[发明专利]一种基于SOC的白细胞计数系统及方法

权利要求书

1.一种基于SOC的白细胞计数系统，其特征在于，该系统包括SOC-FPGA，所述SOC-FPGA的图像采集模块实时从图像传感器采集待分析图像，对所述待分析图像数据进行预处理；SOC-ARM，包括DDR3控制器，用于完成所述图像传感器的初始化配置和动态配置、数据通信和显示及软硬件交互时序控制，其通过AMBA AXI4-Lite总线与所述SOC-FPGA互联；以及缓存模块，其采用DMA数据传输IP核实现对所述待分析图像的数据缓存，其采用AMBA AXI4总线接口与所述DDR3控制器互联；

所述SOC-FPGA包括至少一个算法加速模块，所述算法加速模块用于对所述待分析图像的ROI分割计数算法进行异构并行加速，所述待分析图像的ROI分割计数方法在所述SOC-ARM中执行。

2.根据权利要求1所述的基于SOC的白细胞计数系统，其特征在于，所述SOC-FPGA内部的多个触发器构成寄存器组，所述寄存器组通过AMBA AXI4-Lite总线进行寻址，并完成读写操作，所述寻址的请求由所述SOC-ARM发起。

3.根据权利要求1所述的基于SOC的白细胞计数系统，其特征在于，所述SOC-FPGA还包括图像预处理模块，所述图像预处理模块将处理结果以DMA方式传输给所述缓存装置，所述图像预处理模块包括前端图像信号处理模块、图像除噪模块以及ROI区域增强模块。

4.根据权利要求3所述的基于SOC的白细胞计数系统，其特征在于，所述图像除噪模块，用于对所述待分析处理模块进行去噪，采用高斯-拉普拉斯算法实现图像去噪；所述ROI区域增强模块，用于实现所述待分析图像复杂背景的删除，即采用半径为20的圆形结构元素对所述待分析图像进行开运算重构，再从所述待分析图像中减去开运算重构结果。

5.根据权利要求1所述的基于SOC的白细胞计数系统，其特征在于，所述算法加速模块用于对所述待分析图像的ROI分割计数算法进行异构并行加速，具体包括：

(1)由软件将白细胞分割计数算法模块加载到所述SOC-ARM中；

(2)所述SOC-ARM获取所述待分析图像的数据，执行所述白细胞分割计数算法的第一步，即统计所述待分析图像的光强分布，并通过AMBA AXI4-Lite线接口向所述SOC-FPGA请求算法加速；

(3)所述SOC-FPGA收到SOC-ARM端的加速请求后先获取SOC-ARM需要被加速的所述待分析图像数据，执行加速计算；

(4)将加速计算的结果数据以DMA方式传输给所述缓存模块，并通知所述SOC-ARM进行计算所述白细胞分割计数算法的下一步，即按照光强分布特征，设置自适应活动轮廓，在自适应活动轮廓内采用聚类算法得到白细胞分割ROI区域，计数所述白细胞分割ROI区域，得到所述待分析图像上细胞总数目。

(5)重复过程(2)-(4)，直至所述待分析图像中的白细胞计数完成。

6.根据权利要求5所述的基于SOC的白细胞计数系统，其特征在于，所述在自适应活动轮廓内采用聚类算法得到白细胞分割ROI区域，具体包括：

对于某一轮廓内细胞图像，设其灰度图像为I，u_ij表示图像中第j个像素属于第i类的隶属度，n为图像I的像素总数，则聚类目标函数如下：

其中，U为初始隶属度矩阵；m为权重指数，且m∈[1,+∞)；d_ij为各像素到中心矢量距离；V为聚类中心，V＝(v₁,v₂)^T，即分类数目为2，i＝1,2。

隶属度及聚类中心确定后，利用拉格朗日乘法，令：

可得到：

所述隶属度矩阵U和聚类中心V通过如下步骤得到：

(41)在满足隶属度约束条件的前提下，在0-1间初始化所述隶属度矩阵U；

(42)应用公式(4)求解2个聚类中心，即白细胞区域聚类中心和背景区域聚类中心；

(43)根据公式(1)计算价值函数。

(44)重复步骤(41)-(43)，直到聚类中心V基本不变时停止计算，得到最佳模糊分类矩阵及聚类中心，从而实现白细胞区域分割。