用于檢測圓形標(biāo)簽中的2d條形碼的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于條形碼讀取的方法和系統(tǒng)。具體的是，本發(fā)明涉及用于定位放置 在圓形區(qū)域，更具體的是放置在圓形標(biāo)簽上的條形碼（例如，2D條形碼）的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 掃描條形碼的問題可以應(yīng)用于各種各樣的應(yīng)用情景中，在本申請中，不失一般性， 我們具體地闡述了用于生物分析的機電系統(tǒng)中的條形碼讀取器的設(shè)計的特定例子。更具 體的是，條形碼讀取系統(tǒng)已經(jīng)在由生物梅里埃制造和發(fā)布的酶聯(lián)熒光免疫分析系統(tǒng)（The Vitek ImmunoDiagnostic Assay System)中實現(xiàn)，也稱為VIDAS+或在其最近的版本中稱 為VIDAS@3。它是使用預(yù)先配發(fā)的一次性試劑條和特定涂層的固相容器（SPR1? )的緊 湊全自動多參數(shù)免疫分析儀。VIDASK:3可以直接從原始樣品管中吸取、混合、培育、控制 和分析樣品。
[0003] 具有四個獨立的部分，其中每個部分可以支持多達3個樣品。另外的 特征允許VIDAS 1<:3自動地執(zhí)行來自主管中的樣品的處理。操作員將離心的、開蓋的管、 SPlT和條引入儀器中。全部剩下的操作（主管的條形碼讀取和從主管的樣品吸?。┯?系統(tǒng)自動地操作。VIDAS?3試劑條處理、所使用的算法、分析和試劑盒組件（試劑條、 SPR?等）都與目前的VIDAS?和微型VIDAS?是相同的。類似于VIDAS?和微型 VIDAS' VIDAS'i<:3將為血清學(xué)、免疫化學(xué)、抗原檢測和免疫止血提供常規(guī)批量試驗或 隨機訪問（混合的）試驗。免疫學(xué)的方法是間接的EIA、免疫捕捉、夾層或競爭，全部涉及使 用堿性磷酸酶的結(jié)合物。類似于VIDAS?:和微型VIDAS?，￥10入8@3使用儀器協(xié)議作 為對每個化驗產(chǎn)物的定義。這些協(xié)議是通過產(chǎn)品包裝上的條形碼信息在計算機知識庫中選 出的。用戶通過用戶菜單確定化驗選擇。試驗結(jié)果被傳輸?shù)接嬎銠C以被分析和打印。
[0004] 系統(tǒng)能夠同時運行多個分析，該多個分析包括通過共享的機械組件在樣品上執(zhí)行 的動作序列；每個分析的最大持續(xù)時間受到生物學(xué)約束的限制，但是隨后的動作之間的等 待時間被允許在不確定的區(qū)間范圍內(nèi)。
[0005] 每個類型的生物學(xué)分析由預(yù)處理階段和解析協(xié)議（analytic protocol)組成。在 分析的開始，由條形碼唯一地標(biāo)識的錐形試管包含樣品，被安排為一排的多個容器的其它 多個管包含稀釋液和培養(yǎng)液。在預(yù)處理階段期間，自動化的吸移管管理器反復(fù)地在各個管 之間倒出樣品；每個吸移管管理器動作持續(xù)一段確定的時間。在兩個連續(xù)的動作之間允許 等待時間，但是等待時間被限制在由培養(yǎng)周期/反應(yīng)周期和樣品退化特性所確定的最小值 和最大值之間的范圍內(nèi)。在預(yù)處理階段結(jié)束之后，解析協(xié)議遵循固定順序的步驟，在該固定 順序的步驟期間，樣品與試劑混合并且多次測量由讀取頭進行。
[0006] 另外，在這種情況下，讀取頭的動作是確定性的并且使用等待時間交織（見圖1)。 為了機電組件的高效利用，多個分析，并且可以是不同類型的多個分析是同時實施的。為 此，系統(tǒng)包括多個部分，每個分析使用一個部分。每個部分被依次分為狹槽，攜帶可以接受 不同預(yù)處理并且可以在不同受試樣品上操作的不同樣品。然而，由于讀取頭被設(shè)計用于一 次測量整個部分，所以在相同部分的所有狹槽受到運行相同解析協(xié)議的制約（見圖2)。
[0007] 吸移管管理器和讀取頭在不同狹槽和部分之間是共享的并且不能由兩個不同的 分析同時地使用。
[0008] 在這樣的生物學(xué)分析中，正確的錐形試管與正確的試劑條匹配當(dāng)然是很重要的。 在機器中錐形試管和試劑條的插入通常是由操作員手工完成。具有多個部分和狹槽的布 置使得更容易在錐形試管/試劑條對的定位上犯錯。為了便于由人類操作員進行的操作， 強調(diào)兩個匹配組件之間的匹配的幾個方法已經(jīng)被實施（即，錐形試管和試劑條上的顏色相 同）。然而，為了確定分析是正確執(zhí)行的，機器應(yīng)該更好的提供自動化識別機制以避免任何 人為的錯誤。條形碼讀取似乎是可能的解決方案之一，其使用在錐形管上的條形碼（即，2D 條形碼）和在試劑條上的條形碼：然而，錐形管的特定形狀在自動定位和讀取在錐形管頂 部的圓形標(biāo)簽上的條形碼方面存在一些問題（見圖3)。已知的圖像識別的方法和軟件就資 源消耗和時間消耗而言是非常昂貴的。目前的系統(tǒng)的另外一個困難是由于不允許讀取器和 目標(biāo)間的直接的對準(zhǔn)的機器的各個組件的相對定位，條形碼讀取器可能相對于攜帶編碼的 圓形標(biāo)簽傾斜。
[0009] 因此，非常期望一個簡化的、更快的和消耗更少的硬件資源的解決方案。
[0010] 本公開的目的
[0011] 本公開的一個目的是克服至少一些與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的問題。
[0012] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種以快速和可靠的方式識別實質(zhì)上圓形的標(biāo)簽上 的2D條形碼圖像的位置的方法。
[0013] 本發(fā)明的第三個目的是提供一種機電儀器，用于執(zhí)行具有能夠定位和讀取實質(zhì)上 圓形的標(biāo)簽上的2D條形碼的條形碼讀取器的生物學(xué)分析。
[0014] 概要
[0015] 本發(fā)明提供一種如在隨附權(quán)利要求中闡述的調(diào)度方法。
[0016] 根據(jù)第一個實施例，本公開提供了一種用于使用數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，確定實質(zhì)上 圓形的區(qū)域內(nèi)的矩形數(shù)據(jù)載體的位置的方法，該數(shù)據(jù)載體位于圓冠區(qū)域的預(yù)定部分內(nèi)，圓 冠區(qū)域由中心基本上與實質(zhì)上圓形的區(qū)域的中心重合的內(nèi)圓和外圓定義，圓冠區(qū)域的預(yù)定 部分由至少一個視覺標(biāo)記識別，該方法包括的步驟有：獲取實質(zhì)上圓形的區(qū)域的數(shù)字表示； 確定實質(zhì)上圓形的區(qū)域的中心；建立包括內(nèi)圓和外圓的檢測環(huán)形區(qū)；徑向掃描檢測環(huán)形區(qū) 以識別指示圓冠區(qū)域的預(yù)定部分的起始位置的至少一個視覺標(biāo)記；從開始的位置開始，掃 描檢測環(huán)形區(qū)以確定數(shù)據(jù)載體邊界的位置。
[0017] 另外，在本公開優(yōu)選的實施例中，圓冠區(qū)域的預(yù)定部分包括在圓形分段內(nèi)，圓形分 段和實質(zhì)上圓形的區(qū)域的剩余部分之間的最小對比度超過預(yù)定的閾值，并且至少一個視覺 標(biāo)記由圓冠區(qū)域與定義圓形分段的弦交叉的位置表示。
[0018] 另外，在優(yōu)選的實施例中，數(shù)據(jù)載體表示2D條形碼并且數(shù)據(jù)載體所放置的圓形分 段的背景是黑色的。有利的是，由圓形分段所覆蓋的面積至多是實質(zhì)上圓形的區(qū)域的總面 積的90%，優(yōu)選的是，至多70%并且更優(yōu)選的是至多50%。在更優(yōu)選的方式中，由圓形分段 所覆蓋的面積小于實質(zhì)上圓形的區(qū)域的總面積的50%。具有相對于實質(zhì)上圓形的區(qū)域的部 分圓形分段的其中一個優(yōu)點是除了條形碼信息外的其他信息可以被包括在不同于圓形區(qū) 域的區(qū)域內(nèi)。另一個優(yōu)點在于更小的圓形分段便于其讀取和由此尋找2D條形碼。
[0019] 另外，在本公開的優(yōu)選的實施例中，獲取數(shù)字表示包括通過數(shù)字圖像處理系統(tǒng)捕 捉包括實質(zhì)上圓形的區(qū)域的黑白矩形照片，該矩形照片包括像素陣列并存儲數(shù)字圖像處理 中的表不，其中每個像素都具有灰度等級。確定實質(zhì)上圓形的區(qū)域的中心的步驟包括：識別 在矩形照片內(nèi)的實質(zhì)上圓形的區(qū)域的邊緣；關(guān)于所識別的邊緣，確定實質(zhì)上圓形的區(qū)域的 中心。在本發(fā)明的實施例中，識別實質(zhì)上圓形的區(qū)域的邊緣包括：水平掃描矩形照片以識別 轉(zhuǎn)變點，在該轉(zhuǎn)變點處，相鄰像素的灰度等級之間的差異超過了預(yù)定值，水平轉(zhuǎn)變點指示實 質(zhì)上圓形的區(qū)域的橫向邊緣；垂直掃描矩形照片以識別轉(zhuǎn)變點，在該轉(zhuǎn)變點處相鄰像素的 灰度等級間的差異超過了預(yù)定值，垂直轉(zhuǎn)變點指示實質(zhì)上圓形的區(qū)域的垂直邊緣。
[0020] 有利的是，建立檢測環(huán)形區(qū)的步驟包括確定包括關(guān)于實質(zhì)上圓形的區(qū)域的中心的 內(nèi)半徑和外半徑之間所包括的圓冠區(qū)域。
[0021] 根據(jù)本公開的另一個方面，提供計算機程序，其包括在計算機上執(zhí)行時實現(xiàn)上述 方法的程序代碼裝置。
[0022] 根據(jù)另一個實施例，我們提供一種用于使用數(shù)字圖像處理系統(tǒng)確定實質(zhì)上圓形的 區(qū)域內(nèi)的矩形數(shù)據(jù)載體的位置的系統(tǒng)，數(shù)據(jù)載體位于預(yù)定的圓冠區(qū)域內(nèi)和實質(zhì)上圓形的區(qū) 域的圓形分段內(nèi)，圓形分段具有的背景的最小暗度高于預(yù)定閾值，圓冠區(qū)域由中心基本上 與實質(zhì)上圓形區(qū)域的中心重合的內(nèi)圓和外圓定義，系統(tǒng)包括適用于執(zhí)行上面方法的步驟的 一個或多個組件。
[0023] 根據(jù)本公開的又一個方面，我們提供一種條形碼讀取系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于在實 質(zhì)上圓形的區(qū)域內(nèi)確定矩形數(shù)據(jù)載體的位置的上述系統(tǒng)。同時提供的是一個用于執(zhí)行生物 學(xué)分析的機電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括條形碼讀取系統(tǒng)。
[0024] 本發(fā)明提供了很多好處。本發(fā)明的優(yōu)選的實施例中的一個優(yōu)點是簡化的、低資源 消耗的圖像識別軟件滿足了識別、定位和讀取在圓形標(biāo)簽上的條形碼的需求。
【附圖說明】
[0025] 現(xiàn)在將通過舉例的方式，對附圖進行參考，在附圖中：
[0026] 圖1是在用于執(zhí)行生物試驗的機電儀器中運行單個分析系統(tǒng)組件的物理架構(gòu)示 意圖；
[0027] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例，在用于執(zhí)行生物試驗的機電儀器中的多個狹槽和部 分中包含多個分析的整個系統(tǒng)的物理架構(gòu)的示意圖；
[0028] 圖3是相對于通過檢測裝置中心的垂直軸傾斜的檢測裝置和目標(biāo)的相對位置的 示意圖；
[0029] 圖4到圖18展示了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實施例的方法的各個階段和各個方面；
[0030] 圖19展示了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實施例的方法步驟的流程圖。
[0031] 優(yōu)詵實施例的詳細說明
[0032] 相對于目標(biāo)105傾斜角δ (例如，35° )的檢測裝置（例如，包括傳感器101和透 鏡103的照相機）的布置在圖3中表示。在本例子中，目標(biāo)是攜帶被應(yīng)用于錐形管頂部的 條形碼的圓形標(biāo)簽。如上所述，這種管必須與相應(yīng)的條匹配。由實現(xiàn)本公開實施例的系統(tǒng) 所執(zhí)行的任務(wù)是獲取表示在目標(biāo)105的標(biāo)簽上