自动血细胞计数系统及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生命科学技术领域，特别涉及一种自动血细胞计数系统及其计数控制 方法。
【背景技术】
[0002] 在血站或医院都会用到血细胞计数系统，用来检测献血者或患者全血中红细胞、 血小板、白细胞的各项参数，在血站，检测结果用以判断是否可以采集血小板；在医院，检测 结果是临床医生决定治疗方案的重要依据。血细胞计数系统是否吸取足量、不含空气或气 泡的血样是决定检测结果准确性的重要依据。在操作过程中，特别是样本比较多时、新上岗 人员使用时，会因为样本试管摆放位置不当导致血细胞计数系统取样针不到位、吸样不足， 或吸入空气，影响血液检测结果的准确性。
[0003] 伴随着国家信息化建设的逐年推进和计算机技术的日益成熟，计算机与医学这两 个不同的学科也在互相渗透，象征着生物医学在新时代的背景下向着多元化，智能化，自动 化的趋势发展。一个国家的的繁荣强大离不开医学的支撑，它是人民群众的生命生活质量 的重要的保证，同时也是一个国家综合实力的一种体现。
[0004] 医学的发展总是伴随的基础学科的发展，尤其在19世纪，伴随着当时自然科学学 科的迅速兴起，医学也由传统医学转入始发展现代医学。细胞学兴起于19世纪初，细胞病 理学由德国病理学家菲尔肖提出，他主张通过细胞的异变，形态等角度分析可能存在的病 理现象。他学说的基本原理包括：细胞来自细胞；机体是细胞的总和；疾病可用细胞病理来 说明等。历经多年的发展创新，各种可视化技术的进步，医学影像已经成为了临床医学中重 要的载体，细胞的医学影像在临床分析的重要作用，也得到了广泛的重视与共识，在广大的 医学研究机构或医院中发挥了重要作用。
[0005] 使用计算机图像技术对图像进行处理的技术称为数字图像处理技术。数字图像处 理技术很好的可以解决很多传统图像处理方法在执行时遇到的速度慢、效率低、传输困难 的问题，它起源于早期使用的数字传输实验，历经几十年的发展，成为了现在的一个综合学 科。相比较通用的数字图像数字技术而言，医学图像与普通图像处理相比，医学图像处理的 难度和要求都更高。
[0006] -、医学图像涉及的往往是人体的组织，因此成分复杂，对图像处理的精度要求 尚。
[0007] 二、医学影象有灰度的的不均匀性，在相同的组织内，灰度变化的趋势也不具有固 定的变化模式，这些因素更增加了医学图像处理的难度和潜力。
[0008] 由于数字图像在医学上的交叉应用的使用价值很高，特别是在一些细胞数量大、 诊断误差要求极高的医学图像切片应用里，如血液中的红细胞识别，各个器官中发生癌变 的细胞识别等。前景十分广阔，如能借助图形图像处理，模式识别等技术对其加以实现，就 能使广大医务人员从繁琐的切片分析中解脱出来，能很大的提高医院机关的运行效率，由 过去的单纯依靠人工识别转化为算法智能上的实现，减少人眼判断时的误差。
【发明内容】
[0009] 本发明所要解决的技术问题在于，提供了一种本发明自动血细胞计数系统。本发 明可以根据设备位置，自动送样，固定高度，固定距离，达到标准吸样位置后自动启动血细 胞计数系统吸样、检测，不需要过多的人工干预操作。本发明自动血细胞计数系统针对现有 技术中血细胞计数人工识别的缺陷，利用图像识别技术结合显微图像的特点进行血液中细 胞数的判别计数。通过一系列对样本图片的预处理，进一步然后采用标记处理和统计修正 等方法，从预处理和判断重叠细胞两方面入手。最终实现利用血液中红细胞快速的计数，同 时设计友善的人机交互界面。
[0010] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种自动血细胞计数系统，包括：血细胞识别 装置、同步控制装置、自动送样装置、输入输出装置和结果显示装置；所述同步控制装置，采 用同步电机PID控制。
[0011] 所述血细胞识别装置，分别与所述输入装置和同步控制装置相连，用于识别血液 样品中的血细胞；
[0012] 所述同步控制装置，分别与所述自动送样装置和血细胞识别装置相连，用于控制 所述自动送样装置和血细胞识别装置同步；
[0013] 所述自动送样装置，分别与所述自动控制装置和所述血细胞识别装置相连，用于 运送血细胞样品；
[0014] 所述输入输出装置，分别与所述结果显示装置、血细胞识别装置和自动送样装置 相连，用于血细胞样品和输入以及数据结果的输出；
[0015] 所述结果显示装置，与所述输入输出装置相连，用于显示血细胞计数结果。
[0016] 所述血细胞识别装置，采用的识别方法如下：
[0017] ⑴读入细胞图像，转化图像到HIS空间；
[0018] (2)直方图均衡化；
[0019] (3)图像平滑、分割、边缘修正；
[0020] (4)细胞特征提取；
[0021] (5)识别细胞。
[0022] 所述步骤⑷细胞特征提取，进一步包括以下子步骤：
[0023] (41)轮廓提取：顺序扫描图像中每一点，若图像中该点的8个近邻都是黑色像素 时，说明该点为内部点，删除该点，然后继续扫描下一个点，当图像中所有的点都扫描完毕 时即获得了图像轮廓的提取，此时获得的轮廓包含独立细胞与重叠细胞共同组成的闭连通 区域；
[0024] (42)获取细胞的特征：在获得目标的轮廓之后计算出一些后续算法所需要细胞 的形态学上的特征；前述特征包括：圆心，周长，面积，形状；通过计算出这些特征来为最后 的计数统计来做好前期的数据准备
[0025] (43)提取连通区域的特征：通过查询来提取出每个连通分量的周长，面积和质 点，然后将获得的数据提交给细胞识别模块处理。
[0026] 所述同步控制装置：采用永磁同步电机PID控制，所述PID控制方法为：
[0027] (1)跟踪微分器
[0028]
[0029] 上式中，?￡>.是系统给定速度，ω是_的跟踪速度；
[0030] (2)扩张状态观测器
[0031]
[0032] 上式中是系统的反馈信号，ζ21是ω啲跟踪信号，ζ22是系统的未知扰动的观 测值；
[0033] (3)非线性状态误差反馈控制律
[0034]
[0035] 扰动补偿的控制量为：
[0036]
[0037] u(t)为经过扰动补偿之后输入到电流环的控制量。
[0038] 所述自动送样装置包括：底座、上下升降轨道、纵深推进轨道和带试管架的启动手 臂；所述底座为防静电电木板。
[0039] 为解决上述技术问题，本发明还提供了一种如前述任一项所述自动血细胞计数系 统的控制方法，包括：
[0040] 自动送样步骤；
[0041] 同步控制步骤；
[0042] 血细胞识别步骤；
[0043] 输入输出步骤；
[0044] 结果显示步骤；
[0045] 所述同步控制步骤，采用同步电机PID控制。
[0046] 所述血细胞识别步骤，用于识别血液样品中的血细胞；
[0047] 所述同步控制步骤，用于控制所述自动送样装置和血细胞识别装置同步；
[0048] 所述自动送样步骤，用于运送血细胞样品；
[0049] 所述输入输出步骤，用于血细胞样品和输入以及数据结果的输出；
[0050] 所述结果显示步骤，用于显示血细胞计数结果。
[0051] 所述血细胞识别步骤，采用的识别方法如下：
[0052] (1)读入细胞图像，转化图像到HIS空间；
[0053] (2)直方图均衡化；
[0054] (3)图像平滑、分割、边缘修正；
[0055] (4)特征提取；
[0056] (5)识别细胞；
[0057] 所述步骤⑷细胞特征提取，进一步包括以下子步骤：
[0058] (41)轮廓提取：顺序扫描图像中每一点，若图像中该点的8个近邻都是黑色像素 时，说明该点为内部点，删除该点，然后继续扫描下一个点，当图像中所有的点都扫描完毕 时即获得了图像轮廓的提取，此时获得的轮廓包含独立细胞与重叠细胞共同组成的闭连通 区域；
[0059] (42)获取细胞的特征：在获得目标的轮廓之后计算出一些后续算法所需要细胞 的形态学上的特征；前述特征包括：圆心，周长，面积，形状；通过计算出这些特征来为最后 的计数统计来做好前期的数据准备
[0060] (43)提取连通区域的特征：通过查询来提取出每个连通分量的周长，面积和质 点，然后将获得的数据提交给细胞识别模块处理。
[0061] 所述同步控制步骤：采用永磁同步电机PID控制，所述PID控制方法为：
[0062] (1)跟踪微分器
[0063]
[0064] 上式中，獻.是系统给定速度，ω是士的跟踪速度；
[0065] (2)扩张状态观测器
[0066]
[0067] 上式中是系统的反馈信号，ζ 21是ω啲跟踪信号，ζ 22是系统的未知扰动的观 测值；
[0068] (3)非线性状态误差反馈控制律
[0069]
[0070] 扰动补偿的控制量为：
[0071]
[0072] u(t)为经过扰动补偿之后输入到电流环的控制量。
[0073] 本发明有益的技术效果在于：本发明自动血细胞计数系统能够将待检测血样按设 计要求自动送到血细胞计数系统吸样精确位置，确保吸取足够的标本血量，确保检测结果 的准确性，消除人工操作对检测结果的影响。本发明细胞的计数不仅具有重要的学术价值， 而且有着广阔的前景，创造可观的社会经济效益。
【附图说明】
[0074] 图1为本发明实施方式所述PID控制器结构图；
[0075] 图2为本发明实施方式所述模糊控制器的基本结构图；
[0076] 图3为本发明实施方式所述模糊PID控制器完成的具体任务示意图。
【具体实施方式】
[0077] 以下将结合实施方式来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术 手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
[0078] 需要说明的是，为节省说明书撰写篇幅，避免不必要的重复和浪费，在不冲突的情 况下，本申请中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
[0079] 本发明一实施方式中提供了一种自动血细胞计数系统，包括：血细胞识别装置、同 步控制装置、自动送样装置、输入输出装置和结果显示装置；所述同步控制装置，采用同步 电机PID控制。
[0080] 所述血细胞识别装置，分