CN111579466A - 一种家用型精子检测装置和检测方法 - Google Patents
一种家用型精子检测装置和检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111579466A CN111579466A CN202010450673.2A CN202010450673A CN111579466A CN 111579466 A CN111579466 A CN 111579466A CN 202010450673 A CN202010450673 A CN 202010450673A CN 111579466 A CN111579466 A CN 111579466A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sperm
- target
- connecting block
- module
- video acquisition
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 66
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 43
- 210000000582 semen Anatomy 0.000 claims description 19
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 10
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000019100 sperm motility Effects 0.000 claims description 4
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000003556 assay Methods 0.000 claims description 2
- 230000004899 motility Effects 0.000 claims 2
- 230000035899 viability Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 2
- 208000007466 Male Infertility Diseases 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004820 blood count Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000009612 semen analysis Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/10—Investigating individual particles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
- G06V20/60—Type of objects
- G06V20/69—Microscopic objects, e.g. biological cells or cellular parts
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
- G06V20/60—Type of objects
- G06V20/69—Microscopic objects, e.g. biological cells or cellular parts
- G06V20/698—Matching; Classification
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/10—Investigating individual particles
- G01N2015/1006—Investigating individual particles for cytology
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/10—Investigating individual particles
- G01N2015/1022—Measurement of deformation of individual particles by non-optical means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Abstract
本发明涉及一种家用型精子检测装置,包括载物模块、视频采集模块、调焦模块和处理分析终端,载物模块安装在调焦模块上,调焦模块安装在视频采集模块上,处理分析终端与视频采集模块进行通信。本发明还涉及一种用于上述家用型精子检测装置的精子检测方法,该方法为一种内嵌在终端内的程序,将图片处理为帧图片序列并对帧图片进行预处理后,通过目标检测和目标筛选模型获得活动精子数,然后通过目标匹配模型绘制精子活动轨迹,获得精子目标数据,最后根据精子目标数据计算精子检测指标。与现有技术相比,本发明具有准确度高、可重复性好、复杂度低、处理速度快等优点。
Description
技术领域
本发明涉及体外健康检测技术领域,尤其是涉及一种家用型精子检测装置和检测方法。
背景技术
随着社会的不断发展,人们的生活压力不断增大,不良生活习性以及环境污染等因素的影响,男性不孕率在不断升高。据《中华男科学杂志》统计,男性精子密度和精子总数呈现显著的下降趋势,说明当今男性精液质量情况不容乐观。现阶段的精液检测大都需要患者去医院现场取精检测,主要存在两个问题:第一,患者在检测分析时,隐私感较差,同时由于心理压力等原因,可能会出现取精困难等情况,并且所费时间较长;第二,由于现如今的精子检测几乎都是通过医生的肉眼观测来得出数据,个人的主观性将会影响检测的结果,同时可重复性较差。
同时,对家用型精子检测装置的研究也在不断进行,例如中国专利CN108303420A中公开了一种基于大数据和移动互联网的家用型精子质量检测方法,包括手机设备及手机显微镜套件,方法步骤包括提取精液、稀释精液、制作精液标本、图像聚焦、拍摄图像、自动分析、在线答疑、结果统计分析,用户在日用设备基础上即可自行完成精子质量检测,但是该专利通过手持设备进行拍摄时会产生抖动,检测结果会有一定误差,检测的准确度较低,同时该专利使用软件对精子图像的分析处理,但是未对软件内嵌的图像处理算法进行改进,传统算法的准确度较高时,算法的处理速度较慢,算法的处理速度和准确度无法兼顾。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种准确度高、可重复性好、复杂度低、处理速度快的家用型精子检测装置和检测方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种家用型精子检测装置,包括:
载物模块,用于放置精液样本;
视频采集模块,用于采集精液样本视频;
调焦模块,用于调整载物模块和视频采集模块之间的距离;
处理分析终端,用于分析处理视频采集模块采集的视频信息,获得精子检测结果,包括精子浓度、精子总数、存活率、前向运动PR、非前向运动NP和不动IM;;
所述的载物模块安装在调焦模块上;所述的调焦模块安装在视频采集模块上;所述的处理分析终端与视频采集模块进行通信。
优选地,所述的调焦模块包括第一连接块、第二连接块、第三连接块、支撑杆、调节螺纹杆、调节旋钮和调焦弹簧;所述的第一连接块与视频采集模块固定连接;所述的支撑杆和调节螺纹杆安装在第一连接块和第三连接块之间;所述的第二连接块上设有分别用于支撑杆和调节螺纹杆穿过的通孔;所述的第二连接块分别与支撑杆和调节螺纹杆活动连接,第二连接块安装在第一连接块和第三连接块之间;所述的第二连接块上设有用于容置调节旋钮的槽;所述的调节旋钮安装在第二连接块的槽内,调节旋钮与调节螺纹杆活动连接;所述的调焦弹簧分别套设在支撑杆(304)和调节螺纹杆上,安装在第一连接块和第二连接块之间。
更加优选地,所述的载物模块包括载物台和载玻片卡槽;所述的载物台和载玻片卡槽分别与第二连接块相连;所述的载物台上设有观测孔;所述的载玻片卡槽与观测孔的位置相对应。
更加优选地,所述的精子检测装置设有照明灯,该照明灯与第三连接块相连。
优选地,所述的视频采集模块包括外壳、安装在外壳内的支撑架以及安装在支撑架上的物镜、反射镜、目镜和摄像头;所述的物镜的镜头与载物模块相对应;所述的摄像头依次经过摄像头镜头、目镜、反射镜和物镜后进行视频采集。
优选地,所述的视频采集模块设有USB接口。
一种用于上述家用型精子检测装置的检测方法,该方法为内嵌在终端内的程序,包括:
步骤1:将视频采集模块采集的视频处理为帧图片序列,并将帧图片储存在存储器内;
步骤2:对帧图片进行图像预处理;
步骤3:对预处理后的帧图片进行目标检测,获得每张帧图片的轮廓集合;
步骤4:构建目标筛选模型,对帧图片的轮廓集合进行筛选,筛选出精子目标;
步骤5:计算获取活动精子数,使用当前帧图片中的精子目标数减去上一帧图片中的精子目标数即为活动精子数;
步骤6:构建目标匹配模型,通过目标匹配模型给精子目标分配ID,并将精子目标的轮廓绘制在对应的帧图片内,同时将每个精子目标的质心坐标储存在存储器内;
步骤7:在帧图片序列中新建空白图层,在空白图层中绘制活动精子的运动轨迹,并叠加在对应的帧图片上;
步骤8:将帧图片序列以Gif格式储存在存储器内,同时从精子活动轨迹中获得并保存精子目标数据;
步骤9:计算精子检测指标。
更加优选地,所述的步骤4中目标筛选模型的构建方法为:
步骤4-1:求取精子目标的最小外接矩形,返回得到(x,y,r,s),其中x和y表示外接矩形的质心位置,r表示精子目标最小外接矩形的长宽比,s表示精子目标最小外接矩形的面积;
步骤4-2:以已知现有正常精子目标最小外接矩形的长宽比R和面积S作为阈值,将当前帧图片中r<R,s>S的目标去除。
更加优选地,所述的步骤6中目标匹配模型的构建方法为:
步骤6-1:获得上一帧图片中所有运动精子目标的像素坐标集合M,当前帧图片中所有运动精子目标的像素坐标集合N,两帧之间同一精子移动的最大距离a;
步骤6-2:集合M中每个精子目标的质心坐标为(xM,yM),集合N中每个精子目标的质心坐标为(xN,yN),分别计算集合M和集合N中每个精子目标的坐标和sM=xM+yM,sN=xN+yN;
步骤6-3:对集合M中每一个精子目标的坐标和sM,在集合N中搜寻在sN∈(sM-a,sM+a)中与精子目标sM最为接近的精子目标sN,若存在最接近的精子目标,则视为同一精子目标,分配相同的ID,若不存在最接近的精子目标,则视为上一帧图片中该精子目标脱离观测视野,不再追踪,注销ID。
更加优选地,所述的步骤9中精子检测指标包括精子浓度、精子总数、存活率、前向运动PR、非前向运动NP和不动IM;
所述的精子浓度c的计算方法为:
视野体积v=视野面积s*样本厚度h
所述的样本精子总数N计算方法为:
样本精子总数N=精子浓度c*精液样本总体积V
所述的前向运动PR的计算方法为:
所述的非前向运动NP的计算方法为:
所述的不动IM的计算方法为:
所述的前向运动PR、非前向运动NR与不动IM的和为1。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
一、实现家用化:本发明中的精子检测装置和监测方法让患者在家就可以进行精液检测,通过既有终端即可获得精液分析的结果,将最大化的提高患者的隐私保护感,同时可以在2分钟内得出分析结果,结果清晰准确,极大的增强了患者的检测体验。
二、准确度高和可重复性好:本发明中的精子检测装置和检测方法以及WHO《人类精液检验与处理实验室手册(第五版)》制作,检测装置可以将样本放大400倍,并采集样本视频信息,然后通过精子检测方法计算各项精子样本的指标,检测的准确度和可重复性都可以得到很好的保障,同时检测方法通过终端自动实现,排除了人为主观性的影响,进一步提高了准确度。
三、算法复杂度低,处理速度快:本发明中的目标匹配模型采用坐标和的匹配方式,与传统的匹配模型相比,将二维转化为了一维,将平方运算简化成加法运算,简化了算法复杂度,大大减少了计算时间,提高了处理速度。
附图说明
图1为本发明中精子检测装置的结构示意图;
图2为本发明中调焦模块的结构示意图;
图3为本发明中视频采集模块的内部结构示意图;
图4为本发明中视频采集模块的内部结构俯视图;
图5本发明中精子检测方法的流程示意图。
图中标号所示:
1、载物模块,2、视频采集模块,3、调焦模块,4、处理分析终端,5、照明灯,101、载物台,102、载玻片卡槽,103、观测孔,201、外壳,202、支撑架,203、物镜,204、反射镜,205、目镜,206、摄像头,207、USB接口,301、第一连接块,302、第二连接块,303、第三连接块,304、支撑杆,305、调节螺纹杆,306、调节旋钮,307、调焦弹簧。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应属于本发明保护的范围。
一种家用型精子检测装置,其结构如图1所示,包括:
载物模块1,用于放置精液样本;
视频采集模块2,用于采集精液样本视频;
调焦模块3,用于调整载物模块1和视频采集模块2之间的距离;
处理分析终端4,用于分析处理视频采集模块2采集的视频信息,获得精子检测结果,包括精子浓度、精子总数、存活率、前向运动PR、非前向运动NP和不动IM;
载物模块1安装在调焦模块3上,调焦模块3安装在视频采集模块2上,处理分析终端4与视频采集模块2进行通信。
下面对各模块进行描述:
一、调焦模块3
调焦模块3的结构如图2所示,包括第一连接块301、第二连接块302、第三连接块303、支撑杆304、调节螺纹杆305、调节旋钮306和调焦弹簧307。
第一连接块301与视频采集模块2相连,将调焦模块3固定在视频采集模块2上,支撑杆304和调节螺纹杆305安装在第一连接块301和第三连接块303之间,本实施例使用两根支撑杆和一根调节螺纹杆,调节螺纹杆305设置在两根支撑跟304中间位置,第二连接块302上设有三个通过,分别用于支撑杆304和调节螺纹杆305穿过,第二连接块302分别与支撑杆304和调节螺纹杆305活动连接,第二连接块302安装在第一连接块301和第三连接块303之间。
第二连接块302上设有用于容置调节旋钮306的槽,调节旋钮306安装在槽内,调节旋钮306与调节螺纹杆305活动连接。
本实施例中调焦弹簧307的数量为3个,分别套设在两根支撑杆304和一根调节螺纹杆305上。安装在第一连接块301和第二连接块302之间。
通过转动调焦旋钮306可以使第二连接块302沿支撑杆304和调节螺纹杆305上下运动,从而达到调焦的目的。
二、载物模块1
载物模块1包括载物台101、载玻片卡槽102和观测孔103,载物台101和载玻片卡槽102分别与第二连接块302相连,载物台101上设有观测孔103,载玻片卡槽102与观测孔103的位置相对应。用户将精液样本放置在载玻片上后卡接在载玻片卡槽102内,视频采集模块2通过观测孔103即可采集精液样本的视频信息。
三、视频采集模块2
视频采集模块2的整体结构如图1所示,内部结构如图3和图4所示,包括外壳201、支撑架202、物镜203、反射镜204、目镜205和摄像头206。
物镜203、反射镜204、目镜205和摄像头206分别安装在支撑架202上,支撑架202固定在外壳201内。
物镜203的镜头位置与观测孔位置相对应,图像依次经过物镜203、反射镜204和目镜205,然后摄像头206从目镜205处采集视频信息。
本发明不对物镜203、反射镜204、目镜205和摄像头206的位置进行限定,图像只需由物镜203经过反射镜204传递至目镜205即可。
本实施例中的反射镜204共设有三片,如图3所示。
本实施例中的视频采集模块2设有USB接口207,该USB接口207既可以用作供电接口,也可以用作通信接口。
四、处理分析终端4
本实施例选用手机作为处理分析终端,但本发明不对处理分析终端的种类进行限定,因为终端不是本发明和核心内容,只要能够嵌入精子检测算法的终端都可以用于本发明,例如手机、台式计算机、笔记本、平板电脑等都可以用于本发明。
处理分析终端4通过USB接口207与视频采集模块2进行通信,终端还可以通过USB接口207为视频采集模块2供电。视频采集模块2的电路负载不会对终端产生影响。
五、照明灯5
照明灯5的作用是为装置提供照明,让采集的视频更加清晰,本实施例中的照明灯5采用的是聚光角度为60°的绿色发光源,光角度选用60°是为了让光聚集,且不会刺眼,选用绿色光源是因为绿色背景的运动图像在做图像处理时会更加方便。
本实施例还涉及一种精子检测方法,该方法为一种内嵌在终端内的程序,可以内嵌在本实施例中的处理分析终端4内,其流程如图5所示,包括以下步骤:
步骤1:将视频采集模块2采集的视频处理为帧图片序列,并将帧图片储存在存储器内;
具体为:以每秒25帧的帧率采集,同时将帧图片序列以jpg格式存储在终端的存储器内,选用25帧的帧率进行采集是因为普通人肉眼能感知的帧率为24帧/s,以此帧率采集的目的是最后合成运动视频后,用户观看起来不会掉帧,提高体验感。
步骤2:对帧图片进行图像预处理,采用OpenCV计算机视觉库的方法分别对帧图片进行灰度化、高斯滤波、二值化、形态学操作等一系列处理,将帧图片处理为待检测状态以便之后的精子目标检测,其中高斯滤波和形态学操作的目的是把帧图片中的一些非精子目标,例如小颗粒灰尘等滤除,提高精子目标识别的准确率。
步骤3:对预处理后的帧图片进行目标检测,获得每张帧图片的轮廓集合;
采用的是OpenCV库里的findContours函数进行精子目标的轮廓识别,获得一个轮廓的集合,这部分的轮廓集合还会包含一部分的杂质,所以需要将轮廓集合进行筛选。
步骤4:构建目标筛选模型,对帧图片的轮廓集合进行筛选,筛选出精子目标;因为步骤3获得的轮廓集合还会包含一些错误的轮廓,例如光影的小斑点,可能存在的其他组织细胞等,所以需要将这些错误的轮廓去除。
构建目标筛选模型的具体方法为:
步骤4-1:求取精子目标的最小外接矩形,返回得到(x,y,r,s),其中x和y表示外接矩形的质心位置,r表示精子目标最小外接矩形的长宽比,s表示精子目标最小外接矩形的面积;
步骤4-2:以已知现有正常精子目标最小外接矩形的长宽比R和面积S作为阈值,将当前帧图片中r<R,s>S的目标去除。
步骤5:计算获取活动精子数,使用当前帧图片中的精子目标数减去上一帧图片中的精子目标数即为活动精子数;
步骤6:构建目标匹配模型,通过目标匹配模型给精子目标分配ID,同时采用OpenCV库里的drawContours函数将精子目标的轮廓绘制在对应的帧图片中,将每个精子目标的质心坐标储存在终端的存储器内;
构建目标匹配模型的具体方法为:
步骤5-1:获得上一帧图片中所有运动精子目标的像素坐标集合M,当前帧图片中所有运动精子目标的像素坐标集合N,两帧之间同一精子移动的最大距离a;
步骤5-2:集合M中每个精子目标的质心坐标为(xM,yM),集合N中每个精子目标的质心坐标为(xN,yN),分别计算集合M和集合N中每个精子目标的坐标和sM=xM+yM,sN=xN+yN;
步骤5-3:对集合M中每一个精子目标的坐标和sM,在集合N中搜寻在sN∈(sM-a,sM+a)中与精子目标sM最为接近的精子目标sN,若存在最接近的精子目标,则视为同一精子目标,分配相同的ID,若不存在最接近的精子目标,则视为上一帧图片中该精子目标脱离观测视野,不再追踪,注销ID。
步骤7:在帧图片序列中新建一个用于绘制活动精子运动轨迹的空白图层,在该图层中绘制活动精子的运动轨迹,并叠加在对应的帧图片上;
具体为:将不同帧中相同ID的活动精子目标对应起来,这里我们认为精子目标在两张相邻帧之间的运动是直线运动,因为时长只有1/25秒,因此用直线将精子目标的运动轨迹绘制在新建的图层上,然后将该图层与对应的帧图片进行叠加,用OpenCV库里的lines函数进行绘制,并且将对应ID的活动精子的总运动轨迹保存下来,以便后面对精子目标进行分类。
步骤8:将帧图片序列以Gif格式储存在存储器内,帧率为25帧/s,同时从精子活动轨迹中获得并保存精子目标数据,包括精子数量,前向运动精子数量、活动精子数量等数据;
步骤9:计算精子检测指标,包括精子浓度、精子总数、存活率、前向运动PR,非前向运动NP和不动IM。
各检测指标的计算方法为:
(1)精子浓度
本实施例以血球计数板的刻度作为标尺,计算出显微镜下能观测到视野面积s,同时获得精液样本的厚度h,并且将上一帧图片计算得到的精子数求平均值,作为视野下的精子目标数m。
视野体积v=视野面积s*样本厚度h
(2)样本精子总数
精子总数N的计算方法为:
样本精子总数N=精子浓度c*精液样本总体积V
(3)存活率
存活率L的计算方法为:
(4)前向运动PR
前向运动PR的计算方法为:
(5)非前向运动NR
非前向运动NR的计算方法为:
(6)不动IM
不动IM的计算方法为:根据活动精子目标运动轨迹获取视野内运动路程特别小的精子数r,静止的精子数k,精子总数m;
需要说明的是,前向运动PR+非前向运动NR+不动IM=1。
使用本实施例中的精子检测装置和检测算法进行精子检测的具体过程为:
将待测精液制作成样本载玻片之后,将载玻片放在载物台101上,将载玻片卡接在载玻片卡槽102之中固定住,揭开物镜盖。将数据线的一端连接在USB接口207中,数据线的另一端与处理分析终端4相连,本实施例选用手机为处理分析终端,数据线的作用是传输数据和供电,连接完毕后,此时内部电路的电源接通,照明灯5工作,为检测装置提供照明,随后打开安装在手机内的软件,精子样本的运动状态将通过观测孔103进入到检测装置的内部。
图像会先通过物镜203,经过三块反射镜204的作用之后,会将图像反射到目镜205之中,在用摄像头206对图像进行采集,通过USB接口207的数据线将精子运动视频传输到手机之中。
然后通过软件上的预览画面来判断样本是否对焦成功,若未对焦,则通过拨动调焦旋钮306来进行焦距的调节;在调节旋钮306拨动时,调焦弹簧307也会随着变化,以此产生弹力来改变载物台的高度;当焦距调节完成时,由于调焦旋钮306和调焦螺纹杆305是配套的,所以载物台101可以牢牢地固定在准确位置。
软件有两种图像输入模式,分别是现场采集和本地获取,现场采集是实时采集检测装置所观测到的精子运动图像,在用户点击拍摄后,软件会自动采集一个4s钟的视频,因为精子在显微镜视野内运动较快,超过该时长精子可能已经游出了视野,使后面的视频变得没有意义,并且将视频存储在手机内存之后,以便用户自己查看。
接下来通过内嵌在手机内的检测方法对视频信息进行处理,然后将计算出来的精子指标数据显示在人机界面上,供用户查看。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种家用型精子检测装置,其特征在于,包括:
载物模块(1),用于放置精液样本;
视频采集模块(2),用于采集精液样本视频;
调焦模块(3),用于调整载物模块(1)和视频采集模块(2)之间的距离;
处理分析终端(4),用于分析处理视频采集模块(2)采集的视频信息,获得精子检测结果,包括精子浓度、精子总数、存活率、前向运动PR、非前向运动NP和不动IM;
所述的载物模块(1)安装在调焦模块(3)上;所述的调焦模块(3)安装在视频采集模块(2)上;所述的处理分析终端(4)与视频采集模块(2)进行通信。
2.根据权利要求1所述的一种家用型精子检测装置,其特征在于,所述的调焦模块(3)包括第一连接块(301)、第二连接块(302)、第三连接块(303)、支撑杆(304)、调节螺纹杆(305)、调节旋钮(306)和调焦弹簧(307);所述的第一连接块(301)与视频采集模块(2)固定连接;所述的支撑杆(304)和调节螺纹杆(305)安装在第一连接块(301)和第三连接块(303)之间;所述的第二连接块(302)上设有分别用于支撑杆(304)和调节螺纹杆(305)穿过的通孔;所述的第二连接块(302)分别与支撑杆(304)和调节螺纹杆(305)活动连接,第二连接块(302)安装在第一连接块(301)和第三连接块(303)之间;所述的第二连接块(302)上设有用于容置调节旋钮(306)的槽;所述的调节旋钮(306)安装在第二连接块(302)的槽内,调节旋钮(306)与调节螺纹杆(305)活动连接;所述的调焦弹簧(307)分别套设在支撑杆(304)和调节螺纹杆(305)上,安装在第一连接块(301)和第二连接块(302)之间。
3.根据权利要求2所述的一种家用型精子检测装置,其特征在于,所述的载物模块(1)包括载物台(101)和载玻片卡槽(102);所述的载物台(101)和载玻片卡槽(102)分别与第二连接块(302)相连;所述的载物台(101)上设有观测孔(103);所述的载玻片卡槽(102)与观测孔(103)的位置相对应。
4.根据权利要求2所述的一种家用型精子检测装置,其特征在于,所述的精子检测装置设有照明灯(5),该照明灯与第三连接块(303)相连。
5.根据权利要求1所述的一种家用型精子检测装置,其特征在于,所述的视频采集模块(2)包括外壳(201)、安装在外壳(201)内的支撑架(202)以及安装在支撑架(202)上的物镜(203)、反射镜(204)、目镜(205)和摄像头(206);所述的物镜(203)的镜头与载物模块(1)相对应;所述的摄像头(206)依次经过摄像头镜头、目镜(205)、反射镜(204)和物镜(203)后进行视频采集。
6.根据权利要求1所述的一种家用型精子检测装置,其特征在于,所述的视频采集模块(2)设有USB接口(207)。
7.一种用于如权利要求1所述家用型精子检测装置的检测方法,该方法为内嵌在终端内的程序,其特征在于,包括:
步骤1:将视频采集模块(2)采集的视频处理为帧图片序列,并将帧图片储存在存储器内;
步骤2:对帧图片进行图像预处理;
步骤3:对预处理后的帧图片进行目标检测,获得每张帧图片的轮廓集合;
步骤4:构建目标筛选模型,对帧图片的轮廓集合进行筛选,筛选出精子目标;
步骤5:计算获取活动精子数,使用当前帧图片中的精子目标数减去上一帧图片中的精子目标数即为活动精子数;
步骤6:构建目标匹配模型,通过目标匹配模型给精子目标分配ID,并将精子目标的轮廓绘制在对应的帧图片内,同时将每个精子目标的质心坐标储存在存储器内;
步骤7:在帧图片序列中新建空白图层,在空白图层中绘制活动精子的运动轨迹,并叠加在对应的帧图片上;
步骤8:将帧图片序列以Gif格式储存在存储器内,同时从精子活动轨迹中获得并保存精子目标数据;
步骤9:计算精子检测指标。
8.根据权利要求7所述的一种精子检测方法,其特征在于,所述的步骤4中目标筛选模型的构建方法为:
步骤4-1:求取精子目标的最小外接矩形,返回得到(x,y,r,s),其中x和y表示外接矩形的质心位置,r表示精子目标最小外接矩形的长宽比,s表示精子目标最小外接矩形的面积;
步骤4-2:以已知现有正常精子目标最小外接矩形的长宽比R和面积S作为阈值,将当前帧图片中r<R,s>S的目标去除。
9.根据权利要求7所述的一种精子检测方法,其特征在于,所述的步骤6中目标匹配模型的构建方法为:
步骤6-1:获得上一帧图片中所有运动精子目标的像素坐标集合M,当前帧图片中所有运动精子目标的像素坐标集合N,两帧之间同一精子移动的最大距离a;
步骤6-2:集合M中每个精子目标的质心坐标为(xM,yM),集合N中每个精子目标的质心坐标为(xN,yN),分别计算集合M和集合N中每个精子目标的坐标和sM=xM+yM,sN=xN+yN;
步骤6-3:对集合M中每一个精子目标的坐标和sM,在集合N中搜寻在sN∈(sM-a,sM+a)中与精子目标sM最为接近的精子目标sN,若存在最接近的精子目标,则视为同一精子目标,分配相同的ID,若不存在最接近的精子目标,则视为上一帧图片中该精子目标脱离观测视野,不再追踪,注销ID。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010450673.2A CN111579466B (zh) | 2020-05-25 | 2020-05-25 | 一种家用型精子检测装置和检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010450673.2A CN111579466B (zh) | 2020-05-25 | 2020-05-25 | 一种家用型精子检测装置和检测方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111579466A true CN111579466A (zh) | 2020-08-25 |
CN111579466B CN111579466B (zh) | 2023-06-30 |
Family
ID=72111118
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010450673.2A Active CN111579466B (zh) | 2020-05-25 | 2020-05-25 | 一种家用型精子检测装置和检测方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111579466B (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112580476A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-03-30 | 深圳创怀医疗科技有限公司 | 一种精子识别与多目标轨迹跟踪方法 |
CN112798595A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-14 | 江苏集萃微纳自动化系统与装备技术研究所有限公司 | 精子质量检测仪及检测系统 |
CN114216901A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-03-22 | 江苏大学 | 基于微流控芯片复合智能手机的精子活性检测系统及方法 |
Citations (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6249341B1 (en) * | 1999-01-25 | 2001-06-19 | Amnis Corporation | Imaging and analyzing parameters of small moving objects such as cells |
US20040047031A1 (en) * | 2002-06-21 | 2004-03-11 | Kramer Scientific Corporation | In vitro fertilization microscope |
US20070243578A1 (en) * | 2006-04-18 | 2007-10-18 | Ken Mullen | Method, system, apparatus and kit for semen analysis |
US20070298454A1 (en) * | 2004-02-18 | 2007-12-27 | The University Court Of The University Of Glasgow | Analysis Of Cell Morphology And Motility |
US20120148141A1 (en) * | 2010-12-14 | 2012-06-14 | Aydogan Ozcan | Compact automated semen analysis platform using lens-free on-chip microscopy |
CN103249829A (zh) * | 2010-08-20 | 2013-08-14 | 孙钰 | 用于自动化精子操作的系统和方法 |
CN104237121A (zh) * | 2014-09-18 | 2014-12-24 | 山东大学 | 一种精子活力性能检测方法 |
US20170109879A1 (en) * | 2014-04-03 | 2017-04-20 | Drexel University | Computer-implemented methods, computer-readable media, and systems for tracking a plurality of spermatozoa |
CN107066931A (zh) * | 2017-01-12 | 2017-08-18 | 张家港全智电子科技有限公司 | 一种基于监控视频的目标轨迹跟踪方法 |
CN107607698A (zh) * | 2017-10-18 | 2018-01-19 | 深圳乐普智能医疗器械有限公司 | 一种图像采集装置及具有其的体液细胞分析仪 |
CN109064469A (zh) * | 2018-10-31 | 2018-12-21 | 北京新网视信传媒科技有限公司 | 精子质量检测仪及精子质量检测系统 |
CN109360195A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-02-19 | 长沙湘计海盾科技有限公司 | 一种瓶装溶液中异物颗粒的视觉检测方法 |
CN109767450A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-05-17 | 杭州大数云智科技有限公司 | 一种用于精子形态智能阅片系统的标注方法 |
CN110097596A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-08-06 | 湖北大学 | 一种基于opencv的目标检测系统 |
CN110296989A (zh) * | 2019-06-29 | 2019-10-01 | 宁波纳智微光电科技有限公司 | 一种精子检测装置及其系统 |
CN110866937A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-03-06 | 深圳市瑞图生物技术有限公司 | 精子运动轨迹重建及分类方法 |
-
2020
- 2020-05-25 CN CN202010450673.2A patent/CN111579466B/zh active Active
Patent Citations (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6249341B1 (en) * | 1999-01-25 | 2001-06-19 | Amnis Corporation | Imaging and analyzing parameters of small moving objects such as cells |
US20040047031A1 (en) * | 2002-06-21 | 2004-03-11 | Kramer Scientific Corporation | In vitro fertilization microscope |
US20070298454A1 (en) * | 2004-02-18 | 2007-12-27 | The University Court Of The University Of Glasgow | Analysis Of Cell Morphology And Motility |
US20070243578A1 (en) * | 2006-04-18 | 2007-10-18 | Ken Mullen | Method, system, apparatus and kit for semen analysis |
CN103249829A (zh) * | 2010-08-20 | 2013-08-14 | 孙钰 | 用于自动化精子操作的系统和方法 |
US20120148141A1 (en) * | 2010-12-14 | 2012-06-14 | Aydogan Ozcan | Compact automated semen analysis platform using lens-free on-chip microscopy |
US20170109879A1 (en) * | 2014-04-03 | 2017-04-20 | Drexel University | Computer-implemented methods, computer-readable media, and systems for tracking a plurality of spermatozoa |
CN104237121A (zh) * | 2014-09-18 | 2014-12-24 | 山东大学 | 一种精子活力性能检测方法 |
CN107066931A (zh) * | 2017-01-12 | 2017-08-18 | 张家港全智电子科技有限公司 | 一种基于监控视频的目标轨迹跟踪方法 |
CN107607698A (zh) * | 2017-10-18 | 2018-01-19 | 深圳乐普智能医疗器械有限公司 | 一种图像采集装置及具有其的体液细胞分析仪 |
CN109360195A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-02-19 | 长沙湘计海盾科技有限公司 | 一种瓶装溶液中异物颗粒的视觉检测方法 |
CN109064469A (zh) * | 2018-10-31 | 2018-12-21 | 北京新网视信传媒科技有限公司 | 精子质量检测仪及精子质量检测系统 |
CN109767450A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-05-17 | 杭州大数云智科技有限公司 | 一种用于精子形态智能阅片系统的标注方法 |
CN110097596A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-08-06 | 湖北大学 | 一种基于opencv的目标检测系统 |
CN110296989A (zh) * | 2019-06-29 | 2019-10-01 | 宁波纳智微光电科技有限公司 | 一种精子检测装置及其系统 |
CN110866937A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-03-06 | 深圳市瑞图生物技术有限公司 | 精子运动轨迹重建及分类方法 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
ASHOK AGARWAL ET AL.: "Home sperm testing device versus laboratory sperm quality analyzer: comparison of motile sperm concentration", 《ANDROLOGY》, pages 1277 - 1284 * |
E. MALAMA ET AL.: "Use of computer-assisted sperm analysis and flow cytometry to detect seasonal variations of bovine semen quality", 《THERIOGENOLOGY》, pages 79 - 90 * |
汪传忠 等: "最大距离预测法在超长时间精子序列图像跟踪中的应用", 《测试技术学报》 * |
汪传忠 等: "最大距离预测法在超长时间精子序列图像跟踪中的应用", 《测试技术学报》, vol. 28, no. 2, 31 December 2014 (2014-12-31), pages 132 - 136 * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112580476A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-03-30 | 深圳创怀医疗科技有限公司 | 一种精子识别与多目标轨迹跟踪方法 |
CN112580476B (zh) * | 2020-12-14 | 2024-03-22 | 深圳创怀医疗科技有限公司 | 一种精子识别与多目标轨迹跟踪方法 |
CN112798595A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-14 | 江苏集萃微纳自动化系统与装备技术研究所有限公司 | 精子质量检测仪及检测系统 |
CN112798595B (zh) * | 2020-12-30 | 2022-11-25 | 苏州博致医疗科技有限公司 | 精子质量检测仪及检测系统 |
CN114216901A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-03-22 | 江苏大学 | 基于微流控芯片复合智能手机的精子活性检测系统及方法 |
CN114216901B (zh) * | 2021-11-22 | 2024-03-19 | 江苏大学 | 基于微流控芯片复合智能手机的精子活性检测系统及方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111579466B (zh) | 2023-06-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111579466B (zh) | 一种家用型精子检测装置和检测方法 | |
CN103106401B (zh) | 一种具有人机交互机制的移动终端虹膜识别装置 | |
CN110879999B (zh) | 基于手机的微型显微图像采集装置及图像拼接、识别方法 | |
US10578851B2 (en) | Automated hardware and software for mobile microscopy | |
WO2021135557A1 (zh) | 一种人工智能多模成像分析装置 | |
AU2017220648A1 (en) | Microscope assembly | |
CN102129558A (zh) | 基于普尔钦斑分析的虹膜采集系统及虹膜采集方法 | |
CN106018770A (zh) | 便携式精子自动检测系统 | |
KR20110094037A (ko) | 비디오 적외선 망막 이미지 스캐너 | |
CN111504885A (zh) | 一种基于机器视觉的全自动血涂片形态分析装置 | |
CN108629293A (zh) | 一种具有反馈机制的自适应近红外虹膜图像采集方法 | |
CN101828905B (zh) | 中医色诊系统 | |
CN111105415A (zh) | 一种基于深度学习的白细胞大视场图像检测系统及方法 | |
CN112798595B (zh) | 精子质量检测仪及检测系统 | |
CN112308014B (zh) | 双眼瞳孔与角膜反光点高速精确搜索定位方法 | |
CN111656247A (zh) | 一种细胞图像处理系统、方法、自动读片装置与存储介质 | |
CN106815264B (zh) | 一种信息处理方法及系统 | |
CN112070737A (zh) | 一种基于舌象图像处理的中医观舌辩症智能识别方法 | |
CN109875503A (zh) | 一种基于ai人工智能平台的便携式免散瞳眼底相机 | |
CN115153425A (zh) | 一种便携式眼表疾病分析诊断系统 | |
CN110960194B (zh) | 一种耳相采集装置及采集方法 | |
CN113607736A (zh) | 一种微型智能精子体外检测仪及其图像处理方法 | |
CN209803001U (zh) | 一种染色体扫描成像系统 | |
CN209996298U (zh) | 一种基于ai人工智能平台的便携式免散瞳眼底相机 | |
CN212128167U (zh) | 一种基于生物特征识别技术的免疫细胞计数装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |