基于图像处理技术的尿液分析系统的设计与开发

发布时间：2017-04-27 09:10

  本文关键词：基于图像处理技术的尿液分析系统的设计与开发，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：尿液分析是检验人身体健康状况的重要指标,因此尿液分析仪已成为临床医学生化分析中的重要医疗仪器,成为检测人体尿液化学成分的重要医疗工具,为医生正确的诊断病人的泌尿疾病提供了方便快捷的检测手段。尿液分析系统能够给出病人尿样中的PH值、亚硝酸盐、葡萄糖、蛋白质、隐血、酮体、胆红素、尿胆原、尿比重、白细胞、维生素C等成分含量,它们可以辅助医生对多种疾病的诊断。目前常见的尿液分析仪大多体积较大,不适于携带,多用于医疗服务机构,并且仍然有一部分尿液分析仪不能够独立处理数据,仍需要借助计算机等工具对数据进行分析处理。本文就是在分析了市面上现有的尿液分析仪的优缺点的基础上,研发出一款基于图像的新型尿液分析仪,该仪器可以实现对尿液中的PH值、亚硝酸盐、葡萄糖、蛋白质、隐血、酮体、胆红素、尿胆原、尿比重、白细胞、维生素C等成分含量做出快速分析,且该仪器体积小易于携带,能够对数据进行独立处理,本文主要研究内容如下:在主控芯片的选择上,相较于以往的51单片机本设计选用的是STM32F4xx系列嵌入式芯片,该芯片主频高,可以快速处理大量图像数据,且该芯片增设多种外设接口使得电路的复杂度降低。在图像获取的元器件上,本设计选用的是200万像素OV2640摄像头,通过此摄像头可以直接获取试纸条上所有试剂块的像素值,无须步进电机进行传动采集,使运行速率有了显著提升。在照明光源的选择上,本设计选用的是环形光源,实现了光源的稳定照射同时降低了光源对测试结果的影响。在结果显示的模块选择方面,使用了触摸式液晶屏,既可以实现触摸按键功能,又可以进行结果显示,省去了上位机的操作界面,实现了一体化的功能。在图像处理方面,通过顶点法实现了试纸条边框检测,通过中值滤波法实现了图像的滤波去噪,完成了测试项试剂块位置检测,通过对图像R、G、B值进行数据补偿减少了信息的缺失,并通过反射率法对图像数据进行处理等。最后对整机进行了结果校验及实验标定,使得该仪器能够达到相应要求,测试结果准确,运行稳定。针对以往的电机带动试纸条运动的设计,本文采用嵌入式芯片驱动摄像头进行图像采集的方法,缩短了测试时间,降低了电路复杂度,使得整个系统的运行速率及性能均有所提升,同时保证了运行的稳定性及测试准确性,液晶屏的使用使仪器实现了一体化的操作,整体性能更加完善。
【关键词】：尿液分析 嵌入式处理 图像采集 图像处理
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41;R446.12
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 研究背景及研究意义11-12
• 1.2 研究现状12-14
• 1.3 尿液分析仪通常的检测项目14-15
• 1.4 本文的研究内容以及章节安排15-17
• 第二章 尿液分析检测原理17-21
• 2.1 尿液分析的基本反应原理17
• 2.2 本设计所用尿液检测算法原理17-18
• 2.3 RGB图像数据的转化18-20
• 2.3.1 RGB颜色18-19
• 2.3.2 不同的RGB格式19
• 2.3.3 RGB565格式转换为RGB24格式19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第三章 试纸条图像处理方法及分析原理21-27
• 3.1 图像的滤波去噪21-25
• 3.2 图像的试纸条边框检测25-26
• 3.3 图像试剂块检测26
• 3.4 本章小结26-27
• 第四章 尿液分析仪硬件系统设计27-33
• 4.1 仪器的工作流程28
• 4.2 系统主控芯片及接口概述28-32
• 4.2.1 STM32F4xx系列芯片内核概述28-29
• 4.2.2 I2C接口29-30
• 4.2.3 DCMI数字摄像头接口30-31
• 4.2.4 DMA传输接口31-32
• 4.3 本章小结32-33
• 第五章 尿液分析仪的硬件模块及电路设计33-41
• 5.1 图像信号采集模块33-35
• 5.2 液晶屏模块35-37
• 5.3 JTAG口电路37-38
• 5.4 复位电路38
• 5.5 部分电源电路38-39
• 5.6 照明光源模块39-40
• 5.7 本章小结40-41
• 第六章 基于图像的尿液分析仪的软件设计41-55
• 6.1 开发平台介绍41-44
• 6.1.1 软件总体概述43
• 6.1.2 系统软件设计43-44
• 6.2 软件程序组成部分44-52
• 6.2.1 图像数据采集子程序44-46
• 6.2.2 图像边框检测子程序46-48
• 6.2.3 图像去噪子程序48-50
• 6.2.4 各小试剂块数据处理子程序50-52
• 6.3 触摸屏按键子程序52
• 6.4 LCD液晶屏结果显示子程序52-54
• 6.5 本章小结54-55
• 第七章 整机调试与结果分析55-61
• 7.1 引言55
• 7.2 仪器测试结果分析方法55-56
• 7.3 整机的调试与标定56-58
• 7.4 尿液分析仪测试结果分析58-59
• 7.4.1 测试结果稳定性及准确度分析58
• 7.4.2 与已有尿液分析仪的对比结果分析58-59
• 7.5 测试系统误差分析59-60
• 7.6 本章小结60-61
• 第八章 总结与展望61-63
• 8.1 总结61
• 8.2 展望61-63
• 参考文献63-67
• 作者简介67-68
• 致谢68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王建;梁振涛;郑文斌;刘志军;;STM32和OV2640的嵌入式图像采集系统设计[J];单片机与嵌入式系统应用;2014年09期

2 谭逵;陈键;;FUS-200全自动尿液分析系统在筛检尿路感染中的应用[J];国际检验医学杂志;2014年02期

3 Woojin Nam;Guang Yang;Seongsoo Lee;;Digital FIR filter design for bio-signal processing system[J];Journal of Measurement Science and Instrumentation;2013年01期

4 鄢志丽;袁平宗;;尿液分析仪检测结果的影响因素[J];检验医学与临床;2010年05期

5 侯殿有;刘晓光;吉鹤;;S3C6410(ARM11)嵌入式控制系统液晶显示驱动问题研究[J];现代显示;2010年01期

6 林文森;李钟慎;洪健;;基于ARM和CMOS的图像采集系统设计[J];电子测试;2008年05期

7 温国忠;;JTAG接口电路设计与应用[J];微计算机信息;2007年23期

8 李海标;;基于CCD的新型尿液分析仪设计[J];光学技术;2006年S1期

9 马飞;苏庆;杨彦琴;;尿液分析仪的校准[J];医疗设备信息;2006年02期

10 李延斌,孙英浩,桑敏;尿液分析仪的发展和临床应用[J];世界最新医学信息文摘;2004年06期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 黄国祥;RGB颜色空间及其应用研究[D];中南大学;2002年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 康甜;IgA肾病尿蛋白质谱HPLC-MS/MS的初步分析[D];大连医科大学;2009年

2 徐宗霖;基于JTAG口的ARM编程器研究与开发[D];浙江工业大学;2007年

  本文关键词：基于图像处理技术的尿液分析系统的设计与开发，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：330325