[發明專利]基于區域特征的細胞跟蹤方法及裝置

無效

• 申請號: 201310611680.6
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN103606173A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 陳磊;朱辰;陳勝勇;管秋;汪曉妍;楊延紅
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 葉志堅

1.一種基于區域特征的細胞跟蹤方法，用于根據顯微視頻的幀圖像進行細胞跟蹤，其特征在于，所述方法包括步驟：

步驟1、對顯微拍攝的細胞視頻進行轉換得到連續的細胞圖像幀，并對每一幀細胞圖像進行圖像分割，在細胞圖像中標記細胞區域；

步驟2、以第一幀細胞圖像為當前細胞圖像，在該細胞圖像中標記要跟蹤的待跟蹤細胞；

步驟3、輸入當前細胞圖像的下一幀細胞圖像，根據每個細胞區域的質心求出與待跟蹤細胞之間的歐式距離，如果小于細胞運動的平均距離，則認為該細胞是待跟蹤細胞的候選細胞，并記錄所有的候選細胞信息；

步驟4、對所有的候選細胞，分別計算與待跟蹤細胞之間的相似度，以相似度值最大的候選細胞為該待跟蹤細胞的匹配細胞；

步驟5、判斷是否所有細胞圖像跟蹤完畢，是則結束細胞跟蹤，否則以下一幀細胞圖像為當前細胞圖像，以匹配細胞為待跟蹤細胞，返回步驟3。

2.根據權利要求1所述的細胞跟蹤方法，其特征在于，所述步驟1包括步驟：

步驟1.1、對顯微拍攝的細胞視頻進行轉換得到連續的細胞圖像幀，并對每一幀細胞圖像進行分割，將潛在的細胞區域從背景區域中提取出來；

步驟1.2、將分割后的圖像進行二值化，并基于數學形態學對細胞圖像進行區域填充和噪點去除；

步驟1.3、查找細胞圖像中的粘連細胞，并進行粘連細胞分離；

步驟1.4、在細胞圖像中標記細胞區域。

3.根據權利要求2所述的細胞跟蹤方法，其特征在于，所述查找細胞圖像中的粘連細胞，并進行粘連細胞分離，具體包括步驟：

步驟1.3.1、查找出細胞區域面積大于預先設定的面積閾值的可能粘連細胞；

步驟1.3.2、在當前細胞圖像的前一幀中和后一幀中搜索所述可能粘連細胞對應的細胞區域，如果該可能粘連細胞的面積大于所述對應的細胞區域面積超過一定比例值，則判斷該可能粘連細胞為粘連細胞；

步驟1.3.3、將粘連細胞進行分離。

4.根據權利要求3所述的細胞跟蹤方法，其特征在于，所述比例值為40%。

5.根據權利要求1所述的細胞跟蹤方法，其特征在于，所述相似度計算公式如下：

E_R(k,k')=λ₁E_displacement+λ₂E_area+λ₃E_deformation

其中E_R(k,k')為待跟蹤細胞k和候選細胞k'的相似度，λ₁，λ₂和λ₃表示對應的區域特征參數在相似度函數中的權重；

位移變化參數E_displacement反映了細胞在相鄰兩幀圖片之間的移動距離大小：

Edispalcement=|Dk,k′|H2+W2]]>

式中D_k,k’表示細胞k和細胞k’之間的歐式距離：

Dk,k′=(xk-xk′)2+(yk-yk′)2]]>

H和W分別是細胞圖像的高度和寬度，（x_k,y_k）和（x_k',y_k'）分別表示待跟蹤細胞k和候選細胞k'的坐標；

其中，面積變化參數E_area反應了細胞在相鄰兩幀圖像之間的變化大小，其計算公式如下：

Earea=|Skt-Sk′t+1|(Skt)2+(Sk′t+1)2,]]>

式中S_k^t和S_k’^t+1分別表示待跟蹤細胞k和候選細胞k'在幀序號t和幀序號t+1時的面積大小；

其中，形狀變化參數E_deformation表示細胞在相鄰兩幀之間的形狀變化，其計算如下：

Edeformation=|Qkt-Qk′t+1|(Qkt)2+(Qk′t+1)2]]>

式中Q=(4πArea)/Perimeter²，Q_k^t和Q_k’^t+1分別表示待跟蹤細胞k和候選細胞k'在幀序號t和幀序號t+1時的圓形度，Area為面積參數，Perimeter為周長參數。