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申请/专利权人：福建信息职业技术学院

摘要：本发明涉及图像数据处理技术领域，具体涉及一种基于光流估计算法的无接触式斑马鱼心率测量系统，包括内有斑马鱼的水箱；适应容器，用于适应性训练的适应容器，适应容器为长方体且为透明材质，系统工作时包括：将水箱的斑马鱼放置到适应容器内；使用光学相干层析成像装置采集适应容器内的斑马鱼心脏部位OCT图像；对OCT图像进行预处理；使用光流估计算法对预处理后的OCT图像进行处理；斑马鱼的心跳波形拟合；计算斑马鱼的心跳数值；本发明通过OCT、光流估计算法、透明材质的适应容器与适应性训练，实现对斑马鱼心脏功能无损评估，避免物理伤害和化学伤害；通过一元线性回归拟合将运动轨迹修正为近似直线，适合检测在自然游动的斑马鱼。

主权项：1.一种基于光流估计算法的无接触式斑马鱼心率测量系统，其特征在于，包括：水箱，水箱内具有若干斑马鱼；适应容器，所述适应容器的内部具有仅能容纳一条斑马鱼的容纳空间，所述适应容器为长方体且为透明材质，所述适应容器的前端具有进水口，所述适应容器的后端具有与水箱连通的出水口，所述适应容器的顶部具有开口；所述进水口通过水泵与养殖斑马鱼的水箱相连通；训练时，所述适应容器用于对斑马鱼通过开口进入适应容器进行训练；光学相干层析成像装置；基于光流估计算法的无接触式斑马鱼心率测量系统工作时包括：步骤S0：将水箱内的斑马鱼通过开口放置到适应容器内且水泵连续工作，直至斑马鱼适应适应容器的环境；步骤S1：使用光学相干层析成像装置采集适应容器内的斑马鱼腹部、心脏部位以及周边组织的OCT图像；步骤S2：对OCT图像进行预处理；步骤S3：使用光流估计算法对预处理后的OCT图像进行处理；步骤S4：斑马鱼的心跳波形拟合包括：S41：对步骤S3完成的每一帧图像，将所有图像按照时间顺序进行排列，提取图像中的跟踪点并记录其在图像中的顺序编号以及对应坐标；在二维坐标轴中绘制这些坐标点的离散分布图，获得跟踪点运动轨迹分布；S42：将运动轨迹近似为一条直线，利用下式对这些离散点进行一元线性回归拟合： 式（1）其中参数a和b可以由式（2）及式（3）求得： 式（2） 式（3）其中，为每个离散点的横坐标，为所有离散点横坐标的均值，为每个离散点的纵坐标，为所有离散点纵坐标的均值，n为离散点的个数，将式（2）以及式（3）代入式（1）后求得离散点的近似运动轨迹方程；S43：使用全方向的线性运动轨迹分析方法量化跟踪点在二维空间中分布的所有离散点的运动轨迹；S44：在S43步骤中得到离散运动位移值之后，将位移值对于时间的分布进行波形拟合，并采用三次样条插值方法对其进行再次拟合，获得心跳波形拟合图像；步骤S5：计算斑马鱼的心跳数值包括：S51：对得到的心脏跳动的波形进行波峰检测；S52：在获取每一个心跳波形波峰的同时，记录其图像帧编号数值，计算相邻波峰之间图像帧数量，乘以每一张图像采集所用的时间，即为两次心跳的时间间隔，求取所有波峰与相邻波峰的时间间隔的平均值，即为平均心跳间隔时间，从而可以求出心跳频率，具体计算方法由下式给出： 式（4）其中，为算法检测到的波峰，为相邻波峰之间图像帧数量，为波峰间隔的数量，为采集单个图像帧数据的时间，则为斑马鱼心跳的频率，单位为次分钟；S53：综合运算检测时间内斑马鱼的心跳数据，以分析和计算斑马鱼的心率。

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