[發明專利]一種神經元重建結果匹配方法

有效

• 申請號: 201711174121.8
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN107957865B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 周航;曾紹群;李詩瑋;全廷偉
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F8/30
• 分類號: G06F8/30
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;廖盈春

本發明公開了一種神經元重建結果匹配方法，具體包括如下步驟：(1)導入多個數字化樹型神經元重建文件，并獲取對應的多個骨架點集合；(2)根據目標神經元的特性，構建多維哈希容器；(3)根據步驟(2)所構建的多維哈希容器，為步驟(1)導入的每一個數字化樹型神經元重建文件創建一個多維哈希容器，并將每一個神經元骨架點集合保存到對應的多維哈希容器中；(4)根據步驟(3)所創建的多維哈希容器，對每兩個多維哈希容器內的元素進行搜索匹配，輸出匹配結果。本發明可在不消耗大量存儲空間的情況下快速定位神經元重建結果匹配的一致點和差異點，并且適用于大規模神經元重建結果的匹配以及任何具有管狀結構的圖像匹配。

技術領域

本發明屬于生物醫學光學圖像處理領域，更具體地，涉及一種神經元重建結果匹配方法。

背景技術

神經元形態重建是指從神經圖像中提取神經元的骨架點同時建立骨架點之間的連接關系。獲取重建結果金標準通用方法如下：首先不同的手工者獨立地重建指定神經元，對重建結果進行匹配；其次，發現并定位重建的差異；最后，對差異進行投票，達成一致結果，從而最終獲得重建金標準。在上述過程中，對兩個重建神經元進行匹配，自動定位一致點和差異點是最為關鍵的步驟。

神經元重建結果匹配有如下含義：對于同一神經元的兩個重建骨架點，若它們兩者之間的距離小于給定閾值，則認為這兩個點一致；用這樣標準，從兩類骨架點中，找到同一神經元所有的一致點和差異點，這些一致點和差異點將構成同一神經元兩個重建結果的匹配結果。

現有典型的匹配方法通常有兩種模式。模式1：給定同一神經元兩種重建結果,分別用骨架點集A和點集B表示，對點集A中的點，計算與點集B中的每個點的距離，若距離小于給定閾值，則認為是一致點。按這種方式，從點集A提取所有一致點，這些一致點構成匹配結果。模式2：以點集B產生0-1圖像，若圖像體素位置在這些點集的鄰域中，則將圖像體素值賦為1，否則為0。對于點集A中的給定點，其位置位于賦值為1的圖像區域，則認為是一致點。搜索點集A中所有一致點，構成匹配結果。顯然，模式1計算復雜度高，而模式2以犧牲存儲空間來降低計算復雜度。

上述兩種模式完全適用于小規模神經元(骨架點個數小于1000個)重建結果匹配。隨著神經成像技術和圖像重建技術的發展，可高通量產生大規模甚至全腦尺度神經元重建結果。重建的神經元形態可包括數萬個甚至10萬個骨架點。在這種情況下，需要發展新的匹配模式，對同一神經元不同重建結果進行匹配，從而快速定位不同重建結果的一致和差異位置。

發明內容

針對現有技術的缺陷和改進需求，本發明提出了一種神經元重建結果匹配方法，其目的在于，利用多維哈希容器進行神經元重建結果的匹配，在不消耗大量存儲空間的情況下，快速定位不同重建結果匹配的一致點和差異點，從而為獲取神經元重建結果的金標準提供最為關鍵的技術環節。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種神經元重建結果匹配方法，該方法包括以下步驟：

(1)導入多個數字化樹型神經元重建文件，并獲取每一個數字化樹型神經元重建文件所對應的骨架點集合；

(2)根據步驟(1)中神經元的結構及規模特性，構建多維哈希容器；

(3)根據步驟(2)所構建的多維哈希容器，為步驟(1)導入的每一個數字化樹型神經元重建文件創建一個多維哈希容器，并將每一個數字化樹型神經元重建文件所對應的神經元骨架點集合保存到對應的多維哈希容器中；

(4)根據步驟(3)所創建的多維哈希容器，對每兩個多維哈希容器內的元素進行搜索匹配，輸出匹配結果。