[發明專利]基于序列閾值差的精子顯微視頻序列濾波質量客觀評價方法

有效

• 申請號: 201810359333.1
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108629765B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 齊現英;劉伯強
• 申請（專利權）人: 山東第一醫科大學（山東省醫學科學院）
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/136;G06T5/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本發明公開了基于序列閾值差的精子顯微視頻序列濾波質量客觀評價方法，采用先加噪后去噪的實驗方法，通過濾波輸出視頻精子分割閾值的突變性及精子跟蹤軌跡的連續性來衡量濾波算法對圖像結構的保持能力和噪聲濾除能力。與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明將顯微視頻序列的VDST作為客觀評價指標，不受“干凈”標準圖像的限制，為精子顯微視頻序列選取濾波算法提供了切實可行的客觀評價指標，有利于提高精子目標分割及跟蹤的準確性，從而為精子動態活性分析奠定良好基礎。

技術領域

本發明涉及圖像處理領域，尤其涉及一種基于序列閾值差的精子顯微視頻序列濾波質量客觀評價方法。

背景技術

隨著環境污染及工作壓力等的加劇，男性精子質量有下降趨勢。臨床認為精子質量比數量更重要，而傳統人工目測主觀估計法已不能滿足精子質量的定量定性分析要求，計算機輔助精子質量系統因具有客觀性、準確性和重復性等優點而成為精子質量分析的發展方向。然而在顯微視頻序列攝取過程中會不可避免地引入各種類型噪聲，從而降低了顯微圖像的質量。一方面，精子顯微圖像中精子目標體積小，圖像對比度低，噪聲對精子顯微圖像的影響較宏觀圖像更明顯；另一方面，提取動態精子常用的最大類間差等閾值分割算法對噪聲比較敏感，易出現精子目標無法正確分割的現象，致使精子跟蹤失敗，使精子活性分析的準確性受到影響。因此，濾波處理是提高精子分割效率從而實現成功跟蹤的前提。

由于精子密度、顯微光照環境、樣本制作工藝等各方面差異的影響，不同樣本的圖像背景、興趣目標密度等存在較大差異，對濾波算法提出了更高要求。算法濾波性能一般通過濾波輸出圖像的質量進行評價，常用的圖像質量評價方法有主觀評價和客觀評價兩種。主觀評價方法是最可靠的，但易受觀察者的主觀影響，實際過程中難以使用。客觀質量評價指標常用的有信噪比PSNR(peak signal to noise ratio)及結構相似度SSIM(structuralsimilarity index)，但這兩個指標依賴于不含噪聲的標準圖像，對精子顯微視頻類難以獲取“干凈”標準圖像的場合并不適用。

針對算法對顯微圖像濾波性能的評價，目前大多數文獻僅從主觀效果方面進行了研究，并沒有從客觀指標方面對各種濾波算法的性能做出比較。因此，對精子顯微視頻序列濾波來說，目前尚缺乏一種脫離標準圖像進行濾波性能衡量的客觀評價指標和方法。

發明內容

為解決以上問題，本發明提出一種基于序列閾值差VDST的精子顯微視頻序列濾波質量客觀評價方法，以實現在脫離“干凈”標準圖像情況下，通過客觀評價指標VDST來衡量算法對精子顯微視頻序列濾波性能的目的。

具體到精子顯微視頻方面，根據精子的運動速度，將攝像機的采樣時間設為1秒，采樣頻率設為25即可滿足檢測需要。視頻序列一般為每秒25幅圖像，連續20-25幅圖像的精子跟蹤軌跡即可表明濾波算法的優劣。序列周期較短，每幅圖像的灰度分布變化較小，用最大類間差法對精子分割時，每幅圖像對應的閾值雖不盡相同，但差別較小。如果算法濾波性能好，則濾波輸出圖像的結構保持效果較好，序列圖像的精子分割閾值突變性小，可成功將動態精子從背景中提取出來，得到連續性較好的精子跟蹤軌跡。反之，如果濾波算法性能差，濾波過程損害了圖像結構，則序列圖像的分割閾值將發生較大突變，出現精子無法提取現象，則跟蹤軌跡的連續性惡化。因而精子閾值突變性大小及精子跟蹤軌跡的連續性變化可以體現濾波算法的降噪水平。

本發明采用先加噪后去噪的實驗方法，通過濾波輸出視頻精子分割閾值的突變性及精子跟蹤軌跡的連續性來衡量濾波算法對圖像結構的保持能力和噪聲濾除能力。具體方案如下所述：

基于序列閾值差的精子顯微視頻序列濾波質量客觀評價方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一，選精子視頻序列的m幅圖像組成新的圖像序列，對m幅圖像加入不同密度的噪聲，形成加噪視頻序列，用濾波算法對加噪視頻序列進行濾波，輸出濾波序列，其中m≥20；

步驟二，用最大類間差法對輸出的濾波序列進行精子分割，得到輸出序列圖像的分割閾值；