[發(fā)明專利]基于傅里葉變換的細胞牽引力測量方法、系統(tǒng)及介質(zhì)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011438356.5
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN112581437A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設計）人: 張帆;溫娜;趙冠棋;劉佳琪;朱疆;董明利;祝連慶
• 申請（專利權(quán)）人: 北京信息科技大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T5/00;G16B5/00
• 代理公司: 北京遠創(chuàng)理想知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11513
• 代理人: 衛(wèi)安樂

1.一種基于數(shù)字傅里葉變換的細胞牽引力測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取生長狀態(tài)良好且細胞對微柱產(chǎn)生拉伸的細胞區(qū)域的高倍顯微圖；

將高倍顯微圖轉(zhuǎn)化為灰度圖；

將灰度圖進行二維快速傅里葉變換得到頻譜圖；

對頻譜圖中的某一單頻點進行濾波和傅里葉逆變換，得到微柱陣列的幅值分布圖；

通過偏移值與幅值的對應關(guān)系將幅值分布圖轉(zhuǎn)換成偏移量的分布圖，由PDMS的剛度計算得到最終細胞力的分布圖。

2.如權(quán)利要求1所述測量方法，其特征在于，將高倍顯微圖轉(zhuǎn)化為灰度圖并填充為2048×2048像素大小的圖像。

3.如權(quán)利要求1所述測量方法，其特征在于，所述標定包括以下步驟：

S51、參照高倍顯微圖灰度圖中未發(fā)生偏移的微柱大小及與其他未偏移微柱之間的間距，構(gòu)建與高倍顯微圖經(jīng)填充后的灰度圖大小完全相同的灰度圖；

S52、將這些灰度圖做為待測圖，選擇與細胞-微柱顯微圖的灰度圖進行運算時相同的參數(shù)重復所述幅值分布圖的獲取步驟，得到一系列幅值圖，測量得到不同位移幅度下的幅值分布的系統(tǒng)響應；

S53、標定經(jīng)數(shù)字傅里葉變換、濾波、傅里葉逆變換處理后幅值分布和局部偏移量的關(guān)系。

4.如權(quán)利要求3所述測量方法，其特征在于，所述步驟S51中，以預先設定的標準微柱的直徑及間隔在灰度圖上構(gòu)建預先設定尺寸的“微柱”陣列，除最中心一個“微柱”發(fā)生偏移外，其余皆呈周期性排布；設置中心偏移“微柱”的偏移量為從0到60像素，以預先設定像素為步長得到一系列的灰度圖。

5.如權(quán)利要求4所述測量方法，其特征在于，所述預先設定尺寸的“微柱”陣列為17×17個“微柱”陣列。

6.如權(quán)利要求4所述測量方法，其特征在于，所述預先設定像素為10像素。

7.如權(quán)利要求3所述測量方法，其特征在于，所述步驟S53中，微柱偏移量在0-60像素的范圍內(nèi)，經(jīng)OriginPro程序分析擬合出的偏移量與幅值二者存在的線性關(guān)系。

8.一種基于數(shù)字傅里葉變換的細胞牽引力測量系統(tǒng)，其特征在于，包括：高倍顯微圖獲取模塊、灰度圖獲取模塊、頻譜圖獲取模塊、幅值分布圖獲取模塊和細胞力分布圖獲取模塊；

所述高倍顯微圖獲取模塊用于獲取生長狀態(tài)良好且細胞對微柱產(chǎn)生拉伸的細胞區(qū)域的高倍顯微圖；

所述灰度圖獲取模塊將高倍顯微圖轉(zhuǎn)化為灰度圖；

所述頻譜圖獲取模塊將灰度圖進行二維快速傅里葉變換得到頻譜圖；

所述幅值分布圖獲取模塊對頻譜圖中的某一單頻點進行濾波和傅里葉逆變換，得到微柱陣列的幅值分布圖；

所述細胞力分布圖獲取模塊通過偏移值與幅值的對應關(guān)系將幅值分布圖轉(zhuǎn)換成偏移量的分布圖，由PDMS的剛度計算得到最終細胞力的分布圖。

9.一種存儲一個或多個程序的計算機可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述一個或多個程序包括指令，所述指令當由計算設備執(zhí)行時，使得所述計算設備執(zhí)行如權(quán)利要求1至7所述方法中的任一方法。

10.一種計算設備，其特征在于，包括：一個或多個處理器、存儲器及一個或多個程序，其中一個或多個程序存儲在所述存儲器中并被配置為所述一個或多個處理器執(zhí)行，所述一個或多個程序包括用于執(zhí)行如權(quán)利要求1至7所述方法中的任一方法的指令。