一种细胞图像数据采集系统及方法、信息数据处理终端技术方案

本发明专利技术属于图像数据采集及处理技术领域，公开了一种细胞图像数据采集系统及方法、信息数据处理终端；包括：主控单元、细胞图像采集模块、网络通信模块、标本放置台驱动模块、液晶显示模块、本地存储模块、机械臂控制模块、电源管理模块、接口预留模块。本发明专利技术不仅能够实现了细胞图像的全自动采集与传输，与国内现有技术相比，本发明专利技术专利综合利用嵌入式、机械控制、网络传输、光学成像等技术，实现了对细胞图像的采集与传输。还能解决采用传统显微镜进行细胞观察存在的一些弊端和不足，降低病理科医生工作量，为利用人工智能技术进行细胞诊断识别所需数据集来源提供保障，具有十分广阔的应用前景。

A Cellular Image Data Acquisition System, Method and Information Data Processing Terminal

【技术实现步骤摘要】
一种细胞图像数据采集系统及方法、信息数据处理终端
本专利技术属于图像数据采集及处理
，尤其涉及一种细胞图像数据采集系统及方法、信息数据处理终端。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：病理被称为临床诊断的“金标准”，病理医生更是“医生的医生”，尤其是针对肿瘤而言，大多数肿瘤患者最终是通过病理检测来确定肿瘤是恶性还是良心，最终为医生进行治疗提供决策依据。但是，据统计，全国有执照的病理医生缺口高达9万人，而一个病理医生的培训周期却是漫长而辛苦的，需要五年临床基础医学学习，再经过五年规范化培训，最后还要通过严格考试。在目前的社会现状下，病理科医生工作风险大，劳动报酬低，导致很多年轻医学生不愿意做病理专业的学习，使得病理医生的数量远远跟不上临床发展的需要。此外，我国医疗资源的分配在地区，城乡之间差距极大，优质的医疗服务资源集中在一线城市，农村医疗资源严重匮乏。这一现象在病理科总数存在很大空缺的情况下表现尤为明显，在很多具备检查仪器条件的乡镇医院、卫生站却没有办法找到相应的病理科医生。随着科技的发展，人工智能与大数据技术逐步进入医疗领域，并在其中扮演了重要的角色。例如在药物研究领域，通过大数据分析等技术手段能够快速、准确地挖掘和筛选出合适的化合物或生物，达到缩短新药研发周期、降低新药研发成本、提高新药研发成功了的目的。此外，人工智能在医学影像领域，通过对影像数据进行分析，提取影像数据中的特征，获取诊断疾病的信息，达到辅助医生对疾病进行诊断的功能。但是，由于在医学领域人工智能依然只是一个起步阶段，很多疾病的医学数据依然是空白。当前对细胞切片的检测依然停留在病理医生利用双眼在显微镜观察下观察细胞结构，然后根据自身经验来对症状进行判断，该方式过多依赖病理科医生的主观见解，尤其是在病理科医生缺乏的现在，每个病理科医生每天工作量繁重，使得其对相应症状的判断可能会出现误诊和漏诊，这些情况的出现对于病人来说可能会延误最佳的治疗时间，带来不可挽回的后果。此外，一个封存细胞的玻璃片上包含的细胞多达2万以上，但是肉眼一次性能够观察到的细胞或者通过摄像头一次性能拍摄到的细胞最多只能达到1000左右，使得病理科医生只能通过自己的双手不停的移动封存细胞的玻璃片来观察2万多个细胞，但是这种方法可能会导致漏查某一部分细胞的可能，所以传统的方案在对细胞进行检测的时候存在很多问题。此外，目前虽说也有产品能够通过摄像头采集细胞图像(该产品在对细胞图像进行采集时依然没有摆脱一次性最多只能达到1000个左右细胞的限制)，但是大部分产品都是通过USB接口与PC端直接相连，无法实现远程传输的功能，同时，也无法满足未来细胞染色、上传、识别一体化、智能化的需求。目前，利用人工智能的方法来对细胞图像进行分析，必须包含大量的数据集才能实现一个精准的分析，但是由于在进行数据集获取的过程中存在上述一些问题，使得利用深度学习来分析细胞图像一直没有任何进展。综上所述，现有技术存在的问题是：目前，利用人工智能的方法来对细胞图像进行分析，必须包含大量的数据集才能实现一个精准的分析，但是由于在进行数据集获取的过程中存在上述主观判决导致误诊率高、细胞图像采集区域受限、智能化、一体化、集成化水平低等问题，导致利用深度学习来分析细胞图像一直没有任何进展。解决上述技术问题的难度在于：如何通过机械部件精确控制封存细胞的玻璃片移动，完成细胞图像完整采集；采集过程中如何保证细胞图像的清晰度；采集传输如何实现智能化、一体化和集成化；细胞图像完成采集后如何实现拼接、去重，确保细胞图像的完整性以上技术难题得以解决，可以很大程度提升细胞图像采集效率及完整性、减轻病理科医生工作负荷从而降低误诊和漏诊发生的概率。智能化、一体化、集成化的细胞图像采集系统将会对利用深度学习技术实现细胞病理的研究工作具有重要指导意义。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种细胞图像数据采集系统及方法、信息数据处理终端。本专利技术是这样实现的，一种细胞图像数据采集系统，所述细胞图像数据采集系统包括：主控单元，用于完成系统的协调与控制；细胞图像采集模块，用于扫描确定好整个待采集玻璃片边界区域并反馈给主控单元；标本放置台驱动控制模块，用于图像采集时，主控单元发送控制信号给标本放置台驱动控制模块控制，控制标本放置台先前后、左右移动，保证细胞图像采集模块先扫描确定好整个待采集玻璃片边界区域并反馈给主控单元，收到反馈后，主控单元开始控制细胞图像采集模块进行图像采集，每采集完一次，就给标本放置台驱动控制模块反馈一个信号，标本放置台驱动控制模块自动控制放置台按照预先设置好的步长和路径进行移动，最后实现整个玻璃片的拍摄采集；机械臂控制模块，用于控制机械手自动抓取染色好的细胞标本玻璃片放置在标本放置台上的固定位置，每完成一次放置，该机械臂控制模块会发出一个结束信号给主控单元，主控单元收到反馈信号后就启动图像采集。本专利技术的另一目的在于提供一种运行所述细胞图像数据采集系统的细胞图像数据采集方法，所述细胞图像数据采集方法包括以下步骤：步骤一，每次采集图片采集成功后，如果网络正常就将图片传输到云服务器，如果网络异常则将采集到的图片存储在本地，系统检测到网络恢复后再启动传输；步骤二，在云服务器上采用细胞图像检测及拼接技术，去掉重复扫描部分，拼接完整的细胞图像，具体实现过程如下：4)采用直方图均衡化对细胞图像进行增强；5)采用均值滤波及高斯滤波对细胞图像进行去噪处理；6)采用OTSU算法对细胞图像进行分割：①将细胞图像进行二值化预分割，将细胞作为前景分割出来；②对分割后的二值图，实施开运算，填充细胞中的孔洞，使轻微粘连细胞分开及细小的细胞消失；③使用分水岭分割，将图像中粘连严重的细胞分割开来；④删除掉边缘上的细胞，再利用四连通区域标记算法统计分割后非粘连细胞的个数，最后在原图上标记出分割好的细胞，并标号；⑤对每个细胞，统计其面积，并用提取细胞边缘，统计边缘轮廓上的像素个数即细胞周长，将每个细胞的图像及相关信息分别显示出来。4)对于重叠的细胞图像部分，采用重叠分离算法完成去细胞重叠类型判断和重叠细胞分离；所述的细胞重叠类型判断采用下述方法进行：首先根据极限腐蚀方法得到重叠细胞的个数num,再根据凹区提取方法得到凹区的个数UNM：若NUM＝2num-2,则判定细胞是串联重叠细胞；若NUM＝num,则判定细胞是内部无空洞的并联细胞；若NUM＝num+s,则判定细胞是内部有空洞的并联细胞；所述的重叠细胞分离包括串联重叠细胞的分离和并联重叠细胞的分离；串联重叠细胞的分离方法如下：只有两个凹区,而凹点位于凹区轮廓之上,因此两个凹区轮廓像素间欧式距离最短的点即为凹点,连接这两个凹点即可以实现两个串联重叠细胞的分离，假设(x1,i,y1,j)，)为第一个凹区轮廓上的某点，(x2,i,y2,j)为第二个凹区轮廓上的某点,则最短欧式距离的计算公式为：则(x1,y1)及(x2,y2)即为对应的凹点坐标,做凹点间的连线就可以分离出重叠细胞；并联重叠细胞的分离方法如下：对于一般的重叠程度不高、内部无空洞的并联细胞,如果细胞个数为num,凹区的个数为NUM,则NUM＝num；对于一些重叠程度很高的并联细胞,重叠细胞个数一般为num＝1,而凹区个数NUM本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种细胞图像数据采集系统，其特征在于，所述细胞图像数据采集系统包括：主控单元，用于完成系统的协调与控制；胞图像采集模块，用于扫描确定好整个待采集玻璃片边界区域并反馈给主控单元；标本放置台驱动控制模块，用于图像采集时，主控单元发送控制信号给标本放置台驱动控制模块控制，控制标本放置台先前后、左右移动，保证细胞图像采集模块先扫描确定好整个待采集玻璃片边界区域并反馈给主控单元，收到反馈后，主控单元开始控制细胞图像采集模块进行图像采集，每采集完一次，就给标本放置台驱动控制模块反馈一个信号，标本放置台驱动控制模块自动控制放置台按照预先设置好的步长和路径进行移动，最后实现整个玻璃片的拍摄采集；机械臂控制模块，用于控制机械手自动抓取染色好的细胞标本玻璃片放置在标本放置台上的固定位置，每完成一次放置，该机械臂控制模块会发出一个结束信号给主控单元，主控单元收到反馈信号后就启动图像采集。

【技术特征摘要】
1.一种细胞图像数据采集系统，其特征在于，所述细胞图像数据采集系统包括：主控单元，用于完成系统的协调与控制；胞图像采集模块，用于扫描确定好整个待采集玻璃片边界区域并反馈给主控单元；标本放置台驱动控制模块，用于图像采集时，主控单元发送控制信号给标本放置台驱动控制模块控制，控制标本放置台先前后、左右移动，保证细胞图像采集模块先扫描确定好整个待采集玻璃片边界区域并反馈给主控单元，收到反馈后，主控单元开始控制细胞图像采集模块进行图像采集，每采集完一次，就给标本放置台驱动控制模块反馈一个信号，标本放置台驱动控制模块自动控制放置台按照预先设置好的步长和路径进行移动，最后实现整个玻璃片的拍摄采集；机械臂控制模块，用于控制机械手自动抓取染色好的细胞标本玻璃片放置在标本放置台上的固定位置，每完成一次放置，该机械臂控制模块会发出一个结束信号给主控单元，主控单元收到反馈信号后就启动图像采集。2.一种运行权利要求1所述细胞图像数据采集系统的细胞图像数据采集方法，其特征在于，所述细胞图像数据采集方法包括以下步骤：步骤一，每次采集图片采集成功后，如果网络正常就将图片传输到云服务器，如果网络异常则将采集到的图片存储在本地，系统检测到网络恢复后再启动传输；步骤二，在云服务器上采用细胞图像检测及拼接技术，去掉重复扫描部分，拼接完整的细胞图像。3.如权利要求2所述的细胞图像数据采集方法，其特征在于，所述细胞图像数据采集方法包括以下步骤：通过机械臂控制模块控制机械手自动抓取染色好的细胞标本玻璃片放置在标本放置台上的固定位置，每完成一次放置，该机械臂控制模块发出一个结束信号给主控单元，主控单元收到反馈信号后就启动图像采集；图像采集时，主控单元发送控制信号给标本放置台驱动控制模块控制，控制标本放置台先前后、左右移动，保证细胞图像采集模块先扫描确定好整个待采集玻璃片边界区域并反馈给主控单元，收到反馈后，主控单元开始控制细胞图像采集模块进行图像采集，每采集完一次，就给标本放置台驱动控制模块反馈一个信号，标本放置台驱动控制模块自动控制放置台按照预先设置好的步长和路径进行移动，最后实现整个玻璃片的拍摄采集。4.如权利要求2所述的细胞图像数据采集方法，其特征在于，步骤二进一步包括：1)采用直方图均衡化对细胞图像进行增强；2)采用均值滤波及高斯滤波对细胞图像进行去噪处理；3)采用OTSU算法对细胞图像进行分割：①将细...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇红，杨宇，周进凡，张荣芬，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州,52