32 17

Proje Grubu: EEEAG Sayfa Sayısı: 102 Proje No: 113E155 Proje Bitiş Tarihi: 01.10.2015 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 11-04-2019

Görüntü İşleme Teknikleri TabanlıAkıllı Kan Sayım Cihazı Tasarımı

Öz:
Literatürde şimdiye kadar birçok kan hücre sayım çalışması gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmalarda genel olarak, impedans, radyo dalgaları ve ışık yayınımı yöntemlerinden biri kullanılmıştır. Bu çalışmalarda kan hücre tiplerinin tespit edilerek, sayılarının doğru sayılmasında karşılaşılan en önemli dezavantaj hücrelerin üst üste gelmesi ya da yapışık olması durumunda karşılaşılan hatalı hücre tanıma ve sayım sonuçlarının elde edilmesidir. Bu dezavantajları gidermek amacıyla, proje çalışmasında beyaz kan hücrelerinin (akyuvarların), kırmızı kan hücrelerinin ve trombositlerin mikroskop görüntüleri kullanılarak bu kan hücrelerinin otomatik tespiti ve sınıflandırılması yapılmıştır. Burada temel olarak, yapay zeka ve örüntü tanıma tabanlı bir kan sayım sistemi geliştirilmiştir. Bu sistem, donanım ve yazılım olmak üzere iki kısımdan meydana gelmektedir. Donanım kısmı, FPGA işlemci kiti, mikroskop, dijital kamera, servo motor sistemi, kamera ve FPGA işlemci arasındaki bağlantı kablosundan oluşmaktadır. Projenin yazılım kısmında, daha önceden kan hücrelerinin tanınması ve sayılması literatüründe kullanılmamış ve imgenin şekilsel detaylarını ortaya çıkaran ve gerekse piksel yoğunluklarını frekans domeninde en ince ayrıntılarına kadar tespit edip ayırt edici özellikleri ortaya koyan genetik algoritma tabanlı optimum dalgacık dönüşüm enerji ve entropi tekniği (GATODEE) kullanılmıştır. Bu proje çalışmasında önerilen GATODEE yöntemi kullanılarak, bu alanda kullanılan önceki eşikleme, kenar çıkarma, değişmez momentler gibi basit ve ayrıntılara önem vermeyen özellik çıkarım yöntemlerine göre daha iyi tanıma ve sayma başarımı elde edilmiştir. Daha sonra elde edilen bu optimum ayırt edici özellikler, sınıflandırılmak üzere yapay sinir ağları sınıflandırıcısının girişlerine verilmiştir. Bu yazılım işlemlerinin tamamı ise Xilinx System Generator yardımıyla oluşturularak, FPGA işlemcisine yüklenmiştir. Elde edilen sonuçlar, önerilen yöntemin yukarıda sayılan kan hücrelerinin doğru tanınması ve sayılması işleminde etkili sonuçlar verdiğini göstermiştir. Özellikle, üst üste binen veya yapışık durumda olan hücrelerin tanınması ve sayılmasında tekli hücrelerdeki gibi yüksek bir doğruluk oranı tespit edilmiştir. Bu önerilen genetik algoritma tabanlı optimum dalgacık dönüşüm enerji ve entropi tekniğinin ayrıntıları ve kan hücre görüntülerine uygulanmasından elde edilen sonuçlar detaylı bir şekilde bu raporda anlatılmıştır.
Anahtar Kelime: FPGA YSA Ayrık Dalgacık Dönüşümü Genetik Algoritma Kan Hücre Sayımı Kan Hücreleri

Konular: Bilgisayar Bilimleri, Yazılım Mühendisliği Görüntüleme Bilimi ve Fotoğraf Teknolojisi Bilgisayar Bilimleri, Donanım ve Mimari
Erişim Türü: Erişime Açık
  • Altınoklu, M. B. 2009. “Image Segmentation by Variational Methods”, Ortadağu Teknik Üniversitesi, Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü, Yüksek Lisans Tezi. Bastos, J., L., Figueroa, H., P. and Monti, A. 2006. “FPGA implementation of neural network-based controllers for power electronics applications”, Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2006. APEC ’06. Twenty-First Annual IEEE, 1–6. Beksac, M., Beksac, M. S., Tipi, V. B., Duru, H. A., Karakas, M. U. and Cakar, A. 1997. "An Artificial Intelligent Diagnostic System on Differential Recognition of Hematopoietic Cells From Microscopic lmages", Cytometiy 30, 145-150. Bikhet S. F., Darwish A. M., Tolba H. A. and Sbaheen, S. I. 1999. “Segmentation and Classification of White Blood Cells,” IEEE Intl. Conf On Acoustics, Speech and Signal Processing, ICASSP, pp. 2259-2261. Birkfellner, W. (2014). Applied medical image processing: a basic course. Taylor & Francis. Bonifacio, M. and Alfredo, S., M. 2002. “Redes Neuronales y Sistemas Difusos”, Editorial Alfaomega. Bresson, X., Esedoḡlu, S., Vandergheynst, P., Thiran, J. P., and Osher, S. 2007. “Fast global minimization of the active contour/snake model”, Journal of Mathematical Imaging and vision, 28(2), 151-167. Caselles, V., Kimmel, R. and Sapiro, G. 1997. “Geodesic active contour models", Inter. Journal Comp. Vision, 22, 61-79. Cebeci, U., Aslan, F., Çelik, M., & Aydın, H. 2014. Developing a New Counting Approach for the Corrugated Boards and Its Industrial Application by Using Image
  • Processing Algorithm. In Practical Applications of Intelligent Systems (pp. 10211040). Springer Berlin Heidelberg. Chan, T. F. and Vese, L. 2001. “Active contours without edges", IEEE Trans. Image Process., 10, 2, 266-277. Cohen, L. D., Cohen, I. 1993. "Finite-Element Methods for Active Contour Models and Balloons for 2-D and 3-D Images", IEEE Trans. Pattern Analysis and Machine Intelligence, 15, 11, 1131-1 147. Coulter Electronics. 1996. Coulter Maxm Operator’s Guide (PN 423745-B), Miami, FL Coulter Corporation. Çavuşlu, M. A. and Karakaya, F. 2010. "Ayrık Dalgacık Dönüşümü ve Ters Ayrık Dalgacık Dönüşümünün FPGA Tabanlı Donanımsal Gerçeklenmesi", Signal Processing and Communications Applications Conference, SIU 2010. IEEE 18th, 141-144. Daubechies, I. 1992. “Ten Lectures on Wavelets, Society for Industrial and Applied Mathematics”, Philadelphia, Pennsylvania, 195. Erkuş, Ö. 2010. “Kümeleme Algoritmaları Kullanılarak Tıbbi İmgelerin Sınıflandırılması”, Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi. FPGA Implementation of PSO Algorithm and Neural Networks Simulink User’s Guide, 2010. Hoffbrand A. V. and Pettit, J. E. 1994. “Clinical Heamatology”, Times Mirror International Publisher Ltd., second ed. Huang, D., Hung, K. and Chan, Y. 2012. “A computer assisted method for leukocyte nucleus segmentation and recognition in blood smear images”, Journal of Systems and Software, 85, 9, 2104-2118.
  • Jain, A. K., 1989. Fundamentals of digital image processing. Prentice-Hall, Inc.. James, N. G. 2000. “Platelets”, Lancet, 355: 1531-1539. Jensen, J. R., & Lulla, K., 1987. Introductory digital image processing: a remote sensing perspective. Kass, M., Witkin, A. and Terzopoulos, D. 1988. “Snakes: Active Contour Models”, International Journal of Computer Vision, 4, 312-331. Kim, L. W., Asaad, S., & Linsker, R. 2014. A fully pipelined fpga architecture of a factored restricted boltzmann machine artificial neural network. ACM Transactions on Reconfigurable Technology and Systems (TRETS), 7(1), 5. Mallat, S. 1989. “Multifrequency Channel Decompositions of Images and Wavelet Models”, IEEE Trans. Acoustics Speech and Sig. Proc, 37(12), 2091 -2110. Matlab hdl coder, http:// www.mathworks.in/products/hdl-coder, Son erişim tarihi: 08 Ağustos 2015. Miers, M. K., Exton, M. G., Daniele, C. 1995. “Cell-Counting and Coagulation Instrumentation”, In Bernadette F R (ed: Diagnostic Hematology, Philedelphia WB Saunders, 599-631. Mumford D. and Shah, J. 1989. “Optimal approximation by piecewise smooth functions and associated variational problems", Comm. Pure Appl. Math., 42, 577685. Omandi A. R. and Rajapakse, J. C. 2006. “FPGA Implementations of Neural Networks”, Springer-Verlag New York, Inc., Secaucus, NJ, USA. Ongun, G., Halici, U., Leblebicioglu, K., Atalay, V., Beksac, M., Beksac, S. 2001. "Feature Extraction and Classification of Blood Cells for an Automated Differential Blood Count System”, Proc. of IJCNN 2001, Wahington DC, USA.
  • Ongun, G., Halici, U., Leblebicioglu, K., Atalay, V., Erkmen, A., Beksac, S., Beksac, M., Erol, A. 1998. "An Automated Blood Cell Analysis and Classification System", Proc. 13th International Symposium on Computer and Information Sciences, 10s Press, Antalya, Turkey, Oct., 222- 227. Ongun, G., Halici, U., Leblebicioglu, K., Atalay, V., Beksac, S. and Beksac, M. 2001. "Automated Contour Detection in Blood Cell Images by An Efficient Snake Algorithm", Nonlinear Analysis: Series B - Applications. Ongun, G., Halici, U., Leblebicioglu, K., Atalay, V., Beksac, M., Beksac, S. 2001. “AN Automated Differential Blood Count System”, Proceeding of the 23rd Annual EMBS International Conference, İstanbul-TURKEY. Osher S. and Sethian, J. 1988. “Fronts propagation with curvature dependent speed: Algorithms based on Hamilton-Jacobi formulations", Journal Comp. Physics, 79, 12 – 49. Park, J. and Keller, J. 1997. "Fuzzy Patch Label Relaxation in Bone Marrow Cell Segmentation", IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics, 1133- 1138. Rezatofighi, S. H., Soltanian-Zadeh, H. 2011. “Automatic recognition of five types of white blood cells in peripheral blood”, Computerized Medical Imaging and Graphics, 35, 4, 333-343. Saidani, T., Atri, M., Dia, D., Tourki, R. 2010. “Using Xilinx System Generator for Real Time Hardware Co-simulation of Video Processing System”, Electronic Engineering and Computing Technology 60: 227-236. Semmlow, J. L., & Griffel, B. 2014. Biosignal and medical image processing. CRC press. Sonka, M., Hlavac, V., & Boyle, R., 2014. Image processing, analysis, and machine vision. Cengage Learning.
  • Suhap, S., Becerikli, Y. and Yazici, S. 2006. "Neural network implementation in hardware using FPGAs." Neural Information Processing. Springer Berlin Heidelberg. Sysmex corporation. 1999. Operator’s Manual SF-3000. Tisan, A., & Chin, J. 2015. An end user platform for implementing Artificial Neutron Networks on FPGA. In Industrial Informatics (INDIN), 2015 IEEE 13th International Conference on (pp. 856-859). IEEE. Tsai, A., Yezzi, A. and Willsky, A. 2001. “Curve evolution implementation of the Mumford-Shah functional for image segmentation, denoising, interpolation, and magni_cation", IEEE Trans. Image Process., 10, 8, 1169-1186. Tangün, Y. 2000. “Anemiler, Semptomdan Teşhise”, 10. Baskı, Filiz Kitapevi, İstanbul, 1637-1683. Van Der Smagt, P. and Krose, B. 1996. “An Introduction to Neuronal Networks”, octava edición. Vese L. and Chan, T. 2002. “A multiphase level set framework for image segmentation using the Mumford and Shah model", Inter. Journal Comp. Vision., 50, 3. “Virtex-6 FPGA ML605 Evaluation Kit,” www.xilinx.com/products/devkits/EK-V6ML605-G.htm, Xilinx Inc, Son erişim tarihi: 14 Nisan 2014. Xilinx System Generator User’s Guide, 2015. “Xilinx System Generator for DSP,” www.xilinx.com/tools/sysgen.htm, Xilinx Inc, Son erişim tarihi: 23 Mart 2014. Xilinx System Generator User’s Guide, http://www.Xilinx.com/support/sw_ manuals/sysgen_user.pdf, Son erişim tarihi: 22 Mart 2014.
  • Xu C. and Jerry, J. 1998. “Snake, shape, and gradient vector ow", IEEE Trans on Image Processing, 7, 3, 359 -369. Zandecki, M., Genevieve, F., Gerard, J., Godon, A. 2007. “Spurious counts and spurious results on haematology analysers: a review”, Part I: platelets, Int. Jnl. Lab. Hem., 29, 4–20. Zandecki, M., Genevieve, F., Gerard, J., Godon, A. 2007. “Spurious counts and spurious results on haematology analysers: a review”, Part II: white blood cells, red blood cells, haemoglobin, red cell indices and reticulocytes. Int. Jnl. Lab. Hem., 29, 21–41.
APA Avcı E, DOĞANTEKİN E, COTELI R, LEBLEBİCİOĞLU M, TUNCER T, ERTAM F, KUTLU H, BELENLİ İ, ŞENGÜL F (2015). Görüntü İşleme Teknikleri TabanlıAkıllı Kan Sayım Cihazı Tasarımı. , 1 - 102.
Chicago Avcı Engin,DOĞANTEKİN Esin,COTELI Resul,LEBLEBİCİOĞLU M. Kemal,TUNCER Türker,ERTAM Fatih,KUTLU Hüseyin,BELENLİ İbrahim Levent,ŞENGÜL Fuat Görüntü İşleme Teknikleri TabanlıAkıllı Kan Sayım Cihazı Tasarımı. (2015): 1 - 102.
MLA Avcı Engin,DOĞANTEKİN Esin,COTELI Resul,LEBLEBİCİOĞLU M. Kemal,TUNCER Türker,ERTAM Fatih,KUTLU Hüseyin,BELENLİ İbrahim Levent,ŞENGÜL Fuat Görüntü İşleme Teknikleri TabanlıAkıllı Kan Sayım Cihazı Tasarımı. , 2015, ss.1 - 102.
AMA Avcı E,DOĞANTEKİN E,COTELI R,LEBLEBİCİOĞLU M,TUNCER T,ERTAM F,KUTLU H,BELENLİ İ,ŞENGÜL F Görüntü İşleme Teknikleri TabanlıAkıllı Kan Sayım Cihazı Tasarımı. . 2015; 1 - 102.
Vancouver Avcı E,DOĞANTEKİN E,COTELI R,LEBLEBİCİOĞLU M,TUNCER T,ERTAM F,KUTLU H,BELENLİ İ,ŞENGÜL F Görüntü İşleme Teknikleri TabanlıAkıllı Kan Sayım Cihazı Tasarımı. . 2015; 1 - 102.
IEEE Avcı E,DOĞANTEKİN E,COTELI R,LEBLEBİCİOĞLU M,TUNCER T,ERTAM F,KUTLU H,BELENLİ İ,ŞENGÜL F "Görüntü İşleme Teknikleri TabanlıAkıllı Kan Sayım Cihazı Tasarımı." , ss.1 - 102, 2015.
ISNAD Avcı, Engin vd. "Görüntü İşleme Teknikleri TabanlıAkıllı Kan Sayım Cihazı Tasarımı". (2015), 1-102.
APA Avcı E, DOĞANTEKİN E, COTELI R, LEBLEBİCİOĞLU M, TUNCER T, ERTAM F, KUTLU H, BELENLİ İ, ŞENGÜL F (2015). Görüntü İşleme Teknikleri TabanlıAkıllı Kan Sayım Cihazı Tasarımı. , 1 - 102.
Chicago Avcı Engin,DOĞANTEKİN Esin,COTELI Resul,LEBLEBİCİOĞLU M. Kemal,TUNCER Türker,ERTAM Fatih,KUTLU Hüseyin,BELENLİ İbrahim Levent,ŞENGÜL Fuat Görüntü İşleme Teknikleri TabanlıAkıllı Kan Sayım Cihazı Tasarımı. (2015): 1 - 102.
MLA Avcı Engin,DOĞANTEKİN Esin,COTELI Resul,LEBLEBİCİOĞLU M. Kemal,TUNCER Türker,ERTAM Fatih,KUTLU Hüseyin,BELENLİ İbrahim Levent,ŞENGÜL Fuat Görüntü İşleme Teknikleri TabanlıAkıllı Kan Sayım Cihazı Tasarımı. , 2015, ss.1 - 102.
AMA Avcı E,DOĞANTEKİN E,COTELI R,LEBLEBİCİOĞLU M,TUNCER T,ERTAM F,KUTLU H,BELENLİ İ,ŞENGÜL F Görüntü İşleme Teknikleri TabanlıAkıllı Kan Sayım Cihazı Tasarımı. . 2015; 1 - 102.
Vancouver Avcı E,DOĞANTEKİN E,COTELI R,LEBLEBİCİOĞLU M,TUNCER T,ERTAM F,KUTLU H,BELENLİ İ,ŞENGÜL F Görüntü İşleme Teknikleri TabanlıAkıllı Kan Sayım Cihazı Tasarımı. . 2015; 1 - 102.
IEEE Avcı E,DOĞANTEKİN E,COTELI R,LEBLEBİCİOĞLU M,TUNCER T,ERTAM F,KUTLU H,BELENLİ İ,ŞENGÜL F "Görüntü İşleme Teknikleri TabanlıAkıllı Kan Sayım Cihazı Tasarımı." , ss.1 - 102, 2015.
ISNAD Avcı, Engin vd. "Görüntü İşleme Teknikleri TabanlıAkıllı Kan Sayım Cihazı Tasarımı". (2015), 1-102.