[發明專利]基于細胞區域特征和局部圖特征的細胞跟蹤方法及裝置

無效

• 申請號: 201310615851.2
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN103617634A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 汪曉妍;鄒祎杰;朱辰;陳勝勇;管秋;陳磊
• 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

技術領域

本發明屬于計算機視覺技術領域，尤其涉及基于細胞區域特征和局部圖特征的細胞跟蹤方法及裝置。

背景技術

細胞動態分析在細胞生物學和生物醫學中都具有重要的研究意義和應用價值，其通常是通過對細胞進行跟蹤來實現的，然而傳統的細胞跟蹤方法不僅需要大量繁瑣的人為操作，還需要使用物理、化學等操作，使研究結果不能客觀的反映細胞的自然運動。

申請人在同時提交的名稱為“基于區域特征的細胞跟蹤方法及裝置”的專利申請中提出了一種基于區域特征的細胞跟蹤方法及裝置，該方法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，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；最后對所有的候選細胞，分別計算與待跟蹤細胞之間的區域特征相似度，以區域特征相似度值最大的候選細胞為該待跟蹤細胞的匹配細胞。該發明申請的對粘連細胞的識別和分離準確率高，能夠快速有效地進行細胞跟蹤。

然而基于細胞區域特征的細胞跟蹤在跟蹤移動距離很短的細胞時能夠取得很好的效果，但是對于移動距離很大甚至發生跳躍的細胞則無法完成跟蹤。同時在細胞跟蹤領域，圖論的細胞跟蹤方法越來越得到重視，圖論的細胞跟蹤方法依據的主要模型是“人群擁擠”模型，當存在大量細胞或者細胞移動距離比較大時，這些移動的細胞在空間上的相對位置關系是相對穩定，因此運用圖論的方法在跟蹤這類細胞時具有無可比擬的優勢。

但是圖論細胞跟蹤方法是建立在全圖基礎上的細胞跟蹤算法，這樣增加了跟蹤過程中計算量。

發明內容

本發明的目的是提出一種基于細胞區域特征和局部圖的細胞跟蹤方法，用以解決現有技術在細胞移動距離大跟蹤不準確，計算量大的問題。

為了實現上述發明目的，本發明技術方案如下：

一種基于細胞區域特征和局部圖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，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，基于區域特征對細胞進行跟蹤；

步驟2、以第一幀細胞圖像為當前細胞圖像，搜索當前細胞圖像中遺留的還沒有匹配成功的細胞區域，標記該沒有匹配成功的細胞區域為待跟蹤細胞；

步驟3、輸入當前細胞圖像的下一幀細胞圖像，計算出該下一幀細胞圖像中沒有匹配成功的細胞區域的質心與待跟蹤細胞的歐式距離，如果小于指定的閾值，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、分別在當前細胞圖像和當前細胞圖像的下一幀細胞圖像中以待跟蹤細胞和候選細胞為中心，以匹配成功的細胞為相鄰細胞建立兩個局部圖，并計算局部圖特征相似度；

步驟5、對所有候選細胞，根據細胞區域特征相似度和局部圖特征相似度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待跟蹤細胞的匹配細胞；

步驟6、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。

進一步地，所述步驟3中指定的閾值為4d，其中d為細胞運動的平均距離。

進一步地，所述局部圖特征相似度計算公式為：