Sperm analizi için bilgisayar görüsü tabanlı yeni bir yaklaşım ve uygulaması

Kültür balıkçılığında üreme verimini artırmak uzmanların çözüm aradığı bir konudur. Bu konu hem dişi yumurtalık hücrelerinde hem de erkek sperm hücrelerinde döllenme oranını yükselten faktörlerin tespit edilmesi hususuna dayanır. Döllenme oranını yükselten faktörlerden biri sağlıklı ve güçlü sperm üretimidir. Sperm hücrelerinin sağlıklı ve güçlü olup olmadığının anlaşılması için sperm analizi yapılmaktadır. Sperm analizi ile elde edilen bilgiler; sperm sayısı, mililitredeki sperm yoğunluğu, morfoloji ve hareketlilik gibi parametrelerdir. Sperm analizinde genel olarak kullanılan üç ayrı yöntem vardır. Bu yöntemler; klasik yöntemle belirleme, spektrofotometrik sistemler ve CASA (Bilgisayar Destekli Sperm Analizörü) sistemleridir. Dünya Sağlık Örgütünün de önerdiği CASA sistemleri diğer yöntemlerin yerini almaya başlamıştır. CASA, görüntü işleme tekniklerini kullanarak sperm analizi parametrelerini ortaya çıkarmayı hedefleyen bir karar destek sistemidir. İlk olarak insan sperm hücreleri için geliştirilen CASA sistemleri daha sonra diğer canlılar için de geliştirilmiştir. Bu tez çalışmasında, gökkuşağı alabalığı sperm hücrelerini analiz eden hızlı ve etkili bir CASA sistemi tasarlanmıştır. Çalışmada mikroskop üzerine bağlanmış video kameradan alınan sperm video görüntüleri OpenCV platformunda C++ ve C#.NET programlama dilleri kullanılarak analiz edilmiştir. Sperm hücrelerinin tespitinde adaptif eşikleme ve dairesel Hough dönüşümü metotlarından faydalanılarak sperm sayısı ve sperm konsantrasyonu tespit edilmiştir. Hücrelerin hareket parametrelerini ortaya çıkarmak için video üzerinde çoklu hedef takibi yapılmıştır. Çoklu hedef takibinde arka plan çıkarımı VIBE algoritması ile yapılmış, hedeflere etiket atama için Kalman filtresi kullanılmış, farklı hedeflerin yol kesişmesi ile oluşan atama problemleri için Macar algoritması ile çözüm üretilmiştir. Hedef takibi ile elde edilen hareket bilgileriyle sperm kalite parametreleri hesaplanmıştır. Bu parametreler içerisinde yer alan VCL ve VAP hesaplamasında Lagrange interpolasyonu kullanılarak yeni bir yaklaşım önerilmiştir. Bu tez çalışması ile geliştirilen sistemin, sperm hücrelerinin sayımında ve kalite parametrelerinin belirlenmesinde hızlı ve etkili sonuçlar ürettiği görülmüştür. Bu tez çalışması, TÜBİTAK (Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu) tarafından 1512-Girişimcilik Aşamalı Destek Programı 2140052 numaralı ve "Bilgisayar Destekli Sperm Kalite Analizörü Yazılımı Geliştirilmesi-BASA" başlıklı proje olarak desteklenmiştir. ANAHTAR KELİMELER: Sperm Analizi, CASA, Bilgisayar Görüsü, Dairesel Hough Dönüşümü, Lagrange İnterpolasyonu