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1、业设计题 目全自动虚拟切片扫描系统-条形码识别模块学 院机械工程学院专业 机械设计制造及其自动化班级学生学号 指导教师1.1全自动虚拟切片扫描系统-条形码识别模块的背景传统病理学技术主要是在玻璃切片和显微镜的基础之上发展起来的，己经发展了 200多年。最近几十年，随着计算机和信息技术的发展，病理学数字化也产生了。最 早应用于虚拟病理技术的技术是使用数字式或模拟式摄像头进行图像采集、存储和传 输，目前在病理的各方面工作中得到了广泛的应用。摄像头图像采集作为数字化病理 的首次应用，所以相比较于传统切片具有很多的优点，比如可以显示病理切片中的典 型病变特点，其次是占用相对较少的存储空间而且方便存储和
2、传输，并且能在数字图 像上进行计算和图像处理等。随着数字化技术的飞速发展，就可以将整张切片进行数 字化即“虚拟切片技术”。该技术已经在欧美和日木等科技发达国家进行了研发，并 取得了很大的突破。传统的病理切片由于是基于玻璃片，所以保存和运输困难。而这种虚拟切片技术 就解决了这些不足。但是对于如此大量的虚拟切片，如何准确而且快速的被医生或者 病人及其家属成功提取成为一个问题。然而条形码技术的产生与发展，很好的解决了 这一问题。条形码技术是在计算机应用实践中产生和发展起来的一种自动识别技术，是为 实现对信息的自动扫描而设计的。它是实现快速、准确而可靠地采集数据的有效手 段。条形码技术的应用解决了数据
3、录入和数据采集和“瓶颈”问题，为供应链管理 提供了有力的技术支持，输入速度快，信息量大，准确度高，成木低，可靠性强。1.2全自动虚拟切片扫描系统一条形码识别模块的现状在近几年的发展中，对于虚拟切片技术的发展主要有两个方向，第一，就是基于 自动显微镜；第二，是基于切片扫描仪。对于第一方向开发较早，其关键设备为显微 镜上的自动载物台，成像部件为数字式摄像头，成像速度和质量现阶段还都不能满足 使用要求。而对于第二种发展方向的关键部件有自动切片转运部件、高速线性或矩阵 式数字成像部件等，随着虚拟技术的讼足发展，在成像质量和速度上都有了较大提高, 可以成批快速扫描切片，近年来占据了主要的虚拟切片设备市场
4、。但是，目前还有阻 碍其发展的有两大因素：第一，价格昂贵;第二，是配套软件较少。我们可以把虚拟切片制作系统分为两大部分：硬件和软件。其中，硬件包括虚拟 切片扫描仪和计算速度高，存储容量大的高级计算机，软件就是虚拟切片扫描系统和 能够安装在计算机上的图像浏览和编辑软件。现阶段中国主要应用的是日木研发的虚 拟切片扫描仪。在扫描过程中多数情况下无需人工干预，从切片传递、选择图像区域、 对焦、成像、文件合成等一系列操作完全由计算机控制自动完成。而且，可以进行多层切片扫描，形成三维虚拟切片，便于多层次、多截面观察。对于条形码技术，由于它的领域特别的大，所以近些年来其技术发展迅速，很多 不同种类和不同编码
5、标准的条形码相继被应用于社会的各个领域，每一种条形码都具 有各自特点。最具代表性的就是EAN 13维条形码和PDF417二维条形码。在开始 选取条形码进行学习的时候，我首先采用了 pdf417二维条形码，它的特点非常突出。 二维条形码除具有普通条码的优点外，二维条码还具有信息容量大、可靠性高、保密 防伪性强、易于制作、成本低等优点。二维条码DF417作为一种新的信息存储和传 递技术，现阶段己应用在医疗保健、工业、国防、公共安全、金融、交通运输、商业、 海关及政府管理等领域。美国十多个州的美国军人证、驾驶证、军人医疗证等几年前 早己采用了 PDF417条形码技术。将证件上的个人信息及照片编在二维
6、条码中，这样 不但可以实现身份证件的自动识读，而且可以有效地防止假冒证件事件的发生。此外， 本条形码耍应用在医院常用的玻璃病理切片上，所以对条形码的大小有一定的耍求， 而二维条形码就具有这样的特点：条码符号形状、尺寸大小比例可变。除此之外，二 维条形码还具有容错能力强的特点，具有纠错功能，这使得二维条码因穿孔、污损等 引起局部损坏时，照样可以正确得到识读，损毀面积达50%仍可恢复信息;译码可靠 性高：它比普通条码译码错误率百万分之二耍低得多，误码率不超过千万分之一的特 点。但是，随着学习的深入和在查阅相关文献的过程，结合与导师进行课题讨论的过 程中，我发现在现阶段医院进行痫理切片或者痫理档案时
7、，最常用到的条形码是一维 条形码。虽然一维条形码，如EAN 13条形码，能编码的内容和种类远远没有二维 条形码，如PDF417条形码的多，但是把它作为管理痫理切片的编号是远远足够的 （结合数学排列组合和现在我国人口的增长水平，此条形码可在100年内不重复）。 再者，二维条形码虽然编码的内容很多，但是不太符合当今医院的体系，录入病人信 息的过程相对复杂，且内容量很大并且需要有一定专业医学知识的医务工作者XI*可以 胜任，在泶入病理信息的过程中还要保持高度的警惕性，以免出现错误。而一维条形 码只需泶入一组数字简单，快捷，方便，且出错率低。2全自动虚拟切片扫描系统-一条形码识别模块设计方案2.1全自
8、动虚拟切片扫描系统一条形码识别模块设计内容全自动虚拟切片机是远程医学诊断系统的重要组成部分，其工作原理是在本地采 集病理切片，然后通过生物显微镜、数字摄像机、图像采集卡采集到计算机。病人编 码用条形码表示，在医院登记处给病人一个编码，生成条形码并用条形码打印机打印 出条形码贴片，把条形码贴在病理切片的固定区域。本课题的研宄的内容为全自动虚拟切片机的条形码识别模块，包括条形码的采 集与识别。2.2设计中使用的软件平台和工具介绍2.2.1 Visual Studio 2010 简介Visual Studio作为一套完整的开发工具集，用于生成XML Web Services、 ASP.NET Web
9、应用程序、移动应用程序和桌面应用程序。Visual C+、Visual C#、 Visual Basic、Visual J#全都使用相同的集成开发环境(IDE),利用此IDE不仅可以共 享工具而且有助于创建混合语言解决方案。另外，这些语言利用了.NETFramework 的功能，通过此框架可使用XML Web Services开发的关键技术，简化ASP Web应用 程序。VS2010的主要部分包括：(1) 使用 Microsoft.NET Framework 3.5.NET Framework提供了用于解决常见编程任务的构建基块(预制的软件)，从而能 够快速构造具冇最终用户体验的出色的紧密联系
10、的应用程序。在.NET Framework模 型业务流程上有效构建的应用程序冇利于在异类环境中实现系统集 成。.NET Framework和Visual Studio的结合使用减少了对公用管道代码的需要，从 而缩短了开发吋间而II使开发人员能够集中精力解决、Ik务问题。.NET Framework 3.5 是在.NET Framework 3.0的基础上构建的更高版本。得到增强的功能领域包括基类 库、Windows Communication Foundation、Windows workflow foundation、Windows Card Space 和 Windows Presenta
11、tion Foundation。开发人员使用 Visual Studio 2010 旗舰版 可以：集成的单元测试更冇效的验证应用程序。应用程序的单元测试能够帮助我们在 开发过程的早期轻松发现大量的问题。现在，Visual Studio 2010旗舰版中集成了单元 测试功能，而以前这个功能只在Visual Studio Team System产品中提供。(2) ASP.NETASP.NET是建立在.NET Framework编程类的基础上的，为Web应用程序模型提供了 一组可简化Web应用程序生成的基础结构和控件。ASP.NET包括能用于封装通用 HTML用户界面元素(像文本框、列表框和按钮)的
12、一组控件。这些控件在Web服 务器上运行，并以HTML的形式将其用户界面呈现在浏览器中。在服务器中，这些 控件公布面向对象的编程模型，该模型能为Web幵发人员提供面向对象编程的丰富 功能。ASP.NET还提供基础结构服务，如进程回收和状态管理，从而进一步减少开 发人员必须编写的代码数量，而且提高应用程序的可靠性。另外，ASP.NET使用这 些同样的概念使开发人员可以以服务的形式交付软件。同时使用XML Web Services 功能，ASP.NET开发人员可以编写他们的业务逻辑，并使用ASP.NET基础结构通过 SOAP交付该服务。Visual Studio 2010还包括各种增强功能，例如对
13、Web开发工具 的大量改进、可视化设计器(使用.NET Framework 3.5加速开发)，以及能够加速处 理和幵发所有类型数据的语言功能。Visual Studio 2010为开发人员提供了所有相关的 框架和工具支持，帮助创建令人印象深刻的、引人注目并支持AJAX的Web应用程 序。幵发人员能够利用这些丰富的服务器端和客户端框架轻松构建以客户为中心的 Web应用程序，这些应用程序可以集成在任何当前浏览器内运行、任何后端数据提 供程序、Microsoft平台以及完全访问ASP.NET应用程序服务。(3) 统一编程类该框架为开发人员提供了统一的、分层的、面向对象的和可扩展的类库集(API)。R
14、 前，C+开发人员使用Microsoft棊础类，而Java开发人员使用Windows棊础类。该 框架统一丫这些完全不同的模型，还为JScript和Visual Basict程序员提供丫对类库 的访问。通过所有编程语言的公共API集，公共语言运行库使得跨语言继承、调试、 错误处理成为可能。从JScript到C+的所有编程语言具有对框架的相似访问，开发 人员可以自由选择它们要使用的语言。(4) 公共语言运行库运行库实际上在开发时操作中和组件的运行时都起到很大的作用，虽然名称中没有体 现这个意思。在组件运行吋，运行库除了负责满足此组件在其他组件上可能具有的依 赖项外，还负责管理内存分配、停止线程、启
15、动和进程，以及强制执行安全策略。由 于做丫大量的自动处理工作(如内存管理)，运行库使开发人员的操作非常简单，特 别是与今天的COM相比。特别是反射等功能显著减少了开发人员为将业务逻辑转变 为可重用组件而必须编写的代码量。(5) 快速的应用程序开发为丫帮助开发人员迅速创建先进的软件，Visual Studio 2010提供丫数踞功能和改进的 语言，像语言集成的查询(LINQ),各个编程人员可以利用这些功能更轻松地构建解决 方案以处理和分析信息。Visual Studio 2010还使开发人员能够从同一开发环境内创逮 面向多个.NET Framework版本的应用程序。幵发人员能够构建面 向.NE
16、T Framework 2.0、3.0或3.5的应用程序，这意味他们可以在同一环境中支持各 种各样的项目。2.2.2 C+介绍C+是C语言的超集，在上世纪90年代为满足程序管理的复杂性要求，W尔实 验室的BS博士对C语言进行了扩充和改进，同时由于面向对象的方法增加了程序的 可扩充性、可靠性和可维护性，大大提高了程序员编程的效率，因此面向对象技术就 成了程序设计方法的主流。C+是一种混合性语言，不仅保持了 C语言的高效，而且 对C语言进行了面向对象和非面向对象的扩充，成为当今面向对象的最受欢迎的语 言，并且已成为事实上的标准。尽管C+与C最最明显的区别是它支持面向对象的程序设计，但新的语言在非 面向对象特性上也做了不少的改进。尤其在国际信息系统标准委员会的指导下，1988 年确立了 C+语言国际标准，也就是ISO/IECFDIS 14882,其中提供了 bool类库、标 准模板库、超过150个的标
