精子序列图像超长时间跟踪方法研究与应用

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《世界卫生组织人类精液检查与处理实验室手册》(第五版)指出对单个精子的最长跟踪时间为15秒。本课题主要研究了精子序列图像超长时间跟踪方法,对单个精子进行15秒超长时间跟踪,给出了精子在不同时间段的运动学参数,可以更精确的评估精子质量,应用于南昌西尔戴尔医疗科技有限公司的实际测试系统中。采用了一种基于小窗口图像检测跟踪思想,对每一帧图像只要检测和跟踪小窗口内精子目标。主要研究内容如下:
　　(1)提出了精子最大距离预测法解决单个精子超长时间跟踪问题。由于精子帧间运动位移具有连续性,帧间的最大位移和方向都有一定的范围限制。根据精子这些运动特性,建立矢量跟踪运动模型。
　　(2)根据精子形态学特征,去除杂质。正常精子的面积、周长以及头部椭圆度都有固定的范围,而气泡、白细胞、小颗粒等杂质与正常精子在形态上有明显的差异,根据这些差异采用支持向量机的思想把物体分为两类,从而去除杂质。
　　(3)精子超长时间跟踪过程中会遇到运动精子和不动精子的干扰。通过检测后续帧中当前窗口内是否有精子,判断干扰精子的运动性。对于运动精子,采用最大距离预测法来预测其在下一帧的位置,待匹配精子中与预测点最近的为跟踪精子,从而排除了运动精子干扰。
　　(4)对于不动精子本文研究了精子干扰排除法来解决。由于不动精子的位置基本不变,检测当前窗口中不动精子在后续帧的位置,待匹配精子中与其距离最近的为干扰精子,从而排除了不动精子的干扰。
　　(5)设计了超长时间跟踪测试系统,该系统包含精子检测、数据分析、数据查询与管理以及精子运动轨迹实时回放等功能,最后给出单个精子的每一秒钟以及零至每一秒钟的运动学参数,为精子超长时间跟踪制定标准和建库提供了测试工具。
　　通过对2000个以上精子运动类型的跟踪实验表明,本文的最大距离预测法可以满足系统的实时性要求,且跟踪正确率达97％以上,从而为精子超长时间跟踪提供了直接的基础数据和实现方法。

著录项

作者
任明响;
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作者单位

南昌航空大学;

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授予单位南昌航空大学;
学科控制工程
授予学位硕士
导师姓名汪传忠;
年度 2014
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类生殖细胞;
关键词
精子序列图像; 超长时间跟踪; 最大距离预测; 矢量跟踪运动; 模拟实验;

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专利

1. 最大距离预测法在超长时间精子序列图像跟踪中的应用 [J] . 汪传忠 ,任明响 ,武海燕 . 测试技术学报 . 2014,第002期
2. 最大距离预测法在超长时间细胞序列图像跟踪中的应用 [J] . 游应德 . 科学技术与工程 . 2014,第011期
3. 基于缺损目标的CamShift序列图像跟踪方法 [J] . 李晓冰 ,王玉梅 ,张宏艺 . 光电技术应用 . 2011,第006期
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