一种基于大数据和图像追踪的精子质量检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于大数据和图像追踪的精子质量检测方法，其特征在于：包括以下步骤：1）用户提取精液样本，并将精液样本盛放在上部带有观察孔的观察容器内；2）将观察容器内的精液样本静置40分钟时间，使得精液样本液化；3）将液化后的精液样本制作为精液标本并放置于观察容器内；4）将手机放置于观察容器上，手机的摄像头通过观察容器的观察孔拍摄观察容器内的精液标本；5）使用手机录制视频并将手机的数据输出端与观察容器上的分析设备的数据输入端连接。本申请的技术方案通过小型设备可以在家进行精子质量检测，通过算法可以计算出视频中的精子的存活率和精子的健康程度，使得检测结果较为准确。

【技术实现步骤摘要】
一种基于大数据和图像追踪的精子质量检测方法
本专利技术涉及一种基于大数据和图像追踪的精子质量检测方法，属于医疗设备领域。
技术介绍
生育健康是现在孕龄夫妻最为关心的问题，在优生优育政策的背景下，生育健康更是提高到了国家政策层面。在1994年国际人口与发展会议上通过的生殖健康定义：生殖健康是指于生殖系统及其功能和过程所涉一切事宜，包括身体、精神和社会等方面的健康状态，而不仅仅指没有疾病或虚弱。因此，最后所述的这一条件意指男女均有权获知并能实际获取他们所选定的安全、有效、负担得起和可接受的计划生育方法，以及他们所选定的、不违反法律的调节生育率方法，有权获得适当的保健服务，使妇女能够安全地怀孕和生育，向夫妇提供生育健康婴儿的最佳机会。精子的健康对于备孕非常重要，精子质量过低会影响受孕几率，使得胎儿早产率上升、胎儿畸形率上升、胎儿智力受到影响。所以在备孕阶段，需要时刻关注精子的健康程度，保证胎儿的健康。一般情况下，精子质量检测需要到医院进行检查，在医院检查精子质量的过程不仅会使男性感到尴尬，并且检查较繁琐，检查报告需要较长时间才能拿到，检查结果出具不及时，需要占用大量的时间，对备孕造成了较大影响。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提供一种基于大数据和图像追踪的精子质量检测方法，通过小型设备可以在家进行精子质量检测，通过算法可以计算出视频中的精子的存活率和精子的健康程度，使得检测结果较为准确。为解决上述技术问题，本专利技术采取的技术方案是，一种基于大数据和图像追踪的精子质量检测方法，包括以下步骤：1)用户提取精液样本，并将精液样本盛放在上部带有观察孔的观察容器内；2)将观察容器内的精液样本静置40分钟时间，使得精液样本液化；3)将液化后的精液样本制作为精液标本并放置于观察容器内；4)将手机放置于观察容器上，手机的摄像头通过观察容器的观察孔拍摄观察容器内的精液标本；5)使用手机录制视频并将手机的数据输出端与观察容器上的分析设备的数据输入端连接；6)手机将拍摄的视频传输至观察容器上的分析设备，分析设备通过视频分析精液标本中移动精子数量和移动精子数量在总精子数量中所占的比例；7)分析设备通过分析精液标本，计算其中一部分移动精子在一段时间内的移动距离；8)将步骤6)和步骤7)对精液标本分析的结构发送至手机并进行显示。优化的，上述基于大数据和图像追踪的精子质量检测方法，步骤7)中，分析设备通过视频分析精液标本中移动精子数量和移动精子数量在总精子数量中所占的比例的过程包括：7-1)首先截取视频的第一帧图像；7-2)分析设备通过手机连接网络，从网络大数据中搜索精子的图像，将从网络大数据中搜索到的精子图像与视频的第一帧图像中的精子图像进行比对，将第一帧图像中与从网络大数据中搜索到的精子图像相似的图像块作为追踪目标；7-3)为第一帧图像中确定的每个追踪目标建立追踪过程中的状态空间模型；7-4)使用状态空间模型追踪每个追踪目标的移动并对追踪目标的移动速度进行计算；7-5)根据追踪目标的移动速度判断追踪目标对应的精子的活性。优化的，上述基于大数据和图像追踪的精子质量检测方法，在步骤7-3)中，使用状态空间模型追踪每个追踪目标的移动并对追踪目标的移动速度进行计算的过程包括：7-3-1)将全部的追踪目标作为一个在空间内的n个样本点xi，i＝1,2,......,n，将样本点x的向量定义为：式中，Sh是一个半径为h的多维球区域，k的值表示在这n个样本点中，有k个样本点落入了Sh的区域中，(xi-x)为样本点相对于x的偏移向量；7-3-2)定义X代表多维的空间，点x为X中的一个点，则向量x的模为||x||2＝xTx；设定函数K为：K:X→R，R为实数域，则剖面函数k:[0,∞]→R，即K(x)＝k(||x||2)；K(x)＝k(||x||2)满足k为非负数、k为非增数、k为分段连续的且满足将K(x)定义为核函数；7-3-3)对于每个样本点均引入一个衡量系数，则GH(xi-x)＝|H|-1/2G(H-1/2(xi-x))，其中G(x)是一个单位核函数，H为一个正定的对称d×d带宽矩阵，w(xi)≥0是一个权重系数；7-3-4)将H定义为单位矩阵H＝h2I，将H带入M(x)得到设定mh(x)＝M(x)+x，则优化的，上述基于大数据和图像追踪的精子质量检测方法，在步骤7-4)中，将视频的每一帧中样本点的偏移向量相加，则视频中的样本点的偏移量为：(xi-x)+(xi+1-xi)+…+(xi+n-xi+n-1)，i+n为视频的总帧数，则追踪目标的移动速度为：t为视频的时间，追踪目标的移动速度的移动速度越大，则追踪目标对应的精子的活性越高。优化的，上述基于大数据和图像追踪的精子质量检测方法，在步骤7-3)和步骤7-4)中，对状态空间模型进行滤波，其过程包括：定义状态向量：Xk＝[xk,yk,vkx,vky]，其中，xk,yk追踪目标的中心坐标，vkx,vky表示追踪目标的运动速度；定义观测向量：Zk＝[xk’,yk’]，其中xk’,yk’分别表示第k帧观测到的追踪目标的中心坐标；追踪目标做随机的加速运动，则加速度ak服从高斯分布则vkx＝v(k-1)xt+ak-1t、vky＝v(k-1)yt+ak-1t；追踪目标的过程模型和观测模型为：和则状态转移矩阵和观测矩阵分别为：将状态向量的初始值设置为：X0＝[x0,y0,0,0]。优化的，上述基于大数据和图像追踪的精子质量检测方法，观察容器的观察孔上设置有多片式显微镜片，观察容器内设置有固定精液标本的卡槽；观察孔位于精液标本的正上方；观察容器内设置有照明设备。本专利技术的优点在于：本申请中，通过手机的摄像头通过观察孔上的显微镜片拍摄观察容器内的精液标本，通过将视频传输至分析设备进行分析，得到精液活性数据。本申请的技术方案操作简便，在家庭中也可以进行操作检查，可以随时掌握精液活性情况，为备孕提供较好的数据资料。本申请中，通过对能够移动的精子数量在总精子数量中所占的比例进行统计，可以获得精子中有效精子的比例，能够移动的精子数量在总精子数量中所占的比例达到50％，说明精液质量较高，低于50％则说明不适宜怀孕。本申请中还对精子的活动距离进行统计，精子的活动距离可以说明精液中存活的精子的活跃程度，精子的活跃程度越高，说明怀孕的几率越大，并且能够较好的保证胎儿的健康。本申请中，将拍摄的精液视频的每一帧图像进行分析，通过这样的方式追踪并计算精子是否移动，进而检测出精液中存活的精子的比例。将精子在每一帧图像中的坐标差值相加，得到精子的活动距离，以精子的活动距离的视频的拍摄时长计算精子的活动速率，活动速率越高，标明精子的质量越高。本申请中，通过算法计算精子在坐标系空间内的偏移向量，从而计算出精子的移动距离和移动速率。通过带入权重系数和衡量系数，使得追踪精子移动的向量函数的精确程度增加，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于大数据和图像追踪的精子质量检测方法，其特征在于：包括以下步骤：/n1)用户提取精液样本，并将精液样本盛放在上部带有观察孔的观察容器内；/n2)将观察容器内的精液样本静置40分钟时间，使得精液样本液化；/n3)将液化后的精液样本制作为精液标本并放置于观察容器内；/n4)将手机放置于观察容器上，手机的摄像头通过观察容器的观察孔拍摄观察容器内的精液标本；/n5)使用手机录制视频并将手机的数据输出端与观察容器上的分析设备的数据输入端连接；/n6)手机将拍摄的视频传输至观察容器上的分析设备，分析设备通过视频分析精液标本中移动精子数量和移动精子数量在总精子数量中所占的比例；/n7)分析设备通过分析精液标本，计算其中一部分移动精子在一段时间内的移动距离；/n8)将步骤6)和步骤7)对精液标本分析的结构发送至手机并进行显示。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于大数据和图像追踪的精子质量检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)用户提取精液样本，并将精液样本盛放在上部带有观察孔的观察容器内；
2)将观察容器内的精液样本静置40分钟时间，使得精液样本液化；
3)将液化后的精液样本制作为精液标本并放置于观察容器内；
4)将手机放置于观察容器上，手机的摄像头通过观察容器的观察孔拍摄观察容器内的精液标本；
5)使用手机录制视频并将手机的数据输出端与观察容器上的分析设备的数据输入端连接；
6)手机将拍摄的视频传输至观察容器上的分析设备，分析设备通过视频分析精液标本中移动精子数量和移动精子数量在总精子数量中所占的比例；
7)分析设备通过分析精液标本，计算其中一部分移动精子在一段时间内的移动距离；
8)将步骤6)和步骤7)对精液标本分析的结构发送至手机并进行显示。


2.根据权利要求1所述的基于大数据和图像追踪的精子质量检测方法，其特征在于：步骤7)中，分析设备通过视频分析精液标本中移动精子数量和移动精子数量在总精子数量中所占的比例的过程包括：
7-1)首先截取视频的第一帧图像；
7-2)分析设备通过手机连接网络，从网络大数据中搜索精子的图像，将从网络大数据中搜索到的精子图像与视频的第一帧图像中的精子图像进行比对，将第一帧图像中与从网络大数据中搜索到的精子图像相似的图像块作为追踪目标；
7-3)为第一帧图像中确定的每个追踪目标建立追踪过程中的状态空间模型；
7-4)使用状态空间模型追踪每个追踪目标的移动并对追踪目标的移动速度进行计算；
7-5)根据追踪目标的移动速度判断追踪目标对应的精子的活性。


3.根据权利要求2所述的基于大数据和图像追踪的精子质量检测方法，其特征在于：在步骤7-3)中，使用状态空间模型追踪每个追踪目标的移动并对追踪目标的移动速度进行计算的过程包括：
7-3-1)将全部的追踪目标作为一个在空间内的n个样本点xi，i＝1,2,......,n，将样本点x的向量定义为：式中，Sh是一个半径为h的多维球区域，k的值表示在这n个样本点中，有k个样本点落入了Sh的区域中，(xi-x)为...

【专利技术属性】
技术研发人员：周昌发，
申请(专利权)人：成都吱吖科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51