基于3D超声成像的南阳黄牛卵泡动态变化监测关键技术研究

Monitoring and analysis of dynamic changes in cattle ovarian follicles to improve the cattle pregnancy rate has a major theoretical and practical significance. Follicle dynamic changes in the monitoring and analysis system based on 2D ultrasound imaging technology to achieve. 2D ultrasound imaging technology has many limitations, seriously affect the accuracy of the follicle Dynamic Monitoring. To this end, the subject proposed to improve the accuracy of the follicles in cattle breeding process of dynamic change monitoring, focus on 3D Speckle Reduction algorithm, multi-follicle of the key technologies of detection, the follicle surface extraction and volume calculation with 3D ultrasound imaging technology. Thus the development of integrated new dynamic changes of follicular monitoring and analysis system based on 3D ultrasound imaging technology to replace the existing monitoring and analysis system based on 2D ultrasound imaging technology. This new system will integrate advanced 3D image processing, pattern recognition technology and 3D ultrasound imaging technology, to bring about a new tool to promote follicle developmental changes and understanding of the law of follicular dynamics, and cattle breeding research and application to provide reliable information, and ultimately contribute to promote steady economic development.

黄牛卵巢上卵泡的动态变化的监测和分析对提高黄牛妊娠率有着重大的理论和实践意义。目前卵泡动态变 化的监测和分析主要由基于2D超声成像技术的系统来实现。但是2D超声成像技术有很多局限性，严重影响卵泡动态变化监测的精确性。为此，本课题提出用3D超声成像技术提高黄牛繁殖过程中卵泡动态变化监测的精确性，重点研究3D斑点抑制算法，多卵泡检测，卵泡的表面提取和体积的计算等关键技术。进而基于3D超声成像技术开发集成新的卵泡动态变化监测和分析系统，以取代现有的基于2D超声成像技术的监测和分析系统。这个新的系统将整合现代高级3D图像处理技术，模式识别技术及3D超声成像技术，为促进对卵泡发育变化及卵泡动力学规律的理解带来一个全新的工具，并为黄牛繁殖的研究和应用提供可靠的信息，从而最终为促进国民经济稳定发展作出贡献。

本项目主要研究基于3D超声成像的黄牛卵泡动态监测的关键技术，旨在揭示黄牛在发情周期内的卵泡的变化规律，提高其繁殖率以及为研究黄牛生殖生理、发情同期化、胚胎移植等动物繁殖生物技术提供实时数据支持。针对目前卵泡动态变化的监测和分析的局限性，本项目提出用 3D 超声成像技术提高黄牛繁殖过程中卵泡动态变化监测的精确性，主要研究了3D斑点抑制算法，卵泡检测，卵泡的表面提取和体积的计算等关键技术并初步建立一个用于黄牛繁殖中卵泡动态变化的监测和分析系统。. 首先利用三维超声仪器分别采集了黄牛在卵泡出现期、发育期和成熟期的三维卵泡超声图像；. 其次分别研究和开发了3D SRAD的快速算法用于3D超声斑点噪音抑制；开发了针对3D图像的机器学习算法用于进行基于形状的多卵泡检测；开发了改进的活动曲面提取算法用于卵泡表面提取；开发了基于三角网格和四面体结合的卵泡体积计算算法；. 最后在分别解决了上述关键技术问题之后，将基于 3D 超声成像技术开发集成，初步实现了一个卵泡动态变化监测和分析系统。. 系统整合了现代高级 3D图像处理技术，模式识别技术及 3D超声成像技术，实现了图像的去噪、卵泡监测、表面提取、卵泡三维重建、卵泡体积计算和监测等功能，为促进对卵泡发育变化及卵泡动力学规律的理解带来一个全新的工具，并为黄牛繁殖的研究和应用提供可靠的信息，从而最终为促进国民经济稳定发展作出贡献。