【摘 要】
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显微镜检法是医院常用的结核杆菌检测方法之一,需手动调节显微镜,处理繁琐、完成时间长,在镜下不易找到细菌。镜检系统旨在将该过程自动化,扫描速度快,成像质量高,实时存储数据以供复核。近年来镜检系统衍生出了各种医疗器械,大多搭配台式计算机运行软件和算法,体积庞大,而随着嵌入式设备计算性能的提升,台式计算机可由嵌入式设备代替,使镜检系统小型化、精简化,减少成本,提升产品竞争力。本文以镜检系统的实现和萋尼氏
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显微镜检法是医院常用的结核杆菌检测方法之一,需手动调节显微镜,处理繁琐、完成时间长,在镜下不易找到细菌。镜检系统旨在将该过程自动化,扫描速度快,成像质量高,实时存储数据以供复核。近年来镜检系统衍生出了各种医疗器械,大多搭配台式计算机运行软件和算法,体积庞大,而随着嵌入式设备计算性能的提升,台式计算机可由嵌入式设备代替,使镜检系统小型化、精简化,减少成本,提升产品竞争力。本文以镜检系统的实现和萋尼氏结核杆菌目标检测算法的实现与优化为目标,主要工作包括三个部分:（1）镜检系统客户端软件开发,软件分为扫描系统和辅助诊断系统。扫描系统的主要工作有扫描点确定,扫描路径规划,自动聚焦,多点拟合平面,搜索式采集。最终实现5分钟内完成300个视野的扫描,清晰视野占比达95%以上。扫描图像由算法给出杆菌位置,其结果并非100%可靠,医生可通过辅助诊断系统手动添加漏检的杆菌、删除误检的杆菌,设置样本基本信息,编辑与打印扫描报告。（2）本文实现的萋尼氏结核杆菌目标检测算法基于卷积神经网络,共有17056张已标注的图像,其中14000张用于训练,3056张用于测试。本文分别在YOLOv3、Faster-RCNN、FPN+Faster-RCNN上尝试,选择了精度最高的FPN+Faster-RCNN,但其结构复杂,本文创新型地去掉了FPN的P3至P6层,C3至C5层,将RCNN的两层全连接压缩为一层,减少节点数量,得到初步的模型结构。总体来说,该部分将大小为241.8MB、NVIDIA Jetson Tx2推理耗时为547ms的模型裁剪为18.7MB、341ms的模型,取得了89%的准确率,95%的召回率。（3）本文在上述模型的基础上引入轻量级模型Mobile Net的部分结构,减少计算量。分析了模型推理速度的瓶颈,优化了部分推理参数,最后将模型中部分运算合并、部分权重执行Float16量化,实现加速。总体来说,该部分将大小为18.7MB、341ms的模型优化为17.9MB、95ms的模型,取得了87%的准确率,94%的召回率。本文在软件上阐述了镜检系统的设计与实现,对扫描仪系统设计有一定的参考价值。在算法上研究了萋尼氏结核杆菌检测任务,在得到了基础模型后,对其裁剪、压缩、优化,最后部署在目标平台Tx2。该部分对结核杆菌的检测、模型压缩的研究与优化、模型部署有一定的参考价值。
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