[發明專利]細胞計數方法

在審

• 申請號: 202110288168.7
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN112991213A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 吳京城;聞路紅;史振志;洪歡歡;胡舜迪
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/136;G06T7/11;G06T7/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了細胞計數方法，所述細胞計數方法包括以下步驟：(A1)構建第一高斯濾波器G₁和第二高斯濾波器G₂，并對活細胞圖像f進行處理，獲得第一圖像f_dg＝f*(G₁?G₂)；*表示卷積運算，所述第一高斯濾波器用于保留活細胞圖像中的低頻信息，所述第二高斯濾波器用于濾除活細胞圖像中噪聲，第一高斯濾波器G₁的標準差σ₁大于第二高斯濾波器G₂的標準差σ₂；(A2)對第一圖像f_dg進行自適應閾值處理，獲得細胞區域；(A3)對所述細胞區域進行孔洞填充和面積約束，獲得第二圖像；(A4)對所述第二圖像進行活細胞計數。本發明具有計數準確、效率高等優點。

技術領域

本發明涉及細胞增殖，特別涉及細胞計數方法。

背景技術

細胞增殖是生物體生長、發育、繁殖和遺傳的基礎，與疾病的產生與發展有著密切的聯系。細胞在增殖過程中的行為特性是生物醫學領域研究的熱點，對其研究必須在活細胞水平上進行。體外培養的單層細胞，經常用于研究細胞的行為，通常在多個時間點進行細胞計數來評估它們對刺激的增殖和分化。

在以前，常借助于細胞計數器之類的工具對細胞制品進行計數，這涉及到用胰酶消化培養瓶底層培養物來解離出細胞，破壞了細胞正常的生理活性，無法對同一細胞制品進行多次測量以生成完整的細胞生長曲線。人工檢查和計數非常耗時，并且高度依賴于操作員的專業技能。

隨著細胞分析需求的增加，耗時耗力的手動分析逐漸被細胞自動計數方法所取代。在自動計數方法中，圖像處理算法是用于細胞分析最強大和通用的方法之一。熒光顯微鏡是細胞生物學中主要成像工具，能提供具有分子特異性的高對比度圖像，但通常是定性分析細胞制品，光毒性和光漂白限制了活細胞的熒光成像。此外，使用外源性標記劑，也會給細胞帶來不可逆轉的損害，影響細胞正常生理活性。

相差顯微鏡采用相位對比技術將光穿過細胞微弱的相位變化轉變為振幅變化，在其自然狀態觀察活細胞，由于不會破壞細胞正常生理活性，對其采集的圖像進行自動化分析在解決各種生物學問題方面具有重要意義。

在細胞圖像自動化分析中，細胞分割是最為基礎和重要的領域，也是細胞計數的前提。然而，由于成像機制，導致相差顯微鏡采集到的細胞圖像存在亮度不均衡以及細胞與背景對比度較低的問題，極大地增加了分割難度。為了解決該技術問題，現有技術中以下解決方案：

1.Ronneberger等人在FCN的基礎上提出了U-NET模型，將反卷積層和特征層進行拼接彌補了信息損失，但由于梯度消失的原因，導致構建的網絡深度有限。

2.張文秀等人以U-NET網絡為基礎，引入殘差塊模型強化特征傳播能力，并利用注意力機制加強細胞區域的權重，減緩亮度不一致。這些方法需要人工手動制作大量的訓練集以及耗時的模型訓練，可能不適合對細胞圖像進行大規模快速分析。

3.Yin等人根據相差顯微鏡的成像原理，建立線性成像模型，利用稀疏約束正則化函數來對圖像進行復原，降低亮度不均衡和低對比度的干擾，后續僅使用閾值處理即可實現高質量的分割，但在圖像復原過程中會消耗大量計算資源。

4.Jaccard等人結合局部對比度閾值和光暈偽影校正的方法快速實現細胞分割，但該方法處理高密度細胞圖像時存在嚴重的欠分割。

5.其它方法，如Flight、Vicar等人提出的方法，但分割的準確性均受亮度不均衡及低對比度的影響。

發明內容

為解決上述現有技術方案中的不足，本發明提供了一種細胞計數方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

細胞計數方法，所述細胞計數方法包括以下步驟：