后恢复出厂设置。

图5示出了发明的信息采集设备的简化实施例的设计。其包括图像记录单元3，图像处理单元4和信息载体1的存储空间15。在已经把信息载体1放在存储空间15里之后，激活图像记录单元3，或者自动地或者手动地，从信息载体1记录图像。然后在处理器单元41内分析所生成的图像；判定分类信息，并且从所记录的图像或一些其他图像提取显示在信息载体的显示区2上的信息。当在处理器单元中分析数字图像时，可以进行位置校正，以便校正的信息载体图像与参照位置对应，其简化了进一步的分析。如果在简化实施例中，信息采集设备对信息载体的位置机械改变没有余地，校正尤其是明智的。

通过范例，借助流程图，图6示出了采集信息的方法的流程。所述方法涉及图5所示的信息采集设备。首先，开始该方法。为此，把信息载体1放置在存储空间15内，以便信息载体1的显示区2位于图像区30内。然后在方法步骤S1由图像记录单元3记录数字图像。在步骤S2将这个图像通过图像处理算法进行分析。在图像处理单元4内运行该图像处理算法。从信息载体的形状判定分类信息CI，其例如从边缘检测或通过识别放在信息载体上的条码带来判定。然后如步骤S3，基于分类信息CI记录一个或更多图像，例如，通过在从分类信息CI得知的信息载体显示区2上的放大。然后在步骤S4对新图像进行分析，在那里提取所表达的信息。然后根据分类信息CI从存储器42下载特定算法并用于图像分析。在步骤S5，然后把所提取的信息I提供给数据库中的记录。然后终止该方法。在其他方法中，其可能用如图1所示的设备运行，甚至增加更多的上述方法步骤。

Claims (15)

1.一种信息采集设备包括

图像记录单元(3)，用于创建至少一个处于图像区(30)内的信息载体(1)的图像，和

图像处理单元(4)，将其布置为用于基于与所述信息载体(1)相关的分类信息从所述图像判定表达在所述信息载体(1)上的信息。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述图像处理单元(4)从所述信息载体(1)的所述图像判定所述分类信息。

3.如权利要求1到2中任一所述的设备，其特征在于，将所述图像记录单元(3)布置为用于改变图像参数。

4.如权利要求1到3中任一所述的设备，其特征在于，所述图像处理单元(4)具有存储器单元(42)，其中存储用于判定所述信息载体(1)上表达的所述信息的辅助数据。

5.如权利要求1到4中任一所述的设备，其特征在于，所述设备具有连接到所述图像处理单元(4)的输入单元(8，10)，用于输入所述分类信息。

6.如权利要求1到5中任一所述的设备，其特征在于，所述设备连接到数据库单元(5)，并被布置为用于将所述信息分配给所述数据库单元(5)的特定记录。

7.如权利要求1到6中任一所述的设备，其特征在于，所述设备具有用于将所述信息载体(1)传送到所述图像记录单元(3)的传输单元(9)。

8.如权利要求1到7中任一所述的设备，其特征在于，所述设备具有用于操作所述信息载体(1)相对于所述图像记录单元(3)的位置的位置操作单元(90，91)。

9.如权利要求1到8中任一所述的设备，其特征在于，所述设备具有连接到所述图像处理单元(4)的信令单元(7)。

10.如权利要求1到9中任一所述的设备，其特征在于，将所述图像记录单元(3)布置为用于执行自动校准。

11.如权利要求1到10中任一所述的设备，其特征在于，其具有激活单元(31)，将所述激活单元布置为用于将所述信息载体(1)从不表达信息的不活动状态转为活动状态。

12.一种用于采集在信息载体(1)上表达的信息的方法，其包括下述步骤：

把所述信息载体(1)馈送入图像区(30)，

创建所述信息载体(1)的图像，

基于分类信息(CI)判定在所述信息载体(1)上表达的信息(I)。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，其他步骤是：从所述图像判定分类信息(CI)。

14.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，其还包括下面的步骤：用改变的图像参数创建所述信息载体(1)的第二图像。

15.如权利要求12到14中任一所述的方法，其特征在于，其包括下面其他步骤：将所述信息(I)分配给数据库中的特定记录。

Images