1、本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 开 题 报 告 表学号： 姓名： 学院： 专业：电子科学与技术（光电工程与光通信）学位论文题目 基于图像处理的生物细胞检测软件的设计与实现 学位 论文 研究内容一、研究现状及发展态势粪便是人类的主要分泌物，正常的粪便中约 3/4 是水，剩下1/4 为固体，而固体中成分主要为未消化的食物、消化道分泌物和有形成分、食物分解产物和细菌，其中细菌干重大约 1/3。健康的人粪便一般无白细胞或偶见白细胞，存在的白细胞为中性粒细胞，形态完整者与血液中的粒细胞无差别。若检测到白细胞的数量、形态异常，则机体出现炎症，白细胞的数量与炎症程度及部位有关。对于红细胞来说，健康的
2、人粪便中不会出现红细胞。而病理情况下，粪便中会出现红细胞，此类红细胞呈草绿色，略有折光性的圆盘状，有时会因粪便的 PH 值影响而呈现皱缩状。粪便中出现的红细胞的数量和状态与机体的病源有直接关系，如出现数量不等的红细胞，一般为下消化道炎症或出血；红细胞多分散而形态正常且数量少于白细胞，一般为细菌性痢疾。而对于虫卵来说，若排除容器污染或者粪便在室温下显露过久污染的情况，是极少在正常人的粪便中出现的。若虫卵较多的出现在粪便中，一般都预示着人机体的异常状况。粪便中的生物细胞的数量和状态，虽然不能完全确认病症的存在与否，但可以作为判断人机体是否存在疾病的先行判决条件，而且可以给医师进一步检测提供方向和线
3、索。所以，对粪便样品进行虫卵、红细胞和白细胞的检测和对其数量的统计有助于医生对病症进行正确有效的判断，具有十分重要的意义。二、选题依据及意义现今国内大多数小型医院的粪便生物细胞检测还是靠人工处理的方式，即粪便样品制成涂片，在显微镜下观察检测并根据大小、形状等特征进行分类计数以得到数据结果，医务人员再通过这些数据结果凭借自身的知识和经验诊断病症。这种检测方法明显存在速度与精度不足的问题，仅适合检查任务量很小的场合。所以，我们应考虑使用计算机代替人工处理，这样不仅可以大量提高检测的工作效率，降低人工劳动强度，而且定量的客观性可以消除主观因素干扰以保证检验质量。所以，对粪便的生物细胞医学显微图像自动
4、检测技术的研究具有十分重要的现实意义和社会价值。目前全世界现有的检测系统主要是针对血液，也涉及到尿液。血液的细胞检测环境影响较小，杂质较少，容易得到较为理想的结果。而粪便中含有大量的杂质，从杂质中分离出要检测的细胞是非常困难的，在世界范围内都是一个值得研究的课题，而粪便的生物细胞的自动检测对病症诊断的意义使得这个项目更具有巨大的潜力和价值。三、课题研究内容该项目在计算机数字图像处理技术的基础上，利用显微镜放大后使用 CCD 相机拍摄的图片，检测分辨并分别标示出红细胞、白细胞、虫卵三种粪便中的生物细胞。红细胞在对焦准确时图形特征明显，其细胞图样呈现圆形或椭圆形，含有黑色外圈，且中间有黑色的核区域
5、，如图一所示。粪便中红细胞呈草绿色、略有折光性的圆盘状，有时可因粪便 pH 影响，而呈皱缩状。图一 红细胞白细胞外形圆形度比较明显，内含杂质比较多，通过图形分析以及内部杂质分析，将其与其它细胞进行区别，如图二所示。粪便中常见的白细胞为中性粒细胞，形态完整者与血液中的粒细胞无差别。病理情况下，中性粒细胞呈灰白色、胞体肿胀、坏死、破碎、结构不完整、胞质内充满细小的颗粒、胞核不清楚（即脓细胞），常成堆出现。图二 白细胞虫卵外形类似椭圆，有黑色外圈，形状特征明显。可利用连通区域的短半轴和长半轴宽度比，计算图形的性质将其与其它细胞区分出来。图三 虫卵四、拟解决的关键问题和最终目标，以及拟采取的主要理论、
6、技术路线和实施方案等在生物细胞的检测中，由于虫卵的形态特征比较明显，环境对其干扰效果较小，所以虫卵基本可以完全检测。检测的难点在于红细胞和白细胞的检测。在红细胞的检测中，由于粪便中含有酵母菌，形态与红细胞极其类似，所以图像易受环境干扰，要将红细胞与酵母菌分开， ，就必然使得在图像检测时要提高检测标准。同时，红细胞在部分图片中有聚集、连接的状况，更加增加了检测的难度。白细胞中心杂质的特征不易把握，虽然大部分白细胞都能被检测到，但在检测条件的范围选取时，力度过大会排除掉正确的细胞导致漏检，而力度过小会检测到周围环境引起的杂质导致错检，要想达到百分之百的检测，还需要更新的算法。而且白细胞与红细胞外观
7、形态类似，要不将两种细胞误判还需要设计算法区分。在图像中除了需要检测的细胞之外，还有大量的杂质，这些杂质对检测细胞会有干扰。部分杂质有和细胞类似的特征，还有些杂质会和细胞接触，影响细胞的正确检测。同时，检测效果和检测速度之间的协调问题也是一个关键技术难点。检测的最终目标为处理分离出样本图像中的红细胞、白细胞、虫卵这三种生物细胞，并使检测漏检率和误检率不超过 5%.五、论文特色或创新点（1）国内外对粪便细胞的检测方面的研究还比较空白，本课题具有极高的研究价值和社会意义。（2） 创新的将形态学检测、灰度变换检测和机器学习的方法融合在一起，综合性检测粪便样本中生物细胞数量，实现了粪便样本检测的计算机化，具有很高的实用价值。导师 审查 意见签名：日期： 年 月 日
