--基于Cortex-A73處理器的智能肺結(jié)核痰液切片檢測(cè)儀設(shè)計(jì)摘要肺結(jié)核是通過空氣傳播的高傳染性疾病，如不及時(shí)治療，可導(dǎo)致嚴(yán)重后果，甚至危及生命。及時(shí)的發(fā)現(xiàn)肺結(jié)核病癥是抑制其傳染的重要一環(huán)。傳統(tǒng)的X射線檢測(cè)方法受設(shè)備昂貴且巨大，無法再貧困地區(qū)開展廣泛篩查。而采集顯微鏡下痰液切片樣本的痰液檢測(cè)法是一種更為靈活、便捷的方式可及時(shí)發(fā)現(xiàn)和治療肺結(jié)核。但是此方法依然需要專業(yè)醫(yī)生來觀察樣片進(jìn)行判斷，在醫(yī)生缺乏的地區(qū)依然受限，因此本研究設(shè)計(jì)一種基于深度學(xué)習(xí)的便攜式嵌入式AI技術(shù)的檢測(cè)系統(tǒng)可以更好的解決這個(gè)問題。本系統(tǒng)使用飛槳公開肺結(jié)核桿菌數(shù)據(jù)集，使用深度學(xué)習(xí)框架YoloV5訓(xùn)練數(shù)據(jù)得到目標(biāo)檢測(cè)pt模型，部署到基于8核Cortex-A73處理器以及6TOPS算力的NPU的RK3588為核心的香橙派5Plus平臺(tái)，為了使用RK系列產(chǎn)品的NPU，需要將原始的YoloV5識(shí)別模型pt文件轉(zhuǎn)換成onnx文件進(jìn)而轉(zhuǎn)換成rknn文件。使用攝像頭采集圖像數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)處理；用QT設(shè)計(jì)友好的人機(jī)交互UI界面，實(shí)現(xiàn)用戶注冊(cè)、管理；使用MySQL數(shù)據(jù)庫對(duì)注冊(cè)的用戶名和密碼進(jìn)行管理，并對(duì)患者編號(hào)和識(shí)別結(jié)果進(jìn)行管理。對(duì)識(shí)別的結(jié)果進(jìn)行語音播報(bào)。系統(tǒng)對(duì)輸入的患者樣片進(jìn)行識(shí)別，可識(shí)別并定位結(jié)核桿菌的數(shù)量和位置。用戶登錄賬號(hào)后，可以根據(jù)患者編號(hào)查看檢測(cè)記錄。經(jīng)部署和測(cè)試，便攜式肺結(jié)核檢測(cè)儀實(shí)現(xiàn)了對(duì)痰液圖像中結(jié)核桿菌進(jìn)行快速識(shí)別，初步篩查檢測(cè)者患病情況并對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行語音播報(bào)，具有高靈敏度、高特異性和快速檢測(cè)的特點(diǎn)，同時(shí)操作簡(jiǎn)便且具有便攜性，可以在醫(yī)療機(jī)構(gòu)、社區(qū)衛(wèi)生站、偏遠(yuǎn)地區(qū)等地方進(jìn)行肺結(jié)核檢測(cè)，提高檢測(cè)的便捷性和覆蓋范圍。提高肺結(jié)核疾病的早期診斷率，節(jié)約診斷時(shí)間，減少傳染風(fēng)險(xiǎn)，提高治療效果。關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí)，Yolov5算法，Cortex-A73處理器，語音播報(bào)DesignofanlntelligentPulmonaryTuberculosisSputumSliceDetectionlnstrumentbasedontheCortex-A73ProcessorAbstractTuberculosisisahighlycontagiousairbornediseasethatcanleadtoseriousandevenlife-threateningconsequencesifleftuntreated.Timelydetectionoftuberculosisisanimportantpartofcurbingitsspread.TraditionalX-raydetectionmethodsareexpensiveandlarge,andcannolongerbewidelyscreenedinpoorareas.Sputumdetectionisamoreflexibleandconvenientwaytodetectandtreattuberculosisintime.However,thismethodstillrequiresprofessionaldoctorstoobservethesamplesforjudgment,andisstilllimitedinareaslackingdoctors.Therefore,thisstudydesignedaportableembeddedAItechnologydetectionsystembasedondeeplearningtobettersolvethisproblem.Thissystemusestheflyingoartoexposethetuberculosisbacillusdataset,usesthedeeplearningframeworkYoloV5trainingdatatogetthetargetdetectionptmodel,anddeploysittotheOrangePI5Plusplatformbasedonthe8-coreCorticon-A73processorandtheRK3588NPUwith6TOPScomputingpower.InordertousetheNPUofRKseriesproducts,TheoriginalYoloV5identificationmodelptfileneedstobeconvertedtoanonnxfileandthentoanrknnfile.Usingcameratocollectimagedataandreal-timeprocessing;Designfriendlyman-machineinteractionUIinterfacewithQTtorealizeuserregistrationandmanagement;UsetheMySQLdatabasetomanageregisteredusernamesandpasswords,andtomanagepatientnumbersandidentificationresults.Theresultsoftherecognitionarebroadcastbyvoice.Thesystemrecognizestheinputpatientsamplesandcanidentifyandlocatethenumberandlocationoftuberculosisbacteria.Afterloggingintotheaccount,theusercanviewthetestrecordsaccordingtothepatientnumber.Afterdeploymentandtesting,theportabletuberculosisdetectorhasrealizedtherapididentificationoftuberculosisbacilliinsputumimages,preliminaryscreeningofthediseasestatusofthetesterandvoicebroadcastofthetestresults.Ithasthecharacteristicsofhighsensitivity,highspecificityandrapiddetection,anditiseasytooperateandportable.Tuberculosisdetectioncanbecarriedoutinmedicalinstitutions,communityhealthstations,remoteareasandotherplacestoimprovetheconvenienceandcoverageofdetection.Toimprovetheearlydiagnosisrateoftuberculosis,savethediagnosistime,reducetheriskofinfectionandimprovethetreatmenteffect.Keywords:deeplearning,Yolov5algorithm,Cortex-A73processor,voicebroadcasting目錄TOC\o"1-3"\u摘要 IAbstract II第1章緒論 11.1項(xiàng)目研究背景及意義 11.2肺結(jié)核檢測(cè)的問題及發(fā)展歷程 21.2.1國內(nèi)肺結(jié)核檢測(cè)的問題 21.2.2國外肺結(jié)核檢測(cè)的歷程 31.3現(xiàn)階段以及本系統(tǒng)的肺結(jié)核檢測(cè)技術(shù) 3第2章關(guān)鍵技術(shù)介紹 52.1Yolov5算法 52.2MySQL數(shù)據(jù)庫技術(shù) 52.3PyQt5 62.4RK3588 62.5香橙派5plus 72.6語音播報(bào) 7第3章系統(tǒng)分析 83.1構(gòu)架與模塊的概述 83.1.1系統(tǒng)構(gòu)架 83.1.2系統(tǒng)功能模塊概述 83.2結(jié)核桿菌數(shù)據(jù)集和模型訓(xùn)練 103.3系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 103.4系統(tǒng)的技術(shù)可行性及優(yōu)勢(shì)分析 103.4.1技術(shù)可行性 103.4.2系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)分析 11第4章系統(tǒng)設(shè)計(jì) 124.1指導(dǎo)思想和架構(gòu)設(shè)計(jì) 124.1.1指導(dǎo)思想 124.1.2系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì) 124.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo) 124.3訓(xùn)練模型設(shè)計(jì) 134.3.1數(shù)據(jù)集處理 134.3.2xml轉(zhuǎn)換成Yolo格式txt文件 154.4Yolo設(shè)計(jì) 154.5界面設(shè)計(jì) 154.6數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 164.7本章小結(jié) 17第5章系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 185.1系統(tǒng)界面實(shí)現(xiàn) 185.1.1登錄界面 185.1.2主界面 195.2實(shí)現(xiàn)部署至香橙派5plus 195.3訓(xùn)練結(jié)果 205.4識(shí)別功能實(shí)現(xiàn) 215.4.1開啟攝像頭 215.4.2實(shí)現(xiàn)結(jié)核桿菌識(shí)別 225.5數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn) 225.6語音播報(bào)功能 235.7結(jié)束檢測(cè)功能 235.8本章小結(jié) 23第6章系統(tǒng)測(cè)試 256.1測(cè)試環(huán)境 256.2測(cè)試方案 256.2.1肺結(jié)核檢測(cè)儀測(cè)試 266.2.2識(shí)別服務(wù)器測(cè)試 296.3測(cè)試結(jié)果及分析 306.4本章小結(jié) 31第7章結(jié)論 32參考文獻(xiàn) 33致謝 34第1章緒論1.1項(xiàng)目研究背景及意義結(jié)核病是慢性呼吸道傳染性疾病之一，目前已成為世界十大常見死亡原因之一，對(duì)公共健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。據(jù)2022年世界衛(wèi)生組織對(duì)全世界結(jié)核病患者的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，全球結(jié)核病患者約占全球人口的25%，在中國，結(jié)核病的患者數(shù)量超過了3.6億，這使得中國的疾病負(fù)擔(dān)在全球范圍內(nèi)位居首位。結(jié)核病是全球性重大公共衛(wèi)生問題，據(jù)WHO報(bào)道，世界上每年大約有300萬人因結(jié)核病而死亡。尤其是在最近十年，結(jié)核病在全球疫情又呈上升趨勢(shì)，對(duì)一些國家已構(gòu)成嚴(yán)重的健康威脅REF_Ref8632\r\h[1]。加強(qiáng)結(jié)核病的早期診斷對(duì)結(jié)核病的防治有很大幫助，所以有必要大力加強(qiáng)對(duì)結(jié)核病快速靈敏診斷手段的研究與開發(fā)。肺結(jié)核為嚴(yán)重呼吸道傳染性疾病，如果不能得到及時(shí)的診斷和治療，會(huì)使結(jié)核的發(fā)病率變高。肺結(jié)核病人通過打噴嚏、咳嗽、咳痰或高聲說話時(shí)向空氣中排出大量飛沫，將病菌在空氣中播散，當(dāng)人體吸入后受到感染。肺結(jié)核在發(fā)病的初期不容易被發(fā)現(xiàn)，和呼吸道感染的癥狀較為相近，隨著病情的發(fā)展，患者會(huì)出現(xiàn)呼吸困難、咳血，同時(shí)肺部也會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的病變甚至危及生命REF_Ref8714\r\h[2]。結(jié)核病具有很強(qiáng)傳染性的同時(shí)復(fù)發(fā)率也非常高，傳染性很強(qiáng)．所以采取有效和快速的診斷措施是具有一定必要性的REF_Ref7737\r\h[3]。其中結(jié)核病的危害主要表現(xiàn)在對(duì)個(gè)人健康的危害，例如結(jié)核病可引起肺部病變、嚴(yán)重的咳嗽、咳痰、胸痛等癥狀，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致肺部衰竭和死亡；對(duì)公共衛(wèi)生的危害，結(jié)核病具有高傳染性，易在人群中傳播，嚴(yán)重時(shí)可引起結(jié)核性腦膜炎、結(jié)核性腹膜炎等嚴(yán)重并發(fā)癥，對(duì)公共衛(wèi)生造成威脅；對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的危害，結(jié)核病治療開支大，周期長(zhǎng)，可能使患者家庭及社會(huì)經(jīng)濟(jì)壓力太大。再者，結(jié)核病還會(huì)影響患者的工作和生產(chǎn)能力，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成不利影響。目前，盡管人工篩查是最常見的結(jié)核桿菌檢測(cè)手段，依賴于專業(yè)醫(yī)生借助顯微鏡對(duì)染色樣本中微生物進(jìn)行細(xì)致觀察或者X光照射以確診，然而這種方法的速度和準(zhǔn)確性都受到一定的限制，存在一些明顯的局限性。首先，這種方法非常依賴相關(guān)人員的主觀判斷，要求相關(guān)人員具有豐富的檢測(cè)結(jié)核桿菌的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。其次，對(duì)結(jié)核桿菌檢測(cè)的相關(guān)工作是一種工作量大且易于疲勞的工作，相關(guān)人員容易發(fā)生漏檢或錯(cuò)檢的情況。傳統(tǒng)的CT診斷方法費(fèi)用較高且存在一定的局限性，而痰液檢測(cè)肺結(jié)核的方法具有非侵入性、簡(jiǎn)單易行、樣本易采集等優(yōu)點(diǎn)，可以提高肺結(jié)核的早期診斷率。能夠通過加快痰液檢測(cè)的速度從而縮短診斷時(shí)間，提高診斷效率，特別是在繁忙的臨床環(huán)境中能夠?yàn)獒t(yī)生節(jié)約寶貴的時(shí)間，如果可以通過深度學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)痰液圖片自動(dòng)診斷，并實(shí)現(xiàn)嵌入式便攜化方便攜帶和操作，可以使其能夠在醫(yī)療機(jī)構(gòu)和偏遠(yuǎn)山區(qū)都能夠隨時(shí)隨地方便地使用，提高肺結(jié)核痰液檢測(cè)的速度和覆蓋范圍。1.2肺結(jié)核檢測(cè)的問題及發(fā)展歷程肺結(jié)核的檢測(cè)主要包括臨床癥狀、體征檢查、影像學(xué)檢查、實(shí)驗(yàn)室檢查和病原學(xué)檢查等多種方法。肺結(jié)核的發(fā)展歷程可以追溯到古代，但直到19世紀(jì)末才被發(fā)現(xiàn)結(jié)核分枝桿菌是引起結(jié)核病的病原體。20世紀(jì)初，結(jié)核病成為全球范圍內(nèi)的重大公共衛(wèi)生問題。近年來，由于耐藥性結(jié)核菌的出現(xiàn)和HIV等因素的影響，結(jié)核病的治療和控制依然面臨挑戰(zhàn)。為了更好地預(yù)防和控制結(jié)核病，各國政府和國際組織加大了對(duì)結(jié)核病的研究和防控工作的投入，推動(dòng)了結(jié)核病防控工作的進(jìn)步。當(dāng)前，深度學(xué)習(xí)與圖像處理技術(shù)的迅猛發(fā)展在醫(yī)學(xué)圖像分析中展現(xiàn)出強(qiáng)大潛力，特別是應(yīng)用于結(jié)核桿菌檢測(cè)的目標(biāo)檢測(cè)算法，已成為不可逆轉(zhuǎn)的科研熱點(diǎn)。這種技術(shù)的應(yīng)用顯著提升了臨床醫(yī)生快速診斷結(jié)核桿菌的能力，顯著節(jié)省了時(shí)間。近年來，Yolov5目標(biāo)檢測(cè)算法在目標(biāo)檢測(cè)領(lǐng)域嶄露頭角，特別在處理小目標(biāo)的識(shí)別任務(wù)上展現(xiàn)出卓越性能。將其應(yīng)用于結(jié)核桿菌檢測(cè)，其表現(xiàn)出色，取得了令人滿意的結(jié)果。1.2.1國內(nèi)肺結(jié)核檢測(cè)的問題目前我國國內(nèi)肺結(jié)核檢測(cè)存在的問題主要是檢測(cè)技術(shù)水平不足，一些地區(qū)的醫(yī)療機(jī)構(gòu)在肺結(jié)核檢測(cè)方面的技術(shù)水平相對(duì)較低，導(dǎo)致肺結(jié)核的早期診斷和治療受到一定的影響。還有檢測(cè)設(shè)備和資源不足，一些基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)缺乏先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備和足夠的檢測(cè)資源，導(dǎo)致肺結(jié)核的檢測(cè)能力不足，影響了疾病的早期診斷和治療。個(gè)體化診療需求同樣得不到滿足，由于肺結(jié)核患者的病情復(fù)雜多樣，需要個(gè)體化的診療方案，但有時(shí)候醫(yī)療資源無法滿足這種需求。現(xiàn)階段疫情監(jiān)測(cè)不足，部分地區(qū)對(duì)肺結(jié)核的疫情監(jiān)測(cè)和報(bào)告不夠及時(shí)和全面，可能存在漏報(bào)和誤報(bào)的情況，影響了對(duì)疫情的有效控制。一些地區(qū)對(duì)于新的肺結(jié)核檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用較為保守，未能充分利用新技術(shù)提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性和效率。國內(nèi)需要加強(qiáng)對(duì)肺結(jié)核檢測(cè)技術(shù)的研發(fā)和推廣，提高醫(yī)療機(jī)構(gòu)的檢測(cè)水平和設(shè)備資源配置，加強(qiáng)對(duì)肺結(jié)核疫情的監(jiān)測(cè)和報(bào)告，推動(dòng)個(gè)體化診療模式的應(yīng)用，以及促進(jìn)新技術(shù)在肺結(jié)核檢測(cè)中的應(yīng)用，從而提高對(duì)肺結(jié)核的早期診斷和治療水平，有效控制疾病的傳播。1.2.2國外肺結(jié)核檢測(cè)的歷程不僅僅在國內(nèi)，國外在19世紀(jì)末至20世紀(jì)初，人們對(duì)結(jié)核病的認(rèn)識(shí)逐漸深入，但早期的診斷方法主要是依靠臨床癥狀和X射線檢查。這些方法雖然能夠幫助醫(yī)生初步判斷患者是否可能患有肺結(jié)核，但并不具備確診的能力。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸建立了結(jié)核菌的培養(yǎng)和檢測(cè)方法，如痰液培養(yǎng)、結(jié)核菌抗體檢測(cè)等，這些方法使得肺結(jié)核的檢測(cè)更加準(zhǔn)確和可靠。近年來，分子生物學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新技術(shù)顯著推動(dòng)了肺結(jié)核檢測(cè)方式的革新，如高效精準(zhǔn)的PCR技術(shù)，其能迅速且準(zhǔn)確地揭示結(jié)核菌的蹤跡，極大地提升了診斷效率，為早期診斷提供了更為便捷和準(zhǔn)確的方法。隨著生物技術(shù)和醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的不斷進(jìn)步，一些國家開始應(yīng)用新一代檢測(cè)技術(shù)，如基因測(cè)序、免疫組學(xué)等，以提高肺結(jié)核的早期診斷水平，早期發(fā)現(xiàn)是患者治療的關(guān)鍵因素，可以提高生存率，檢測(cè)方法具有高流動(dòng)性、高精度、快速檢測(cè)、低損耗等特點(diǎn)[4]。在國外，肺結(jié)核檢測(cè)的發(fā)展歷程主要是從早期的臨床癥狀和X射線檢查，到結(jié)核菌的發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)技術(shù)的建立，再到分子生物學(xué)技術(shù)和新一代檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用。這些技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用，為肺結(jié)核的早期診斷和治療提供了更多的選擇和可能性。1.3現(xiàn)階段以及本系統(tǒng)的肺結(jié)核檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)階段常用的肺結(jié)核檢測(cè)技術(shù)包括：通過X射線照射胸部，檢查肺部是否出現(xiàn)異常陰影的胸部X射線檢查；通過檢查注射部位的皮膚反應(yīng)評(píng)估結(jié)核菌素注射效果，以初步篩查結(jié)核感染的核菌素試驗(yàn)；通過標(biāo)本培養(yǎng)鑒定結(jié)核分枝桿菌以證實(shí)感染的結(jié)核分枝桿菌培養(yǎng)；利用DNA/RNA探針快速診斷結(jié)核病的基因擴(kuò)增技術(shù)；提供更詳細(xì)的胸部影像，有助于檢測(cè)結(jié)核病的病變程度的胸部CT掃描。在本項(xiàng)目中，Yolov5作為一種高效的目標(biāo)檢測(cè)模型，其卓越性能表現(xiàn)在能精確捕捉和識(shí)別圖像中的多個(gè)目標(biāo)對(duì)象，并且在速度和準(zhǔn)確性上表現(xiàn)都很出色。結(jié)核桿菌檢測(cè)系統(tǒng)可以利用Yolov5算法來實(shí)現(xiàn)結(jié)核桿菌在顯微鏡痰液切片中的自動(dòng)檢測(cè)。收集大量的患者痰液切片數(shù)據(jù)，并對(duì)其中的結(jié)核桿菌進(jìn)行標(biāo)注，以便訓(xùn)練模型，并且使用已標(biāo)注的數(shù)據(jù)對(duì)Yolov5模型進(jìn)行訓(xùn)練，以使其能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)出圖像中的結(jié)核桿菌。通過調(diào)整模型的超參數(shù)、數(shù)據(jù)增強(qiáng)技術(shù)等手段，優(yōu)化Yolov5模型，以提高其在結(jié)核桿菌檢測(cè)任務(wù)上的性能。將訓(xùn)練好的Yolov5模型部署到Cortex-A73處理器中，實(shí)現(xiàn)便攜性。基于深度學(xué)習(xí)的結(jié)核桿菌檢測(cè)系統(tǒng)需要大量的標(biāo)注數(shù)據(jù)和計(jì)算資源來進(jìn)行訓(xùn)練，并且需要對(duì)模型進(jìn)行精細(xì)的調(diào)優(yōu)和驗(yàn)證，以確保其在實(shí)際應(yīng)用中的效果和安全性。此外，醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用還需要遵守相關(guān)的法律法規(guī)和醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)，確保系統(tǒng)的可靠性和安全性。第2章關(guān)鍵技術(shù)介紹2.1Yolov5算法Yolov5是一種由Ultralytics公司精心研發(fā)的深度學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的高效目標(biāo)檢測(cè)模型，引領(lǐng)了當(dāng)前計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的技術(shù)潮流。該算法的一大亮點(diǎn)在于其強(qiáng)大的實(shí)時(shí)目標(biāo)識(shí)別能力，它能夠在單張圖片中迅速準(zhǔn)確地定位并識(shí)別出多個(gè)目標(biāo)，同時(shí)還提供詳細(xì)的信息。該模型在目標(biāo)檢測(cè)領(lǐng)域有較好的性能，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、自動(dòng)駕駛、智能監(jiān)控等領(lǐng)域。它的優(yōu)點(diǎn)包括高效的目標(biāo)檢測(cè)速度、較高的檢測(cè)精度和對(duì)小目標(biāo)的良好檢測(cè)能力。Yolov5相對(duì)于之前的版本的改進(jìn)和創(chuàng)新，主要包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的該機(jī)，采用了一種新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使用了較少的參數(shù)，并且在保持精度的同時(shí)提高了速度；數(shù)據(jù)增強(qiáng)方面，在訓(xùn)練過程中采用了更多的數(shù)據(jù)增強(qiáng)技術(shù)，使得模型對(duì)輸入數(shù)據(jù)的變化更加魯棒；模型優(yōu)化方面，通過改進(jìn)損失函數(shù)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和訓(xùn)練策略等方面對(duì)模型進(jìn)行了優(yōu)化，提高了檢測(cè)精度REF_Ref7737\r\h[5]。近些年，算法的更新非?？臁Ｆ渲?，Yolov5目標(biāo)檢測(cè)算法的識(shí)別精度極高，是深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域中廣泛使用的一種算法。YoloREF_Ref23709\r\h[6]算法就是直接從輸入圖像中獲取目標(biāo)對(duì)象的相關(guān)信息，從而提高了檢測(cè)的速度。Yolov5的算法在輸入端采用增強(qiáng)mosaic的方法，以隨機(jī)縮放、隨機(jī)裁剪、隨機(jī)排布的方式進(jìn)行拼接，把檢測(cè)的精度可以提高至小目標(biāo)檢測(cè)[7]。Yolov5網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。圖2.1Yolov5網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2.2MySQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)MySQL由瑞典MySQLAB公司開發(fā)，是一種安全高效的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，可在不同平臺(tái)上運(yùn)行，并與主流編程語言如PHP、Java等緊密集成[8]，其因體積小、速度快、成本低的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。MySQL具有高效的數(shù)據(jù)查詢速度，與LabVIEW通過ODBC數(shù)據(jù)源管理程序進(jìn)行連接，需在LabVlEW的ODBC中安裝MySQL的驅(qū)動(dòng)程序，創(chuàng)建的數(shù)據(jù)源名稱與數(shù)據(jù)庫名稱一致，均為：labview_example。MySQL是一個(gè)開源的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于Web應(yīng)用程序開發(fā)中[9]。通過SQL實(shí)施數(shù)據(jù)管理和查詢，具備事務(wù)管理與存儲(chǔ)過程等高級(jí)特性。MySQL作為一種強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，不僅具備高效的核心功能，還以其卓越的可擴(kuò)展性和高度的自定義特性而著稱，用戶可以通過豐富的插件和擴(kuò)展模塊對(duì)其進(jìn)行功能的靈活增強(qiáng)。同時(shí)，MySQL社區(qū)活躍，提供了豐富的文檔和技術(shù)支持，使得開發(fā)人員可以快速解決問題和獲取幫助。2.3PyQt5Python作為一種極其用戶友好的編程語言，其學(xué)習(xí)曲線相對(duì)平緩，被廣大初學(xué)者所青睞，Qt則堪稱開發(fā)交互式圖形用戶界面應(yīng)用的首選，其功能強(qiáng)大且靈活性極高。PyQt則是Python和Qt的結(jié)合，PyQt5是一個(gè)用于創(chuàng)建桌面應(yīng)用程序的Python庫，它是基于Qt庫的Python綁定[10]。Qt是一個(gè)廣泛應(yīng)用的跨平臺(tái)C++開發(fā)框架，特別擅長(zhǎng)于構(gòu)建豐富的圖形用戶界面，同時(shí)支持網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用及嵌入式系統(tǒng)軟件的開發(fā)。PyQt5庫為Python開發(fā)者賦予了極其豐富的工具和組件，使得他們能夠利用這門語言高效地開發(fā)出功能強(qiáng)大且界面精美的應(yīng)用。PyQt5具有顯著的優(yōu)勢(shì)，它不僅具備大量的元素，如多樣化的按鈕、文本框、下拉菜單和數(shù)據(jù)表格，方便設(shè)計(jì)師構(gòu)建復(fù)雜且直觀的用戶界面，而且采用事件驅(qū)動(dòng)的編程模式，使得程序響應(yīng)更為靈敏，能有效提升用戶的交互體驗(yàn)。此外，其兼容性良好，極大地提高了開發(fā)效率，開發(fā)者可以方便地處理用戶交互事件、鼠標(biāo)事件和鍵盤事件等進(jìn)行事件處理；提供了靈活的布局管理工具。PyQt5[11]是Python與Qt結(jié)合的產(chǎn)物，它既可以利用Python語言強(qiáng)大而又簡(jiǎn)潔的語法，又可以利用Qt強(qiáng)大的功能?？偟膩碚f，PyQt5是一個(gè)功能強(qiáng)大、易于使用的工具，適合于開發(fā)各種類型的桌面應(yīng)用程序。2.4RK3588相較于Cortext-A72，得益于上述優(yōu)化及提升，以相同頻率運(yùn)行于Cortex-A73的移動(dòng)應(yīng)用性能最高提升達(dá)10％[12]。其中瑞芯微近期推出了名為RK3588的強(qiáng)大處理器，該芯片搭載四核A76+四核A55的八核CPU和ARMG610MP4GPU，內(nèi)置6TOPs算力的NPU；具有高算力、以低能耗、高媒體性能和多樣數(shù)據(jù)接口為特征，是一款高性能、低功耗的AIoT芯片，可為各類應(yīng)用場(chǎng)景帶來更優(yōu)異的表現(xiàn)。2.5香橙派5plus香橙派5plus是一款開源硬件開發(fā)板。它基于ARM架構(gòu)，搭載了AllwinnerH5處理器，擁有四個(gè)Cortex-A53內(nèi)核。香橙派5plus支持WiFi、藍(lán)牙等無線通信功能，具有HDMI、USB、以太網(wǎng)等接口，適用于各種物聯(lián)網(wǎng)、嵌入式系統(tǒng)、DIY項(xiàng)目和教育用途。香橙派5plus有強(qiáng)大的處理性能，搭載了四個(gè)Cortex-A53內(nèi)核的AllwinnerH5處理器，能夠滿足一定的計(jì)算需求；同時(shí)有豐富的擴(kuò)展接口，具有HDMI、USB、以太網(wǎng)、音頻接口等，方便連接外部設(shè)備；還可以支持無線通信，內(nèi)置WiFi和藍(lán)牙模塊，方便進(jìn)行無線通信和連接，符合開源硬件理念，支持開發(fā)者自由定制和開發(fā)?？傮w而言，香橙派5plus是一款功能豐富、性能強(qiáng)勁的開源硬件開發(fā)板，適用于各種創(chuàng)客、開發(fā)者和教育者進(jìn)行各種創(chuàng)新項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)，香橙派5plus如圖2.2所示。圖2.2香橙派5plus2.6語音播報(bào)實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行語音功能播報(bào)，一種常見的方法是使用Python的文本轉(zhuǎn)語音庫。音頻播報(bào)可以及時(shí)通知，為使用者提供一個(gè)更加方便快捷的方式知道檢測(cè)結(jié)果，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行語音播報(bào)可以提高信息傳達(dá)的效率和便捷性，增強(qiáng)用戶體驗(yàn)，同時(shí)也有助于提高醫(yī)療設(shè)備的易用性和普及性。第3章系統(tǒng)分析3.1構(gòu)架與模塊的概述3.1.1系統(tǒng)構(gòu)架該便攜式檢測(cè)儀可實(shí)現(xiàn)功能包括識(shí)別檢測(cè)者顯微鏡下痰液切片中是否存在結(jié)核桿菌、實(shí)現(xiàn)便攜式檢測(cè)儀以及對(duì)結(jié)果進(jìn)行語音播報(bào)。本系統(tǒng)采用Python作為開發(fā)語言，系統(tǒng)包括ui界面、識(shí)別、語義轉(zhuǎn)換成語音并播報(bào)、退出選項(xiàng)以及將硬件部署至RK3588平臺(tái)。用戶在設(shè)備上啟動(dòng)應(yīng)用程序或者界面，當(dāng)用戶輸入他們的用戶名和密碼時(shí)，會(huì)對(duì)這些信息進(jìn)行比對(duì)，以確認(rèn)它們是否與系統(tǒng)預(yù)先儲(chǔ)存的身份驗(yàn)證憑據(jù)相符。一旦驗(yàn)證通過，用戶將獲得權(quán)限，可以開始使用識(shí)別功能并訪問相關(guān)數(shù)據(jù)。如果用戶名或密碼輸入不正確，系統(tǒng)將阻止用戶成功登錄。用數(shù)據(jù)庫將用戶的登陸信息數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，這樣一來就有較高的存儲(chǔ)效率和靈活性。結(jié)核桿菌檢測(cè)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖3.1所示：圖3.1結(jié)核桿菌檢測(cè)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖3.1.2系統(tǒng)功能模塊概述（1）登錄模塊登錄模塊核對(duì)用戶輸入的賬號(hào)及密碼與數(shù)據(jù)庫內(nèi)的存儲(chǔ)記錄是否相符，在成功驗(yàn)證用戶身份后就可以開始使用系統(tǒng)中的結(jié)核桿菌檢測(cè)功能。該模塊同時(shí)可以注冊(cè)新賬戶，還需要處理用戶登錄過程中可能出現(xiàn)的各種錯(cuò)誤情況，如密碼錯(cuò)誤、用戶不存在等問題。同時(shí)，需要確保用戶登錄過程的安全性，包括加密用戶密碼為黑色小圓點(diǎn)等安全措施，會(huì)記錄每名用戶的檢測(cè)結(jié)果，以便進(jìn)行記錄備份和后續(xù)調(diào)取。（2）界面模塊用戶登錄界面包括注冊(cè)、用戶名和密碼輸入框以及登錄按鈕，用于用戶身份驗(yàn)證，查詢患病信息或曾經(jīng)的檢測(cè)結(jié)果需要輸入專屬已注冊(cè)的賬號(hào)及密碼，這樣的設(shè)計(jì)可以更好地保護(hù)病人隱私。在設(shè)計(jì)界面模塊時(shí)，必須考慮其在處理用戶操作過程中可能遇到的各種異常狀況，包括但不限于密碼錯(cuò)誤或者用戶名不存在，以便及時(shí)并向用戶清晰地展示，如用戶名或密碼輸入不正確時(shí)的相關(guān)提示信息。驗(yàn)證成功后進(jìn)入檢測(cè)系統(tǒng)界面，選擇權(quán)重文件之后點(diǎn)擊初始化模型，再選擇數(shù)據(jù)集中顯微鏡下得痰液切片圖片，將提供數(shù)據(jù)可視化界面，以便用戶可以直觀地看到顯示的數(shù)據(jù)，例如檢測(cè)結(jié)果、結(jié)核桿菌個(gè)數(shù)等。（3）結(jié)核桿菌提取和識(shí)別模塊收集大量的痰液切片圖像作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，這些圖像需要包含有結(jié)核桿菌和無結(jié)核桿菌的情況，為了增強(qiáng)后續(xù)痰液切片圖像分析的精確度，首先需對(duì)其進(jìn)行有效的預(yù)處理步驟，通過深度學(xué)習(xí)算法對(duì)獲取的特征進(jìn)行深入剖析和精準(zhǔn)識(shí)別。以確定圖像中是否存在結(jié)核桿菌，并進(jìn)行定位。將識(shí)別結(jié)果輸出為結(jié)核桿菌的存在與否以及數(shù)量，為醫(yī)生提供診斷和治療的參考。痰液切片圖像中結(jié)核桿菌提取和識(shí)別模塊能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)結(jié)核桿菌的快速檢測(cè)和識(shí)別，大大提高了診斷的效率和準(zhǔn)確性，這種技術(shù)在結(jié)核病的早期診斷和治療過程中具有重要的應(yīng)用前景。（4）文字顯示模塊系統(tǒng)對(duì)痰液切片圖像進(jìn)行檢測(cè)，查看圖像中是否存在核桿菌，確定是否存在肺結(jié)核疾病、結(jié)核桿菌數(shù)量等信息。將分析得到的結(jié)果以文字的形式顯示出來，包括肺結(jié)核疾病的診斷結(jié)果、結(jié)核桿菌的數(shù)量、對(duì)病變的位置進(jìn)行標(biāo)框等。語音播報(bào)模塊語音播報(bào)可以在檢測(cè)完成后立即通知用戶或醫(yī)護(hù)人員檢測(cè)結(jié)果，確保信息的及時(shí)傳達(dá)，讓使用者通過聽觸方式獲取檢測(cè)結(jié)果，無需查看屏幕或其他設(shè)備，提供了一種更加方便快捷的信息獲取方式。同時(shí)可以讓普通用戶或患者也能夠理解檢測(cè)結(jié)果，無需具備專業(yè)知識(shí)或技術(shù)背景，通過語音播報(bào)的形式，檢測(cè)結(jié)果可以以口頭形式清晰表達(dá)，增加了信息的可理解性和用戶體驗(yàn)。使用者或醫(yī)護(hù)人員可以通過語音播報(bào)的方式方便地記錄檢測(cè)結(jié)果，以備后續(xù)參考或管理。對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行語音播報(bào)可以提高信息傳達(dá)的效率和便捷性，增強(qiáng)用戶體驗(yàn)，同時(shí)也有助于提高醫(yī)療設(shè)備的易用性和普及性。3.2結(jié)核桿菌數(shù)據(jù)集和模型訓(xùn)練首先需要收集顯微鏡下痰液切片的圖像，這可能涉及從實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)院、研究機(jī)構(gòu)或其他來源獲取數(shù)據(jù)。本項(xiàng)目主要通過飛槳下載數(shù)據(jù)集并進(jìn)行數(shù)據(jù)增強(qiáng)，收集到的圖像可能存在模糊，缺失或不一致，需要進(jìn)行預(yù)處理，以確保數(shù)據(jù)質(zhì)量和一致性。在模型訓(xùn)練之前，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取和選擇，以確定對(duì)研究對(duì)象最有意義的特征。根據(jù)研究目的和數(shù)據(jù)特征，我們需要謹(jǐn)慎地挑選一個(gè)適用的機(jī)器學(xué)習(xí)或深度學(xué)習(xí)模型，然后訓(xùn)練網(wǎng)上下載的的結(jié)核桿菌數(shù)據(jù)集，以優(yōu)化模型參數(shù)并提升預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。首先利用訓(xùn)練集對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練，使用驗(yàn)證集進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。最后，為了確保模型的泛化能力，我們會(huì)使用獨(dú)立的測(cè)試集來全面評(píng)估其實(shí)際表現(xiàn)?；谠u(píng)估反饋，我們將對(duì)模型進(jìn)行全面深入的優(yōu)化和升級(jí)，旨在提升其執(zhí)行效率與泛化性能。最終，經(jīng)過訓(xùn)練和優(yōu)化的模型可以用于實(shí)時(shí)快速診斷或其他醫(yī)學(xué)應(yīng)用，以幫助醫(yī)生和研究人員更好地診斷肺結(jié)核病人，及時(shí)作出隔離，預(yù)防大規(guī)模傳染。3.3系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境硬件環(huán)境：RK3588軟件環(huán)境：Windows11開發(fā)工具：Pycharm、Anaconda、MySQL、PyQt5數(shù)據(jù)庫：MySQL8.0、SQLit3.4系統(tǒng)的技術(shù)可行性及優(yōu)勢(shì)分析3.4.1技術(shù)可行性MySQL是一個(gè)開源的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)且經(jīng)過了長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展和測(cè)試，在穩(wěn)定性和可靠性方面表現(xiàn)出色，降低了企業(yè)的成本的同時(shí)可以處理大規(guī)模的數(shù)據(jù)。無論是Linux還是Mac操作系統(tǒng)，都以其卓越的跨平臺(tái)兼容性受到廣泛認(rèn)可。而MySQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，則以其多元化的安全保障機(jī)制著稱，它包括精細(xì)的用戶權(quán)限管理體系、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)加密技術(shù)以及安全穩(wěn)定的連接選項(xiàng)，可以保護(hù)數(shù)據(jù)庫的安全。本研究項(xiàng)目主要采用Python語言構(gòu)建，其語法結(jié)構(gòu)直觀明了，既便于初學(xué)者快速掌握，又深受專業(yè)開發(fā)者青睞，得益于其龐大的社區(qū)支持和活躍的用戶群，無論是資源獲取還是問題解決，都提供了強(qiáng)大便利?？梢垣@取豐富的技術(shù)支持和資源，解決問題和學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，Python通常比其他語言更加簡(jiǎn)潔，實(shí)現(xiàn)同樣的功能所需的代碼量更少，因此可以提高開發(fā)效率。Cortex-A73處理器提供了高性能、功耗效率和可擴(kuò)展性的平衡，適用于從移動(dòng)設(shè)備到嵌入式系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等各種應(yīng)用，基于Cortex-A73處理器與Yolov5的肺結(jié)核疾病檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)也方便病人自測(cè)或醫(yī)院快捷檢測(cè)。通過對(duì)顯微鏡下痰液切片中結(jié)核桿菌的檢測(cè)進(jìn)行研究和分析，將理論和實(shí)踐相結(jié)合，在肺結(jié)核檢測(cè)領(lǐng)域的研究有一定的研究?jī)r(jià)值及可行性。3.4.2系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)分析基于Cortex-A73處理器與Yolov5的肺結(jié)核疾病檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)可以快速、準(zhǔn)確地分析顯微鏡下痰液切片圖像，大大提高了檢測(cè)的效率，減少了人工操作的時(shí)間和成本。利用圖像處理和分析技術(shù)，結(jié)核病檢測(cè)儀器能夠精確地識(shí)別和計(jì)數(shù)痰液切片圖像中的結(jié)核桿菌，避免了人為因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確度。結(jié)核病檢測(cè)儀器能夠處理大量的痰液切片圖像，適用于大規(guī)模的結(jié)核病篩查和檢測(cè)工作。檢測(cè)儀器可以自動(dòng)記錄和管理檢測(cè)結(jié)果，生成報(bào)告和數(shù)據(jù)庫，方便醫(yī)務(wù)人員進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和管理，使用檢測(cè)儀器可以實(shí)現(xiàn)結(jié)核桿菌檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)化流程，確保檢測(cè)結(jié)果的一致性和安全性。第4章系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1指導(dǎo)思想和架構(gòu)設(shè)計(jì)4.1.1指導(dǎo)思想便攜式肺結(jié)核檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)需確保結(jié)核桿菌識(shí)別系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)和識(shí)別痰液切片中的結(jié)核桿菌，以提供可靠的診斷結(jié)果，系統(tǒng)同時(shí)需要具有高度的敏感性，能夠檢測(cè)到即使是微量的結(jié)核桿菌，以便及早發(fā)現(xiàn)患者的感染情況；具備穩(wěn)定的性能和可靠的識(shí)別結(jié)果可以確保在不同環(huán)境和條件下都能夠正常工作并提供一致的結(jié)果，設(shè)計(jì)需考慮到結(jié)核桿菌識(shí)別的速度和效率，確保能夠更加快速地進(jìn)行檢測(cè)和識(shí)別，以便及時(shí)對(duì)患者采取治療措施；設(shè)計(jì)成易于操作和理解的界面，以便醫(yī)護(hù)人員能夠方便地進(jìn)行檢測(cè)和識(shí)別操作；注意結(jié)核桿菌識(shí)別系統(tǒng)中涉及到的患者數(shù)據(jù)和診斷結(jié)果的安全性和隱私保護(hù)，確保數(shù)據(jù)不被泄露或?yàn)E用；了解結(jié)核桿菌識(shí)別系統(tǒng)的成本效益，以確保能夠在醫(yī)療機(jī)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用并為患者帶來實(shí)際的益處。4.1.2系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)本系統(tǒng)主要包括前端、模塊、后端識(shí)別服務(wù)器和對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練三大部分，模型訓(xùn)練部分，模塊主要作為客戶端面向用戶實(shí)現(xiàn)交互功能，包括用戶登錄、圖像視頻識(shí)別、結(jié)核桿菌存在和數(shù)量識(shí)別、保存?zhèn)浞葑R(shí)別結(jié)果等功能，識(shí)別服務(wù)器作為數(shù)據(jù)庫載體與MySQL數(shù)據(jù)庫相連接，存儲(chǔ)識(shí)別結(jié)果，并且可以對(duì)它們進(jìn)行管理，同時(shí)深度學(xué)習(xí)模型也將部署在服務(wù)器上，導(dǎo)入結(jié)核桿菌數(shù)據(jù)集并進(jìn)行模型訓(xùn)練；兩大模塊使用HTTP協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，傳輸圖片及字符串等數(shù)據(jù)。4.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一款便攜式顯微鏡下痰液切片檢測(cè)儀，以實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)核病進(jìn)行快速檢測(cè)，能夠幫助醫(yī)護(hù)生產(chǎn)人員即快速又準(zhǔn)確的辨別患者是否患有肺結(jié)核病，大大減少醫(yī)療檢查中不必要的人力物力財(cái)力消耗，增加檢測(cè)效率，且能實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地檢測(cè)。系統(tǒng)前端實(shí)現(xiàn)用戶實(shí)時(shí)將攝像頭對(duì)準(zhǔn)顯微鏡鏡頭即可以實(shí)現(xiàn)拍照或視頻識(shí)別功能，并且可以對(duì)選中或拍攝的圖片進(jìn)行結(jié)核桿菌數(shù)目的檢測(cè)，以便醫(yī)生進(jìn)行進(jìn)一步判斷；后端實(shí)現(xiàn)上傳圖片到服務(wù)器，并且在服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)用戶賬戶信息、識(shí)別結(jié)果和數(shù)據(jù)等；識(shí)別服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫和識(shí)別模型的部署，能夠?qū)δ繕?biāo)圖片進(jìn)行識(shí)別分類和準(zhǔn)確率預(yù)測(cè)。設(shè)計(jì)一個(gè)高準(zhǔn)確率、確保系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)痰液中的結(jié)合桿菌，避免漏檢或誤檢，實(shí)現(xiàn)快速的結(jié)合桿菌檢測(cè)，提高工作效率。能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)痰液中的結(jié)合桿菌，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易用的界面，方便醫(yī)護(hù)人員操作和理解檢測(cè)結(jié)果。確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，能夠在不同環(huán)境下正常運(yùn)行。在設(shè)計(jì)研究流程中，Yolo算法作為一種強(qiáng)大的工具被廣泛應(yīng)用，尤其在目標(biāo)檢測(cè)領(lǐng)域，通過訓(xùn)練好的模型，能夠有效地識(shí)別和區(qū)分痰液樣本中的結(jié)合桿菌，為疾病診斷提供有力支持，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的檢測(cè)過程。為了能夠開發(fā)出精準(zhǔn)識(shí)別被檢測(cè)者是否患病的便攜式檢測(cè)儀，確定目標(biāo)實(shí)現(xiàn)格式轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)集并增強(qiáng)數(shù)據(jù)量；運(yùn)用數(shù)據(jù)集訓(xùn)練構(gòu)造一個(gè)高精度的結(jié)核桿菌識(shí)別模型，通過比較各模型的識(shí)別準(zhǔn)確率，優(yōu)選出性能最優(yōu)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，對(duì)選定的結(jié)構(gòu)進(jìn)行深度訓(xùn)練，以達(dá)到較精確的識(shí)別水準(zhǔn)；肺結(jié)核識(shí)別系統(tǒng)客戶端獲取圖片或字符數(shù)據(jù)，將相關(guān)數(shù)據(jù)上傳到電腦端識(shí)別服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫，對(duì)用戶信息和識(shí)別結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)管理和存儲(chǔ)；檢測(cè)系統(tǒng)整體的設(shè)計(jì)易于操作、界面整潔直觀而且識(shí)別結(jié)果穩(wěn)定準(zhǔn)確；部署至硬件，在偏遠(yuǎn)、醫(yī)療設(shè)施不發(fā)達(dá)的地區(qū)也可以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地規(guī)?；瘷z測(cè)的便攜式效果。4.3訓(xùn)練模型設(shè)計(jì)4.3.1數(shù)據(jù)集處理（1）數(shù)據(jù)集描述：數(shù)據(jù)集全部與結(jié)核病有關(guān)，取于痰液樣本，該數(shù)據(jù)集由pp飛槳官網(wǎng)提供原始副本，數(shù)據(jù)集共有1265張?zhí)狄簣D像以及3734個(gè)細(xì)菌的邊界框，圖片為JPG格式，對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行增強(qiáng)后數(shù)據(jù)集共有5060張?zhí)狄簣D像，其中訓(xùn)練集4554張，測(cè)試集506張，數(shù)據(jù)集部分圖片如圖4.1所示。圖4.1顯微鏡下的痰液切片數(shù)據(jù)集部分圖片訓(xùn)練過程：本項(xiàng)目采用先進(jìn)的Yolov5算法對(duì)結(jié)核桿菌識(shí)別模型進(jìn)行訓(xùn)練。此算法以模型的訓(xùn)練過程遵循了以下參數(shù)設(shè)置：總共進(jìn)行了300個(gè)訓(xùn)練周期，以確保模型充分學(xué)習(xí)并泛化到未見數(shù)據(jù)。每個(gè)周期中，我們使用了16個(gè)樣本組成的小批量進(jìn)行訓(xùn)練，這一設(shè)置旨在平衡計(jì)算效率和模型性能。所有訓(xùn)練過程均在配備高性能GPU的服務(wù)器上進(jìn)行，以充分利用并行計(jì)算的優(yōu)勢(shì)，加速訓(xùn)練過程。部分驗(yàn)證集和測(cè)試集如圖4.2和4.3所示。圖4.2訓(xùn)練集部分圖片

圖4.3驗(yàn)證集部分圖片4.3.2xml轉(zhuǎn)換成Yolo格式txt文件數(shù)據(jù)集打標(biāo)簽過程需要使用工具labeling，打標(biāo)簽的過程很慢，鑒于數(shù)據(jù)集的標(biāo)注形式為XML，必須將其轉(zhuǎn)換為適用于Yolo架構(gòu)的格式要求。要求解析XML文件，有效地提取出每個(gè)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的類別標(biāo)識(shí)和精確的邊界框坐標(biāo)，接下來這些數(shù)據(jù)需進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為Yolo所需的標(biāo)簽格式。最終，確保將處理后的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤地保存至相應(yīng)的txt文件中。4.4Yolo設(shè)計(jì)Yolo是一種高效實(shí)時(shí)的目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)，其在處理上傳的痰液切片圖像時(shí)，能精確且迅速地定位結(jié)核桿菌的存在，并能估測(cè)其數(shù)量，表現(xiàn)出卓越的性能。在肺結(jié)核檢測(cè)儀中，使用Yolo算法可以實(shí)時(shí)地檢測(cè)出痰液中的結(jié)核桿菌，幫助醫(yī)生快速診斷病情。在結(jié)核桿菌檢測(cè)任務(wù)中也具有較高的準(zhǔn)確性，可以準(zhǔn)確地定位和識(shí)別痰液中的結(jié)核桿菌，幫助醫(yī)生做出準(zhǔn)確的診斷，同時(shí)支持多類別目標(biāo)檢測(cè)，能夠同時(shí)檢測(cè)出痰液中可能存在的不同類型的結(jié)核桿菌，提高了檢測(cè)的全面性和準(zhǔn)確性。Yolo算法作為輕型深度學(xué)習(xí)架構(gòu)，以高效的速度和精簡(jiǎn)的模型體積為特點(diǎn),適合在便攜式檢測(cè)儀上部署和運(yùn)行，便攜式結(jié)核桿菌檢測(cè)儀利用Yolo算法的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、多類別檢測(cè)能力和輕量級(jí)模型特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)痰液中的結(jié)核桿菌，為醫(yī)生提供更有效的參考工具。Yolo配置參數(shù)表格如表4-1所示。表4-1配置參數(shù)表格超參數(shù)數(shù)值Inputsize640Batchsize16Momentum0.999Initlearningrate0.01Minlearningrate0.0001Epoch3004.5界面設(shè)計(jì)（1）登錄注冊(cè)界面：為方便大規(guī)模檢測(cè)，采取相對(duì)來說簡(jiǎn)潔的界面和簡(jiǎn)單的操作即可完成注冊(cè)和登錄，過于復(fù)雜繁瑣的界面會(huì)使用戶難以操作。在用戶注冊(cè)并登錄成功后會(huì)直接進(jìn)入痰液切片下結(jié)核桿菌識(shí)別主界面，可以直接進(jìn)行切片圖片的上傳識(shí)別任務(wù)。（2）識(shí)別界面：用戶在結(jié)核桿菌識(shí)別界面中可以直接選擇圖片進(jìn)行識(shí)別，這時(shí)跳出選擇界面詢問用戶選擇文件夾中照片或者是使用攝像頭拍照攝取，上傳后顯示識(shí)別結(jié)果，顯示檢測(cè)結(jié)果和相關(guān)結(jié)核桿菌數(shù)量信息，用戶可以選擇停止或是繼續(xù)選擇圖片進(jìn)行識(shí)別。（3）個(gè)人中心界面：用戶可自選瀏覽及管理個(gè)人資料的個(gè)人中心頁面進(jìn)行結(jié)核桿菌識(shí)別記錄等操作，用戶也可以在個(gè)人中心查看識(shí)別的歷史記錄，查詢數(shù)據(jù)庫以獲取用戶的歷史標(biāo)識(shí)信息，項(xiàng)目中界面和功能關(guān)系如表4-2所示。表4-2界面和功能關(guān)系界面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索圖像檢測(cè)識(shí)別結(jié)果顯示登錄注冊(cè)界面√√識(shí)別界面√√個(gè)人中心界面√√4.6數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)根據(jù)全面的系統(tǒng)需求評(píng)估，系統(tǒng)必需配置兩個(gè)關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫表單，首先是用戶詳細(xì)賬戶密碼表，其次為較為重要的結(jié)核病檢測(cè)結(jié)果記錄表。用戶個(gè)人信息表專門用于存儲(chǔ)用戶詳細(xì)資料的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中至關(guān)重要的用戶ID，由系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生并作為主鍵，它在關(guān)聯(lián)到結(jié)果表中的識(shí)別記錄時(shí)發(fā)揮關(guān)鍵作用。識(shí)別結(jié)果表用于存放用戶識(shí)別后存儲(chǔ)的痰液切片圖片和識(shí)別結(jié)果，圖片ID由系統(tǒng)生成關(guān)聯(lián)用戶信息，痰液切片圖片由用戶在識(shí)別時(shí)上傳，圖片所屬為用戶的用戶名，是否患病、患病患者痰液切片中肺結(jié)核數(shù)量在識(shí)別完成后生成。用戶信息表見表4-3。表4-3用戶信息表字段名數(shù)據(jù)類型及長(zhǎng)度是否為空是否為主鍵描述usernameVarchar(255)NoYes用戶IDpasswordVarchar(255)No用戶密碼4.7本章小結(jié)本章對(duì)識(shí)別系統(tǒng)的模型訓(xùn)練模塊、識(shí)別服務(wù)器模塊和檢測(cè)儀部署的具體功能實(shí)現(xiàn)做了設(shè)計(jì)和規(guī)劃，包括痰液切片中結(jié)核桿菌識(shí)別模型的設(shè)計(jì)，識(shí)別的注冊(cè)登錄界面、個(gè)人中心和識(shí)別界面的設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)模型的結(jié)構(gòu)以及分別訓(xùn)練的過程；設(shè)計(jì)了檢測(cè)系統(tǒng)的注冊(cè)登錄界面、識(shí)別界面以及個(gè)人用戶界面；設(shè)計(jì)了部署至RK3588硬件以及實(shí)現(xiàn)檢測(cè)儀便攜式。

第5章系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)5.1系統(tǒng)界面實(shí)現(xiàn)5.1.1登錄界面界面使用PyQt5制作，以QWidget為基類創(chuàng)建窗口，添加控件以實(shí)現(xiàn)使用界面中各種功能。用戶通過注冊(cè)后即可輸入正確用戶名和密碼來使用賬號(hào)登錄，方便快捷。這種設(shè)計(jì)讓用戶一步到位可以在一個(gè)界面中完成注冊(cè)和登錄兩個(gè)操作，提高了用戶體驗(yàn)的流暢性。系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地執(zhí)行用戶進(jìn)行的注冊(cè)和登錄驗(yàn)證命令，它還具備查詢用戶歷史操作記錄的功能。通過簡(jiǎn)化頁面操作，增加了檢測(cè)儀系統(tǒng)對(duì)于用戶的吸引力，在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中更易獲得優(yōu)勢(shì)地位。用戶進(jìn)行登錄和注冊(cè)的界面如圖5.1和圖5.2所示。圖5.1用戶登錄界面圖5.2用戶注冊(cè)界面5.1.2主界面通過擺放多個(gè)按鍵、一個(gè)檢測(cè)信息的文本框顯示檢測(cè)信息區(qū)域、一個(gè)QLabel結(jié)核桿菌識(shí)別區(qū)域，來制作系統(tǒng)的主界面。在圖中可以看到實(shí)現(xiàn)功能的7個(gè)按鍵，它們分別是“選擇weights”、“初始化模型”、“暫停/繼續(xù)”、“結(jié)束檢測(cè)”、“視頻檢測(cè)”、“圖片檢測(cè)”、“實(shí)時(shí)檢測(cè)”。系統(tǒng)主界面如圖5.3所示。圖5.3系統(tǒng)主界面5.2實(shí)現(xiàn)部署至香橙派5plus將結(jié)核桿菌識(shí)別系統(tǒng)的代碼移植到香橙派5plus上，進(jìn)行必要的調(diào)試和測(cè)試后確保代碼在該處理器上可以正常運(yùn)行，修改兼容的Qt用戶界面，使用戶能夠與設(shè)計(jì)好的檢測(cè)儀進(jìn)行交互，對(duì)部署在香橙派上的系統(tǒng)進(jìn)行全面測(cè)試和驗(yàn)證，根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行性能優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)更高效準(zhǔn)確的結(jié)核桿菌檢測(cè)功能。硬件開發(fā)板如圖5.4所示。圖5.4Cortex-A73處理器為了將模型適配并部署到RK3588芯片，首先使用PyTorch框架將PT模型導(dǎo)出為ONNX格式，這一步驟確保了模型的跨平臺(tái)兼容性。隨后，借助Rockchip提供的RKNNToolkit工具，成功地將ONNX模型轉(zhuǎn)化為了RKNN兼容的架構(gòu)形式，提高了模型在硬件上的執(zhí)行效率。在RK3588芯片上，通過RKNNToolkit的API對(duì)模型進(jìn)行加載和推理，同時(shí)編寫相應(yīng)的推理代碼以處理數(shù)據(jù)預(yù)處理和結(jié)果解析。將訓(xùn)練好的模型文件進(jìn)行模型轉(zhuǎn)化，部署到RK3588開發(fā)板上以實(shí)現(xiàn)在硬件上完成上述的全部功能。模型轉(zhuǎn)換流程圖如圖5.5所示。圖5.5模型轉(zhuǎn)換流程圖5.3訓(xùn)練結(jié)果通過訓(xùn)練結(jié)果的可視化圖表，我們可以深入在訓(xùn)練歷程中的動(dòng)態(tài)表現(xiàn)。這種圖表以直觀的方式展示了模型的損失函數(shù)隨訓(xùn)練迭代次數(shù)下降的趨勢(shì)，同時(shí)揭示了模型在驗(yàn)證集上的精確度以及其他評(píng)估指標(biāo)的變化情況。通過可視化關(guān)鍵性能指標(biāo)，我們可以清晰地觀察模型精確度隨訓(xùn)練輪數(shù)演變的動(dòng)態(tài)趨勢(shì)，從而深入理解模型在各個(gè)訓(xùn)練階段的功能展現(xiàn)。在初始階段，即前20個(gè)訓(xùn)練輪數(shù)中，模型的精確度和召回率均顯示出快速的增長(zhǎng)，這表明模型正在迅速學(xué)習(xí)并適應(yīng)訓(xùn)練數(shù)據(jù)。隨著訓(xùn)練的深入，從第20輪到第40輪，可以看到精確度和召回率的提升速度有所放緩，但仍然在穩(wěn)步增長(zhǎng)，顯示出模型性能的持續(xù)改善。在訓(xùn)練的中后期，即從第40輪開始，模型的平均精度開始顯著提升，表明模型的整體性能在增強(qiáng)，尤其是在處理更多樣化的數(shù)據(jù)時(shí)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。到了訓(xùn)練的最后階段，模型的性能指標(biāo)趨于穩(wěn)定，這意味著模型已經(jīng)達(dá)到了其學(xué)習(xí)的最大容量，進(jìn)一步的訓(xùn)練可能不會(huì)帶來顯著的性能提升。模型在各個(gè)訓(xùn)練階段的性能變化如圖5.5所示。圖5.5訓(xùn)練結(jié)果函數(shù)曲線5.4識(shí)別功能實(shí)現(xiàn)5.4.1開啟攝像頭在捕獲到的圖像上識(shí)別痰液切片中的結(jié)核桿菌，可以使用OpenCV庫來處理圖像，并調(diào)用Yolo模型進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)。選擇權(quán)重文件后對(duì)模型進(jìn)行初始化，點(diǎn)擊“實(shí)時(shí)檢測(cè)”選項(xiàng)，即可打開攝像頭，在原來的空白框展示出攝像頭拍攝的顯微鏡下痰液切片的圖像。開啟攝像頭后實(shí)時(shí)檢測(cè)圖如圖5.6所示。圖5.6系統(tǒng)開啟攝像頭圖5.4.2實(shí)現(xiàn)結(jié)核桿菌識(shí)別系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)顯微鏡下的圖片檢測(cè)和視頻檢測(cè)，將識(shí)別出的結(jié)核桿菌標(biāo)記在圖像上并顯示檢測(cè)結(jié)果，在圖像上繪制邊界框來突出標(biāo)記顯示結(jié)核桿菌的位置如圖5.7所示。圖5.7檢測(cè)結(jié)果展示5.5數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)庫表格，該表格包含患者編號(hào)和結(jié)核桿菌數(shù)量。當(dāng)進(jìn)行痰液切片檢測(cè)時(shí)，獲取患者的編號(hào)和結(jié)核桿菌數(shù)量信息。將獲取到的患者編號(hào)和結(jié)核桿菌數(shù)量信息插入到數(shù)據(jù)庫表格中。實(shí)現(xiàn)痰液切片中結(jié)核桿菌檢測(cè)儀的數(shù)據(jù)庫功能，實(shí)現(xiàn)記錄患者編號(hào)和結(jié)核桿菌數(shù)量的操作。這樣可以方便地管理和查詢痰液切片檢測(cè)結(jié)果，為醫(yī)療工作提供支持和參考，根據(jù)患者編號(hào)查詢檢測(cè)信息如圖5.8所示。圖5.8數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)展示5.6語音播報(bào)功能將音響設(shè)備連接至Cortex-A73處理器的USB接口，使用現(xiàn)有的USB音響驅(qū)動(dòng)程序和音頻播放應(yīng)用程序，以便Cortex-A73處理器能夠識(shí)別和與USB音響設(shè)備進(jìn)行通信和從Cortex-A73處理器向USB音響設(shè)備發(fā)送音頻數(shù)據(jù)。過程中要注意音頻數(shù)據(jù)格式與USB音響設(shè)備兼容，以便正確播放音頻。在Cortex-A73處理器上設(shè)置適當(dāng)?shù)囊纛l輸出參數(shù)，確保音頻通過USB音響設(shè)備進(jìn)行播放。當(dāng)裝置進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，如果成功識(shí)別出結(jié)核桿菌之后會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果（是否患病、結(jié)核桿菌數(shù)量）進(jìn)行播報(bào)。語音播報(bào)功能通過使用連接音響實(shí)現(xiàn)，音響如圖5.8所示。圖5.8USB音響5.7結(jié)束檢測(cè)功能項(xiàng)目在檢測(cè)過程之中，可以通過點(diǎn)擊按鈕來結(jié)束任務(wù)。當(dāng)點(diǎn)擊“暫停/繼續(xù)”的按鈕時(shí)系統(tǒng)會(huì)執(zhí)行暫?；蛲Ｖ沟拿睿侔匆淮渭纯汕袚Q。當(dāng)點(diǎn)擊“結(jié)束檢測(cè)”的按鈕時(shí)系統(tǒng)會(huì)執(zhí)行指令從而進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)，停止原來所進(jìn)行的所有操作，回到初始檢測(cè)主界面。結(jié)束檢測(cè)識(shí)別功能如圖5.8所示。圖5.8結(jié)束檢測(cè)功能5.8本章小結(jié)整個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)界面、登錄功能、實(shí)時(shí)檢測(cè)功能、結(jié)核桿菌識(shí)別功能、檢測(cè)數(shù)量顯示功能、語音播報(bào)功能、繼續(xù)/暫停識(shí)別功能、結(jié)束檢測(cè)功能。系統(tǒng)主界面包含了七個(gè)按鍵、一個(gè)文本顯示框以及QLabel；在登錄功能上，實(shí)現(xiàn)了只要正確輸入賬號(hào)和密碼即可點(diǎn)擊“登錄”按鍵從登錄界面跳轉(zhuǎn)到主界面；在注冊(cè)功能上，實(shí)現(xiàn)了輸入賬號(hào)密碼即可注冊(cè)成功并在系統(tǒng)界面輸入登錄；在打開攝像頭功能上，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)擊“實(shí)時(shí)檢測(cè)”按鍵，就可以在看到攝像頭下所拍攝的畫面；在結(jié)核桿菌識(shí)別功能上，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)擊“圖片檢測(cè)”按鍵后，選擇訓(xùn)練好的顯微鏡下痰液中結(jié)核桿菌圖片就可以準(zhǔn)確的進(jìn)行識(shí)別，同時(shí)將識(shí)別出來的結(jié)核桿菌數(shù)量顯示在主界面上的文本框之中；對(duì)于繼續(xù)/暫停功能來說，如果出現(xiàn)了實(shí)時(shí)檢測(cè)需要停止，那么點(diǎn)擊“繼續(xù)/暫停”按鍵即可暫停識(shí)別；對(duì)于停止識(shí)別功能來說，如果想將該系統(tǒng)暫時(shí)關(guān)閉，那么點(diǎn)擊“結(jié)束檢測(cè)”按鍵即可結(jié)束檢測(cè)。

第6章系統(tǒng)測(cè)試6.1測(cè)試環(huán)境系統(tǒng)測(cè)試環(huán)境由識(shí)別服務(wù)器端PC機(jī)和Cortex-A73處理器構(gòu)成，結(jié)核桿菌識(shí)別App使用攝像頭或圖片來進(jìn)行顯微鏡下痰液圖像的采集，上傳至服務(wù)器進(jìn)行結(jié)核桿菌識(shí)別，輸出識(shí)別結(jié)果并存儲(chǔ)在識(shí)別結(jié)果表中，經(jīng)過服務(wù)器將結(jié)果回傳至用戶端完成整個(gè)識(shí)別流程。系統(tǒng)測(cè)試設(shè)備配置及功能如表6.1所示。表6.1系統(tǒng)測(cè)試設(shè)備配置及功能設(shè)備配置功能Cortex-A73處理器1.8GHz16GBDDR4RAM

eMMC5.1UbuntuNpu6Tops實(shí)現(xiàn)用戶端的各項(xiàng)功能服務(wù)器端PC機(jī)Intel(R)Core(TM)i7-10510UCPU@1.80GHz2.30GHzRAM16.0GB操作系統(tǒng)Windows11-64位實(shí)現(xiàn)識(shí)別服務(wù)器的各項(xiàng)功能6.2測(cè)試方案為了全面評(píng)估系統(tǒng)的功能性，可以將依據(jù)預(yù)設(shè)的各項(xiàng)功能需求和模塊劃分，設(shè)計(jì)詳細(xì)的測(cè)試計(jì)劃，涵蓋各個(gè)模塊的執(zhí)行流程和預(yù)期結(jié)果，以確保存所有模塊的功能都能完整、無誤地實(shí)現(xiàn)。本項(xiàng)目的測(cè)試方案及內(nèi)容如表6.2所示。表6.2測(cè)試方案及內(nèi)容測(cè)試對(duì)象測(cè)試模塊測(cè)試內(nèi)容Cortex-A73處理器端注冊(cè)登錄注冊(cè)將用戶信息保存至數(shù)據(jù)庫，通過讀取數(shù)據(jù)庫信息完成登錄上傳圖像攝像頭識(shí)別上傳和選中圖片上傳顯微鏡下痰液圖片識(shí)別功能對(duì)所上傳圖像進(jìn)行識(shí)別并輸出結(jié)果語音播報(bào)喇叭播報(bào)檢測(cè)結(jié)果續(xù)表6.2測(cè)試方案及內(nèi)容測(cè)試對(duì)象測(cè)試模塊測(cè)試內(nèi)容服務(wù)器端數(shù)據(jù)管理服務(wù)器端接收和記錄數(shù)據(jù)庫中識(shí)別結(jié)果的信息用戶管理管理用戶檢測(cè)信息測(cè)試階段主要對(duì)系統(tǒng)的兩大部分進(jìn)行測(cè)試，分別為Cortex-A73端和服務(wù)器端兩個(gè)部分，對(duì)兩部分的共六個(gè)模塊進(jìn)行測(cè)試，包括：注冊(cè)登錄模塊、上傳圖像模塊、識(shí)別功能模塊、語音播報(bào)模塊、數(shù)據(jù)管理模塊和用戶管理模塊。6.2.1肺結(jié)核檢測(cè)儀測(cè)試（1）注冊(cè)登錄模塊首先將可以運(yùn)行的結(jié)核桿菌識(shí)別系統(tǒng)部署至Cortex-A73處理器，進(jìn)行用戶登錄，按注冊(cè)按鈕顯示到注冊(cè)界面，輸入用戶名密碼進(jìn)行注冊(cè)，此時(shí)會(huì)將用戶名密碼上傳至識(shí)別服務(wù)器并存儲(chǔ)到用戶信息表中，點(diǎn)擊登錄按鈕輸入正確的賬號(hào)密碼即可進(jìn)入檢測(cè)系統(tǒng)開始檢測(cè)，如果輸入錯(cuò)誤則會(huì)提示賬號(hào)或密碼輸入錯(cuò)誤，用戶需要重新登錄或進(jìn)行注冊(cè)。主要對(duì)注冊(cè)和登錄功能的數(shù)據(jù)上傳環(huán)節(jié)進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證用戶輸入的賬號(hào)密碼能否成功上傳，對(duì)數(shù)據(jù)庫的用戶信息表進(jìn)行添加和查找操作是否成功。注冊(cè)和登錄界面如圖6.1和6.2所示。圖6.1注冊(cè)界面圖6.2登錄界面（2）上傳圖像模塊上傳圖像和攝像頭檢測(cè)在結(jié)核桿菌檢測(cè)界面實(shí)現(xiàn)，點(diǎn)擊圖片檢測(cè)按鈕，可以進(jìn)行攝像頭上傳或圖片上傳，在獲取處理器攝像頭權(quán)限的同時(shí)屏幕界面跳轉(zhuǎn)到攝像頭視角，用戶可以將攝像頭對(duì)準(zhǔn)顯微鏡目鏡拍攝痰液切片圖像，或者也可以進(jìn)行圖片識(shí)別，選擇文件夾中拍攝好的痰液切片圖像，選擇完成后界面將顯示選擇的圖片，同時(shí)將圖片上傳到識(shí)別服務(wù)器進(jìn)行識(shí)別工作，識(shí)別完成時(shí)結(jié)果將顯示在屏幕上，在識(shí)別界面中展示檢測(cè)結(jié)果及結(jié)核桿菌檢測(cè)數(shù)量。主要對(duì)上傳圖像的數(shù)據(jù)傳輸和獲取權(quán)限進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證能否成功獲取處理器的攝像頭權(quán)限，能否打開或?qū)⑴臄z畫面并顯示到界面上，顯示成功后提示信息是否正確，驗(yàn)證識(shí)別完成后顯示結(jié)果是否完整并沒有亂碼，圖片上傳界面如6.3所示。圖6.3圖片上傳界面測(cè)試（3）識(shí)別功能模塊識(shí)別功能是本系統(tǒng)的核心功能，主要在后端服務(wù)器實(shí)現(xiàn)識(shí)別并上傳檢測(cè)儀識(shí)別界面中，對(duì)識(shí)別功能進(jìn)行測(cè)試主要驗(yàn)證結(jié)核桿菌的識(shí)別準(zhǔn)確度，能否在實(shí)際拍攝的圖片環(huán)境有干擾的境況下實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確率，由于結(jié)核病具有傳染性，不能實(shí)體進(jìn)行采樣，從網(wǎng)絡(luò)中選取若干張顯微鏡下痰液圖片對(duì)模型進(jìn)行測(cè)試，并統(tǒng)計(jì)最后準(zhǔn)確率。識(shí)別功能測(cè)試如圖6.4所示。圖6.4識(shí)別功能測(cè)試語音播報(bào)檢測(cè)結(jié)果模塊語音播報(bào)主要測(cè)試usb音響能否正常對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行播報(bào)，如果可以正常進(jìn)行則會(huì)在識(shí)別完成后對(duì)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行播報(bào)，驗(yàn)證播報(bào)結(jié)果是否準(zhǔn)確，是否準(zhǔn)確播報(bào)出圖像中結(jié)核桿菌數(shù)量，檢測(cè)后并播放效果如6.5所示。圖6.5播放效果測(cè)試病人信息管理模塊系統(tǒng)能夠?qū)z測(cè)后的病人將病人的細(xì)胞檢測(cè)結(jié)果相關(guān)信息存入數(shù)據(jù)庫，其中包含病人編號(hào)和結(jié)合桿菌數(shù)量。檢測(cè)后存入數(shù)據(jù)庫效果如6.6所示。圖6.6存入數(shù)據(jù)庫中的信息6.2.2識(shí)別服務(wù)器測(cè)試（1）數(shù)據(jù)管理模塊識(shí)別服務(wù)器的數(shù)據(jù)管理模塊主要功能為管理識(shí)別記錄，包括識(shí)別的結(jié)果和識(shí)別用戶以及識(shí)別時(shí)間，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，管理操作包括查看識(shí)別記錄信息、刪除和查找識(shí)別記錄。測(cè)試識(shí)別服務(wù)器的數(shù)據(jù)管理模塊主要驗(yàn)證服務(wù)器是否正確連接MySQL數(shù)據(jù)庫，讀取數(shù)據(jù)庫中的識(shí)別結(jié)果表并顯示，對(duì)數(shù)據(jù)庫中的識(shí)別結(jié)果信息進(jìn)行查找和刪除操作是否成功，服務(wù)器是否能正確接收客戶端上傳的識(shí)別圖片并將識(shí)別結(jié)果記錄保存到數(shù)據(jù)庫的表中，并對(duì)識(shí)別結(jié)果和用戶信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)。（2）用戶管理模塊結(jié)核桿菌識(shí)別服務(wù)器的用戶管理模塊主要功能為管理檢測(cè)儀使用者的個(gè)人資料，包括用戶的用戶名和密碼，并對(duì)用戶個(gè)人資料進(jìn)行管理，包含增刪改查等操作。同時(shí)在對(duì)用戶資料進(jìn)行操作后，用戶在登錄結(jié)核桿菌檢測(cè)系統(tǒng)的信息也會(huì)隨之發(fā)生變動(dòng)。進(jìn)行用戶管理功能的服務(wù)器識(shí)別測(cè)試，核心目標(biāo)是檢驗(yàn)該系統(tǒng)能否有效且準(zhǔn)確地識(shí)別用戶在注冊(cè)和登錄過程中提供的用戶名和密碼數(shù)據(jù)，同時(shí)，觀察其能否成功與數(shù)據(jù)庫中的用戶信息表進(jìn)行精確的匹配或者妥善存儲(chǔ)這些信息。6.3測(cè)試結(jié)果及分析根據(jù)測(cè)試方案進(jìn)行測(cè)試并得到具體測(cè)試結(jié)論，測(cè)