基于磁共振成像的实蝇分类方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及磁共振成像应用领域，具体地讲是一种基于磁共振成像的实蝇分类方 法。
【背景技术】
[0002] 磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI)技术是利用氢原子核的磁性、在 外加梯度磁场和激励的作用下产生共振信号，从而检测并绘制成物体内部的结构图像的一 种方法，是现代物理学应用于临床医学领域的一个里程碑。除医学领域外，MRI作为影像学 的高端核心技术正在迅速发展，其硬件平台和软件技术不断更新，应用范围逐步扩大。随着 设备小型化、国产化和价格下降，已逐步推广应用，如：物理、化学、医疗、石油化工、考古、出 入境检验检疫、工农业产品的品质检验、食品安全检测等诸多方面。
[0003] 在科研领域，磁共振很少被应用于昆虫成像。现有技术中，昆虫的磁共振成像却未 被用于解决实际应用中的技术问题。实蝇作为检疫性害虫，易对农作物产生危害，尤其是外 来物种的入侵，可能造成大量繁殖而无法遏制的现象。因此，对于出入境检验检疫部门来 说，快速地识别实蝇种类能够有效地防止外来有害生物的进入，提高出入境检验检疫的效 率，显得至关重要。
[0004] 一般，主要通过生物学和外观描述的方法完成实蝇分类，普通人员还无法实现对 实蝇种类的识别，难以满足检验检疫要求。现有技术还通过组织切片方法对实蝇解剖后再 通过其内部结构进行辨认，是相对复杂的破坏性方法，且专业性要求较高，非专业技术人员 难以胜任，不便于出入境检验检疫部门的实际操作。现有技术中，磁共振虽然能够对实蝇成 像，却无法根据磁共振图像对实蝇进行识别和辨认，难以解决这一现实的技术问题。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，提供一种能够利用磁共振图像实现对实 蝇识别的基于磁共振成像的实蝇识别方法。
[0006] 本发明的技术解决方案是，提供以下步骤的基于磁共振成像的实蝇识别方法，包 括以下各步骤：
[0007] 1)在磁共振成像系统中，采用小尺寸圆柱形磁共振射频线圈对待分类实蝇成像， 成像时将实蝇置于射频线圈内，得到实蝇磁共振图像；所述磁共振成像系统主磁场场强 1. 〇特斯拉以上，成像区域场强不均匀性小于2ppm。
[0008] 2)根据得到的实蝇磁共振图像，对图像进行显著性检测，通过求得图像傅里叶变 换后的幅度谱的残差，经傅里叶逆变换得到空间域的显著度图像，从显著度图像可得到显 著区域；
[0009] 3)采集显著区域对应的数据信息，采用极限学习机的神经网络算法对所述显著区 域的数据信息进行在线实时的快速学习，得到目标结果；
[0010] 4)将目标结果与知识数据库进行图像匹配，所述的知识数据库包含了已经类别的 多种实蝇的特征数据，所述的特征数据也由磁共振成像得到；
[0011] 5)根据匹配的结果，判断待识别实蝇是否属于知识数据库中的已经种类，若是则 确定属于知识数据库中的哪一已经种类。
[0012] 采用本发明的方法，与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明采用特殊的磁 共振线圈对待识别实蝇进行磁共振成像，根据磁共振图像的特性以及模拟人类视觉，将磁 共振图像的空间域由傅里叶变换为频域，根据频域中的突出区域再经傅里叶逆变换来得到 图像空间域的显著区域，采用神经网络算法对显著区域的数据信息进行学习和训练，得到 较为可靠的目标结果，将该目标结果与知识数据库中已经种类的实蝇进行图像匹配，以得 到待识别实蝇种类。本发明将磁共振成像用于实蝇种类的识别，无需进行生物学和解剖学 的分析对比，完成磁共振成像后通过软件完成上述方法步骤，即可得到实蝇的种类，识别准 确度高。
[0013] 作为改进，步骤2)中的所述显著度图像由平均滤波器进行一次平滑，以消除少数 孤立的显著点。考虑到人眼视觉的局部成组效应（本发明基于对人类视觉的模拟），在平均 滤波器滤波后能得到更好的视觉效果。
[0014] 作为改进，采用集成神经网络完成步骤3)，具体步骤为：由多个个体分类器分别 对相应的训练数据集有放回的重复取样，并行单独训练，然后采用多数投票法进行集成，得 到分类器集成后的目标结果，作为步骤4)的匹配对象。采用该步骤，集成神经网络性能优 于单个神经网络做出了解释，理论上神经网络个数足够大，则误差趋近于0。
[0015] 作为改进，步骤4)中所述的图像匹配采用基于尺度不变特征变换的图像匹配方 法进行，具体为：a、搜索所有尺度上的图像位置，通过高斯微分函数来识别潜在的对于尺度 和旋转不变的兴趣点；b、在每个候选的兴趣点上，通过一个拟合精细的模型来确定位置和 尺度；c、基于图像局部的梯度方向，分配给每个兴趣点位置一个或多个方向，所有后面的对 图像数据的操作都相对于兴趣点的方向、尺度和位置进行变换，从而提供对于这些变换的 不变性；d、在每个关键点周围的邻域内，在选定的尺度上测量图像局部的梯度。采用上述匹 配方法，具有对旋转、尺度缩放和亮度变化保持不变性，对视角变化、仿射变换和噪声保持 较高程度的稳定性。
【附图说明】
[0016] 图1为发明基于磁共振成像的实蝇分类方法的流程框图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不仅仅限于这些 实施例。
[0018] 本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为 了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而 对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。此外，本发明之附图 中为了示意的需要，并没有完全精确地按照实际比例绘制，在此予以说明。
[0019] 如图1所示，本发明的基于磁共振成像的实蝇识别方法，包括以下具体实施步骤：
[0020]1)在磁共振成像系统中，采用小尺寸圆柱形磁共振射频线圈对待分类实蝇成像， 成像时将实蝇置于射频线圈内，得到实蝇磁共振图像；所述磁共振成像系统主磁场场强 1. 0特斯拉以上，成像区域场强不均匀性小于2ppm。
[0021] 2)根据得到的实蝇磁共振图像，对图像进行显著性检测，通过求得图像傅里叶变 换后的幅度谱的残差，经傅里