[發明專利]一種基于PSO的多細胞位置輪廓同步精確跟蹤系統

有效

• 申請號: 201410259368.X
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN104063880B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 徐本連;任亞運;朱培逸;魯明麗;施健;蔣冬梅
• 申請（專利權）人: 常熟理工學院
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20
• 代理公司: 北京愛普納杰專利代理事務所(特殊普通合伙)11419
• 代理人: 何自剛,王玉松

1.一種基于PSO的多細胞位置與輪廓同步精確跟蹤系統，其特征在于，包括基于PSO的跟蹤模塊，基于PSO的發現模塊和基于PSO的輪廓模塊；所述基于PSO的跟蹤模塊在利用已存在細胞的先驗狀態的基礎上，得到細胞在當前幀中的初始狀態；所述基于PSO的發現模塊通過適當的粒子群初始化和搜索機制在整個圖像中發現新細胞的初始狀態；所述基于PSO的輪廓模塊在得到細胞初始狀態的基礎上計算出細胞的輪廓，同時利用一個迭代的質心更新過程達到精確的跟蹤。

2.根據權利要求1所述的多細胞位置與輪廓同步精確跟蹤系統，其特征在于，所述系統是對于每一幀圖象中的細胞分為兩類：已存在細胞和新出現細胞，如果在上一幀中存在細胞，那么在當前幀中首先跟蹤這些已存在細胞，然后再在圖象中搜索新出現細胞；所述系統對于已存在細胞的跟蹤，對于顯著性指標最大的細胞，先通過基于PSO的跟蹤模塊得到細胞的初始狀態，然后利用基于PSO的輪廓模塊得到精確的細胞輪廓與位置，若成功跟蹤到該細胞，細胞繼續存在與當前幀中，否則該細胞消失；所述系統對于新細胞的跟蹤，先通過基于PSO的發現模塊得到細胞的初始狀態，然后利用基于PSO的輪廓模塊得到精確的細胞輪廓與位置，對于跟蹤結果，若不能關聯到已存在細胞，則認為發現一個新細胞，如果連續若干次的跟蹤結果為雜波，認為當前幀中的所有細胞已被跟蹤。

3.根據權利要求2所述的多細胞位置與輪廓同步精確跟蹤系統，其特征在于，所述基于PSO的跟蹤模塊中的細胞顯著性指標是通過細胞面積與輪廓信息聯合產生。

4.根據權利要求1所述的多細胞位置與輪廓同步精確跟蹤系統，其特征在于，所述基于PSO的跟蹤模塊的具體步驟為：

1)粒子群的初始化：已知在第t-1幀存在M個細胞其中表示細胞K_t-1(k)在第t-1幀中的狀態(質心和輪廓)，對于其中顯著性指標(在輪廓模塊中討論)最大的細胞K_t-1(k)，初始化一個種群規模為N_T的粒子群粒子狀態為其中和 分別為第i個粒子代表的潛在細胞的質心橫坐標，質心縱坐標，寬度和高度，粒子的初始狀態為其中Σ為預定義一個對角矩陣，表示細胞K_t-1(k)在第t幀中的預測狀態，和分別為細胞K_t-1(k)在第t-1和t-2幀中的全局最優粒子對應的狀態，粒子的初始速度隨機且分布在

2)基于PSO跟蹤模塊的適應度函數(為簡化公式，上標t和下標K_t-1(k)被省略)：

其中，ε是一個極小值， 表示粒子代表的矩形區域與當前幀中已被識別的細胞的重疊面積，f_P(·)是RGB圖像的相似度函數，k_f(·)是高斯核函數σ由細胞K_t-1(k)的半徑得到；

則粒子的個體最優與全局最優為：

3)修正的PSO算法：粒子的速度與狀態更新公式為(為簡化公式，上標t和下標K_t-1(k)被省略)

其中，η₁,η₂∈(0,1)是在每一次迭代時產生的隨機數；

4)收斂條件：粒子群中大部分粒子的平均適應度大于閾值 (其中，L和W分別為圖像Y_t的長度和寬度，λ為調節系數)，或者達到最大迭代次數MI，粒子群的輸出記為如果則表示跟蹤到細胞否則，該細胞消失，并被標記為丟失細胞