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大壁虎定位脑图谱及其三维重建的基础研究

赵妍双  
【摘要】:仿生机器人发展至今,取得了重大成果,但结构设计复杂、成本高以及能量供给的制约,使得仿生机器人的研究进入了瓶颈期,与此同时,生物机器人受到越来越多科研人员的关注,将生物本身的神经传输、控制等机理运用于设计中。研制生物机器人的关键在于依据神经生物学,在动物脑内特定核团植入电极,电极的准确植入必须以对动物脑结构及内部组织特性有清楚的认知为前提。 本课题组的研究重点是大壁虎生物机器人。本文的主要工作是对大壁虎脑切片彩色图像进行分割、配准以及三维重建,确定脑内核团在闹内部的空间位置关系,为研发壁虎机器人提供参考数据。首先,通过制作大壁虎脑石蜡切片,对切片染色,数据采集等操作过程后,得到原始的大壁虎脑切片彩色图像;其次,利用二维Otsu算法对图像的目标区域与背景区域进行分割处理;接着,通过比较选择适合的颜色空间对目标区域内部的不同组织进一步分割;然后,对背景处理后的图谱进行配准,使用的基本方法是基于投影的单模态图像配准方法,进而,提出配准的不足,并进行平移配准的改进;最后,对这些图谱进行三维重建,还原出脑的外部形状,也反映脑内重要核团的立体模型,为深人探讨其脑功能及微电极植入提供形态学依据。 本课题着重研究了数字图像处理方法在脑切片图像分割及配准方面的应用,寻找出有效的图像分割方法以及图像配准方法。结果表明,分割彻底,配准精度较高,三维重建的立体图像逼真,为脑的立体定向研究及微电极的植入提供了重要参考。


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