[發明專利]一種基于Meanshift聚類和形態學操作的AML細胞分割方法

在審

• 申請號: 201410772520.4
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN104484877A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 劉治;劉晶;馬玲;肖曉燕;唐波;宿方琪
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 崔苗苗

技術領域

本發明屬于生物醫學工程領域，特別涉及一種基于Meanshift聚類和形態學操作的AML細胞分割方法。

背景技術

白血病是一類造血干細胞惡性克隆性疾病。臨床上常將白血病分為急性淋巴細胞白血病(ALL)、急性髓細胞白血病(AML，以往稱為急性非淋巴細胞白血病)、慢性粒細胞白血病、慢性淋巴細胞白血病等。在臨床中，急性骨髓系白血病AML可分為M0～M7一共8種，AML的年發生率約是每10萬人中有2.3人，男性比女性略多，而且年紀越大發生的機會越高，大于65歲的人得到AML的機會約為小于65歲的人之10倍，AML嚴重威脅著人類的健康與幸福。隨著醫學科學的迅速發展，其診斷和治療有了長足的進步。

目前，常用的白血病臨床診斷方法主要依賴于骨髓穿刺，需要醫學專家在顯微鏡下對骨髓細胞進行計數分類。人工方法費時費力且需要專業的醫學知識。依靠計算機技術發展一種自動分割識別系統成為當下的趨勢。而骨髓細胞的分割是白血病自動識別系統中至關重要的一步。

在圖像處理領域，白細胞分割與細胞核分割通常是分開進行的。目前常用的白細胞分割方法即面臨的問題有：snake算法耗時長，區域生長算法分割精度低，CMYK顏色空間分割白細胞對光照要求高，傳統分水嶺變換處理細胞粘連問題過分割嚴重等。而細胞核分割主要通過增強細胞核與其他成分的對比度然后閾值分割來實現的，常用的方法有HSI空間的S分量閾值分割；HSI顏色空間S分量與RGB空間G分量做矩陣點除達到細胞增強的目的；施密特正交化算法增強細胞核區域然后閾值分割出細胞核等。在目前細胞核分割的算法中，處理的對象多是正常外周血白細胞，面臨的問題主要是閾值的選取不能適應細胞核分割的多種環境，或骨髓中細胞質顏色與細胞核顏色太接近時，細胞核分割精度低等。

總的來說，現有的主要的粘連骨髓白細胞分割算法的不足有：

1、分割的圖像受光照影響大

2、二值分割中的閾值不能適應細胞環境的變化

3、骨髓細胞核分割精度低

4、白細胞分割精確度低

5、不能有效的解決復雜的骨髓細胞粘連問題

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種基于meanshift聚類和形態學操作的急性髓細胞白血病AML粘連骨髓白細胞分割的方法，該算法從空間距離和顏色距離兩方面對骨髓細胞和細胞核進行聚類，并結合一系列的形態學操作和改進的分水嶺變換技術，解決了粘連骨髓細胞、骨髓細胞核的精確分割問題。該算法穩定性強，對不同的光照不同AML類型的粘連骨髓細胞分割具有很好的魯棒性。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種基于Meanshift聚類和形態學操作的AML細胞分割方法，包括以下步驟：

(1)將原始RGB圖像進行處理，得到包含有完整骨髓白細胞輪廓的二值圖A4和骨髓細胞核團二值圖像B1；

(2)判斷二值圖像B1中是否存在分葉核，若存在，則對分葉核進行質心相連操作，得新細胞核二值圖，作為內部種子二值圖像B2，反之，則直接判定二值圖像B1為內部種子二值圖像B2；

(3)將內部種子圖像B2作為標記圖像，二值圖像B1作為掩模，對兩者做邏輯與和形態學重構操作，得到骨髓白細胞的二值圖像C1；

(4)判斷粘連條件，對二值圖像C1作相應的兩步分水嶺變換，分別得到二值圖像C2和C3；

(5)對內部種子B2和二值圖像C3做邏輯與操作，得精確的分離開的白細胞核團二值圖像；并將其作為標記圖像，二值圖像C3作為掩模，對兩者做形態學重構操作，得到分離開的精確的骨髓白細胞二值圖像D1；

(6)對二值圖像D1進行處理，得到骨髓白細胞在原始圖像中的坐標位置，根據坐標信息提取出單個骨髓白細胞的RGB圖像E1；

(7)對E1進行聚類操作，得到聚類后的RGB圖像E2；

(8)將圖像E2映射到灰度空間，得灰度圖像E3，對灰度圖E3做自適應閾值分割操作，即到白細胞核圖像E4。

進一步地，步驟(1)的具體方法為，對原始彩色血細胞圖像進行聚類操作，得到聚類后的RGB圖像A1；對A1進行灰度空間轉換得到灰度圖像A2；對灰度圖像A2進行基于ostu的自適應全局閾值分割得到二值圖像A3，對A3進行形態學去噪處理，得到包含有完整骨髓白細胞輪廓的二值圖A4；同時對原始RGB圖像進行顏色空間轉換和空間分量提取，得到骨髓細胞核團二值圖像B1。