一种基于DSP Builder的血细胞脉冲信号检测统计方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于DSP?Builder的血细胞脉冲信号检测统计方法及装置。它基于库尔特原理的数字微粒信号处理算法，利用DSP?Builder，在复杂可编程逻辑器件(CPLD)芯片上实现对血细胞脉冲信号的检测和统计。本发明能对经由库尔特传感器得到的血细胞信号的特征量进行提取，实现四类脉冲信号（单峰信号、M信号、m信号、异常信号）的分类识别。其优点在于能有效排除由于干扰信号产生的突变点，能够识别由溜边现象产生的m信号，且能够拆分由于水平干扰（结伙现象）产生的M信号。在对血液样本进行高效检测的同时，能够完成血细胞数量统计和体积直方图统计，适用于血细胞计数仪器。本发明由于采用DSP?Builder加以实现，避免了用其他数字方法设计装置的繁琐过程，简化了设计。
【专利说明】 —种基于DSP Bui Ider的血细胞脉冲信号检测统计方法
【技术领域】
[0001]本发明及一种血细胞脉冲信号检测统计方法，尤其是涉及一种基于DSP Builder的血细胞脉冲信号检测统计方法。
【背景技术】
[0002]目前，血细胞分析仪普遍采用的是由美国科学家库尔特在1947年提出的库尔特原理。库尔特原理指出细胞微粒通过带电宝石孔时所产生的电压脉冲幅度与细胞的体积成正比。这些电压脉冲信号经过放大、甄别和计数，最终可得到血细胞的体积分布，医生以此作为诊断疾病的依据。
[0003]细胞经过宝石小孔产生的脉冲信号大致可分为单峰信号和双峰信号。当只有一个血细胞垂直穿过宝石孔、同时在细胞没有离开宝石孔前没有其他细胞进入时会产生正常的单峰信号，它的特点是只有一个峰值；当两个细胞同时进入宝石孔感应区时，即前一个细胞即将离开而未离开，后一个细胞刚好进入宝石孔，这种情况下便产生了一个类似字母M的双峰脉冲信号，这种现象我们成为结伙现象，产生的双峰信号叫做M信号，它的特点是脉冲宽度较宽，相当于两个单峰信号的宽度，有两个峰值一个谷值并且谷值小于两个峰值平均值的一半；而当单个细胞斜穿过宝石孔时，由于电场分布的不均衡造成脉冲信号顶部凹陷从而形成一种双峰信号，这种现象我们称为溜边现象，产生的双峰信号叫做m信号。它的特点是脉宽较窄，略宽于一个单峰信号的宽度，谷值大于两个峰值的平均值的一半，该谷值代表了脉冲信号真实的幅值，只有统计真实的幅值才能得到真实的体积分布。
[0004]现有的基于FPGA或嵌入式系统的数字化检测方法能够有效识别非细胞信号和由于结伙现象产生的M信号，中国专利号为200810059385.3的一种血细胞脉冲分类识别方法，其内容涉及到了 M信号的识别统计，但并没有针对m信号的检测统计。以往的检测方法中有的是将m信号作为异常信号处理；有的检测是将m信号的相近微分过零点进行合并，提取出来的脉冲幅度值并不准确，也就不能提供正确的诊断参考；有的是将m信号当成M信号进行拆分，导致了细胞数量统计误差。m信号是正常的血细胞信号，并且在实际检测中是经常出现的，数量可观不能被忽略掉，为了精确统计血细胞的数量和体积分布应该有针对m信号的检测方法，避免以上错误。
[0005]本发明能准确地识别m信号，并能准确记录其特征参数，检测算法简单高效，并且由于使用了 DSP Builder算法级设计工具，大大减小了硬件的开发难度，缩短了 DSP开发周期。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种能正确识别m信号的基于DSP Builder的血细胞脉冲信号检测统计方法，本方法基于DSP Builder工具，能够满足高速、实时等要求，降低了硬件的开发难度，缩短了 DSP开发周期。
[0007]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种基于DSP Builder的血细胞脉冲信号检测统计方法，其特征在于具体步骤如下:
[0008]定义:有效脉冲信号的幅值范围为0.5V?3V，有效脉冲信号的宽度范围为20us ?50us，AD 采样率为 IMHz，
[0009]步骤一:设Sn SN时刻的采样值，SimSN-1时刻的采样值，信号起始电平C1=HOmV,信号起点处上升阶段的微分下限值D=70mV/us ；
[0010]信号当满足SPC1且(Sn-Sh)/1us>D时，则N点为信号起始点；
[0011]步骤二:将信号划分成5个不同的状态，A状态到E状态在时间上为连续性；持续对信号进行微分，当微分值大于零时，则该信号处于上升阶段；当微分值小于零时，则该信号处于下降阶段；当微分值等于零时，则该信号处于峰值或谷值的位置；
[0012]A状态:当微分值出现极大值时，记录该时间坐标为Tl ；
[0013]B状态:当微分值变为零或者由正变负时，出现信号的第一个峰值，记录该值为MAXl ；
[0014]C状态:当微分值再次变为零或者由负变正时，出现信号的谷值，记录该值为MIN ；
[0015]D状态；当微分值第三次变为零或者由正变负时，出现信号的第二个峰值，记录该值为MAX2 ；
[0016]E状态:当微分值出现极小值时，记录该时间坐标为T2 ；
[0017]步骤三:设Sm为M时刻的采样值，信号终止电平C2=70mV，脉冲宽度的最大值W=IOOy s ；
[0018]信号当满足SM〈C2或者M_N>W时，则M点为信号终点；
[0019]步骤四:判断以下三个条件:ΜΙΝ>(ΜΑΧ1+ΜΑΧ2)/4；20<T2-T1<50 ；0.5〈ΜΙΝ〈3，如果三个条件同时满足，则判定该信号为m信号，将谷值MIN作为脉冲信号的幅值。
[0020]与现有技术相比，本发明的优点是能够识别由于溜边现象产生的m信号，且识别精度可靠性高。本发明首先判断一个脉冲信号的起点，对于一个疑似的m信号来说，自起点开始按照时间线的顺序依次提取其脉宽计算起点、峰值1、谷值、峰值2、脉宽计算终点等特征参数。这些特征参数的提取是依靠对采样点进行微分及简单计算得到的，即通过对存储器中的数据进行微分，提取微分极值对应的时间点、微分值过零点上对应的幅值。然后按照可靠算法判断信号是否m信号，脉宽是否满足正常血细胞信号的脉宽限制；谷值与两个峰值的关系是否满足给定的条件。
[0021]本发明对于识别m信号准确度很高，不会造成误判或遗漏。本发明结合CPLD技术实现，保证了其可靠性、实时性、高效性，由于使用了 DSP Builder算法级设计工具，大大减小了硬件的开发难度，缩短了 DSP开发周期。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明的血细胞信号特征参数示意图；
[0023]图2为本发明步骤一到步骤三的信号特征参数提取的方法流程图；
[0024]图3为本发明步骤四中信号类型判别的方法流程图。
【具体实施方式】
[0025]以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。[0026]一种基于DSP Builder的血细胞脉冲信号检测统计方法，具体步骤如下:
[0027]定义有效脉冲信号的幅值范围为0.5V~3V，有效脉冲信号的宽度范围为20us~50us, AD采样率为IMHz ；
[0028]步骤一:确定有效信号的起点，设Sn为N时刻的采样值，Sh为N-1时刻的采样值，信号起始电平C1=HOmV,信号起点处上升阶段的微分下限值D=70mV/us ；
[0029]当满足SPC1且(Sn-SimVIus)D时，即N点的采样值大于起始电平值并且相邻的两个采样值之差大于70mV，则N点为信号起始点；
[0030]步骤二:确定了信号的起点后，实时地对信号的各个特征参数进行提取，根据一个有效信号的变化趋势，将信号划分成5个不同的状态，如图1所示，A状态到E状态在时间上为连续性；持续对信号进行微分，当微分值大于零时，则该信号处于上升阶段；当微分值小于零时，则该信号处于下降阶段；当微分值等于零时，则该信号处于峰值或谷值的位置；
[0031]A状态:从信号起始点开始到信号的微分值达到第一个极大值为止。当微分值出现极大值时，记录该时间坐标为Tl=12 ；
[0032]B状态:Α状态过后到信号的微分值出现第一个过零点为止。当微分值变为零或者由正变负时，出现信号的第一个峰值，记录该值为MAXl ;
[0033]C状态:Β状态过后到信号的微分值出现第二个过零点为止。当微分值再次变为零或者由负变正时，出现信号的谷值，记录该值为MIN ；
[0034]D状态；(:状态过后到信号的微分值出现第三个过零点为止。当微分值第三次变为零或者由正变负时，出现信号的第二个峰值，记录该值为ΜΑΧ2 ；
[0035]E状态:D状态过后到信号的微分值达到极小值为止。当微分值出现极小值时，记录该时间坐标为T2 ；
[0036]步骤三:确定有效信号的终点，设Sm为M时刻的采样值，信号终止电平C2=70mV，脉冲宽度的最大值W ; [0037]信号当满足SM〈C2或者M_N>W时，即M点的采样值小于终止电平或者M点处的脉冲宽度达到允许的最大值，则M点为信号终点；
[0038]步骤四:对于一个双峰信号来说，经过步骤二肯定会提取到如下参数:两个峰值MAX1、MAX2，一个谷值MIN，两个时刻T1、T2，其中Tl与T2用于计算脉冲信号的宽度，判断以下三个条件:ΜΙΝ>(ΜΑΧ1+ΜΑΧ2)/4 ；20<Τ2-Τ1<50 ；0.5〈ΜΙΝ〈3，如果三个条件同时满足，即谷值大于两个峰值平均值的一半，并且脉冲宽度介于20us到50us之间，而且谷值介于0.5V到3V之间，则判定该信号为m信号，将谷值MIN作为脉冲信号的幅值。
[0039]实施例1:步骤一:设Sn为N时刻的采样值，Sn^1为N-1时刻的采样值，信号起始电平C1=HOmV,信号起点处上升阶段的微分下限值D=70mV/us ；
[0040]信号当满足SPC1且(Sn-Sim)/1us>D时，则N点为信号起始点；
[0041]步骤二:
[0042]A状态:当微分值出现极大值时，记录该时间坐标为Tl=IO ；
[0043]B状态:当微分值变为零或者由正变负时，出现信号的第一个峰值，记录该值为MAX1=2.8 ；
[0044]C状态:当微分值再次变为零或者由负变正时，出现信号的谷值，记录该值为MIN=L 2 ；[0045]D状态；当微分值第三次变为零或者由正变负时，出现信号的第二个峰值，记录该值为 MAX2=2.9 ；
[0046]E状态:当微分值出现极小值时，记录该时间坐标为T2=70 ；
[0047]步骤三:设Sm为M时刻的采样值，信号终止电平C2=70mV，脉冲宽度的最大值W=IOOy s ；
[0048]信号当满足SM〈C2或者M_N>W时，则M点为信号终点；
[0049]步骤四:判断以下三个条件:ΜΙΝ>(ΜΑΧ1+ΜΑΧ2)/4；20<T2-T1<50 ；0.5〈ΜΙΝ〈3，结果如下:1.2〈(2.8+2.9)/4 ；Τ2-Τ1=70-10=60>50 ；0.5<ΜΙΝ=1.2〈3，该信号不满足第一个条件和第二个条件，所以该信号不是m信号。
[0050]实施例2:步骤一:设Sn为N时刻的采样值，Sn^1为N-1时刻的采样值，信号起始电平C1=HOmV,信号起点处上升阶段的微分下限值D=70mV/us ；
[0051]信号当满足SPC1且(Sn-Sim)/1us>D时，则N点为信号起始点；
[0052]步骤二:
[0053]A状态:当微分值出现极大值时，记录该时间坐标为Tl=15 ；
[0054]B状态:当微分 值变为零或者由正变负时，出现信号的第一个峰值，记录该值为MAXI=2 ；
[0055]C状态:当微分值再次变为零或者由负变正时，出现信号的谷值，记录该值为MIN=L 5 ；
[0056]D状态；当微分值第三次变为零或者由正变负时，出现信号的第二个峰值，记录该值为 ΜΑΧ2=1.8 ；
[0057]E状态:当微分值出现极小值时，记录该时间坐标为Τ2=50 ；
[0058]步骤三:设Sm为M时刻的采样值，信号终止电平C2=70mV，脉冲宽度的最大值W=IOOy s ；
[0059]信号当满足SM〈C2或者M_N>W时，则M点为信号终点；
[0060]步骤四:判断以下三个条件:ΜΙΝ>(ΜΑΧ1+ΜΑΧ2)/4；20<T2-T1<50 ；0.5〈ΜΙΝ〈3，结果如下:1.5> (2+1.8) /4 ；20<T2-T1=50-15=35<50 ；0.5<ΜΙΝ=1.5〈3，该信号同时满足上述三个条件，所以该信号为m信号，其幅值为1.5V。
[0061]实施例3:步骤一:设Sn为N时刻的采样值，Sn^1为N-1时刻的采样值，信号起始电平C1=HOmV,信号起点处上升阶段的微分下限值D=70mV/us ；
[0062]信号当满足SPC1且(Sn-Sim)/1us>D时，则N点为信号起始点；
[0063]步骤二:
[0064]A状态:当微分值出现极大值时，记录该时间坐标为Tl=15 ；
[0065]B状态:当微分值变为零或者由正变负时，出现信号的第一个峰值，记录该值为MAXl=0.6 ；
[0066]C状态:当微分值再次变为零或者由负变正时，出现信号的谷值，记录该值为MIN=0.2 ；
[0067]D状态；当微分值第三次变为零或者由正变负时，出现信号的第二个峰值，记录该值为 ΜΑΧ2=0.5 ；
[0068]E状态:当微分值出现极小值时，记录该时间坐标为Τ2=40 ；[0069]步骤三:设Sm为M时刻的采样值，信号终止电平C2=70mV，脉冲宽度的最大值W=IOOy s ；
[0070]信号当满足SM〈C2或者M_N>W时，则M点为信号终点；
[0071]步骤四:判断以下三个条件:ΜΙΝ>(ΜΑΧ1+ΜΑΧ2)/4；20<T2-T1<50 ；0.5〈ΜΙΝ〈3，结果如下:0.3>(0.6+0.5)/4 ；Τ2-Τ1=40-15=25>20 ；ΜΙΝ=0.3〈0.5，该信号只满足第一个条件，脉宽和幅值都不符合有效信号的条件，所以该信号不是m信号。
【权利要求】
1.一种基于DSP Builder的血细胞脉冲信号检测统计方法，其特征在于具体步骤如下: 定义:有效脉冲信号的幅值范围为0.5V~3V，有效脉冲信号的宽度范围为20us~50us, AD采样率为IMHz， 步骤一:设Sn为N时刻的采样值，Sh为N-1时刻的采样值，信号起始电平C1=HOmV,信号起点处上升阶段的微分下限值D=70mV/us ； 信号当满足S1^C1且(Sn-SjmVIus)D时，则N点为信号起始点； 步骤二:将信号划分成5个不同的状态，A状态到E状态在时间上为连续性；持续对信号进行微分，当微分值大于零时，则该信号处于上升阶段；当微分值小于零时，则该信号处于下降阶段；当微分值等于零时，则该信号处于峰值或谷值的位置； A状态:当微分值出现极大值时，记录该时间坐标为Tl ； B状态:当微分值变为零或者由正变负时，出现信号的第一个峰值，记录该值为MAXl ； C状态:当微分值再次变为零或者由负变正时，出现信号的谷值，记录该值为MIN ； D状态；当微分值第三次变为零或者由正变负时，出现信号的第二个峰值，记录该值为MAX2 ； E状态:当微分值出现极小值时，记录该时间坐标为T2 ； 步骤三:设Sm为 M时刻的采样值，信号终止电平(:2=7011^，脉冲宽度的最大值W=IOO μ s ； 信号当满足SM〈C2或者M-N>W时，则M点为信号终点； 步骤四:判断以下三个条件:ΜΙΝ>(ΜΑΧ1+ΜΑΧ2)/4 ；20<T2-T1<50 ；0.5〈ΜΙΝ〈3，如果三个条件同时满足，则判定该信号为m信号，将谷值MIN作为脉冲信号的幅值。
【文档编号】G01N15/12GK103822867SQ201410028702
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年1月22日 优先权日:2014年1月22日
【发明者】雷霞 申请人:宁波城市职业技术学院