超高速尿液分析系统设计与研制

论文摘要

随着计算机、微电子和精密机械技术的迅猛发展,分析仪器已经开始向着高精尖、成套化、网络化发展,又向小型化、专用化、简用化、家庭化甚至个人化方向发展。本论文论证了使用面阵CCD实现高速尿液分析的可行性,探讨了高速尿液分析的具体实现方法,阐述了提高尿液分析准确度和速度的理论和方法。本系统由硬件系统、软件和算法三个部分组成。硬件系统包括图像采集箱、摄像机和镜头、图像采集卡和计算机四个部分;软件是在VC ++6.0环境下开发,主要实现了图像捕捉、图像处理和数据库存储图像的功能。算法上采用了平滑滤波技术,边界分割技术和交遇区方法设计Fisher线性分类器。本试验自制了图像采集箱、光源驱动电路,着重在图像采集、数据提取处理及模式识别三方面进行了试验。用光的辐射和强度理论,我们计算出了获得足够图像强度所需的最少光源;用图像分割理论,我们在试纸条倾斜放置或有垂直方向上的偏移时,准确地提取出了各模块的数据;用平滑滤波和均值滤波理论,我们滤除了由于反应不均匀及硬件设备不稳定带来的噪声;用交遇区设计线性分类器的方法,我们降低了有限样本设计线性分类器带来的误差,提高了检验准确度。在试验过程中,采用了假设法,在光源强度的选择中,首先将LED看作理想点光源,然后对其光路进行分析,计算出LED需要的个数,最后在试验中对结果进行修正;在确定光源驱动电路电阻时,也是考虑各种器件都工作在理想状态下,然后计算出其值,最后在调试的过程中对其进行修改。本论文提出了基于计算机技术和图像处理理论的高速尿液分析仪实现的方案,并且通过对试纸条上PH、蛋白质和葡萄糖膜块的判别证明了该方案的可行性和优越性,对尿液分析向着更快、更准的方向发展有着深远的意义。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 历史及现状
• 1.2 研究方向及意义
• 第二章 尿液分析概述
• 2.1 尿液分析的医学基础
• 2.1.1 尿液的理化检验
• 2.1.2 尿液干化学检验的质量管理
• 2.2 干化学分析的理论基础
• 2.3 尿液分析仪的基本原理及研究现状
• 2.4 新型超高速尿液分析系统的设计思想
• 第三章 系统设计
• 3.1 取样装置设计
• 3.1.1 原理
• 3.1.2 系统设计与实现
• 3.2 图像采集硬件系统设计
• 3.2.1 光学系统
• 3.2.2 图像采集卡电路系统
• 3.3 图像采集软件系统设计
• 3.3.1 信息数据输入模块
• 3.3.2 试纸条连续检测模块
• 3.3.3 整批训练分类模块
• 3.3.4 参数修改模块
• 第四章 图像分析算法研究
• 4.1 图像预处理
• 4.2 模块提取及处理
• 4.2.1 模块提取
• 4.2.2 数据处理
• 4.3 模式识别
• 4.3.1 概述
• 4.3.2 特征的选择和提取
• 4.3.3 典型方法介绍
• 4.3.4 应用
• 第五章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 光源布局图
• 附录2: 图像采集箱装配图
• 附录3 配液方法
• 攻硕期间取得的研究成果