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基于的宫颈细胞识别系统
作者:网站采编关键词:
摘要：宫颈癌是全球女性的第四大常见癌症，每年约有528 000 例新病例，约有85%的新病例发生在欠发达国家。在这些国家，高死亡率主要归因于缺乏熟练的医务人员和适当的医疗预筛查程序。
宫颈癌是全球女性的第四大常见癌症，每年约有528 000 例新病例，约有85%的新病例发生在欠发达国家。在这些国家，高死亡率主要归因于缺乏熟练的医务人员和适当的医疗预筛查程序。随着计算机科学技术与物联网技术与时俱进的发展，基于自动化检测和基于深度学习的图像技术也越来越多地应用到医疗诊断和对病人病变的细胞进行筛查的过程中[1]。如果能在宫颈细胞病变的早期通过相关检测的手段，发现存在异常的细胞从而进行相应的治疗，将大大降低女性因为宫颈癌而病亡的概率[2]。及早地进行宫颈癌筛查对于女性预防宫颈发生癌变有非常重要的作用。
该系统主要是基于RS485 与基于C#语言编写的上位机系统建立串口通信，来完成对宫颈细胞样本的多步进样等一系列实验操作，再采用darkent53 模型作为YOLOv3 网络的基础特征提取模块[3]。对细胞的病理变化进行了图像算法的相关研究从而有效地节省了人工参与诊疗的时间，并能达到预期的效果。
1 系统架构设计
该系统主要运用了C#上位机设计、下位机自动化采样平台、YOLOv3 图像算法等，主要由3 部分构成，分别为：电脑端软件控制、自动化采样控制系统和图像处理。其中电脑端软件控制模块主要包括电脑端调试软件的开发、RS485 串口通信模块等，负责相关数据的采集；下位机部分是基于硬件方案技术建立的，主要包括硬件驱动器、柱塞泵、无源单向阻尼步进电机、智能一体步进电机、电动夹爪；图像处理部分则主要用YOLOv3 算法实现。通过电脑控制采样平台将宫颈细胞样本进行自动采集，并配合采样针将其注入到载玻片上，然后通过对载玻片上的宫颈细胞图像进行自动筛选识别来对其是否发生病变进行判断。系统的整体架构如图1 所示。
图1 系统的整体架构
2 系统的实现
2.1 上位机系统设计
该设计基于C#语言进行上位机软件的开发。其操作界面如图2 所示。
图2 上位机系统用户操作界面
连接通讯方面，该系统使用的是RS485 串行数据接口来进行通信，通过选择相应的串口号与通讯的波特率来与自动化采样平台建立联系并进行相应的控制[4]。同时，使用校验码对传输信号进行验证,其方法是CRC 循环冗余校验[5]。
电机部分则通过下拉菜单选择相应的电机并在右侧的控制框输入0～6 000 的步数来选择电机在导轨上移动的距离进行控制。此外还有额外的开关按钮来控制夹爪的开合。
柱塞泵部分则是通过将吸入和排出动作分割为以步为单位，将1 000 μL的容量变化对应成2 000步，并通过输入步数来控制吸入、排出的容量。
最后设计了一个检测模块来集成上述功能用于将宫颈细胞样本进行自动采集，并配合采样针将其注入到载玻片上用于后续观察。
2.2 下位机自动化采样平台的实现
2.2.1 机械运动模块
该模块包括3 个步进电机（A、B、C）和一个电爪，以及控制载玻片的夹取、固定和在三维空间内的转移等操作。在A 电机上固定着电动夹爪，同时A 电机控制电爪在垂直方向上（Z轴方向）的竖直移动；B电机控制其在前后方向上（Y轴方向）进行移动；C 电机控制其在左右方向上（X轴方向）进行移动，电动夹爪的开合由单独的代码控制，电机均由电脑端系统的电机模块控制。3 个电机可进行协同工作，进而使电爪在平台的整个三维空间位置进行全方位的运动。电机运动的主要代码为：
2.2.2 流体控制模块
该部分由柱塞泵来实现，自动采样多步进样。通过柱塞在缸体内往复的运动，使密封工作容腔的容积发生变化来为采样针提供吸排的能力[6]。柱塞泵的控制是由硬件驱动器来实现的。设计选用的是1 000 μL 柱塞泵，并使用ISC1000 微型电机控制驱动器对柱塞泵的吸液、排液进行控制。图3 展示了驱动器的接线端口。
图3 接线端口
其中右侧的A+、A-、B+、B-是电机与柱塞泵电机相连的接口，右上角的VCC、GND 分别为电源（24 V）接口和电源的接地端。由于需要使其能与电脑相互关联，使用的是RS485 来作为通信模块，驱动器模块的AB 端与RS485 相连，另外一对与采集模组的电机连接。柱塞泵的光耦对应接口与左侧的GND 数字地相连，柱塞泵的光耦对应接口与传感器上的5 V接口相连用来供电，Input1 则作为传感器1 输入，也是与柱塞泵的光耦接口相连接。柱塞泵的量程为1 000 μl，对应的步进电机的运动范围是2 000 步,代表着控制软件中可输入的参数为2 000 以内。在执行吸入动作时，柱塞竖直向下运动，其主要指令为：
文章来源：《自动化与仪器仪表》 网址: http://www.zdhyyqybzz.cn/qikandaodu/2021/0718/847.html