Microscope IA

Microscope Plug&Play pour l'analyse par IA des sédiments urinaires

avec traitement d'images à basé de CNN de Basler et Opto

Lors d'une analyse de sédiments urinaires, les laborantins examinent les composants solides d'un échantillon d'urine au microscope afin de diagnostiquer des maladies des reins ou des organes urinaires. Cependant, les analyses manuelles au microscope sont généralement sujettes à des erreurs et prennent un temps précieux. C'est pourquoi de nombreux laboratoires utilisent des systèmes automatisés. Ceux-ci se distinguent par les performances, les fonctionnalités, la complexité et la taille, et également par le système de traitement d'images intégré. Le microscope numérique AI d'Opto illustré ci-dessous est équipé d'un système de vision embarqué de Basler basé sur un réseau neuronal convolutionnel (CNN). Ce microscope économique et performant est un premier pas important vers l'automatisation des analyses et des processus de laboratoire.

Quelle est la problématique ?

Les analyses de laboratoire doivent de plus en plus être mises à disposition rapidement et à moindre coût, sans bien sûr faire de compromis sur la fiabilité. Le facteur décisif est l'intégration des composants matériels et logiciels adéquats et adaptés les uns aux autres. Ceci est réalisé ici avec un algorithme d'analyse à basé de CNN sur le système de vision embarqué dédié de Basler, entièrement intégré dans un Imaging Module Profil M d'Opto compact et robuste .

La solution

Cette solution propose un système de traitement d'images à basé de CNN, fiable et économique, adapté à des tâches telles que l'examen microscopique automatisé de sédiments urinaires. 

L'originalité de la solution réside dans l'intégration d'un microscope à lumière transmise haute performance de la famille des Imaging Modules d'Opto et du système de vision extrêmement performant, composé d'une caméra couleur de 5 MPixels et d'une carte de traitement d'images  embarquée, développé par Basler. L'élément central de la carte embarquée optimisée en termes de prix et de performances est le i.MX 8M Plus de NXP®. 

Le microscope numérique dispose d'un grossissement de 20x (200x pour un appareil de bureau standard) et d'un condenseur à LED à lumière transmise intégré, optimisé pour l'application d'analyse des sédiments urinaires. La caméra et la carte de traitement sont entièrement intégrées dans le boitier en aluminium du microscope et peuvent être contrôlées via une seule connexion USB 3.0. Le résultat est un microscope numérique avec analyse par IA ultra-compact, destiné à être utilisé dans des machines à haut débit ou dans un testeur Point of Care (POC).

Le microscope numérique avec analyse par IA présenté ici est équipé d'une interface utilisateur intuitive pour l'analyse du sédiment urinaire et d'un CNN pré-entraîné pour les principaux marqueurs permettant de classer l'échantillon d'urine en vue d'un diagnostic ultérieur. Le logiciel embarqué coordonne l'acquisition et le traitement des images et contrôle la LED. Le module de caméra utilisé dispose d'un processeur d'images (ISP) qui exécute toutes les étapes du prétraitement de l'image. L'inférence du CNN qui suit est effectuée sur un processeur spécial du i.MX 8M Plus System on Chip (SoC), appelé Neural Processing Unit (NPU). Grâce à l'accélération matérielle, le NPU prend en charge les tâches de calcul typiquement intensives pour le CNN, ce qui rend l'exécution particulièrement efficace. 

Pour rendre ce package plug&play, Opto GmbH propose, en tant que service d'intégration pour OEM, une formation personnalisée pour le CNN et une assistance à l'intégration dans les architectures de réseaux locaux. Nous pouvons adapter les algorithmes existants afin d'automatiser une pré-classification spécifique des échantillons de patients.