[發明專利]新型宮頸細胞核分割算法

在審

• 申請號: 201711042339.8
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107730498A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 韓穎;陳勝勇;趙萌;欒昊
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/155;G06T7/62
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司12209
• 代理人: 董一寧

技術領域

本發明屬于醫學圖像分割領域，特別涉及一種新型宮頸細胞核分割算法。

背景技術

宮頸癌是最常見的婦科惡性腫瘤。原位癌高發年齡為30～35歲，浸潤癌為45～55歲，近年來其發病有年輕化的趨勢。近幾十年宮頸細胞學篩查的普遍應用，使宮頸癌和癌前病變得以早期發現和治療，宮頸癌的發病率和死亡率已有明顯下降，如何準確地完成宮頸癌篩查已然成為了關注的焦點。

在眾多宮頸癌篩查方法中，宮頸細胞涂片檢查被認為是最普遍、最常見也是最有效的用于早期篩查宮頸癌的細胞學檢驗手段。細胞核形態定量分析又是宮頸涂片檢查的重要依據。細胞核分割作為細胞核形態定量分析的基礎步驟，分割的準確度直接影響分析結果，因此精準分割細胞核既是基本任務，又是核心環節。

由于宮頸細胞涂片制片和染色方式的差異性、背景的復雜性、細胞形態的多樣性和不規則性、細胞重疊等使得宮頸細胞圖像分割難度較大。因為癌細胞的細胞核包含了大部分特征，直接分割細胞核在充分保留有效特征的前提下，降低了分割難度，簡化分割過程。

綜上所述，提出一種新型的宮頸細胞核分割的算法，利用selective search segmentation得到ROI；之后根據重疊ROI交并比以及使用極限腐蝕算法處理ROI得到的最終連通成分，篩選得到包含細胞核的ROI；最后利用CV模型算法精細分割出宮頸細胞核。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術中存在的不足，而提供一種新型宮頸細胞核分割算法，該分割算法優化了細胞核宮頸細胞核的分割效果、簡化分割過程、降低分割復雜度，可為后續宮頸細胞核形態定量分析提供精確的分割結果。

為了實現上述目的，本發明的方案是：

一種新型的宮頸細胞核分割算法，其特征在于：包括如下步驟：

①利用selective search segmentation將一幅輸入圖像初步分割成多個ROI；

②計算相鄰ROI之間的交并比IOU，去除復選區域；

③利用數學形態學極限腐蝕算法，得到最終連通成分，通過對最終連通成分數量的判斷，篩選得到包含細胞核的ROI；

④應用CV模型算法，對篩選后得到的ROI進行分割，得到精細分割的細胞核。

上述步驟①的具體方法是：

①基于圖論Felzenszwalb算法將原始圖像分割為多個小區域r；

②計算各個區域間的相似度：顏色相似度S_color(r_i,r_j)、紋理相似度S_texture(r_i,r_j)、大小相似度S_size(r_i,r_j)以及吻合度S_fill(r_i,r_j)，進而計算區域間總相似度S(r_i,r_j)＝a₁S_color(r_i,r_j)+a₂S_texture(r_i,r_j)+a₃S_color(r_i,r_j)+a₄S_fill(r_i,r_j)，其中r_i和r_j分別是第i個和第j個小區域，

各個相似度由以下公式計算得出：

其中和分別為第i個和第j個小區域的75維顏色向量中的第k維，

其中和分別為第i個和第j個小區域的240維紋理向量中的第k維，

其中size(r_i)、size(r_j)和size(im)分別為第i個、第j個小區域和初始圖像的大小，

其中size(BB_ij)指包含第i個、第j個小區域的最小外包區域，

③根據總相似度進行區域融合，得到初選ROI。

上述步驟②的具體計算方法是：

上述步驟④的具體計算方法是依據下列公式：