【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及细胞图像信息提取，具体涉及一种猪肌纤维几何表型及空间分布特征量化方法。
技术介绍
1、肉质作为肌肉组织综合物理化学属性，由组织内各类型细胞的理化属性决定。单细胞层面上的理化属性无法大面积测量，因此通常基于同类型细胞理化属性相对一致的假设，通过测量不同细胞类型所占个数比例以及相关的大小属性(如面积等)分析肉质。但是，已有研究指出在小鼠肌肉组织中，除了肌纤维类型比例，肌纤维类别的分布模式也与肌肉性状有着显著关联。从另一方面来说，同类型细胞的基因表达并不是固定不变的，而是随时间变化且具有空间异质性。这种基因表达的空间异质性预期会使得肌纤维的理化属性受空间位置影响，进而肉质会受肌纤维分布模式的影响。我们前期的实验结果也表明，猪肌纤维的类型比例，只以相关系数0.343影响骨骼肌的蛋白编码基因转录水平，与形状特征和分布模式有关的调控机制还有待探索。但是目前尚缺乏对肌纤维形状特征及分布模式特征的度量方法，尤其是后者。
2、有关肌肉纤维类型组成与鲜肉品质之间关系的报告是混杂的，即出现关联性截然不同的现象。例如i型纤维的比例、iib型纤维的比例与鲜肉剪切力的相关性在不同研究中截然相反。这可能是由于：某些肉质指标可能不仅与肌纤维的类型比例相关，也受肌纤维其它性状，例如分布模式等的影响，而这些因素尚缺乏指标去充分度量。
3、现有针对肌纤维表观性状的研究大部分没有将肌纤维切面轮廓坐标纳入分析，对于轮廓信息采取的是平面剖分，也因此没有充分量化肌纤维的形状属性。还需指出的是，上述研究均没有涉及到猪肌纤维，同时肌纤维的几
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决上述问题，提供一种猪肌纤维几何表型及空间分布特征量化方法。
2、为了达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、本专利技术提供了一种猪肌纤维几何表型及空间分布特征量化方法，包括以下步骤：步骤s1、图像获取：利用采样染色并显微拍照等生成肌肉组织肌纤维截面图像；
4、步骤s2、肌纤维轮廓及类别标注：利用数学形态学方法、深度学习方法或人工标注方法标注图像中每根肌纤维的轮廓，并对其进行大类或细分子类的类别划分；
5、步骤s3、几何中心计算：根据每根肌纤维的轮廓数据计算其几何中心的坐标；
6、步骤s4、距离矩阵构建：根据每根肌纤维的轮廓数据计算肌纤维之间的像素距离，用距离矩阵存储；
7、步骤s5、夹角矩阵构建：根据每根肌纤维的轮廓数据计算肌纤维之间的相对方向，用夹角矩阵存储；
8、步骤s6、肌纤维几何指标及染色程度度量：根据每根肌纤维的轮廓数据计算多项指标度量其几何形状，并度量其染色程度；
9、步骤s7、全局分布模式度量：根据肌纤维的几何中心坐标及形状指标度量其全局分布模式。
10、本专利技术进一步设置为：所述步骤s1中：对肌肉组织采样后进行免疫荧光或酶染色并显微拍照的方法，生成肌肉组织肌纤维截面的免疫荧光或酶染色图像，要求图像中肌纤维的轮廓清晰度达到肉眼可辩认，像素信息达到肉眼可划分肌纤维类别的程度。
11、本专利技术进一步设置为：所述步骤s2的具体分步骤为：
12、步骤s21、利用数学形态学方法、深度学习方法或人工标注方法标注每根肌纤维的轮廓及类别；
13、步骤s22、同类肌纤维的轮廓标注颜色一致，不同类别的不一致，并提供标注颜色与类别的对应关系；
14、步骤s23、通过分颜色像素与封闭闭轮廓识别的方法获得每根肌纤维的轮廓坐标集合及类别属性。
15、本专利技术进一步设置为：所述步骤s3中，假设为第j根肌纤维，对每根肌纤维的轮廓坐标集合，ωj＝{(x1,y1),…,(xn,yn)}，计算几何中心
16、本专利技术进一步设置为：所述步骤s6的具体分步骤为：
17、步骤s61、计算每根肌纤维的面积，其中第i根肌纤维的面积ai计算公式为：包围在封闭轮廓中的像素点数，包括轮廓自身，基于格林公式或逐行扫描计数内点与边界点总和；
18、步骤s62、计算每根肌纤维的等效直径，其中第i根肌纤维的等效直径eqdi计算公式为：
19、步骤s63、计算每根肌纤维的最长直径，第i根肌纤维的最长直径maxdi计算公式为：
20、步骤s64、计算每根肌纤维的圆形度，先通过welzl或ritter算法根据第i根肌纤维的轮廓集合ωi计算其最小外接圆的圆心坐标和半径ri，算法复杂度均为o(n)，其中n为区域所有点数，然后第i根肌纤维的圆形度cpi计算公式为：cpi＝ai/πri2；
21、步骤s65、计算每根肌纤维的坚实度，先通过graham扫描算法计算第i根肌纤维的最小凸包的轮廓集合convexi，其中第i根肌纤维的坚实度计算公式为：面积/最小凸包面积，即ai/aci，aci为凸包面积；
22、步骤s66、计算每根肌纤维的矩形度，先通过基于凸包生成的welzl迭代算法根据第i根肌纤维的轮廓集合ωi计算其最小外接矩形的四个顶点，按顺时针排列(x1(i),y1(i)),(x2(i),y2(i)),(x3(i),y3(i)),(x4(i),y4(i))，其中第i根肌纤维的矩形度计算公式为：
23、步骤s67、计算每根肌纤维的长短轴比lsi，其中第i根肌纤维的长短轴比计算公式为：(若值大于1)或(若值大于1)，其中wi和hi分别为步骤s66所算的最小外接矩形的宽与高。
24、本专利技术进一步设置为：所述graham扫描算法的基本步骤如下：
25、步骤a1、寻找最低点：首先找到所有点中纵坐标y值最小的点，这个点被称为基准点p0；
26、步骤a2、排序：然后对其余的点按照它们与基准点的连线与x轴的夹角的余弦值进行排序；这个排序是为了确保我们按照逆时针方向处理点；
27、步骤a3、构建凸包：使用一个栈来维护当前的凸包边界，从基准点开始，依次考虑排序后的点，如果当前点与栈顶的点形成的向量是逆时针旋转，则将该点压入栈中；如果当前点与栈顶的点形成的向量是顺时针旋转，则弹出栈顶的点，直到栈顶的点与当前点形成逆时针旋转；这个过程重复，直到所有的点都被考虑过；
28、步骤a4、处理共线点：如果算法中存在多个点共线的情况，graham扫描算法会通过比较斜率或者利用其他几何特性来决定哪些点应该被包含在凸包中。
29、本专利技术进一步设置为：所述welzl's迭代算法的核心思想是使用一个迭代的方法来逼近最优解，具体步骤如下：
30、步骤b1、初始化：算法开始时，选择点集中的一个点作为起始点；
31、步骤b2、寻找最优的矩形：对于当前点集中的每个点，计算一个包含该点和之前所有点的矩形；这个矩形是通过找到点集的凸包顶点来确定的，这些顶点与当前点形成的矩形面积最小；
32、步骤b3、迭代：重复步骤2，每次选择一个新的点作为当前点，直到所有点都被考虑过本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种猪肌纤维几何表型及空间分布特征量化方法，其特征是，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种猪肌纤维几何表型及空间分布特征量化方法，其特征是，所述步骤S1中：对肌肉组织采样后进行免疫荧光或酶染色并显微拍照的方法，生成肌肉组织肌纤维截面的免疫荧光或酶染色图像，要求图像中肌纤维的轮廓清晰度达到肉眼可辩认，像素信息达到肉眼可划分肌纤维类别的程度。
3.如权利要求2所述的一种猪肌纤维几何表型及空间分布特征量化方法，其特征是，所述步骤S2的具体分步骤为：
4.如权利要求2所述的一种猪肌纤维几何表型及空间分布特征量化方法，其特征是：所述步骤S3中，假设为第j根肌纤维，对每根肌纤维的轮廓坐标集合，Ωj＝{(x1,y1),…,(xn,yn)}，计算几何中心
5.如权利要求2所述的一种猪肌纤维几何表型及空间分布特征量化方法，其特征是，所述步骤S6的具体分步骤为：
6.如权利要求2所述的一种猪肌纤维几何表型及空间分布特征量化方法，其特征是，所述步骤S7的具体分步骤为：
7.如权利要求6所述的一种猪肌纤维几何表型及空间分布
8.如权利要求6所述的一种猪肌纤维几何表型及空间分布特征量化方法，其特征是，所述计算各类型肌纤维中几何中心点之间的距离矩阵，以及距离熵值的具体分步骤为：
9.如权利要求6所述的一种猪肌纤维几何表型及空间分布特征量化方法，其特征是，所述计算各类型肌纤维中几何中心点之间的夹角矩阵，以及熵值的具体分步骤为：
10.如权利要求6所述的一种猪肌纤维几何表型及空间分布特征量化方法，其特征是，计算各类型肌纤维中几何中心点分布的分型拟合参数向量a与D的具体分步骤如下：
11.如权利要求6所述的一种猪肌纤维几何表型及空间分布特征量化方法，其特征是，计算各类型肌纤维中几何中心点的最邻近指数向量NNI的具体分步骤如下：
12.如权利要求6所述的一种猪肌纤维几何表型及空间分布特征量化方法，其特征是，计算各类型肌纤维中几何中心点基于高斯径向基的分布拟合函数的具体分步骤如下：
13.如权利要求6所述的一种猪肌纤维几何表型及空间分布特征量化方法，其特征是，空间自相关性分析，计算全局莫兰指数I(k)的具体分步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种猪肌纤维几何表型及空间分布特征量化方法，其特征是，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种猪肌纤维几何表型及空间分布特征量化方法，其特征是，所述步骤s1中：对肌肉组织采样后进行免疫荧光或酶染色并显微拍照的方法，生成肌肉组织肌纤维截面的免疫荧光或酶染色图像，要求图像中肌纤维的轮廓清晰度达到肉眼可辩认，像素信息达到肉眼可划分肌纤维类别的程度。
3.如权利要求2所述的一种猪肌纤维几何表型及空间分布特征量化方法，其特征是，所述步骤s2的具体分步骤为：
4.如权利要求2所述的一种猪肌纤维几何表型及空间分布特征量化方法，其特征是：所述步骤s3中，假设为第j根肌纤维，对每根肌纤维的轮廓坐标集合，ωj＝{(x1,y1),…,(xn,yn)}，计算几何中心
5.如权利要求2所述的一种猪肌纤维几何表型及空间分布特征量化方法，其特征是，所述步骤s6的具体分步骤为：
6.如权利要求2所述的一种猪肌纤维几何表型及空间分布特征量化方法，其特征是，所述步骤s7的具体分步骤为：
7.如权利要求6所述的一种猪肌纤维几何表型及空间分布特征量化方法，其特征是，其中对...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈照力，金龙，李明洲，曹家雪，蒋岸岸，焦粤豪，柴进，韩国亮，
申请(专利权)人：四川农业大学，
类型：发明
国别省市：
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