[发明专利]精子路径交叉时的路径自动识别方法及精子质量分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机辅助的人体外精液分析方法，特别是涉及计算机辅助精液分析中精子路径交叉时的自动识别方法。

背景技术

常规的精液分析是由经验丰富的医学人员进行观察判断，包括显微镜检测、精液体积测定以及精子密度、存活率的显微镜检测。常规分析结果可以诊断一些严重的男性不育症，包括无精症、死精症以及所有精子都存在相同的结构畸形，例如没有顶体的圆头精子的男性不育症，但上述不育症只是男性不育中的少部分。临床上发现的大部分不育患者具有正常或轻微异常的常规精液分析结果。传统的人工精液分析方法往往带有很大的主观性，由于精子密度大、运动速度快，检验人员在显微镜下很难做到准确分析，且长时间的观察极易造成操作者视力疲劳，实验室条件、检验人员水平及经验不等，都会造成检测结果的误差，同时也降低了报告的客观性和可比性。例如，有数据表明，单单对活动精子百分率的监测结果在技术人员之间的差异范围至少达到20％，甚至40％。

由于常规精液分析主观性强，准确率低，重复性差，对生育能力预测存在明显的局限性，计算机辅助的精液分析(CASA)系统需求应运而生，可参见如下文献的记载：[1]肖松山，范世福，李彦芳，曹兴午，曹育爱，计算机辅助精子运动分析系统的研究，JOU RNAL O F T IANJ IN UN IV ERSITY Vol.33 No.6 Nov.2000；[2]庞增拴，精子运动能力检测系统中图像分割方法的选取与算法实现，河北省科学院学报，21(3)，2004。CASA系统是将现代的计算机技术和先进的图像处理技术运用在精子质量的分析上，操作简便、分析直观、数据可靠。CASA精子运动分析系统框图如图1所示，在现有的CASA系统中，精子路径识别的基本原理是：将精子样本放置在样品台上，利用载玻片和盖玻片加以固定；利用微机控制图像采集卡，对精子动态显微图像进行连续抓拍，将获取的图像序列存贮在计算机中，对每一幅精子图像进行预处理消除噪声，利用阈值分割方法进行精子目标识别，根据不同图像序列的精子位置，以路程、运行速度、运行方向为参考，求出精子的运动路径，并对这些路径进行筛选处理，最后根据运动路径计算出精子运动的标准参数，供精子质量分析使用。现有的CASA系统的基本流程请参阅图2所示。

在现有的CASA系统中精子路径识别时，多利用路程、运行速度、运行方向进行多帧图像间的精子关联，当存在2个及以上的精子路径交叉时，在交叉的时间段中，多个精子将重叠在一起，这段时间内对图像进行阈值分割只能得到一个精子目标，从而导致在精子关联生成路径这个步骤中多个精子的路径产生中断或者分析错误，严重影响了识别正确率的提高。精子路径交叉时的路径识别问题已成为目前精子路径分析中的难点问题。可参见如下文献所述：[1]肖松山，范世福，李彦芳，曹兴午，曹育爱，计算机辅助精子运动分析系统的研究，JOU RNAL O F T IANJ IN UN IV ERS ITYVol.33 No.6 Nov.2000；[2]庞增拴，精子运动能力检测系统中图像分割方法的选取与算法实现，河北省科学院学报，21(3)，2004；[3]于江有，王知衍，张艳青，精子多目标检测和跟踪算法的设计与实现，计算机工程与设计，2076，31(9)，2010。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种对CASA系统中精子路径交叉时的路径自动识别方法，实现多精子交叉时准确的路径识别，提高精子识别与分析的正确率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种计算机辅助精液分析中精子路径交叉时的路径自动识别方法，包括精子路径交叉时的路径识别步骤，其特征在于，精子路径交叉时路径识别步骤为：

当N个精子交叉时，虚拟出位置与交叉处精子完全相同但编号不同的N-1个克隆精子；所述N大于等于2；

N个进入交叉处的精子与交叉处的这个精子以及N-1个克隆精子进行一一对应关联，为N个进入交叉处的精子更新运动速度大小、方向以及加速度；

N个精子游离交叉区时，根据其速度大小和方向的变化，找出N个精子各自的游离路径。

精子路径交叉时的路径识别步骤包括：

在T时刻，N个精子共同达到精子Q所在的位置；

对精子Q的遍历次数进行统计，初始次数为0；

为交叉处的每个精子逐一寻找其在下一帧图像中的位置时，均探测到精子Q，使得精子Q的每被探测到一次就将遍历次数加1；

对遍历次数超过1次的精子进行“克隆”，得到N-1个所述克隆精子。