[發明專利]一種染色體圖像實例標簽生成方法及系統

有效

• 申請號: 202111547790.1
• 申請日: 2021-12-16
• 公開（公告）號: CN114170218B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 李衛鷺
• 申請（專利權）人: 易構智能科技（廣州）有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/136;G16H30/20;G06V10/75;G06V10/764
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 禹小明

本發明涉及染色體分析技術領域，提出一種染色體圖像實例標簽生成方法及系統，其中包括以下步驟：將臨床數據中的核型圖按照預設的類別排列模板進行區域劃分及圖像切割，得到不同類別區域的染色體子圖，并進行圖像增強；將染色體子圖進行閾值分割，得到對應的二值連通域及其類別標簽，并提取染色體單體圖像的輪廓坐標；將所有染色體單體圖像與其對應的中期圖中的染色體進行特征匹配，得到各個染色體從核型圖到中期圖的坐標映射關系；將各個染色體在核型圖中的輪廓映射至中期圖上，將各個染色體在核型圖上的輪廓坐標轉換為中期圖上的輪廓坐標；將各個染色體在中期圖上的輪廓坐標與其對應的類別標簽合并，生成各個染色體圖像的實例標簽。

技術領域

本發明涉及染色體分析技術領域，更具體地，涉及一種染色體圖像實例標簽生成方法及系統。

背景技術

染色體是生物的遺傳物質，染色體核型分析是人類染色體遺傳疾病的臨床診斷的重要手段。染色體核型分析是基于光學顯微鏡拍攝的細胞分裂中期染色體的數字化圖像實現的，但是分析數字化圖像需要較多人工參與，且容易出現主觀錯誤。雖然現有商用的半自動核型分析系統(徠卡、蔡司、ASI、北昂等)能夠進行染色體中期圖像的預處理、染色體分割、分類、計數和排列，實現染色體核型分析，然而復雜染色體簇(交叉重疊、交叉粘連)的染色體分割的作業過程中，遺傳學家依靠半自動染色體核型分析系統中的圖像質量優化、分類、分割和計數依然需要較多人工參與，且容易出現主觀錯誤。

最新的人工智能技術可以初步實現復雜染色體簇的分割，但是面臨的問題在于需要大量含標簽的染色體中期圖像數據用于模型訓練，才能提高泛化性和對不同場景數據的適應性。目前大量文獻中用于模型訓練的數據都是由遺傳學家手動標注，如ChengchuangLin1等人的研究中遺傳學家從500個細胞原始圖像手動切割并標注出6592個染色體簇圖像，以及Yulei Qin2等人的研究中從1909個原始圖像中手動切割并標注類別得到87831條染色體等，依賴手動標注的模型的訓練集制作極大限制了深度學習模型的性能。然而，在臨床中由于專業人員的缺失，無法人工對臨床所積累的大量回顧性染色體數據進行標注，也缺乏流程對臨床生產中的染色體數據自動標注，因此應用于模型訓練的數據集難以達到一個較大數據量級別，無法覆蓋臨床上的染色體數據多樣性，導致模型的泛化性和適應性較差。

發明內容

本發明為克服上述現有技術所述的應用于訓練復雜染色體簇的分割模型的數據集難以達到一個較大數據量級別，導致模型的泛化性和適應性較差的缺陷，提供一種染色體圖像實例標簽生成方法，以及一種染色體圖像實例標簽生成系統。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

一種染色體圖像實例標簽生成方法，包括以下步驟：

S1、將臨床數據中的核型圖按照預設的類別排列模板進行區域劃分及圖像切割，得到不同類別區域的染色體子圖，并對所述染色體子圖進行圖像增強；

S2、將經過圖像增強的染色體子圖進行閾值分割，得到分割后的染色體單體圖像對應的二值連通域及其類別標簽，并提取所述染色體單體圖像的輪廓坐標；

S3、將所有染色體單體圖像與其對應的中期圖中的染色體進行特征匹配，得到各個染色體從核型圖到中期圖的坐標映射關系；

S4、根據所述坐標映射關系，將各個染色體在核型圖中的輪廓映射至中期圖上，將各個染色體在核型圖上的輪廓坐標轉換為中期圖上的輪廓坐標；

S5、將各個染色體在中期圖上的輪廓坐標與其對應的類別標簽合并，生成各個染色體圖像的實例標簽。

進一步的，本發明還提出了一種染色體圖像實例標簽生成系統，應用于上述任一技術方案提出的染色體圖像實例標簽生成方法。其具體包括：

圖像切割模塊，用于將臨床數據中的核型圖按照預設的類別排列模板進行區域劃分及圖像切割，得到不同類別區域的染色體子圖；