[發明專利]一種基于隨機森林的熒光結核桿菌檢測方法

有效

• 申請號: 202110005729.8
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112767321B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 李曄;劉洪英;王磊;嚴斯能;莊泉潔
• 申請（專利權）人: 華東師范大學;上海瀾澈生物科技有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/136;G06T7/194;G06T7/187;G06V10/28;G06V10/764;G06N20/00
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

1.一種基于隨機森林的熒光結核桿菌檢測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1：針對熒光結核桿菌掃描圖像亮度與顏色分布不均的特點，采用高、中、低三種閾值對圖像進行自適應閾值分割，濾除圖像中殘留的染色液與光斑，并對待檢測細菌進行篩選與二值分割；

步驟2：針對熒光結核桿菌的病理特征，對分割好的單個二值連通域進行特征提取，提取其幾何特征與顏色特征，具體為：面積、中軸長度、平均寬度、長寬比值、R通道顏色均值、G通道顏色均值和Hu矩，生成待檢測細菌的數維特征向量；其中，Hu矩包含數個幾何不變矩；

步驟3：運用收集到的特征向量，訓練對應的隨機森林，該隨機森林能夠對待檢測細菌是否為結核桿菌進行判斷；

步驟4：使用訓練生成的隨機森林對熒光結核桿菌圖像進行預測，在原圖中對預測為結核桿菌的目標進行框定，將框定后的圖像進行保存并輸出，輔助醫生進行后續檢測判斷；其中：

所述步驟1具體為：

將原圖轉化為灰度圖像；分別采用高、中、低三種不同的閾值，對同一幅圖像進行自適應閾值的分割，得到對應的三種二值圖像；刪除高閾值劃分的二值圖像中面積小于2像素的雜質；計算各個連通域的最小斜外接矩形，刪除外接矩形長寬比接近1的光斑雜質；計算前景區域的最小正外接矩形，使用最小正外接矩形截取圖像的目標區域，刪除低閾值圖像中目標區域占滿整個外接矩形的染色劑殘留背景；尋找圖片中的淺色連通域，若其尺寸符合細菌的大小，則保留該連通域；檢查圖像中是否有斷裂的區域，并對斷裂區域進行疊加補齊；將篩選后的結果疊加在一起，得到最終分割完成的二值圖像；

所述步驟2具體為：

對步驟1得到的二值圖像前景中的每個連通域進行特征提取，分別獲得連通域的面積、中軸長度、平均寬度、長寬比值、R通道顏色均值、G通道顏色均值和Hu矩；進行特征提取時，非圖像邊界的連通域直接進行截取，而邊界上的連通域則需填充圖像邊界后，再進行截取；獲取各個連通域所包含的像素面積；刪除連通域邊緣的突出部分；對連通域進行細化，提取每個連通域的中軸線，并計算出中軸長度；通過中軸線上兩點間的幾何距離和兩點的斜率，逐點計算平均寬度；通過連通域的最小斜外接矩形計算長寬比；逐點遍歷待檢測細菌所在的原圖區域，計算R通道和G通道的顏色均值；計算連通域的矩，進而計算出包含幾何不變矩的Hu矩；最終形成數維待檢測細菌特征向量；

所述步驟3具體為：

對每個待檢測細菌進行標注，收集用于監督學習的數據集；將80%的數據作為訓練集，20%的數據作為驗證集，并保持訓練集中正負樣本平衡；對隨機森林進行訓練，該隨機森林中包含100棵基決策樹，能夠對待檢測細菌是否為結核桿菌進行判斷。