脱落细胞数字切片显微视觉检测技术研究

发布时间：2021-11-03 06:03

　　宫颈癌是严重影响女性健康的恶性肿瘤之一,宫颈脱落细胞及时诊断是预防治疗宫颈癌的有效手段。在人工筛查过程中存在着效率低、医师资质参差不齐影响结果、涂片病理信息受地域限制等问题。随着计算机技术和医疗影像技术的发展,通过计算机控制精密医疗设备辅助筛查的手段已经逐渐成熟。面向自动化检测设备的实际需求,本文基于运动控制平台、工业相机、光学显微镜及计算机搭建了脱落细胞显微视觉检测系统。通过该系统设计高效稳定的显微视觉自动聚焦算法,控制运动平台寻找显微镜焦平面,然后利用工业相机采集高质量脱落细胞显微图像,最后运用数字图像处理技术进行图像拼接、分割及识别。在自动聚焦策略方面以时间为间隔单位代替以步长为单位进行图像清晰度对比,减少电机走-停耗时,应用于平台首次寻找焦平面时,单张涂片采集300个视野相比于传统爬山聚焦耗时减少4.97%。显微图像拼接方面实验对比了五种特征点检测算子,选取精度高的Forstner特征点检测算子提取特征点,针对该算子特征点检测冗余问题,将计算Robert导数部分采用高斯平滑及高斯求导,对图像进行滤波并结合定区域寻找特征点的匹配策略,提升特征点匹配率57.64%,时间效率提升86... 

【文章来源】：北方工业大学北京市

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

课题研究内容本文主要分为六个章节：

第二章显微视觉系统搭建9第二章显微视觉系统搭建2.1视觉系统框架机器视觉系统类似于人类手-眼-脑协同作用，依靠数字摄像及相关传感器设备获取客观图像数据，经过智能算法处理得到关键信息，并控制机构的运动趋势，从而解放劳动力，在工业上是半自动化生产到实现全自动化生产的重要环节。它涉及数字图像处理、模式识别、计算机软件、机器学习、机械工程、控制工程等学科领域，是一门交叉性综合学科。典型的机器视觉系统包括：计算机、图像采集卡、镜头、光源、执行机构、驱动器、电机以及待测工件，如图2-1所示。图2-1典型机器视觉系统机器视觉系统已经深入到生产生活中众多行业，例如：医疗、军事、农业、工业、交通、安防等领域，相比于人工有着明确的优势：判断标准恒定，不会因疲惫或者感情因素而产生误差；获取信息更加丰富，可以捕捉红外、紫外等人类肉眼无法识别的光谱波段；远程操控，针对高污染工作环境可以实现零接触操控，可杜绝传染途径。在现代医疗中机器视觉发挥的作用与日俱增，通过显微镜与工业相机结合，将在目镜中观察的细胞景象转换为数字图像在电脑中存储查看；通过执行机构与运动算法相结合代替人工“手-脑”控制涂片的装填、推送；通过图像处理算法代替“眼-脑”对细胞图像进行分类识别；计算机对数据即时汇总及处理通过CAN通讯协议将控制信号传输到下位机，实现机械结构高效精密运动。本文搭建的显微视觉平台可应用于血细胞检测、宫颈细胞筛查等多种检测平台，实现涂片自动装填及图像聚焦、图像拍摄、图像拼接、细胞图像识别等功能，是典型的机器视觉系统，系统框架如图2-2所示。

第二章显微视觉系统搭建10图2-2全自动脱落细胞显微视觉系统2.2运动平台设计显微视觉运动平台由于聚焦景深小，所以要求运动平顺、精度高、效率高。本文设计的运动平台采用XY两方向与Z-z两方向结合，XY代表水平方向，Z-z分别代表垂直方向上细准焦螺旋和粗准焦螺旋。粗准焦螺旋提高运动效率，细准焦螺旋提升运动精度，如图2-3所示。在此平台上进行载玻片的送片、退片、自动聚焦等精密运动。（a）运动控制架构（b）装配实图（c）XY运动平台图2-3运动控制平台


本文编号：3473197