一种植物荧光图像序列数据处理方法、Web服务器和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及计算机数据处理领域，尤其涉及一种植物荧光图像序列数据处理方 法、Web服务器和系统。
【背景技术】
[0002] 植物电研究主要是研究植物体内生物细胞和组织的电化学现象，它涉及从单个离 子通道到整个植物组织的各种尺度范围内测量电位和电流。目前为止，植物电信号研究已 经积累了大量的实验数据，但是还没有一个公共的基于Web的在线数据共享和分析平台， 实现实验数据的共享存储和提供在线的分析方法。
[0003] 现有技术公开的植物电信号的在线数据共享项目是由Andrea Vitaletti领导的 FP7项目PLEASED，但是该项目仅通过云盘方式提供了数据下载功能，目前还没有一个基于 Web的植物荧光图像序列数据处理和共享的系统。
[0004] 现有技术公开的有关植物荧光图像序列的植物电信号的处理方法仅限于提取出 植物电信号和进行相干分析，并未对植物电信号之间的传导和关联关系和波形特征进行更 深入分析。并且没有一个基于Web的在线的植物荧光图像序列的植物电信号在线数据处理 和共享的平台。
[0005] 这直接影响了植物电研究的进展，阻碍了研究人员直接的数据共享和交流。而且 由于目前数据集规模已经很大，光学标测系统以每小时15GB-70GB的速率产生数据。这些 系统产生了大量图像数据。仅靠单机处理方式，无法有效完成大数据量的荧光图像序列的 植物电信号提取，而且数据仅仅保存在本地计算机，不利于科研数据的共享和植物电信号 研究。
[0006] 可见，如何提高植物荧光图像序列数据处理效率，实现植物荧光图像序列数据的 共享、存储以及在线分析成为目前急需解决的问题之一。
【发明内容】
[0007] 鉴于上述问题，本发明提出了一种植物荧光图像序列数据处理方法、Web服务器和 系统，以提高植物荧光图像序列数据处理效率，实现植物荧光图像序列数据的共享、存储以 及在线分析。
[0008] 根据本发明的一个方面，提供了一种植物荧光图像序列数据处理方法，该方法包 括：
[0009] 接收终端上传的植物荧光图像序列数据，并将所述植物荧光图像序列数据写入 Hadoop 集群；
[0010] 调用所述Hadoop集群，提取所述植物荧光图像序列数据中每一植物荧光图像的 每一图像区域的植物电信号；
[0011] 获取每一植物荧光图像中任意两个图像区域的植物电信号之间的传导和关联关 系；
[0012] 根据每一植物荧光图像的每一图像区域的植物电信号以及该植物荧光图像中任 意两个图像区域的植物电信号之间的传导和关联关系，绘制所述植物荧光图像序列数据对 应的植物电信号的显示图像，以实现所述植物电信号传导和关联关系的可视化展示。
[0013] 可选的，所述方法还包括：
[0014] 对所述每一图像区域的植物电信号进行特征值提取，并将提取出的特征信息存储 到预设数据库。
[0015] 可选的，所述调用所述Hadoop集群，提取所述植物荧光图像序列数据中每一植物 荧光图像的每一图像区域的植物电信号，包括：
[0016] AU读取每一图像区域内的每个像素点，判断该图像区域是否为灰度图像；
[0017] 若该图像区域为灰度图像，则执行A2 ;
[0018] 若该图像区域为RGB图像，则按照如下公式计算该图像区域的灰度值Gray :
[0019] Gray = (R*0. 2989+G*0. 5870+B*0. 1140)；
[0020] 其中，Gray为灰度值，RGB表示颜色空间，R为像素的红色值，G为像素的绿色值， B为像素的蓝色值；
[0021] A2、调用Hadoop集群的分布式计算框架MapReduce进行分布式计算，提取所述图 像区域的灰度值，构建灰度值随时间变化曲线，得到灰度时间序列；
[0022] A3、根据预设的拟合数据的范围，调用Hadoop集群的MapReduce对所述灰度时间 序列进行拟合，并根据得到的拟合曲线计算所述图像区域的植物电信号曲线，得到文本格 式的植物电信号数据。
[0023] 可选的，在所述提取所述植物荧光图像序列数据中每一植物荧光图像的每一图像 区域的植物电信号之前，所述方法还包括：
[0024] 根据预设的单位矩形区域，对所述每一植物荧光图像进行平均分割，得到植物荧 光图像的多个图像区域，或
[0025] 根据预设的单位矩形区域，在每一植物荧光图像上进行区域截取，将截取的区域 作为植物荧光图像的图像区域，或
[0026] 在每一植物荧光图像上选择细胞区域的多个边界点，将所述多个边界点的直线连 接区域作为植物荧光图像的图像区域。
[0027] 可选的，所述获取每一植物荧光图像中任意两个图像区域的植物电信号之间的传 导和关联关系，具体为：
[0028] 获取每一植物荧光图像中任意两个图像区域的植物电信号之间的传递熵；
[0029] 所述获取每一植物荧光图像中任意两个图像区域的植物电信号之间的传递熵，包 括：
[0030] B1、获取每一植物荧光图像中所有图像区域的植物电信号的最大值Max和最小值 Min ；
[0031] B2、根据分级参数N，按照如下公式计算符号化参数unit :
[0032] unit= (Max-Min)/N，
[0033] 根据符号化参数unit，按照如下公式将每一图像区域的植物电信号的对应数值 F(t)转换为[0，N-1]之间的数字F(t)' ：
[0034] F(t) ' = (F(t)-Min)/unit，
[0035] 其中，t为时间参数；
[0036] B3、依次循环计算任意两个图像区域的植物电信号之间的传递熵。
[0037] 可选的，所述方法还包括：
[0038] 根据终端发送的共享请求，设置所述植物荧光图像序列数据的共享状态；以及
[0039] 根据终端上传的描述信息和附件，为处于共享状态的植物荧光图像序列数据添加 描述信息和附件。
[0040] 可选的，所述植物电信号的可视化展示包括时空可视化展示和传导和关联关系的 可视化展示；
[0041] 所述时空可视化展示，包括：将多条植物电信号同时显示在同一个坐标轴中、将多 条曲线按行排列显示、将多条植物电信号曲线和相应的植物荧光图像叠加显示以及将植物 电信号曲线转换为伪彩图序列显示中的一种或多种显示方式；
[0042] 传导和关联关系可视化展示，具体为：将采用Javacript函数库绘制出的各个图 像区域的植物电信号之间的传导和关联关系的拓扑图进行显示。
[0043] 可选的，所述对所述每一图像区域的植物电信号进行特征值提取，包括：
[0044] CU确定每一图像区域的植物电信号中的波形位置；
[0045] C2、提取所述波形的波形特征值；
[0046] 其中，所述确定每一图像区域的植物电信号中的波形位置，具体包括：
[0047] C11、对植物电信号进行低频滤波和平滑处理；
[0048] C12、对滤波后的植物电信号进行一阶差分，通过阈值找到极大值点；
[0049] C13、获取所述极大值点左右两侧的基准值，计算电位波形的起始位置。
[0050] 根据本发明的另一个方面，提供了一种Web服务器，该Web服务器包括：
[0051] 数据管理模块，用于接收终端上传的植物荧光图像序列数据，并将所述植物荧光 图像序列数据写入Hadoop集群；
[0052] 分析计算模块，用于调用所述Hadoop集群，提取所述植物荧光图像序列数据中每 一植物荧光图像的每一图像区域的植物电信号；
[0053] 所述分析计算模块，还用于获取每一植物荧光图像中任意两个图像区域的植物电 信号之间的传导和关联关系；
[0054] 可视化处理模块，用于根据每一植物荧光图像的每一图像区域的植物电信号以及 该植物荧光图像中任意两个图像区域的植物电信号之间的传导和关联关系，绘制所述植物 荧光图像序列数据