[实用新型]一种肿瘤细胞自动识别与分类系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种肿瘤细胞自动识别与分类系统，通过现有软件与本实用新型硬件的结合，实时高效地对医学细胞图像进行识别与分类，并将结果无线发送给医务人员终端，属于医学图像处理技术领域。

背景技术

在医学诊断中，利用计算机技术进行自动的细胞识别与分类对于病况分析具有重要意义。当前研究人员多采用显微镜图像来采集病人血清图像，医生利用该血清图像检查肿瘤细胞的存在，从而判断是否存在肿瘤细胞。由于该方法在医疗诊断中的有效性，近些年该方法已经得到广泛普及。然而，凭借医生的判断是十分主观的方法，对于医生的经验依赖性较高，因此不易实现高效准确的诊断。基于此，医学诊断领域迫切需要自动的肿瘤细胞识别与分类装置，以辅助医生实现便捷和高效的医疗诊断。

随着医学图像处理技术的发展，对图像处理系统的实时性和准确性提出了更高的要求，目前传统的医学图像处理系统要么处理速度较慢，无法满足现代图像处理系统的实时性要求；要么专业性太强，应用受到一定的限制。

实用新型内容

实用新型目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本实用新型提供一种肿瘤细胞自动识别与分类系统，采用了DSP+FPGA的硬件系统，将DSP芯片运算速度快、通信机制强大的优点与FPGA芯片快速灵活的优点相结合，兼顾处理速度和灵活性，能够实时高效地对肿瘤细胞图像进行识别与分类，之后及时将分类结果通过无线网络传送到医务人员终端。

技术方案：一种肿瘤细胞自动识别与分类系统，以FPGA和DSP为核心器件，具体包括图像采集模块、存储模块、FPGA-DSP图像处理模块、电源模块、无线网络收发模块和终端客户端。图像采集模块负责通过显微镜采集图像，并将采集的细胞图像存储到存储模块中，FPGA-DSP图像处理模块从存储模块中读取细胞图像数据并进行计算。FPGA用于完成数据传输的时序控制，包括各接口的数据传输及对SDRAM访问的时序控制及状态切换控制；DSP芯片用于对肿瘤细胞进行特征提取和SVM分类。无线网络收发模块通过以太网接口与图像处理模块相连，实现与医务人员终端（终端客户端）间进行通信和数据交换，及时将识别与分类结果通过无线网络收发模块传回到医务人员终端，最终可实时高效地在终端客户端获得肿瘤细胞的识别与分类结果。

FPGA-DSP图像处理模块

（1）FPGA 芯片

为满足实时图像处理的特点，本实用新型采用了Altera公司Cyclone系列FPGA芯片EP1C6Q240C8。该芯片具有5980个逻辑单元；内嵌RAM共有92160bits；包含2个PLL；包含34个差分通道；最大用户I/O数有98个。

本系统用一片FPGA芯片实现时序与逻辑控制功能。用FPGA进行系统时序控制、同步电路、地址发生器和数据/地址输出电路等，实现对整个系统的控制。图像处理这部分采用的是ENVI软件，它是美国Exelis Visual Information Solutions公司的旗舰产品，由遥感领域的科学家采用交互式数据语言IDL(Interactive Data Language)开发的一套功能强大的遥感图像处理软件。我们主要使用ENVI的主成分分析(PCA)功能进行特征提取，使用其支持向量机（SVM）进行分类。具体为：计算输出主成分维，第一主成分包含最大的数据方差百分比，第二主成分包含第二大的方差，以此类推，最后的主成分维由于包含很小的方差，选择前三个至四个主成分，并以矩阵形式存储起来。由于在本系统中，底层的信号处理要处理的数据量很大，对处理速度要求高，但算法结构相对简单，适于FPGA进行硬件实现，这样能同时兼顾速度及灵活性。

（2）DSP芯片

根据实时性和数据处理精度的要求，本系统采用了TI公司的TMS320C6713浮点DSP处理器，具有改进的哈佛总线结构，主频高达255MHz，内部有容量为192KB的高性能存储器，同时有一个外部存储器扩展接口，一个32b总线扩展接口可以进行同步和异步存储器扩展。在读取到图像数据后，按照特征提取和SVM分类器对肿瘤细胞完成识别与分类。

（3）FPGA与DSP接口

FPGA和DSP都具有很高的数据处理速度，如何将这两个器件的处理速度协调起来，直接影响整个系统的运行速度。TMS320C6713采用EMIF的方式接口，同时，FPGA内部的存储器主要是Block RAM，可用作双口RAM，正好可接FPGA模块中的结果缓冲器设为双口RAM，这样就将FPGA与DSP有机地连接在了一起。

存储模块