面向自动化去核的视觉检测关键技术研究

发布时间：2017-06-06 18:26

  本文关键词：面向自动化去核的视觉检测关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：细胞去核是实现体细胞克隆的关键技术。随着体细胞克隆操作逐步走向批量化,自动化细胞去核技术已经成为发展趋势,而高效的视觉检测是实现自动化去核的基础。针对自动化去核面临的主要问题:卵母细胞极体定位和细胞弹性测量,论文对其中的视觉检测方法进行了深入的研究。本文的主要工作包括:(1)本文提出了基于学习和预测的细胞极体检测方法。一方面,改进了特征提取算法,再利用机器学习算法对提取的特征进行学习和训练,产生高精度的分类器,提高了细胞极体检测的成功率;另一方面,通过对细胞质轮廓的曲率进行检测,预测出细胞极体可能存在的位置,缩小了检测范围,提高了检测方法的效率。本文利用猪卵母细胞和小鼠卵母细胞进行极体检测实验,表明对于不同类型的极体检测准确率可达96%。(2)本文针对细胞弹性测量的需要,提出了亚像素级细胞轮廓检测方法。首先,对显微图像使用像素级粗检测,获得细胞轮廓。然后,根据粗检测的结果,以细胞轮廓的整数级像素点为中心,提取邻域图像。在邻域图像上,计算像素点的梯度值,确定拟合方向,根据拟合方向,进行多项式拟合。最后,根据拟合的多项式曲线,调整细胞轮廓点的坐标位置,获得亚像素级细胞轮廓。本文提出了亚像素级细胞轮廓检测方法,相比于像素级检测方法,具有更高精度。(3)本文面向自动化去核,对视觉检测关键技术进行了深入的研究。设计并搭建了基于Compact RIO的微操作机器人系统,实现了基于亚像素级细胞轮廓检测的细胞弹性测量、自动化细胞拨动和自动化极体检测,通过大量的实验验证了极体检测方法和亚像素级细胞轮廓检测的有效性,提高了卵母细胞去核的自动化水平。
【关键词】：微操作机器人 极体检测 亚像素 自动化去核
【学位授予单位】：南开大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q813;TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-19
• 第一节 面向自动化去核的视觉检测方法的研究背景9-10
• 第二节 面向自动化去核的视觉检测方法的研究现状10-16
• 1.2.1 显微操作系统的研究现状11-12
• 1.2.2 细胞极体检测方法的研究现状12-14
• 1.2.3 轮廓检测方法的研究现状14-16
• 第三节 本文主要研究内容及章节安排16-19
• 1.3.1 本文的主要研究内容16-17
• 1.3.2 本文的章节安排17-19
• 第二章 基于学习和预测的细胞极体检测方法19-33
• 第一节 极体检测方法流程19-21
• 第二节 基于学习的极体存在判定方法21-24
• 2.2.1 改进的HOG算法21-23
• 2.2.2 基于SVM算法的极体存在判定23-24
• 第三节 极体位置预测24-25
• 第四节 极体位置检测25-26
• 第五节 细胞极体检测实验26-31
• 2.3.1 样本库的建立26
• 2.3.2 HOG特征参数选择26-28
• 2.3.3 PCA参数的选择28
• 2.3.4 极体位置预测结果28-30
• 2.3.5 极体检测结果30-31
• 第六节 本章小结31-33
• 第三章 亚像素级细胞轮廓检测方法33-43
• 第一节 亚像素级细胞轮廓检测流程33-36
• 3.1.1 粗检测34-35
• 3.1.2 亚像素级检测35-36
• 第二节 亚像素级细胞轮廓检测方法36-38
• 3.2.1 拟合方向的确定36-37
• 3.2.2 二次曲线的拟合37-38
• 第三节 亚像素级细胞轮廓检测实验38-42
• 第四节 本章小结42-43
• 第四章 面向自动化去核的视觉检测实验43-59
• 第一节 基于COMPACTRIO的微操作机器人系统43-49
• 4.1.1 基于CompactRIO的微操作机器人系统的硬件平台构建43-46
• 4.1.2 基于Labview的可视化软件平台46-49
• 第二节 基于亚像素级细胞轮廓检测的细胞弹性测量49-52
• 4.2.1 细胞弹性测量实验流程49-50
• 4.2.2 亚像素级细胞轮廓检测在细胞弹性测量实验中的应用50-52
• 第三节 细胞极体检测在自动化去核中的应用52-58
• 4.3.1 自动化细胞拨动方法52-56
• 4.3.2 面向自动化去核的细胞拨动实验56-58
• 第四节 本章小结58-59
• 第五章 总结与展望59-62
• 第一节 总结59-60
• 第二节 展望60-62
• 参考文献62-65
• 致谢65-66
• 个人简历、学术论文和研究成果66

  本文关键词：面向自动化去核的视觉检测关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：427202