PROCEDIMIENTO DE VISiÓN ARTIFICIAL PARA LA DETECCiÓN DE GOTAS CITOPLASMÁTICAS DISTALES EN ESPERMATOZOIDES 5 DESCRIPCiÓN OBJETO DE LA INVENCiÓN 10 El objeto de la presente invención es un procedimiento automatizado para clasificar muestras de semen de forma automática en función del número y tipo de gotas distales presentes en las colas de los espermatozoides. ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN 15 2 O En la actualidad la valoración de semen en función de las gotas presentes en la cola de espermatozoides tiene mucha importancia para algunas especies animales, como es el caso del ganado porcino. Esta valoración es realizada habitualmente en los centros de producción de semen o en las granjas o centros donde se real iza la insem inación artificial por un operario especializado, normalmente un veterinario. Además, normalmente los centros de producción o de inseminación guardan un histórico de la valoración realizada para ir clasificando al donante en función de la calidad de su semen durante un periodo de tiempo. 25 3 O Fundamentalmente, la valoración consiste en contar el número de gotas citoplasmáticas y su posición en la cola para un número limitado de muestras, clasificándolas como proximales o distales en función de la distancia a la que las gotas se encuentren de la cabeza del espermatozoide. Al tratarse de un proceso manual, se evalúan únicamente unas pocas muestras por individuo, y además el procedimiento está sujeto a los típicos errores de la inspección visual humana: errores debidos al cansancio, a la falta de atención o a la disparidad de criterio entre operarios.

El análisis digital de imagen aplicado al estudio de imágenes médicas en

general, y a la valoración de espermatozoides en particular, empezó a utilizarse

hace más de una década. Existen sistemas específicamente diseñados para la

evaluación de semen conocidos como CASA (Computer-Assisted Sperm Analysis,

según sus siglas en inglés) . Sin embargo, ninguno de los sistemas CASA actuales 5 I analiza de forma automática la presencia ni el tipo de las gotas citoplasmáticas

que aparecen en una muestra.

Por otro lado, la mayoría de los trabajos realizados hasta el momento en este campo se limitan a analizar los resultados obtenidos al evaluar el semen con 10 los sistemas CASA existentes (C. Soler, J. J. de Montserrat, R. Gutiérrez, J. Núñez, M. Núñez, M. Sancho, F. Pérez-Sánchez, y T.G. Cooper, "Use of the Sperm-Class Analyser for objective assessment of human sperm morphology", International Journal of Andrology, Vol. 26, No. 5, 2003, pp. 262-270) , o bien comparan las medidas proporcionadas por distintos sistemas (J. Z. Chan, W. 15 Krause, y C. Bohring, "Computer assisted analysis of sperm morphology with the aid of lectin staining", Andrologia, Vol. 34, 2002, pp. 379-383) . Otros trabajos analizan la morfometría de la cabeza del espermatozoide de distintas especies o bien estudian las subpoblaciones que aparecen en el semen de cerdo. Sin embargo, no se describe específicamente un método para realizar el estudio de 2 O las gotas citoplasmáticas presentes en la cola de los espermatozoides.

DESCRIPCiÓN

El procedimiento de la invención permite realizar la valoración seminal

automática en función del número y tipo de gotas distales presentes en la imagen digital de una muestra, disminuyendo el tiempo necesario para el análisis, y mejorando además su fiabilidad. Este procedimiento es aplicable a la industria de producción animal, donde la aplicación de controles de calidad en los principales parámetros seminales es indispensable para lograr un procesamiento preciso y

3 O eficiente de los eyaculados. El procedimiento de detección de gotas en colas de la invención es aplicable a distintas especies animales, aunque tiene una especial incidencia en la industria porcina. Por otro lado, en la industria de la reproducción

humana el procedimiento de la invención se puede utilizar para valorar la calidad seminal de los pacientes en tecnologías relacionadas con la reproducción asistida. 5 10 En el presente documento, se entiende que las operaciones basadas en los tamaños de espermatozoides, cabezas o gotas se realizan teniendo en cuenta la especie y los aumentos a los que se toma la imagen en cada aplicación concreta. Esto es, evidentemente no es igual el tamaño de un espermatozoide de cerdo que el de un espermatozoide humano, ni tampoco tiene el mismo tamaño la imagen de un espermatozoide de cerdo a 10 aumentos que a 20 aumentos. Por otro lado, se empleará de manera general el término "imagen" para hacer referencia tanto a imágenes fijas (o fotografías) como a secuencias de imágenes (o vídeos) . 15 El procedimiento para la detección de gotas distales en colas espermatozoide de la presente invención comprende las siguientes etapas: de 1. Adquisición y preprocesamiento de la imagen 2 O 25 Se adquiere una imagen de la muestra de esperma que se desea analizar, pudiéndose capturar como una imagen fija o procedente de una secuencia de vídeo, utilizando un microscopio acoplado a una cámara digital. La cámara digital está conectada a un ordenador en el cual se analiza la imagen digital adquirida. Preferentemente las imágenes se capturan en contraste de fases negativo, aunque el sistema también podría funcionar en contraste de fases positivo. Esta imagen, por tanto, contiene espermatozoides y artefactos (se denominará artefacto a cualquier objeto de una imagen que no forma parte de un espermatozoide, como restos de suciedad o cuerpos extraños) . 3 O De acuerdo con una realización preferida de la invención, a continuación se realiza un pre-procesamiento de la imagen con el objeto de eliminar artefactos, mejorar el contraste o simplemente reducir la profundidad de color de la imagen capturada. La imagen resultante al término de esta primera etapa se denominará en el presente documento "imagen inicial", tanto si se ha realizado una etapa de pre procesamiento como si no se ha hecho. 5 2. Segmentación de la imagen inicial Seguidamente, la imagen se segmenta de manera que se eliminen las colas. Es decir, puesto que la imagen está en campo oscuro, las cabezas, gotas y 10 algunos artefactos aparecen casi en blanco, mientras que las colas presentan niveles de gris sensiblemente más oscuros. Por lo tanto, aplicando un umbral de segmentación adecuado a la imagen inicial se consiguen eliminar las colas y queda una imagen binaria con fondo negro que sólo contiene cabezas, gotas y algunos artefactos, todos en blanco. 15 3. Obtención de las gotas candidatas Habitualmente, la imagen binaria obtenida después de la segmentación contiene, además de cabezas y gotas, artefactos que podrían confundirse con 2 O cabezas o gotas. En este paso, se eliminan todos los objetos cuyo tamaño es mayor que el tamaño máximo de una gota citoplasmática, quedando en la imagen únicamente las denominadas "gotas candidatas". Para ello, en primer lugar se eliminan de la imagen binaria objetos mucho mayores que la cabeza de un espermatozoide. La imagen que resulta de esta operación sólo contiene cabezas, 25 gotas y artefactos con un tamaño similar o menor que el de una cabeza. A continuación, se divide esta imagen en dos imágenes binarias diferentes en función del tamaño de los objetos que contienen: una primera imagen contiene objetos del tamaño de una cabeza y una segunda imagen contiene objetos del tamaño una gota. Este segundo tipo de objetos se denominará "gotas candidatas". 30 4. Determinación de gotas reales

La deci si ó n d e s i u na gota candidata ciertamente es una gota citoplasmática real se lleva a cabo determinando si en el entorno cercano de la gota candidata existe un espermatozoide al que dicha gota candidata pueda estar unida. Para ello, se parte de la imagen que contiene gotas candidatas y, para cada una de ellas, se establece una zona de estudio a su alrededor cuyo tamaño corresponde a la longitud máxima de un espermatozoide. Así, si efectivamente la gota candidata es una gota citoplasmática real, dentro de esa zona de estudio debería estar el espermatozoide al que corresponde, mientras que si no hay ningún espermatozoide dentro de esa zona se trataría únicamente de un artefacto.

Por tanto, una vez establecida una zona de estudio alrededor de una gota candidata,...

1. Procedimiento de visión artificial para la detección de gotas citoplasmáticas distales en espermatozoides a partir de una imagen digital inicial de una muestra 5 (1) de semen que contiene espermatozoides y artefactos, caracterizado porque comprende los siguientes pasos: -segmentar la imagen inicial empleando un umbral adecuado para eliminar únicamente las colas de los espermatozoides; -eliminar todos los objetos cuyo tamaño sea mayor que el tamaño máximo 10 de una gota citoplasmática, quedando únicamente gotas candidatas; y

- analizar las gotas candidatas para determinar cuáles son gotas citoplasmáticas reales.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, donde el paso de

análisis comprende: -determinar una zona de estudio alrededor de cada gota candidata; -extraer dicha zona de estudio de la imagen inicial, segmentarla

manteniendo las colas de los espermatozoides y eliminar los objetos de tamaño menores o iguales que una gota citoplasmática; 2 O -en caso de que quede algún objeto, comprobar si la gota candidata está dentro de la región perteneciente a dicho objeto; -en caso afirmativo, comprobar que el área del objeto es compatible con la de un espermatozoide; -en caso afirmativo, determinar que la gota candidata es una gota 25 citoplasmática real.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, donde la zona de estudio está determinada por la longitud máxima de un espermatozoide.

4. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende el paso de determinar la distancia entre el centroide de cada gota citoplasmática detectada y el centroide de la cabeza del espermatozoide correspondiente.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, que además comprende el paso de mostrar un listado de gotas citoplasmáticas detectadas y la distancia de cada gota citoplasmática detectada a la cabeza del espermatozoide correspondiente.

6. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende mostrar una imagen con todas las gotas citoplasmáticas detectadas.

7. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende un paso previo de preprocesamiento de la imagen inicial.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, donde el preprocesamiento comprende uno de los siguientes: conversión de la imagen origen a escala de grises o estiramiento del histograma para que el rango dinámico de la imagen corresponda con el rango estático.

9. Programa de ordenador que comprende instrucciones de programa para hacer que un ordenador lleve a la práctica el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

10. Programa de ordenador según la reivindicación 9, incorporado en medios de almacenamiento.

11. Programa de ordenador según la reivindicación 9, soportado en una señal portadora.