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1、毕业设计题 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 机设07q2 学 生 徐哲 学 号 20073006114 指导教师 王玉增 二一一年五月三十日1 前言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，已经发展了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
2、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本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
3、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 ，成本低，可靠性强。1.2全自动虚拟切片扫描系统-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，随着虚拟技术的长足发展，在成像质
4、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。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本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
5、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EAN13一维条形码和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，现阶段已应用在医疗保健、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已采用了PD
6、F417条形码技术。将证件上的个人信息及照片编在二维条码中，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，本条形码要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要求，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，损毁面积达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要低得多，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
7、阶段医院进行病理切片或者病理档案时，最常用到的条形码是一维条形码。虽然一维条形码，如EAN13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，但是把它作为管理病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才可以胜任，在录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。而一维条形码只需录入一组数字简单，快捷，方便，且出错率低。2全自动虚拟切片扫描系统-条形码识别模块设计方
8、案2.1全自动虚拟切片扫描系统-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。本课题的研究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 VisualStudio 2010简介VisualStudio作为一套完整的开发工具集，用于生成XMLWebServices 、ASP.NETWeb应用程
9、序、移动应用程序和桌面应用程序。VisualC+、VisualC#、VisualBasic、VisualJ#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XMLWebServices开发的关键技术,简化ASPWeb应用程序。VS2010的主要部分包括：(1)使用Microsoft.NETFramework3.5.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有最终用户体验的出色的紧密联系的应用程序。在.NET Framewo
10、rk模型业务流程上有效构建的应用程序有利于在异类环境中实现系统集成。.NETFramework 和Visual Studio的结合使用减少了对公用管道代码的需要，从而缩短了开发时间而且使开发人员能够集中精力解决业务问题。.NET Framework3.5是在.NETFramework3.0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 CommunicationFoundation、Windows workflow foundation、WindowsCard Space和Windows PresentationFoundation。开发人员使用VisualStudio2
11、010旗舰版可以：集成的单元测试更有效的验证应用程序。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，VisualStudio2010旗舰版中集成了单元测试功能，而以前这个功能只在VisualStudioTeamSystem产品中提供。(2)ASP.NETASP.NET是建立在.NETFramework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
12、控件公布面向对象的编程模型，该模型能为Web开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XMLWebServices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 Studio2010还包括各种增强功能，例如对Web开发工具的大量改进、可视化设计器（使用.NETFramework3.5加速开发），以及能够加速处理和开发所有类型数据
13、的语言功能。VisualStudio2010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。开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)。目前，C+开发人员使用Microsoft基础类，而Java开发人员使用Windows基础类。该框架统一了这些完全不同的模型，还为JScript和V
14、isualBasict程序员提供了对类库的访问。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。在组件运行时，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、启动和进程，以及强制执行安全策略。由于做了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
15、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了帮助开发人员迅速创建先进的软件，VisualStudio2010提供了数据功能和改进的语言，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建面向多个.NETFramework版本的应用程序。开发人员能够构建面向.NETFramework2.0、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，贝尔实验室的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
