[發明專利]模式生物圖像采集數字化形狀提取重構方法

有效

• 申請號: 201710791180.3
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107665487B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 陳維洋;李偉偉
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/194;G06T5/00
• 代理公司: 濟南信達專利事務所有限公司 37100
• 代理人: 劉凱

本發明提供一種模式生物圖像采集數字化形狀提取重構方法，屬于生物圖像處理分析技術領域，該方法是將培養有模式生物的培養皿通過數碼顯微鏡進行觀察并拍攝視頻數據；由圖像處理算法對模式生物視頻圖像數據進行處理：對模式生物視頻進行每一幀圖像的提?。粚γ恳粠瑘D像進行平滑處理，去除噪聲像素點的干擾；對平滑處理后的每一幀圖像進行自適應的圖像分割閾值選取，并對圖像進行二值化處理；每一幀圖像對分割出的模式生物進行模式生物身體主干提取，用于表示模式生物的形狀；對提取出的模式生物主干形狀進行數學表示；每一幀圖像得到的數學表示的模式生物主干形狀，在時間軸上的分布堆疊構成模式生物的運動行為分析模型。

技術領域

本發明涉及生物圖像處理分析技術領域，具體地說是一種模式生物圖像采集數字化形狀提取重構方法。

背景技術

秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans）簡稱線蟲，是應用非常多的模式動物，它體積小，身長約1毫米，易于培養。普通的秀麗隱桿線蟲在實驗室中20°C的培養環境下，平均壽命約為二、三周，發育時間約為三天。1974年Brenner選擇使用秀麗隱桿線蟲作為模式生物來研究發育及神經科學的問題。許多使用線蟲進行的高通量篩選工作中都用到了圖像采集以及圖像處理。在高通量篩選實驗中產出的圖像數據遠遠超出了人工檢查分析的能力，使得科研人員要借助于圖像處理工具。在生物實驗中圖像處理的目的就是利用先進的計算機科學技術、分析方法處理大規模的生物圖像數據，為解決生物學問題提供幫助。

發明內容

本發明的技術任務是解決現有技術的不足，提供一種模式生物圖像采集數字化形狀提取重構方法。

本發明的技術方案是按以下方式實現的，該模式生物圖像采集數字化形狀提取重構方法包括：

將培養有模式生物的培養皿通過數碼顯微鏡進行觀察并拍攝視頻數據；由圖像處理算法對模式生物視頻圖像數據進行處理：

對模式生物視頻進行每一幀圖像的提??；

對每一幀圖像進行平滑處理，去除噪聲像素點的干擾；對平滑處理后的每一幀圖像進行自適應的圖像分割閾值選取，并對圖像進行二值化處理；

每一幀圖像對分割出的模式生物進行模式生物身體主干提取，用于表示模式生物的形狀；

對提取出的模式生物主干形狀進行數學表示；

每一幀圖像得到的數學表示的模式生物主干形狀，在時間軸上的分布堆疊構成模式生物的運動行為分析模型。

模式生物選用線蟲。

消除圖像旋轉角度的改變因素后，用數學化向量表示的模式生物主干形狀。

該方法的具體步驟包括：

（1）將培養有模式生物的培養皿通過數碼顯微鏡進行觀察并拍攝視頻數據；讀入模式生物實驗視頻，并提取視頻中的每一幀圖片；

（2）將圖片內的區域轉換為二值圖，使用最大類間方差法確定轉換閥值。使用面積閥值，面積閥值設為模式生物平均面積的一半，將識別出的前景物體中小的干擾物過濾掉；

（3）在所有模式生物中通過面積閥值，面積閥值設為模式生物平均面積的一點五倍，識別所有的單體模式生物；

（4）提取每個單體模式生物的主干；

提取主干的方法，是通過逐步去掉模式生物體的外層像素點，直到最終只保留寬度為一個像素點的主干為止；這條主干是一條曲線，表示了線蟲當前狀態的形狀；

（5）計算每個單體模式生物的形狀；

計算方法：

a.對于上步驟得到的模式生物的主干曲線，首先將主干這條曲線按照長度等分為相同弧長的60份；