一种超分辨线粒体荧光图像的自动分割方法技术

本发明专利技术公开了一种超分辨线粒体荧光图像的自动分割方法，所述方法包括：获取待处理图像，所述待处理图像为第一超分辨线粒体荧光图像；对待处理图像先后进行预处理和阈值分割，并根据内嵴孔洞阈值，对阈值分割后的待处理图像进行填充，进而实现超分辨线粒体荧光图像的自动分割。本发明专利技术在对预处理后的待处理图像进行阈值分割之后，利用内嵴孔洞阈值作为约束条件，仅填充小于内嵴孔洞阈值的孔洞，在避免填充线粒体重叠导致的大面积孔洞的同时，提高了对线粒体分割的准确度，解决了由內嵴孔洞造成的环状骨架导致的线粒体长度测量偏差问题。的环状骨架导致的线粒体长度测量偏差问题。的环状骨架导致的线粒体长度测量偏差问题。

【技术实现步骤摘要】
一种超分辨线粒体荧光图像的自动分割方法


[0001]本专利技术涉及一种超分辨线粒体荧光图像的自动分割方法，属于图像分割


技术介绍

[0002]线粒体作为一种存在于大多数真核细胞内有双层膜结构的半自主细胞器，是细胞进行有氧呼吸的主要场所，是绝大多数细胞活动的能量来源。同时，它在很多基本的细胞功能中扮演了非常重要的角色，比如在细胞间信息传递，细胞的生长、分裂、分化、衰老及死亡。研究过程中，我们常需要对线粒体的形态结构、分布情况进行静态或动态的分析，揭示细胞的生理状态和机体健康。超分辨显微技术现已被广泛应用于研究线粒体的精细结构和动力学过程[张娇,何勤,武泽凯,等.超分辨显微成像技术在活细胞成像中的应用与发展[J].生物化学与生物物理进展,2021,48(11):1301
‑
1315.]。并且随着超分辨显微成像技术空间分辨率和时间分辨率的提高，线粒体超分辨图像的数量爆炸式增长,使得计算机自动化提取线粒体的形态结构、追踪线粒体的裂变和融合事件成为新的需要。线粒体分割的准确性也将极大地影响实验结果的真实性。
[0003]现有的线粒体分割方法在实际使用过程中适用于计算仅成像线粒体外膜的超分辨图像中的线粒体骨架长度；对于同时成像线粒体内外膜的超分辨图像，使用现有的线粒体分割方法将分割出内部存在孔洞的单个线粒体，形成内部环状骨架，造成线粒体骨架长度测量偏差。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种超分辨线粒体荧光图像的自动分割方法，其能够对超分辨线粒体荧光图像进行有效分割，有利于后续线粒体长度的测量。
[0005]本专利技术的第一个目的在于提供一种超分辨线粒体荧光图像的自动分割方法。
[0006]本专利技术的第二个目的在于提供一种超分辨线粒体荧光图像的自动分割系统。
[0007]本专利技术的第三个目的在于提供一种计算机设备。
[0008]本专利技术的第四个目的在于提供一种存储介质。
[0009]本专利技术的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0010]一种超分辨线粒体荧光图像的自动分割方法，所述方法包括：
[0011]获取待处理图像，所述待处理图像为第一超分辨线粒体荧光图像；
[0012]对待处理图像先后进行预处理和阈值分割，并根据内嵴孔洞阈值，对阈值分割后的待处理图像进行填充，进而实现超分辨线粒体荧光图像的自动分割。
[0013]进一步的，对待处理图像进行预处理，包括：
[0014]对待处理图像进行边缘预处理；
[0015]对边缘预处理后的待处理图像进行背景校正；
[0016]对背景校正后的待处理图像进行降噪处理，得到预处理后的待处理图像。
[0017]进一步的，所述对边缘预处理后的待处理图像进行背景校正，包括：
[0018]将边缘预处理后的待处理图像输入自适应滤波器组，得到背景图；
[0019]利用边缘预处理后的待处理图像减去背景图，得到背景校正后的待处理图像。
[0020]进一步的，所述自适应滤波器组包括多个圆形中值滤波器；
[0021]所述圆形中值滤波器的半径最小值，如下式：
[0022]R
min
＝Area
min
/L
unit
[0023]其中，R
min
表示圆形中值滤波器的半径最小值，Area
min
表示线粒体的最小面积，L
unit
表示单个像素点对应的实际长度；
[0024]所述圆形中值滤波器的半径最大值，如下式：
[0025]R
max
＝1/L
unit
[0026]其中，R
max
表示圆形中值滤波器的半径最大值。
[0027]进一步的，所述根据内嵴孔洞阈值，对阈值分割后的待处理图像进行填充，具体包括：
[0028]设定內嵴孔洞阈值；
[0029]遍历阈值分割后的待处理图像中的各个连通域，并判断各个连通域是否存在孔洞，输出多个判断结果；
[0030]若判断结果为连通域存在孔洞，则计算连通域内每个孔洞的像素个数；
[0031]若M<th，则对孔洞进行填充，如下式：
[0032]I
filled
(i,j)＝I
BW
(i,j)UI
holes
(i,j)
[0033]其中，M表示单个孔洞的像素个数，th表示內嵴孔洞阈值，I
filled
(i,j)表示已填充孔洞的待处理图像，I
BW
(i,j)表示阈值分割后的待处理图像，I
holes
(i,j)表示孔洞定位图像。
[0034]进一步的，在所述对阈值分割后的待处理图像进行填充之前，还包括：
[0035]根据线粒体的最小面积，对阈值分割后的待处理图像进行一次筛选；
[0036]在所述对阈值分割后的待处理图像进行填充之后，还包括：
[0037]对填充后的待处理图像进行骨架提取，并计算线粒体长度；
[0038]基于线粒体长度，根据线粒体长度阈值，对填充后的待处理图像进行二次筛选，从而完成超分辨线粒体荧光图像的自动分割。
[0039]进一步的，获取线粒体的最小面积的过程，包括：
[0040]获取示例图像，所述示例图像为第二超分辨线粒体荧光图像；
[0041]对示例图像进行预处理；
[0042]根据预处理后的示例图像，计算最小线粒体示例图像：
[0043]对最小线粒体示例图像进行阈值分割并计算线粒体的最小面积。
[0044]本专利技术的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0045]一种超分辨线粒体荧光图像的自动分割系统，所述系统包括：
[0046]获取单元，用于获取待处理图像，所述待处理图像为第一超分辨线粒体荧光图像；
[0047]分割与填充单元，用于对待处理图像先后进行预处理和阈值分割，并根据内嵴孔洞阈值，对阈值分割后的待处理图像进行填充，进而实现超分辨线粒体荧光图像的自动分割。
[0048]本专利技术的第三个目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0049]一种计算机设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现上述的自动分割方法。
[0050]本专利技术的第四个目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0051]一种存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现上述的自动分割方法。
[0052]本专利技术相对于现有技术具有如下的有益效果：
[0053]1、本专利技术能够在超分辨线粒体荧光图像中有效分割具有內嵴结构的线粒体；
[0054]2、本专利技术在对预处理后的待处理图像进行阈值分割之后，利用内嵴孔洞阈值作为约束条件，仅填充小于内嵴孔洞阈值的孔洞，在避免填充线粒体重叠导致的大面积孔洞本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超分辨线粒体荧光图像的自动分割方法，其特征在于，所述方法包括：获取待处理图像，所述待处理图像为第一超分辨线粒体荧光图像；对待处理图像先后进行预处理和阈值分割，并根据内嵴孔洞阈值，对阈值分割后的待处理图像进行填充，进而实现超分辨线粒体荧光图像的自动分割。2.根据权利要求1所述的自动分割方法，其特征在于，对待处理图像进行预处理，包括：对待处理图像进行边缘预处理；对边缘预处理后的待处理图像进行背景校正；对背景校正后的待处理图像进行降噪处理，得到预处理后的待处理图像。3.根据权利要求2所述的自动分割方法，其特征在于，所述对边缘预处理后的待处理图像进行背景校正，包括：将边缘预处理后的待处理图像输入自适应滤波器组，得到背景图；利用边缘预处理后的待处理图像减去背景图，得到背景校正后的待处理图像。4.根据权利要求3所述的自动分割方法，其特征在于，所述自适应滤波器组包括多个圆形中值滤波器；所述圆形中值滤波器的半径最小值，如下式：R
min
＝Area
min
/L
unit
其中，R
min
表示圆形中值滤波器的半径最小值，Area
min
表示线粒体的最小面积，L
unit
表示单个像素点对应的实际长度；所述圆形中值滤波器的半径最大值，如下式：R
max
＝1/L
unit
其中，R
max
表示圆形中值滤波器的半径最大值。5.根据权利要求1所述的自动分割方法，其特征在于，所述根据内嵴孔洞阈值，对阈值分割后的待处理图像进行填充，具体包括：设定內嵴孔洞阈值；遍历阈值分割后的待处理图像中的各个连通域，并判断各个连通域是否存在孔洞，输出多个判断结果；若判断结果为连通域存在孔洞，则计算连通域内每个孔洞的像素个数；若M<th，则对孔洞进行填充，如下式：I
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈同生，王冠晨，安春春，罗泽伟，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：