[发明专利]一种基于统一模态转换的脑切片区域定位方法及装置

说明书

本发明涉及一种基于统一模态转换的脑切片区域定位方法及装置，属于图像配准技术领域。其中方法包括：获取多组荧光标记脑切片和Average Template脑图谱、数字Atlas脑图谱；对Average Template脑图谱和数字Atlas脑图谱做仿射变换，得到仿射变换后的Average Template脑图谱和数字Atlas脑图谱；将脑切片和仿射变换后的Average Template脑图谱进行模态转换，得到模态统一的脑切片和Average Template脑图谱；将模态统一的脑切片和Average Template脑图谱进行图像配准获取变形场，将变形场作用到数字Atlas脑图谱，得到变形后的数字Atlas脑图谱；提取变形后的数字Atlas脑图谱的轮廓与脑切片融合，完成脑切片的区域定位。本发明能有效克服非统一模态图像的影响，实现精准快速的脑切片区域定位。

技术领域

本发明涉及一种基于统一模态转换的脑切片区域定位方法及装置，属于图像配准技术领域。

背景技术

大脑是自然界中已知的最复杂、最精细的系统，对大脑工作原理的理解是人类认识自然和自身的重要挑战。为了全面了解神经细胞活动和脑网络组成结构，往往需要对实验动物不同脑区的细胞数目、分子表达及神经元活动进行准确的检测、定位和量化分析。例如研究者可能通过使用嗜神经病毒对实验动物进行标记，待病毒在动物体内充分表达之后，取出实验动物的脑组织制作脑切片，并经免疫组化处理后成像，然后参照标准脑图谱对脑切片上的标记神经元进行分析。标准脑图谱分为Average Template脑图谱和数字Atlas脑图谱，其中数字Atlas脑图谱对各个脑分区都有详细的定位，而Average Template脑图谱更贴近脑切片的形态特征。由于动物个体大小差异及脑切片在实际制作过程中会产生扭曲、形变和撕裂等问题，导致实际制作的脑切片难以直接和标准脑图谱相互对应，研究者不得不花费大量的时间和精力分析脑切片上各个位点所属的脑区，所以对脑切片进行精准快速的区域定位是亟待解决的问题。

目前常用的脑切片区域定位方法有以下几种：(1)参照标准脑图谱，在脑切片上人工识别不同脑区结构，并对各个脑区轮廓进行手绘，此方法不仅需要专家经验，而且工作量巨大且容易出现偏差，只能进行少量样本的制作；(2)使用Photoshop图像处理软件，提取标准脑图谱的轮廓并进行变形矫正，实现脑切片的半自动区域划分，此方法同样需要专家经验，且无法进行快速规模化的脑切片区域定位；(3)采用计算机视觉中的图像配准方法对齐标准脑图谱和脑切片，为保证脑切片上各个脑区的标记神经元形态不发生改变，故以脑切片为参考图像，以标准脑图谱为浮动图像来进行配准，然后提取配准后脑图谱轮廓和脑切片图像融合完成区域定位，该方法以其简便快速的特性而成为解决脑切片区域定位问题的有效手段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于统一模态转换的脑切片区域定位方法，用以解决现有方法的脑切片区域定位不准确等问题；同时还提供一种基于统一模态转换的脑切片区域定位装置，用以解决现有装置的脑切片区域定位不准确等问题。

为实现上述目的，本发明提出一种基于统一模态转换的脑切片区域定位方法，包括以下步骤：

获取多组图像，每组图像包括荧光标记脑切片和与其对应的Average Template脑图谱、数字Atlas脑图谱；

将Average Template脑图谱、数字Atlas脑图谱进行仿射变换，得到仿射变换后的Average Template脑图谱、数字Atlas脑图谱；

将脑切片和仿射变换后的Average Template脑图谱进行模态转换，得到模态统一的脑切片和Average Template脑图谱；

将模态统一的脑切片和Average Template脑图谱进行图像配准获取变形场，将得到的变形场作用到数字Atlas脑图谱，得到变形后的数字Atlas脑图谱；

提取变形后的数字Atlas脑图谱的轮廓与脑切片进行融合，完成脑切片的区域定位。