ユ,ザ,事例

IDNEO开发用于解释血型结果的嵌入式计算机视觉和机器学习算法

挑战

自动化医院工作人员用来确定病人血液抗原分型的卡片的视觉解读

解决方案

使用MATLAB开发、测试和生成图像分析和机器学习算法的嵌入式代码

结果

  • 超过精度要求
  • 项目完成时间减半
  • 优化系统交付

“通过使用Embedded Coder生成代码节省了时间,我们能够在MATLAB中试验新功能并完成额外的迭代,并结合客户对早期原型的反馈。”

马克·布兰奇,IDNEO
格里福斯MDmulticard。

格里福斯MDmulticard。


了解涉及医疗创伤的患者的血液抗原分型,对于医生提供有效的治疗通常是必不可少的。格里福斯MDmulticard可以在短短五分钟内从一滴血中确定血液抗原类型。该卡片使用基于免疫层析条带的横向流动技术,显示不同的红色条带,表明关键抗原的存在或不存在。

为了帮助临床医生解释mdmulticcard结果,Grifols聘请IDNEO开发了一种自动读卡器。该软件为读卡器,用MATLAB开发®并在Android目标硬件上实现,包括图像处理、计算机视觉和机器学习算法,这些算法将卡上条带的图案和形状转化为血液抗原分型结果。

“MATLAB使我们能够快速分析图像,并在几次迭代中改进我们的算法,”IDNEO研发硬件主管Marc Blanch说。“在我们开发了算法之后,MATLAB可以很容易地将它们部署到嵌入式系统中。如果用C语言或其他语言实现这一目标就会困难得多,尤其是在短时间内。”

挑战

由于湿度、温度、病人的输血史、人工稀释血液样本的过程或其他因素,mdmulticcard上的红色带有时会变形或褪色。因此,IDNEO团队需要开发能够处理波段模式和形状显著变化的算法。在项目开始时,团队只能使用有限数量的卡片。他们需要一个支持快速迭代的工作流程,这样他们就可以在收到万博1manbetx更多不同带模式和形状的卡片时轻松地改进算法。

Grifols和IDNEO希望尽快交付原型,使临床工作人员能够在算法部署到生产硬件之前提供软件反馈。因为团队的工作时间很短,所以他们希望采用一种敏捷的开发方法,使他们能够结合客户的输入,并对不断变化的需求做出快速反应。

解决方案

IDNEO工程师在MATLAB中开发了图像处理、计算机视觉和机器学习算法,然后用嵌入式编码器为MDmulticard阅读器的Android生产实现生成代码®

核心图像分析算法由MATLAB和image Processing Toolbox™开发,执行颜色均衡和白平衡,将图像转换为CIELUV颜色空间,计算色差,然后在卡片上定位指示图像中的波段模式的基准标记。IDNEO团队将波段分析添加到核心算法中,创建图像的二进制版本,然后应用形态学操作获得卡片上每个波段的骨架图像。

接下来,他们实现了一个线性回归分类器,该分类器使用从骨架图像中提取的特征进行训练。分类器可以检测实带(阳性)、无带(阴性)和混合场带(可疑),这可能发生在患者之前有过输血的情况下。

在Grifols提供的图像上测试了算法后,工程师们用MATLAB应用程序设计器设计了一个用户界面。他们使用MATLAB编译器™制作了一个独立的MATLAB应用程序,Grifols的工程师和选定的医院工作人员可以在不安装MATLAB的情况下使用。

IDNEO团队使用Embedded Coder从核心图像分析算法生成了生产C代码。他们通过比较C代码产生的结果与原始MATLAB算法产生的结果来测试C代码,使用MATLAB Profiler来测量代码覆盖率。

该团队将生成的代码集成到一个Android应用程序中,为Grifols MDmulticard阅读器提供了一个触摸屏界面。

为了满足客户紧张的时间表,IDNEO团队在整个开发过程中使用了Scrum过程框架和持续集成。MATLAB支万博1manbetx持这一工作流,Jenkins作业对嵌入式编码器生成的代码在卡片图像数据库中进行测试。

一个经过充分验证的预生产的读卡器原型正在西班牙的多家医院进行可用性测试。与此同时,IDNEO工程师继续提高算法的准确性,使用统计和机器学习工具箱中的分类学习者应用程序来评估支持向量机和其他机器学习模型。万博1manbetx

结果

  • 超过精度要求。布兰奇说:“我们的客户要求在识别正负波段时准确率超过90%。”“我们在MATLAB中开发的算法在样本数据集中产生零假阳性或假阴性,所以我们超出了这一要求。”
  • 项目完成时间减半。“MATLAB和嵌入式编码器使我们能够将完成项目所需的时间从24个月减少到12个月,而无需为团队增加更多的工程师,”Blanch说。“这种方法使团队成员能够专注于他们的特定角色,使我们更有效率,并减少软件错误的数量。”
  • 优化系统交付“使用Embedded Coder为设备生成C代码,使我们能够完全专注于开发和优化我们的算法,”Blanch说。“因此,我们能够在有限的时间内提供更高质量的系统。”

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