[發(fā)明專利]應(yīng)用四元數(shù)分割與圖論優(yōu)化的外周血白細(xì)胞邊緣提取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310017929.0
• 申請日: 2013-01-17
• 公開（公告）號: CN103150722A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章品正
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像分析領(lǐng)域，涉及一種外周血白細(xì)胞邊緣提取方法，具體是一種應(yīng)用四元數(shù)邊緣檢測與圖論優(yōu)化方法進(jìn)行外周血白細(xì)胞邊緣檢測與鏈接的方法。?

背景技術(shù)

血常規(guī)檢查是醫(yī)生診斷的重要輔助手段。現(xiàn)在醫(yī)院普遍使用血常規(guī)檢測儀進(jìn)行血常規(guī)檢查。血常規(guī)檢測儀主要是通過分析不同類別的血液細(xì)胞在經(jīng)過設(shè)定微孔時的光電效應(yīng)來完成各類血細(xì)胞的統(tǒng)計(jì)。在技術(shù)上，由于細(xì)胞特征抽取過少，一般分類精度不高，功能比較簡單，其檢測結(jié)果通常作為病情診斷的初步判斷依據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用中，為了確診病情，需要將血液制成涂片，經(jīng)染色后在顯微鏡下觀察核的形狀，胞漿的顏色，胞漿顆粒大小和顏色，白細(xì)胞的形狀，最終完成血細(xì)胞病理檢查。工作人員每天有大量血片待查，由于疲勞會引起誤判。另外無法對樣本進(jìn)行數(shù)據(jù)保存以進(jìn)行后續(xù)研究分析。因而外周血白細(xì)胞自動分析成為近年來醫(yī)學(xué)顯微圖像分析的重點(diǎn)方向之一。?

外周血白細(xì)胞自動分析主要包括圖像數(shù)據(jù)采集，白細(xì)胞區(qū)域初始定位（含圖像預(yù)處理），白細(xì)胞邊緣提取（胞漿邊緣提取與胞核邊緣提取），白細(xì)胞特征提取，白細(xì)胞特性分析。其中白細(xì)胞邊緣提取步驟的目的是從一幅顯微圖像中找到只包含白細(xì)胞的區(qū)域并完成對白細(xì)胞胞漿和胞核邊緣分割提取，邊緣分割提取后所得胞漿和胞核區(qū)域可用于進(jìn)行特征計(jì)算、特征選擇與自動分析，因而準(zhǔn)確地提取白細(xì)胞邊緣是外周血白細(xì)胞自動分析的關(guān)鍵步驟。?

在提取白細(xì)胞胞漿與胞核邊緣輪廓之前，首先通過圖像去噪與直方圖圖像分析方法獲得白細(xì)胞的區(qū)域范圍。這個步驟可以降低后續(xù)提取胞核與胞漿輪廓的復(fù)雜度。?

在提取白細(xì)胞胞核邊緣中應(yīng)用正交小波包多尺度分析和邊緣鏈碼方法。小波包分解重構(gòu)方法針對胞核信息通常在各個頻帶具有固定的特征分布，而胞漿信息通常均勻地存在與各個頻帶。利用這個特性，對在各個頻帶均相似的系數(shù)進(jìn)行置零，使得重構(gòu)結(jié)果中白細(xì)胞胞漿與胞核區(qū)域差異增大。對于增強(qiáng)后的多尺度重建結(jié)果進(jìn)行綜合以實(shí)現(xiàn)邊緣偏差抑制。以大尺度上的邊緣為基礎(chǔ)，在小尺度的邊緣圖像上排除不可能出現(xiàn)邊緣的位置，同時以大尺度邊緣相鄰的八點(diǎn)鄰域內(nèi)的內(nèi)的小尺度上的邊緣替代原來大?尺度上的邊緣，實(shí)現(xiàn)較好的邊緣偏差抑制，進(jìn)而獲得白細(xì)胞胞核區(qū)域。一旦獲得白細(xì)胞胞核區(qū)域，則通過邊緣鏈碼方法獲得它的外輪廓。?

白細(xì)胞胞漿邊緣提取包括兩個步驟：白細(xì)胞胞漿邊緣檢測與胞漿邊緣鏈接。在白細(xì)胞胞漿邊緣檢測步驟通過建立色彩空間的共色調(diào)平面方程計(jì)算得到四元數(shù)形式的純色度表達(dá)式。分別估算外周血白細(xì)胞胞漿與背景色彩的色度軸純四元數(shù)值。應(yīng)用四元數(shù)卷積方法計(jì)算得到彩色圖像的邊緣強(qiáng)度。通過閾值方法進(jìn)行邊緣點(diǎn)判斷。得到白細(xì)胞胞漿邊緣點(diǎn)后，結(jié)合白細(xì)胞胞漿的封閉近圓特性以及一個白細(xì)胞窗內(nèi)只有一個白細(xì)胞的先驗(yàn)知識實(shí)現(xiàn)白細(xì)胞胞漿輪廓片段提取算法。?

在胞漿邊緣片段鏈接步驟，應(yīng)用圖論優(yōu)化方法實(shí)現(xiàn)邊緣鏈接。以邊緣輪廓片段的端點(diǎn)為頂點(diǎn)。用加權(quán)的邊表示這些像素點(diǎn)之間的連接關(guān)系。權(quán)值表示該邊的邊緣鏈接代價。這樣就可以將輪廓曲線的鏈接轉(zhuǎn)換成代價函數(shù)優(yōu)化。總的來說它能夠充分使用全局信息，并得到有效的白細(xì)胞胞漿輪廓分割結(jié)果。?

最終通過以上步驟，完成外周血白細(xì)胞胞漿和胞核輪廓的邊緣提取與鏈接。?

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明提出一種穩(wěn)定的外周血白細(xì)胞胞核及胞漿輪廓提取方法。這種方法不僅自動檢測外周血白細(xì)胞的胞核和胞漿的邊緣位置，而且實(shí)現(xiàn)自動邊緣鏈接。這種技術(shù)對于計(jì)算機(jī)自動計(jì)算與分析白細(xì)胞特征具有重要意義。?

技術(shù)方案：本發(fā)明的應(yīng)用四元數(shù)邊緣檢測與圖論優(yōu)化的外周血白細(xì)胞邊緣提取方法，其特征在于，該方法首先進(jìn)行白細(xì)胞圖像預(yù)處理，通過細(xì)胞窗定位，得到僅包含一個白細(xì)胞的正方形區(qū)域，然后分別檢測并鏈接白細(xì)胞胞核輪廓與胞漿輪廓，具體處理步驟包括：?

（1）對采集的血細(xì)胞彩色圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理：首先將采集的血細(xì)胞彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，然后采用中值濾波方法對灰度圖像進(jìn)行噪聲濾除；?

（2）應(yīng)用直方圖分析方法獲取僅包含一個白細(xì)胞的正方形區(qū)域；?

（3）分別獲取白細(xì)胞胞核邊緣輪廓和白細(xì)胞胞漿輪廓片段，具體包括：?

（3a）在灰度圖像上對正方形區(qū)域應(yīng)用正交小波包多尺度分析和邊緣鏈碼方法，得到白細(xì)胞胞核邊緣輪廓；?

（3b）在血細(xì)胞彩色圖像上對正方形區(qū)域應(yīng)用四元數(shù)邊緣檢測方法，獲取白細(xì)胞胞漿輪廓片段，具體方法為：?

根據(jù)步驟（2）得到的正方形區(qū)域，從原始的血細(xì)胞彩色圖像中截取這個白細(xì)胞的正方形區(qū)域，然后從彩色圖像中截取的正方形區(qū)域上應(yīng)用四元數(shù)邊緣檢測方法獲取白細(xì)胞胞漿輪廓片段：?