[发明专利]神经元荧光显微图像的树突棘标注方法和追踪方法

说明书

本公开提供了一种神经元荧光显微图像的树突棘标注方法和追踪方法，可以应用于图像处理技术领域和神经生物学技术领域。该标注方法包括：根据神经元荧光显微图像中像素点的像素值，确定神经元荧光显微图像中的神经元区域；基于像素值的局部峰值，从像素点中确定位于神经元区域内的候选峰值点，其中，相邻局部峰值的距离大于预设阈值；根据候选峰值点的像素值变化信息，确定神经元荧光显微图像中的与树突棘相匹配的目标峰值点；基于目标峰值点，利用预设搜索框中像素点的梯度变化信息，标注神经元荧光显微图像中的树突棘区域，得到目标标注图像。

技术领域

本公开涉及图像处理技术领域和神经生物学技术领域，更具体地，涉及一种神经元荧光显微图像的树突棘标注方法和追踪方法。

背景技术

神经元通过形成突触位点进行交流，而在哺乳动物中，超过90％的兴奋性突触位于树突突起上，称为树突棘。树突棘的几何形状大小、密度、空间分布的改变都会影响神经元的信息整合，因此，树突棘在学习记忆与各种神经信息处理过程发挥着重要作用。很多神经性疾病都伴随树突棘的异常，因此常用光镜重建树突棘形态对树突棘进行定量分析。

在实现本公开构思的过程中，发明人发现相关技术中至少存在如下问题：在相关技术中，对神经元荧光显微图像中的树突棘进行标注的方法需要花费较长时间，导致标注效率较低，并且不能对树突棘进行时间上的追踪。

发明内容

有鉴于此，本公开提供了一种神经元荧光显微图像的树突棘标注方法和追踪方法。

本公开的一个方面提供了一种神经元荧光显微图像的树突棘标注方法，包括：

根据神经元荧光显微图像中像素点的像素值，确定神经元荧光显微图像中的神经元区域；

基于像素值的局部峰值，从像素点中确定位于神经元区域内的候选峰值点，其中，局部峰值表征神经元荧光显微图像中的局部区域最大的像素值，相邻局部峰值的距离大于预设阈值；

根据候选峰值点的像素值变化信息，确定神经元荧光显微图像中的与树突棘相匹配的目标峰值点；

基于目标峰值点，利用预设搜索框中像素点的梯度变化信息，标注神经元荧光显微图像中的树突棘区域，得到目标标注图像。

根据本公开的实施例，其中，根据神经元荧光显微图像中像素点的像素值，确定神经元荧光显微图像中的神经元区域，包括：

根据像素值，确定神经元荧光显微图像中像素点的平均值和标准差；

基于平均值和标准差，确定第一级阈值和第二级阈值，其中第一级为平均值与三倍的标准差之和，第二级阈值为平均值与标准差之和；

基于第一级阈值和第二级阈值，在神经元荧光显微图像中确定初始神经元区域；

利用自适应阈值在初始神经元区域中确定神经元区域。

根据本公开的实施例，其中，根据候选峰值点的像素值，确定神经元荧光显微图像中的与树突棘相匹配的目标峰值点，包括：

根据候选峰值点的像素值，确定像素值的偏导数；

根据偏导数，确定候选峰值点的结构张量矩阵；

基于结构张量矩阵的多个第一特征值，确定神经元荧光显微图像中的与树突棘相匹配的目标峰值点。

根据本公开的实施例，其中，根据候选峰值点的像素值，确定神经元荧光显微图像中的与树突棘相匹配的目标峰值点，包括：

根据候选峰值点的像素值，确定像素值的二阶偏导数；

基于二阶偏导数，确定候选峰值点的黑塞矩阵；

对黑塞矩阵的多个特征值进行绝对值处理，得到第二特征值；