宮頸癌是嚴(yán)重影響女性健康的惡性腫瘤之一,宮頸脫落細(xì)胞及時(shí)診斷是預(yù)防治療宮頸癌的有效手段。在人工篩查過(guò)程中存在著效率低、醫(yī)師資質(zhì)參差不齊影響結(jié)果、涂片病理信息受地域限制等問(wèn)題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和醫(yī)療影像技術(shù)的發(fā)展,通過(guò)計(jì)算機(jī)控制精密醫(yī)療設(shè)備輔助篩查的手段已經(jīng)逐漸成熟。面向自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備的實(shí)際需求,本文基于運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)、工業(yè)相機(jī)、光學(xué)顯微鏡及計(jì)算機(jī)搭建了脫落細(xì)胞顯微視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)高效穩(wěn)定的顯微視覺(jué)自動(dòng)聚焦算法,控制運(yùn)動(dòng)平臺(tái)尋找顯微鏡焦平面,然后利用工業(yè)相機(jī)采集高質(zhì)量脫落細(xì)胞顯微圖像,最后運(yùn)用數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行圖像拼接、分割及識(shí)別。在自動(dòng)聚焦策略方面以時(shí)間為間隔單位代替以步長(zhǎng)為單位進(jìn)行圖像清晰度對(duì)比,減少電機(jī)走-停耗時(shí),應(yīng)用于平臺(tái)首次尋找焦平面時(shí),單張涂片采集300個(gè)視野相比于傳統(tǒng)爬山聚焦耗時(shí)減少4.97%。顯微圖像拼接方面實(shí)驗(yàn)對(duì)比了五種特征點(diǎn)檢測(cè)算子,選取精度高的Forstner特征點(diǎn)檢測(cè)算子提取特征點(diǎn),針對(duì)該算子特征點(diǎn)檢測(cè)冗余問(wèn)題,將計(jì)算Robert導(dǎo)數(shù)部分采用高斯平滑及高斯求導(dǎo),對(duì)圖像進(jìn)行濾波并結(jié)合定區(qū)域?qū)ふ姨卣鼽c(diǎn)的匹配策略,提升特征點(diǎn)匹配率57.64%,時(shí)間效率提升86... 

【文章來(lái)源】：北方工業(yè)大學(xué)北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：76 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

課題研究?jī)?nèi)容本文主要分為六個(gè)章節(jié)：

第二章顯微視覺(jué)系統(tǒng)搭建9第二章顯微視覺(jué)系統(tǒng)搭建2.1視覺(jué)系統(tǒng)框架機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)類似于人類手-眼-腦協(xié)同作用，依靠數(shù)字?jǐn)z像及相關(guān)傳感器設(shè)備獲取客觀圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)智能算法處理得到關(guān)鍵信息，并控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，從而解放勞動(dòng)力，在工業(yè)上是半自動(dòng)化生產(chǎn)到實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。它涉及數(shù)字圖像處理、模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)軟件、機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)械工程、控制工程等學(xué)科領(lǐng)域，是一門交叉性綜合學(xué)科。典型的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)包括：計(jì)算機(jī)、圖像采集卡、鏡頭、光源、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)以及待測(cè)工件，如圖2-1所示。圖2-1典型機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)已經(jīng)深入到生產(chǎn)生活中眾多行業(yè)，例如：醫(yī)療、軍事、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通、安防等領(lǐng)域，相比于人工有著明確的優(yōu)勢(shì)：判斷標(biāo)準(zhǔn)恒定，不會(huì)因疲憊或者感情因素而產(chǎn)生誤差；獲取信息更加豐富，可以捕捉紅外、紫外等人類肉眼無(wú)法識(shí)別的光譜波段；遠(yuǎn)程操控，針對(duì)高污染工作環(huán)境可以實(shí)現(xiàn)零接觸操控，可杜絕傳染途徑。在現(xiàn)代醫(yī)療中機(jī)器視覺(jué)發(fā)揮的作用與日俱增，通過(guò)顯微鏡與工業(yè)相機(jī)結(jié)合，將在目鏡中觀察的細(xì)胞景象轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像在電腦中存儲(chǔ)查看；通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)算法相結(jié)合代替人工“手-腦”控制涂片的裝填、推送；通過(guò)圖像處理算法代替“眼-腦”對(duì)細(xì)胞圖像進(jìn)行分類識(shí)別；計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)即時(shí)匯總及處理通過(guò)CAN通訊協(xié)議將控制信號(hào)傳輸?shù)较挛粰C(jī)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)高效精密運(yùn)動(dòng)。本文搭建的顯微視覺(jué)平臺(tái)可應(yīng)用于血細(xì)胞檢測(cè)、宮頸細(xì)胞篩查等多種檢測(cè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)涂片自動(dòng)裝填及圖像聚焦、圖像拍攝、圖像拼接、細(xì)胞圖像識(shí)別等功能，是典型的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，系統(tǒng)框架如圖2-2所示。

第二章顯微視覺(jué)系統(tǒng)搭建10圖2-2全自動(dòng)脫落細(xì)胞顯微視覺(jué)系統(tǒng)2.2運(yùn)動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì)顯微視覺(jué)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)由于聚焦景深小，所以要求運(yùn)動(dòng)平順、精度高、效率高。本文設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)采用XY兩方向與Z-z兩方向結(jié)合，XY代表水平方向，Z-z分別代表垂直方向上細(xì)準(zhǔn)焦螺旋和粗準(zhǔn)焦螺旋。粗準(zhǔn)焦螺旋提高運(yùn)動(dòng)效率，細(xì)準(zhǔn)焦螺旋提升運(yùn)動(dòng)精度，如圖2-3所示。在此平臺(tái)上進(jìn)行載玻片的送片、退片、自動(dòng)聚焦等精密運(yùn)動(dòng)。（a）運(yùn)動(dòng)控制架構(gòu)（b）裝配實(shí)圖（c）XY運(yùn)動(dòng)平臺(tái)圖2-3運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)


本文編號(hào)：3473197