论文部分内容阅读
细胞核移植作为动物克隆的核心技术，在制药、医学、濒危动物保护等领域得到了广泛应用。当前依赖实验人员手动操作的方式存在着效率低、操作精度不高及成功率低等缺点。本文以提高核移植操作精度和成功率为主要目的，探索一种面向核移植显微操作的目标识别与追踪算法，以实现高精密、微创化的核移植操作。 首先，通过阅读大量文献对显微操作系统、核移植操作及操作中视觉检测与识别技术进行了深入了解，分析了目前应用于核移植操作的先进技术手段及核移植中存在的细胞损伤大、操作精度低等突出问题，进而明确了核移植显微操作所亟待解决的问题。 其次，针对核移植中细胞的损伤问题，在对核移植操作过程进行分析的基础上，对本文微损伤破膜的核移植操作系统进行了介绍；根据核移植的操作需求，对操作系统中显微视觉系统的功能进行了分析；进而根据视觉系统所要实现的功能，建立了集偏振光成像系统与倒置显微成像系统于一体的视觉系统。 然后，对核移植操作中的显微目标识别方法进行了研究。为辅助卵母细胞的筛选，提出了一种卵母细胞透明带厚度自动测量方法；根据核移植操作对显微目标定位的要求，提出了卵母细胞、核物质、体细胞的精确定位算法，并对多幅图像进行了实验，其中卵母细胞定位成功率可达100%，核物质的定位成功率达到了96%。 接着，针对去核操作中注射针的实时追踪方法进行了研究。在对模板匹配法进行实验分析的基础上，提出了一种基于ORB算法的注射针实时追踪方法，并利用常用注射针（平口针、尖口针）从速度和精度两方面对追踪算法进行了实验验证，结果表明算法处理速度达到22帧/s，检测偏差在1um左右。 最后，利用核移植操作系统，对本文提出的目标识别与追踪方法进行了实验研究。对不同位姿下同一卵母细胞及不同卵母细胞进行了透明带厚度测量，获得的透明带厚度值与经验值相近。并从卵母细胞辅助筛选、细胞固定和位姿调整、卵母细胞去核和注核几个方面对提出的透明带厚度测量算法、显微目标定位算法、注射针追踪算法进行了应用和探究。