基于YOLOv5算法的圆心定位方法

准确地获取图像中圆形目标的圆心是目标识别和定位中的关键问题。目前圆心定位主要采用最小二乘拟合圆以及HOUGH变换方法,但这些方法在不同程度上存在着鲁棒性不强、对环境光线要求高、需提前调试参数确定阈值、复杂背景下效果急剧变差等局限性。针对该问题,提出一种综合运用YOLOv5算法、Grabcut算法和灰度质心法进行图像分类、图像分割和灰度重心算法求取圆心坐标。该方法使用YOLOv5对图像中的圆形目标进行粗定位,再通过图像分割方法分割出圆形目标,最后使用加权型的灰度重心算法准确定位出圆心坐标,实现对圆形标志的可靠定位。用多个实验比较了该算法与现有算法的精度和稳定性,实验表明,该算法与现有算法相比,在干扰及形变的情况下圆心定位平均相对误差保持在0.5pixel以内,而在干扰、强形变及目标残缺的情况下仍能保持在7 pixel以内,该算法不仅提高了圆形目标圆心检测的鲁棒性和准确性,而且具有良好的抗干扰性。

基于含噪声密度聚类算法的质子辐射诱导的DNA集簇性损伤研究

以原子级几何模型模拟脱氧核糖核酸(DNA)分子损伤的遍历算法目前存在着计算时间长、收敛速度慢、计算设备要求高等缺点,因此本文提出一种基于能量沉积点和羟自由基(·OH)位置信息的含噪声密度聚类(DBSCAN)算法,该算法结合概率统计方法,能快速地得到DNA链断裂产额,帮助进一步研究DNA集簇性损伤的变化规律。首先,课题组依托放射生物学蒙特卡罗模拟软件Geant4-DNA,模拟质子和次级粒子在细胞核中的输运以及它们对水分子电离激发的过程,获得粒子能量沉积点和羟自由基的位置信息。然后在简化的细胞核几何模型中,利用损伤发生概率函数计算得到DNA损伤点的空间分布数据集,确定损伤点密度,由DSBCAN算法计算DNA单链断裂(SSB)和双链断裂(DSB)产额。最后分析DNA链断裂产额随传能线密度(LET)值变化的趋势,总结出不同损伤簇的变化规律。实验结果表明,与遍历算法相比,本文新算法模拟速度快且模拟精度高,模拟结果同其他实验和模拟方法相比较,具备良好的一致性。实现了在分子水平上快速获得质子辐射致DNA集簇性损伤更为精细的信息,为辐射生物损伤机制的研究提供了一种重要和有力的研究手段。