МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИbmc.fbmi.kpi.ua/uploads/diplom/pavlenko-dmitro...6 Розділ ДР з «Охорони праці» 09 червня

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

«КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»

________________ФАКУЛЬТЕТ БІОМЕДИЧНОЇ ІНЖЕНЕРІЇ_____________ (повна назва інституту/факультету)

________________кафедра БІОМЕДИЧНОЇ КІБЕРНЕТИКИ ______________ (повна назва кафедри)

«До захисту допущено»

Завідувач кафедри БМК

__________ __Є.А. Настенко_ (підпис) (ініціали, прізвище)

“___”_____________20__ р.

Дипломна робота

на здобуття ступеня «бакалавр»

з напряму підготовки 6.050101 «Комп’ютерні науки»

на тему: Програмне забезпечення для розпізнавання та аналізу зображень

мікрофотографій циркулюючої крові

Виконав (-ла): студент (-ка) __4_ курсу, групи _ІМ-21__ (шифр групи)

ПАВЛЕНКО Дмитро Олександрович (прізвище, ім’я, по батькові)

(підпис)

Керівник

ас. МАТВІЙЧУК А.О.

(посада, науковий ступінь, вчене звання, прізвище та ініціали) (підпис)

Консультант з розділів ДР

доц. к.т.н. СОЛОМІН А. В.

(назва розділу) ( посада, вчене звання, науковий ступінь, прізвище, ініціали) (підпис)

Консультант з охорони праці

доц., к.т.н. ДЕМЧУК Г.В.

(назва розділу)

( посада, вчене звання, науковий ступінь, прізвище, ініціали) (підпис)

Рецензент

(посада, науковий ступінь, вчене звання, науковий ступінь, прізвище та ініціали) (підпис)

Засвідчую, що у цій дипломній роботі

немає запозичень з праць інших авторів

без відповідних посилань.

Студент _____________ (підпис)

Київ – 2016 року

Національний технічний університет України

«Київський політехнічний інститут»

Інститут (факультет) БІОМЕДИЧНОЇ ІНЖЕНЕРІЇ (повна назва)

Кафедра БІОМЕДИЧНОЇ КІБЕРНЕТИКИ (повна назва)

Рівень вищої освіти – перший (бакалаврський)

Напрям підготовки 6.050101 «Комп’ютерні науки»

Спеціальність (код і назва)

ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідувач кафедри БМК

__________ _Є.А. Настенко_ (підпис) (ініціали, прізвище)

«___»_____________2016 р.

ЗАВДАННЯ

на дипломну роботу студенту

ПАВЛЕНКУ Дмитру Олександровичу (прізвище, ім’я, по батькові)

1. Тема роботи Програмне забезпечення для розпізнавання та

аналізу зображень мікрофотографій циркулюючої крові

керівник роботи ас. МАТВІЙЧУК Анна Олегівна

(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)

затверджені наказом по університету від «___»_________ 2016 р. №_____

2. Термін подання студентом роботи 13 червня 2016 року

3. Вихідні дані до роботи Друковані видання з даного напряму, друковані

статті, державні та міжнародні стандарти, пакет Image Processing Toolbox

програмного середовища MATLAB

4. Зміст роботи аналіз існуючих методів сегментації зображень, та

їх використання для медичних зображень (мікрофотографій циркулюючої

крові). Створення програмного забезпечення для розпізнавання та аналізу-

вання зображень мікрофотографій циркулюючої крові

5. Перелік ілюстративного матеріалу (із зазначенням плакатів, презентацій тощо)

1. Мікрофотографії циркулюючої крові; 2. Схема-план робочого місця в

Клініко-діагностичній лабораторії; 3. Блок-схеми; 4. Скріншоти результатів

роботи прогамного забезпечення; 5. Презентація до захисту дипломної роботи

6. Консультанти розділів роботи

Розділ Прізвище, ініціали та посада

консультанта

Підпис, дата

завдання

видав

завдання

прийняв

Дипломної роботи Соломін А.В.

Охорони праці доц., к.т.н. Демчук Г.В.

7. Дата видачі завдання

Календарний план №

з/п

Назва етапів виконання

дипломної роботи

Термін виконання

етапів роботи Примітка

1 Отримати завдання на ДР 05 травня 2016р.

2 Аналіз існуючих методів сегментації

зображень

10 травня 2016р.

3 Розробка алгоритму розпізнавання та аналізу

зображень мікрофотографій циркулюючої

крові

16 травня 2016р.

4 Створення програмного забезпечення для

розпізнавання та аналізу зображень

мікрофотографій циркулюючої крові

01 червня 2016р.

5 Оформлення основних розділів звіту по темі

ДР


6 Розділ ДР з «Охорони праці» 09 червня 2016р.

7 Подання ДР рецензенту. Отримання рецензії.

8 Подання в електронному вигляді ДР та анотації

до неї на сайт кафедри.

10 червня 2016 р..

9 Подання пакету документів по ДР до захисту в

ЕК1


10 Захист ДР в ЕК 16-23 червня 2016р.

Студент

(підпис)

(ініціали, прізвище)

Керівник роботи

(підпис)

(ініціали, прізвище)

Консультантом не може бути зазначено керівника дипломної роботи.

1 не пізніше ніж за один тиждень до затвердженої дати захисту ДР в ЕК

ЗМІСТ

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СИМВОЛІВ, ОДИНИЦЬ, СКОРОЧЕНЬ

І ТЕРМІНІВ ............................................................................................................ 10

ВСТУП .................................................................................................................... 11

РОЗДІЛ 1 ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ АНАЛІЗУ ТА РОЗПІЗНАВАННЯ

ЗОБРАЖЕНЬ МІКРОФОТОГРАФІЙ ЦИРКУЛЮЮЧОЇ КРОВІ .................... 14

1.1 Огляд літературних джерел..................................................................... 14

1.2 Огляд та аналіз існуючих програмних рішень ...................................... 17

1.2.1 MECO-HOMOd ................................................................................... 18

1.2.2 ARStek CerviK .................................................................................... 19

1.3 Вимоги до програмного забезпечення ................................................... 21

1.3.1 Вимоги до функціональності ............................................................ 21

1.3.2 Вимоги до вхідних даних .................................................................. 22

1.3.3 Мінімальні системні вимоги ............................................................. 22

1.3.4 Вимоги до апаратної частини ........................................................... 22

1.3.5 Вимоги до інтерфейсу ....................................................................... 22

1.3.6 Вимоги до проектування системи .................................................... 23

Висновки до розділу 1

РОЗДІЛ 2 АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА ................................................................ 24

2.1 Теоретичні та експериментальні методи вирішення завдання ............ 24

2.1.1 Кластерізація кольорового зображення по методу k-середніх ..... 25

2.1.2 Алгоритм Канні для виділення меж об’єктів на зображенні ........ 27

2.1.3 Перетворення Хафа для детектування об’єктів на зображенні ..... 29

2.2 Вибір та обґрунтування мови програмування ..................................... 30


Вим Лист № докум. Підпис Дата

Лист 7

ІМ21.2111.1300.1732.ПЗ

Розробив Павленко Д.О.

Перевірив Матвійчук А.О.

Реценз. Вовянко С.І.

Н. Контр. Кисляк C.В. Затвердив Настенко Є.А.

Програмне забезпечення для

аналізу та розпізнавання

зображень мікрофотографій

циркулюючої крові

Літ. Листів

72

НТУУ "КПІ" ФБМІ ІМ-21

РОЗДІЛ 3 СТВОРЕННЯ ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ......................... 37

3.1 Вибір та обґрунтування життєвого циклу ............................................. 37

3.2 Проектування системи ............................................................................ 39

3.2.1 Контекстна діаграма .......................................................................... 39

3.2.2 Діаграма декомпозиції «Розпізнавання та аналіз зображення

мікрофотографій циркулюючої крові» ............................................................... 40

3.2.3 Діаграма варіантів вимог (USE-CASE) ............................................ 41

3.2.4 Діаграма послідовностей ................................................................... 41

3.2.5 Діаграма кооперації ........................................................................... 42

3.2.6 Діаграма діяльності ............................................................................ 43

3.2.7 Діаграма станів ................................................................................... 45

3.3 Опис програмного продукту ................................................................... 46

3.4 Інструкція по експлуатації програмного продукту .............................. 47

3.5 Порівняння результатів підрахунку формених елементів на

зображенні мікрофотографій циркулюючої крові ............................................. 55

Висновок до розділу 3

РОЗДІЛ 4 ОХОРОНА ПРАЦІ .................................................................................. 57

4.1 Загальна характеристика приміщення ................................................... 57

4.2 Оцінка небезпечних та шкідливих факторів ......................................... 59

4.2.1 Мікроклімат виробничого приміщення ........................................... 59

4.2.2 Освітлення .......................................................................................... 60

4.2.3 Шум ................................................................................................... 61

4.2.4 Випромінювання ................................................................................ 61

4.2.5 Електробезпека ................................................................................... 62

4.2.6 Біологічна безпека .............................................................................. 63

4.2.7 Пожежна безпека ................................................................................ 63


Лист 8

ІМ21.2111.1300.1732.ПЗ










72



ВИСНОВОК ............................................................................................................... 66

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ ...................................................... 68

ДОДАТОК А

ДОДАТОК Б


Лист 9

ІМ21.2111.1300.1732.ПЗ










72


Изм. Лист № докум. Підпис Дата

Лист

ІМ21.2111.1300.1732.ПЗ

10

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СИМВОЛІВ, ОДИНИЦЬ,

СКОРОЧЕНЬ І ТЕРМІНІВ

ПЗ – програмне забезпечення

ПК – персональний комп’ютер

ЖЦ – життєвий цикл

VMP – Validation master plan

ІЕЕЕ – Institute of Electrical and Electronics Engineers

GUI – Graphical user interface

GAMP – Good automated manufacturing practice

БНІП – Будівельні норми і правила

ДБН – Державні будівельні норми


Лист

ІМ21.2111.1300.1732.ПЗ

11

ВСТУП

Не дивлячись на те, що технологічна дисципліна як комп’ютерний

зір виникла не так давно, вона вже набрала досить достатньої швидкості

розвитку. Обробка та цифровий аналіз зображень використовуються все

більше і більше в різноманітних областях науки та техніки, таких як

інтелектуальні робототехнічні комплекси, системи промислового

контролю, системи керування рухомими апаратами, обробка даних

біомедичних дослідів та багато інших.

Комп’ютерний зір має велике значення у сьогоднішній діагностиці.

Все частіше ми використовуємо його при аналізі медичних зображень

різного походження, таких як ангіографія, рентгенологічне дослідження,

ультразвук, магнітно-резонансна томографія, мікроскопія тощо.[40, c.21]

Актуальність: Зображення які ми отримуємо під мікроскопом часто

вимагають довгого аналізування та не зручні для сприйняття. В задачах

аналізу мікрофотографій циркулюючої крові (мазок крові), в рамках

цитологічних досліджень, важливим етапом є виділення та підрахунок

формених елементів (еритроцитів, лейкоцитів, тромбоцитів). Завдяки цим

показникам можливо діагностувати порушення в кровотворенні або

пошкодження еритроцитів в наслідок дії різних факторів.

Такий аналіз дозволяє виявляти велику кількість захворювань, що

пов’язані з порушенням утворення, функцій або з надмірним руйнуванням

формених елементів крові. Результати аналізу дають змогу відстежувати

утворення клітин крові та ступіть їх зрілості при лейкозі, хімічної або

променевої терапії, а також при порушеннях утворення гемоглобіну.

Розробка програмного забезпечення, для обробки та аналізу

зображень мікрофотографій циркулюючої крові, та його впровадження в

роботу є досить важливою проблемою, вирішення якої, перш за все,


Лист

ІМ21.2111.1300.1732.ПЗ

12

дозволить полегшити і пришвидшити роботу працівників Клініко-

діагностичних лабораторій лікарень.

Мета роботи: розробити програмне забезпечення для обробки

медичних зображень мікрофотографій циркулюючої крові

У відповідності з метою ставляться такі завдання:

1) Проаналізувати існуючі наукові дослідження та програмні

рішення з питання розпізнавання та аналізу зображень мікрофотографій

циркулюючої крові.

2) На основі сучасних досягнень науки та інформаційних

технологій запропонувати , та обґрунтувати алгоритм вирішення завдання

та шляхи його реалізації.

3) Розробити програмне забезпечення для розпізнавання та аналізу

зображень мікрофотографій циркулюючої крові.

Об’єкт дослідження: зображення мікрофотографій циркулюючої

крові.

Предмет дослідження: обробка даних зображень мікрофотографій

циркулюючої крові, за результатами якої можна виділити та підрахувати

формені елементи крові.

Інформаційна база дипломної роботи: дослідження сучасних

спеціалістів у сфері комп’ютерного зору та розпізнавання. При проведенні

дослідження використовувались нормативно-правові акти в галузі охорони

праці, а також об’єкт права інтелектуальної власності «Корисна модель

«Спосіб виділення та підрахунку формених елементів на електронних

мікрофотографіях циркулюючої крові (мазків крові)»», що належить

особисто дипломнику.

Трудомісткі розрахунки проведено з використанням ЕОМ

(стандартні та адаптовані програми в середовищі Windows). Для створення

програмного забезпечення було використано середовище MATLAB 2012b,


Лист

ІМ21.2111.1300.1732.ПЗ

13

та, відповідно, інтерпретовану мову програмування, призначену для

вирішення обчислювальних задач Matlab.

Наукова новизна полягає в покращенні процесу розпізнавання та

аналізу мікрофотографій циркулюючої крові, автоматичній класифікації

знайдених формених елементів крові, що дозволяє автоматизувати та

пришвидшити процес мікроскопічного дослідження крові.

Практичне значення: Впровадження результатів дослідження в

діяльність організації Клініко-діагностичної лабораторії Комунальної

установи «Олевська центральна районна лікарня» для покращення

мікроскопічного дослідження крові.

Публікація матеріалів дипломної роботи: По матеріалам дипломної

роботи було подано статтю на тему «Валідація програмно-технічних

комплексів у клінічній-лабораторній діагностиці: життєвий цикл» на ХІІ

Міжнародну наукову конференцію «Актуальні наукові дослідження в

сучасному світі» та опубліковані в збірнику наукових праць.

Було створено об’єкт права інтелектуальної власності «Корисна

модель «Спосіб виділення та підрахунку формених елементів на

електронних мікрофотографіях циркулюючої крові (мазків крові)»».

Структура дипломної роботи. Дипломна робота складається зі

вступу, чотирьох розділів, висновків та пропозицій, списку використаної

літератури, додатків.

Documents

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИbmc.fbmi.kpi.ua/uploads/diplom/pavlenko-dmitro...6 Розділ ДР з «Охорони праці» 09 червня