[發明專利]一種基于顯微鏡圖像的微囊藻類細胞統計方法

有效

• 申請號: 202210263827.6
• 申請日: 2022-03-17
• 公開（公告）號: CN114612333B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 李斌;張晶;胡圣;王英才;李書印;彭玉;胡愈炘;方標
• 申請（專利權）人: 生態環境部長江流域生態環境監督管理局生態環境監測與科學研究中心
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/12;G06T7/136;G06T7/90
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理有限公司 11562
• 代理人: 陳光磊

1.一種基于顯微鏡圖像的微囊藻類細胞統計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、獲取彩色圖像并利用高斯模糊化對圖像進行去噪處理，然后將RGB圖像轉換成HSV圖像，并在HSV圖像的V通道上進行對比度增強處理，再轉換為RGB圖像，獲得對比度增強后的RGB圖像；

步驟二、在對比度增強后的V通道圖像上進行OTSU二值化處理，并對處理后的圖像進行形態學閉的操作，獲得處理后的二值圖像；

步驟三、在對比度增強后的RGB圖像上，分析二值圖像白色區域的均值與方差，并通過計算得出微囊藻類細胞密度分布圖；

步驟四、計算二值圖像中藻類細胞占比和分析藻類細胞區域內部密度情況，由此判斷微囊藻類細胞分布的稀疏程度，并對分布稀疏的微囊藻類細胞像素尺寸進行修正；

步驟五、根據微囊藻類細胞密度分布圖計算密度加權系數，再對統計的微囊細胞個數進行修正，獲得最終微囊藻類細胞統計數據；

所述步驟三具體包括

S1、在對比度增強后的RGB圖像上，計算二值圖像中像素值為255對應的像素點的R、G和B三個通道的均值和平均方差；

S2、設置比例閾值，分別將它乘以三個通道的平均方差，得到三個通道的偏離閾值；

S3、調查二值圖像中像素值為255的坐標點，得到該坐標點對應彩色圖像的像素值r、g和b，再分別計算三個通道當前像素值與均值的偏差；

S4、生成新的二值圖像，大小與原二值圖像保持一致，其中默認初始值為0，得到的圖像為細胞密度分布圖，當計算的偏差絕對值大于對應的偏離閾值，則將細胞密度分布圖上對應的像素賦值為255，即白色。

2.根據權利要求1所述的一種基于顯微鏡圖像的微囊藻類細胞統計方法，其特征在于：

所述步驟一中獲取圖像去噪處理后，將RGB圖像轉化為HSV圖像，并分離出H、S、V通道得到hImg、sImg和vImg三個單通道圖像，再對vImg圖像采用對比度受限的自適應直方圖均衡化算法進行對比度拉伸操作，得到增強后的圖像vImg1，然后將hImg、sImg和vImg1三個單通道的圖像合并成新的三通道HSV圖像，最后將新的三通道HSV圖像轉化為對比度增強后的RGB圖像。

3.根據權利要求1所述的一種基于顯微鏡圖像的微囊藻類細胞統計方法，其特征在于：

所述步驟二中在圖像vImg1上利用OTSU方法進行二值化分割，得到二值圖像并進行形態學close操作，得到處理后的二值圖像，其中二值圖像中白色為微囊藻類細胞區域。

4.根據權利要求1所述的一種基于顯微鏡圖像的微囊藻類細胞統計方法，其特征在于：

所述步驟四中修正細胞尺寸具體包括

E1、統計二值圖像中白色區域的像素面積，將其除以圖像的像素面積，獲得圖像中微囊藻類細胞的占比數據；

E2、采用自適應閾值分割法計算藻類細胞區域內部的細胞占比數據；

E3、將圖像中微囊藻類細胞的占比數據和藻類細胞區域內部的細胞占比數據與閾值進行對比判斷，并根據判斷結果對微囊藻類細胞尺寸進行修正。

5.根據權利要求4所述的一種基于顯微鏡圖像的微囊藻類細胞統計方法，其特征在于：

所述E3中細胞尺寸修正判斷時當微囊藻類細胞的占比數據或藻類細胞區域內部的細胞占比數據中的任意一個數據值小于閾值時，就會對微囊藻類細胞尺寸進行修正，反之不進行修正。

6.根據權利要求5所述的一種基于顯微鏡圖像的微囊藻類細胞統計方法，其特征在于：

所述微囊藻類細胞尺寸進行修正時，先采用斑點檢測算法在灰度圖像上檢測出微囊藻類細胞，然后找出細胞的中位值像素面積，通過中位值像素面積驗證所有檢測到的微囊藻類細胞，將像素面積偏差大的數據刪除，最后計算剩余微囊藻類細胞的平均像素面積尺寸，以平均像素面積尺寸來修正微囊藻類單位細胞像素尺寸。

7.根據權利要求1所述的一種基于顯微鏡圖像的微囊藻類細胞統計方法，其特征在于：

所述步驟五中具體包括

G1、計算藻類細胞密度分布圖上所有像素的密度平均值，并根據它的數值計算出密度加權系數；

G2、統計藻類細胞密度分布圖中白色區域的像素面積，然后計算該面積與藻類細胞區域面積的比例；

G3、計算出細胞未疊加狀態下微囊藻類細胞的個數；

G4、最后根據藻類細胞密度分布情況對統計的細胞個數進行加權修正，得到微囊藻類細胞個數。