一種神經網識別熒光染色精子的方法技術

一種神經網識別熒光染色精子的方法，包括以下步驟： １）．對待測精液樣品進行熒光染色； ２）．由顯微攝像儀攝制熒光染色樣品成為原始圖像信號，并顯示在熒光屏上； ３）．根據神經網識別技術將所顯示各種不同亮度的熒光圖像進行全面地學習，并進一步地記憶進行模式分類；予先確定熒光原始圖象序列信號屬于所述分類模式中的一種模式； ４）．對熒光原始圖象進行顏色、亮度、對比度、色調進行調整，使其成為清楚的三色圖并顯示； ５）．將調整后的三色原始圖去除背景噪聲成為去噪聲圖，再將去噪聲圖進行二值化處理成為二值化圖，并將被識別上的精子作上標記；將該三色原始圖與對精子作出標志的二值化圖進行對比，若二者的精子數相差在５％以上，則重新選擇類別，重新進行３）－５）步，直至二者的精子數相差在５％以內，則以此類別的三色原始圖與其對應的二值化圖為準； ６）．從顯微攝像的原始圖象序列信號中選取５－２０個視野，每個視野３－１６幀，得到選定類別的三色原始圖與二值化圖，進行精子動靜態統計計數； ７）．精子數的調整：檢查待測樣品是否為單層，若不是，則將不屬于單層樣品的多余模糊的精子刪除，若圖像不清楚沒被識別上的精子予以增補，重新計算精子數，得到最后的精子動靜態識別結果。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于生物醫學中數字圖象神經網識別
，特別涉及用于精子自動檢測系統中比灰度識別具有更高的智能性和更強的功能性的神經網識別熒光染色精子的方法。
技術介紹
目前國內外在精子自動分析檢測系統中，有的光學探頭是采用的雙頻閃原理，有的系統一律采用的是顯微攝像技術，對于精子自動檢測系統中，其攝像頭(CCD)不管是彩色系統，還是黑白系統，其識別技術幾乎都是采用灰度的方法，也就是將精液中的精子呈為黑色設為1，背景為白色，設為0，這種方法很難精確地區分出精子與非精子成分；當將精液中的紅白細胞及脫落的生殖細胞識別上時，造成精子密度過大；當沒把精子識別上時，造成精子的密度過低；特別是當非精子成分的尺度和灰度與精子一樣時，灰度級別一樣的非精子成分時，所用方法無法區分精液中的精子與非精子成分，根本無法區分。也就是說無法剔除與精子相似的雜質，致使分析系統所測量的一切結果都存在很大的誤差，為了解決這個問題，已有利用“紅外雙頻閃光學探頭”，但也只能解決部分雜質，還是不能根本解決問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是為解決已有方法無法區分精液中的精子與非精子成分，致使分析系統所測量的一切結果都存在很大的誤差的問題，提出，采用了熒光染色精子，并結合了“神經網識別技術”，本專利技術能將精子的活率和存活率嚴格地區分開，使精子密度的檢測達到95％以上的準確度。本專利技術提出的，包括以下步驟1).對待測精液樣品進行熒光染色；2)由顯微攝像儀攝制熒光染色樣品成為原始圖像信號，并顯示在熒光屏上；3)根據神經網識別技術將所顯示各種不同亮度的熒光圖像進行全面地學習，并進一步地記憶進行模式分類；予先確定熒光原始圖象序列信號屬于所述分類模式中的一種模式；4)對熒光原始圖象進行顏色、亮度、對比度、色調進行調整，使其成為清楚的三色圖并顯示；5)將調整后的三色原始圖去除背景噪聲成為去噪聲圖，再將去噪聲圖進行二值化處理成為二值化圖，并將被識別上的精子作上標記；將該三色原始圖與對精子作出標志的二值化圖進行對比，若二者的精子數相差在5％以上，則重新選擇類別，重新進行3)-5)步，直至二者的精子數相差在5％以內，則以此類別的三色原始圖與其對應的二值化圖為準；6)從顯微攝像的原始圖象序列信號中選取5-20個視野，每個視野3-16幀，得到選定類別的三色原始圖與二值化圖，進行精子動靜態統計計數；7)精子數的調整檢查待測樣品是否為單層，若不是，則將不屬于單層樣品的多余模糊的精子刪除，若圖像不清楚沒被識別上的精子予以增補，重新計算精子數，得到最后的精子動靜態識別結果。本專利技術的識別技術原理本專利技術采用了熒光染色精子的方法，使其只有精液中的精子被著色，其它一切非精子成分拒染，這樣就給識別技術提供了一個較寬的方法。因為精液經過染色以后，除了精子所呈現的兩種顏色(死精了為紅色和活精子為綠色)外，還存在著其他許多成分的顏色，所以很難精確地區分出精子成分，于是本專利技術結合了已有的“神經網識別技術”，對于千變萬化的畫面進行一一地學習，并進一步分組記憶，在運行檢測時可根據畫面的情況選擇合適的組別往下進行，這就保證了檢測結果的精度。本專利技術的特點1.染色后死精子呈紅色，活精子呈綠色，所以利用本專利技術能將死活精子嚴格地區分開，并且不影響精子的活動特性。2.據上述的特點，本專利技術能將精子的活率和存活率嚴格地區分開。3.根據特點1，所以精子密度的檢測達到95％以上的準確度。由于本專利技術能將死精子嚴格區分開，所以在精子的活力分級中不再是已有技術分為四級，而是五級。4.神經網識別技術在對少精癥(每個視野中只有1-2個精子)的檢測準確度遠優于其灰度的識別分析系統，因為只有精子著色，所以利用神經網識別技術可以準確地檢測到精子。5.由于神經源識別技術具有很高的智能性，所以它能將精子運動的原始軌跡圖及其跡線描述的很清楚。附圖說明圖1為本專利技術的方法流程框圖。圖2為模糊BP神經網示意圖。圖3為采用本專利技術方法的識別結果用于精子的自動分析檢測方法流程框圖。具體實施例方式本專利技術提出的一種神經網識別熒光染色精子的自動分析檢測方法，結合附圖及實施例詳細說明如下本專利技術的方法流程如圖1所示，包括以下步驟本專利技術提出的，包括以下步驟1)對待測單層精液樣品進行熒光染色后開始檢測；2)由顯微攝像儀攝制熒光染色樣品成為熒光原始圖像信號，并顯示在熒光屏上；3)模式分類根據神經網識別技術將所顯示各種不同亮度的熒光原始圖像進行全面地學習，并進一步地記憶分類，本實施例分為(1、2、3)三類模式；予先確定熒光原始圖象序列信號屬于所述分類模式中的一種模式；4)輸入熒光原始圖象序列，對熒光原始圖象進行顏色、亮度、對比度、色調進行調整，使其成為清楚的三色圖并顯示；5)質控檢查將調整后的三色原始圖去除背景噪聲成為去噪聲圖，再將去噪聲圖進行二值化處理成為二值化圖，并將被識別上的精子作上標記；將該三色原始圖與對精子作出標志的二值化圖進行對比，若二者的精子數相差在5％以上，則重新選擇類別，重新進行3)-5)步，直至二者的精子數相差在5％以內，則以此類別的三色原始圖與其對應的二值化圖為準；6)從顯微攝像的原始圖象序列信號中選取5-20個視野，每個視野3-16幀，得到選定類別的三色原始圖與二值化圖，進行精子動靜態統計計數(死/活精子數)，得到精子的動靜態識別結果；7)精子數的調整檢查待測樣品是否為單層，若不是，則將不屬于單層樣品的多余模糊的精子刪除，如因精子圖像不清楚沒被識別上的精子予以增補，重新計算精子數，得到最后的精子動靜態識別結果。所說的調整功能是指在得到識別結果后，這就解決了密度及各技術指標測不準的問題；上述步驟3)中所述的神經網識別技術是采用模糊BP神經網識別熒光下綠色活精子、紅色死精子，其主要原理詳細說明如下將實際熒光圖像中有關紅、綠色素成分的知識通過兩個結構完全一樣但輸入特征表達不同的模糊BP神經網的分類獨立學習訓練，以權值分布形式分別記錄下來綠色和紅色成分通道，從而達到識別的目的，如圖2所示，圖中從左到右分為輸入層R、G、B分別為圖像區任意點(I，J)的紅、綠、藍三色激勵強度(灰度)按熒光下綠色或紅色特征表達的輸入分量；第二層是模糊化語言描述，根據圖2按三通道分別進行，參數集{ai，0≤ai≤255I，ai≤ai+1，i＝{1，2，∧，12}}決定了該層及下一層的結構(各通道取不同的參數集)；第三層為模糊規則層，按If{R~=p.AndG~=q.4ndB~=r)Then,RuleNo=i}(i=1,2,Λ,127)]]>方式確定；輸出層為綠色或紅色判別(分別由兩個BP網實現)的二值變量。 設第一層輸入量為I=I1I2,]]> I2＝β(t)；第二層神經元為N1=F1MF121]]>第三層神經元為N2=R1MR351;]]>第四層輸出量為O。取λ，ε，Q(t)分別為學習步長、臨界誤差和樣本，則有如下算法Input M，N，λ，ε Input M，N，λ，εInitialize ωij(1)，ωi(2)For t＝1 To t＝N Step+1{For s＝1 To s＝M Step+1{ ∧∧∧∧∧∧∧，Layer2Sj=Σi=1i=13ω(1)ij&Cente本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋傳琳，陶西平，熊承良，王慧，高紅旗，
申請(專利權)人：北京航天瑞祺科技發展有限公司，
類型：發明
國別省市：