[发明专利]基于生长域的微管内增量式细胞质速度场评估方法

权利要求书

1.基于生长域的微管内增量式细胞质速度场评估方法，其特征在于，所述速度场评估方法，包括以下步骤：

S1，定义微管内增量式细胞质的生长域；

在步骤S1中，所述生长域由微管内增量式细胞质的胞质定义域进行实时更新得到，所述胞质定义域定义为：

Ω_t＝{(x，y)|0＜x＜L(t)，0＜y＜Y}

其中，Ω_t表示t时刻微管内的胞质定义域；(x，y)表示胞质定义域中的质点p的坐标；L(t)表示胞质定义域Ω_t在t时刻沿×轴方向上的长度，Y表示胞质定义域在y方向上的固定长度；假定胞质定义域在微管内的生长是单向的，即沿x轴方向上的单向生长，y轴上的宽度保持不变；

S2，基于生长域建立微管内增量式细胞质的位移关系模型；

在步骤S2中，基于步骤S1所得到的胞质生长域建立微管内增量式细胞质位移关系模型的具体方法为：在生长域中，假设在t₀时刻胞质定义域内一点p(t₀)的坐标为(x(t₀)，y(t₀))，在t时刻该点p(t)在定义域Ω_t内的坐标为(x(t)，y(t))，基于泰勒展开式，在p(t₀)附近的点p(t)的坐标可以表达为：

其中，R_n(t)为泰勒公式的余项；对于t时刻胞质定义域Ω_t内的质点运动到t+1时刻胞质定义域Ω_t+1的过程中，该质点在x方向的位移表示为d_x(t)，在y方向的位移表示为d_y(t)，考虑一阶变化率和二阶变化率，该质点在t时刻沿x和y方向的位移分别为：

那么，对于在t时刻定义域Ω_t内坐标为(x，y)的点，其在t+1时刻的定义域Ω_t+1内的坐标为(x+d_x(t)，y+d_y(t))；

S3，基于步骤S2所建立的位移关系模型，检测微管内增量式细胞质的速度场；

S4，通过图像灰度误差对步骤S3计算得到的速度场的真实性进行评估；

在步骤S4中，图像灰度误差的具体算法为：对于时刻t胞质定义域Ω_t内的一点p，其灰度值可表示为u(x，y，t)，将t时刻的胞质定义域Ω_t内的质点的灰度值，与通过平移估计值和平移后得到的t+1时刻胞质定义域Ω_t+1中新位置的灰度值之间的差异定义为灰度误差，如下式所示：

其中，N为定义域Ω_t中检测目标点的总数目；u(x，y，t)表示t时刻的定义域Ω_t中坐标为(x，y)点的灰度值，表示该点经过平移估计值和进行平移后，在定义域Ω_t+1中位置为处的灰度值，mean_pixel为定义域Ω_t内检测目标点的灰度平均值。

2.根据权利要求1所述的基于生长域的微管内增量式细胞质速度场评估方法，其特征在于，在步骤S3中，根据步骤S2所建立的胞质位移关系模型，确定胞质生长域内，质点在不同时刻的位置差，通过位移除以采样时间，得到胞质生长域内细胞质的速度场。