[發明專利]精子頭部形態識別方法、裝置及設備

有效

• 申請號: 202011215590.1
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112036384B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 劉暢;李福平;侯葦;賈燁琳;余林;吳應碧;鐘正華;廖露;趙陽玫
• 申請（專利權）人: 成都樸華科技有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 成都市集智匯華知識產權代理事務所(普通合伙) 51237
• 代理人: 李華;溫黎娟

1.一種精子頭部形態識別方法，其特征在于，包括：

S11：獲取精子染色顯微圖像；

S12：將精子染色顯微圖像通過精子頭部檢測模型，獲得精子頭部圖像和精子頭部在圖像中的位置信息；

S13：根據精子頭部圖像和精子頭部在圖像中的位置信息對精子頭部進行形態分析，獲得精子頭部形態識別結果；

所述S13的方法包括：

S131：對精子頭部圖像進行處理，包括：二值化處理、亮度處理、Otsu找到精子輪廓、K-means聚類獲取核區、開操作獲取精子頭部、頭部及核區膨脹找到頂體、開操作獲取頂體、橢圓擬合；

S132：根據處理后的精子頭部圖像提取出精子頭部形態參數，獲得的精子頭部形態參數包括頭部面積、頭部周長、頭部高度、頭部寬度、長寬比、頂體面積、核區面積、頂體比率、面積CV值、橢圓擬合度、對稱度；

S133：根據獲得的精子頭部形態參數和預設的精子標準值，輸出精子頭部形態類型，精子頭部形態類型分為正常精子、梨形精子、不定形精子、錐形精子、小頭精子、大頭精子、頂體異常精子和圓形精子；

所述S131的方法包括：

S1311：二值化處理：通過OpenCV二值化函數將精子頭部圖像二值化處理，得到黑白化的精子頭部圖像，其中二值化公式為：其中F(x)為返回的像素值，x為原先的像素值，threshold為閾值；

S1312：亮度處理：將黑白化的精子頭部圖像亮度調到均勻值，得到亮度均勻的精子頭部圖像；

S1313：Otsu找到精子輪廓：根據OpenCV查找輪廓函數中的Otsu算法找到精子頭部輪廓，得到精子頭部輪廓圖像，其中Otsu公式為：

g＝w₀(u₀-u)×(u₀-u)+w₁(u₁-u)×(u₁-u)，其中g為目標函數，w₀為前景點所占的比例，w₁＝1-w₀為背景像素點所占總像素點的比例，u₀為前景灰度均值，u₁為背景灰度均值，u＝w₀×u₀+w₁×u₁為全局灰度均值；

S1314：K-means聚類獲取精子核區：使用具有2個類別的K-means聚類算法對精子頭部像素進行聚類，粗略的將精子頭部分為核區部分、頂體和中段部分，其中K-means聚類損失函數公式為：

其中J為K-means聚類的損失函數，

u_i為第k個類的重心位置，x^(j)為第j個樣本，c＝{c₁，c₂，…c_k}為簇劃分；

S1315：開操作獲取精子頭部：選擇頂體和中段部分，進行Opencv開操作，先腐蝕后膨脹后得到只包含核區和頂體的精子頭部；

S1316：精子頭部及核區膨脹找到精子頂體：分別對精子頭部和核區進行膨脹操作，比較膨脹后的核區和頭部，并丟棄位于頭部區域之外的核區像素，從而得到新的核區，然后通過精子頭部減去精子核區找到精子頂體區域；

S1317：開操作獲取精子頂體：對精子頂體區域進行腐蝕操作，得到新的頂體區域，然后對處理后的頂體區域進行膨脹操作，比較膨脹操作后的精子頂體區域和頭部，并丟棄位于頭部區域之外的頂體像素，從而得到新的頂體區域；

S1318：橢圓擬合：通過OpenCV橢圓擬合函數對精子進行橢圓擬合。

2.根據權利要求1所述的精子頭部形態識別方法，其特征在于，還包括S10：生成精子頭部檢測模型；所述S10的方法包括：

S101：篩選出大樣本的精子染色顯微圖像；

S102：在精子染色顯微圖像上標注出精子頭部，并將標注后的精子染色顯微圖像分為訓練圖像集和測試圖像集；

S103：在TensorFlow框架下，采用YOLOv3網絡模型對訓練圖像集進行訓練，再通過測試圖像集來驗證并更新YOLOv3網絡模型參數再進行訓練，循環此過程直到獲得最終的精子頭部檢測模型。