DNA图像中的精子碎片识别方法技术

一种DNA图像中的精子碎片识别方法，包含:采集精子样本的精子图像、对精子图像进行图像前处理以筛选出多个候选精子、提取每一个候选精子的精子头部的轮廓、计算每一个候选精子的精子头部的核轮廓及晕圈轮廓，并拟合每一个候选精子的精子头部的轮廓的半径以及对每一个候选精子进行分类，将正常精子及存在精子DNA碎片由精子图像中分类出来，以得到正常精子及存在精子DNA碎片，据此，医生可以进一步的从这些存在精子DNA碎片来针对不育、自发流产、胚胎停育的病因来进行分析以及对于妊娠结局的预测和辅助生育方式的选择可以事先做评估及诊断。

Sperm fragment recognition in DNA image

【技术实现步骤摘要】
DNA图像中的精子碎片识别方法
本专利技术是涉及一种精子识别方法，特别是有关于DNA图像中的精子碎片识别方法。
技术介绍
近年来，对于男性生育力的评估除了检测精液常规之外，对精子功能的检测也逐渐受到重视，尤其是对于精子DNA完整性的检测。有研究表明精子DNA损伤会影响体外受精的受精率、胚胎质量、临床妊娠率、流产率等等。目前最常用的检测方法是精子染色质扩散试验SCD法、流式细胞仪检测法及吖啶橙染色等方法。目前大部份文献报导认为精子核DNA碎片率(DFI)>27％或者更高的患者，其生育力相对低下，DFI愈低则反映了精子DNA的完整系较好，则具有较高的生育能力。造成精子DNA损伤的原因很多，其包括了在精子生长过程中细胞的凋亡、精子贮存及运输阶段内源性损伤因子、药物、化学毒物等等，精子在附睪中因活性氧造成的损伤是其中一个非常重要的因素。精子是终末分化的细胞，其DNA损伤厚不具有修复功能。精液常规和精子DFI之间并不是平行的关系，虽然部份患者精液常规检查密度活力均正常，其精子DFI水平较高，对精子DNA完整性的检查是独立于精液常规之外的精子功能的检查。但是因为检测过程繁琐，试剂昂贵，精子DFI检查开展相对较少。然而，对于采用精子染色质扩散试验SCD法进行精子碎片分析来说，是在低倍数显微镜下，用人工镜检的方式来进行分析。但是人工镜检的方式存在许多弊端，例如主观性强，不同操作者所做出的结论不一致，同一个操作者在不同时段得出的结论也会存在不一致，导致于人为的判断上会有极大的误差，主要的原因在于无法对染色后的精子图像进行定量分析。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于公开一种DNA图像中的精子碎片识别方法，对精子样本在低倍数显微镜下采集成精子图像，对于获取的精子图像进行图像前处理、提取精子轮廓和晕圈轮廓、并计算出拟合轮廓的半径，将精子图像中的精子碎片予以识别并且分类，而找出精子样本中的精子碎片。根据上述目的，本专利技术公开一种DNA图像中的精子碎片识别方法，包含:采集精子样本的精子图像、对精子图像进行图像前处理以筛选出多个候选精子、提取每一个候选精子的精子头部的轮廓、计算每一个候选精子的精子头部的核轮廓及晕圈轮廓，并拟合每一个候选精子的精子头部的轮廓的半径以及对每一个候选精子进行分类，将正常精子及存在精子DNA碎片由精子图像中分类出来，以得到正常精子及存在精子DNA碎片，据此，医生可以进一步的从这些存在精子DNA碎片来针对不育、自发流产、胚胎停育的病因来进行分析以及对于妊娠结局的预测和辅助生育方式的选择可以事先做评估及诊断。附图说明图1为根据本专利技术所揭露的技术，表示DNA图像中的的精子碎片识别方法的步骤流程图。图2为根据本专利技术所揭露的技术，表示利用图像二值化法对精子的DNA图像进行图像化处理以对于每一个精子的轮廓进行识别的示意图。图3为根据本专利技术所揭露的技术，表示采集精子的DNA图像示意图。图4为根据本专利技术所揭露的技术，表示对精子进行识别的示意图。图5A－图5B为根据本专利技术所揭露的技术，表示将每一个候选精子进行分类，以找出存在精子DNA碎片及正常精子的示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术特征及优点，能更为相关
人员所了解，并得以实施本专利技术，在此配合所附的图式、具体阐明本专利技术的技术特征与实施方式，并列举较佳实施例进一步说明。以下文中所对照的图式，为表达与本专利技术特征有关的示意，并未亦不需要依据实际情形完整绘制。而关于本案实施方式的说明中涉及本领域技术人员所熟知的
技术实现思路
，亦不再加以陈述。首先请参考图1，并同时配合图2－图4及图5A－图5B一并来说明。图1为根据本专利技术所揭露的技术，表示DNA图像中的的精子碎片识别方法的步骤流程图。图2为根据本专利技术所揭露的技术，表示利用图像二值化法对精子的DNA图像进行图像化处理以对于每一个精子的轮廓进行识别的示意图。图3为根据本专利技术所揭露的技术，表示采集精子的DNA图像示意图。图4为根据本专利技术所揭露的技术，表示对精子进行识别的示意图。图5A－图5B为根据本专利技术所揭露的技术，表示将每一个候选精子进行分类以找出存在精子DNA碎片及正常精子的示意图。如图1的步骤流程中所示，步骤10，采集精子样本的精子图像。在此步骤中，采集精子样本的图像主要是利用显微摄像系统来达成，其中显微摄像系统主要是藉由显微镜，特别是采用低倍数的显微镜例如20X倍物镜及摄像单元所组成，其主要的功能是将显微镜的物镜观察到的精子样本的图像信号放大之后，由摄像单元将精子样本进行抓拍而形成静态图像。在此步骤中，在对精子进行图像的抓拍时，最好是针对具有较多精子的样本来进行抓拍，因为精子数多，也较容易进行判断。因此藉由显微摄像系统所拍摄得到的精子的图像，如图2所示。在图2中，预先将所抓拍得到的精子予以一一标示，即如图2中的数字1-11，每一个数字代表一个精子，在此所抓拍得到的精子可能是正常也可能是存在精子DNA碎片。接着，进行步骤12:对于精子图像进行图像前处理以筛选出多个候选精子。在此步骤中，根据精子图像的特点，利用高斯平滑，去除噪声，并对精子进行图像前处理，藉此可以让精子图像中的数据量减少，降低噪声，从而可以由精子图像中筛选出多个候选精子。其中，图像前处理是采用图像进行二值化(thresholding)处理，其可以是固定阈值法或是自适应阈值化法。再接着进行步骤14:从经过图像前处理的精子图像中提取每一个候选精子的轮廓。在此步骤中，是先将经过图像前处理的精子图像中提取出来的每一个候选精子的轮廓予以识别，即如图2中将每一个候选精子的精子头部圈起来，予以识别每一个精子的精子头部的轮廓。步骤16:计算每一个候选精子的核轮廓及晕圈轮廓，并拟合轮廓的半径，在本专利技术中拟合轮廓的半径是采用最小二乘的椭圆拟合算法，首先根据获取的轮廓点的坐标集合(X,Y)进行椭圆拟合，得到椭圆的长轴、短轴，使用长轴和短轴的和值来作为精子头部的半径，其计算步骤与方式如下：设平面任意位置椭圆方程为：x2+Axy+By2+Cx+Dy+E＝0设Pi(xi，yi)(i＝1，2，...，N)，为椭圆轮廓上的N(N≥5)个测量点，依据最小二乘原理，所拟合的目标函数为:若使为最小，则只需由此可得到方程：解方程可以得到A，B，C，D，E的值。根据椭圆的几何知识，可以计算出椭圆的五个参数：位置参数(θ,x_0,y_0)以及形状参数(a,b)。则我们要的半径为(a+b)/2。在此步骤中是根据图4，标示为1(图面最左边)的图中，A表示为精子头部最小直径，B为精子单侧光晕厚度来计算，因此可以计算出在图2中每一个提取出来的候选精子的精子头部的最小直径及精子单侧光晕厚度，如图3所示。步骤18:从多个候选精子中，将正常精子与存在精子DNA碎片从精子图像中分类出来。于前述步骤中已经计算出每一个候选精子的精子头部的最小直径及精子单侧光晕厚度，当B(精子单侧光晕厚度)小于或等于1/3A(精子头部最小直径)时，则可以判断该候选精子为存在精子DNA碎片，其公式可以表示为B≦1/3A，因此可以根据图3中所计算的数值将精子图像中的每一个精子进行分类。另外，同时根据图4中标示数字为2－5的精子头部图示(由图面左边第二图到右边)来将精子图像中的每一个候选精子予以分类，其中图4中标示为数字2及数字3的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种DNA图像中的精子碎片识别方法，其特征在于，所述DNA图像中的精子碎片识别方法包含以下步骤:采集精子样本的精子图像；对所述精子图像进行图像前处理以筛选出多个候选精子；提取各所述候选精子的精子头部的轮廓；计算各所述候选精子的所述精子头部的核轮廓及晕圈轮廓，并拟合各所述候选精子的所述精子头部的所述轮廓的半径；以及对所述候选精子进行分类，将正常精子及存在精子DNA碎片由所述精子图像中分类出来，以得到所述正常精子及所述存在精子DNA碎片。

【技术特征摘要】
1.一种DNA图像中的精子碎片识别方法，其特征在于，所述DNA图像中的精子碎片识别方法包含以下步骤:采集精子样本的精子图像；对所述精子图像进行图像前处理以筛选出多个候选精子；提取各所述候选精子的精子头部的轮廓；计算各所述候选精子的所述精子头部的核轮廓及晕圈轮廓，并拟合各所述候选精子的所述精子头部的所述轮廓的半径；以及对所述候选精子进行分类，将正常精子及存在精子DNA碎片由所述精子图像中分类出来，以得到所述正常精子及所述存在精子DNA碎片。2.如权利要求1所述的DNA图像中的精子碎片识别方法，其特征在于，所述采集精子样本的所述金子图像的步骤是通过低倍数显微镜达成。3.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛仁建，
申请(专利权)人：上海北昂医药科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31