基于颜色分量组合和轮廓拟合的血液白细胞分割方法   0    0

本发明涉及一种基于颜色分量组合和轮廓拟合的血液白细胞分割方法。首先利用颜色分量组合增强白细胞细胞核的对比度，进而利用经典阈值分割方法实现细胞核的分割；然后，利用颜色先验去除图像的背景，执行边缘检测和轮廓拟合来获得白细胞分割结果；最后利用白细胞分割结果减去细胞核分割结果得到细胞质分割结果。在标准和快速两种染色制备下白细胞图像集上的实验结果表明，本发明方法改善了白细胞的分割精度。

1.一种基于颜色分量组合和轮廓拟合的血液白细胞分割方法，其特征在于，首先，利用颜色分量组合增强白细胞细胞核的对比度，进而利用经典阈值分割方法实现细胞核的分割；然后，利用颜色先验去除图像的背景，执行边缘检测和轮廓拟合来获得白细胞分割结果；最后，利用白细胞分割结果减去细胞核分割结果得到细胞质分割结果；
所述利用颜色分量组合增强白细胞细胞核的对比度的具体实现方式如下：
步骤S11、利用颜色分量组合增强细胞核区域，其形式化描述为：
I1＝Ir+Ib-k×Ig                                              (1)其中，Ir、Ib和Ig分别表示RGB颜色空间中的红色、蓝色和绿色分量；
所述利用颜色先验去除图像的背景，执行边缘检测和轮廓拟合来获得白细胞分割结果的具体实现方式如下：
步骤S21、基于颜色先验的图像背景移除：
通过阈值分割实现图像背景的去除：
其中，t为阈值参数，Iv代表背景移除，即将背景变为白色后的图像；
步骤S22、对背景移除后的图像执行边缘检测，以提取白细胞初始轮廓，而后为了拟合粘连处白细胞的轮廓，先在白细胞初始轮廓开口处找到两个断点，然后拟合两个断点之间的弧段，以此实现白细胞粘连处的分离；其中，断点的选择过程如下：
步骤S221、使用Harris角点检测器检测白细胞轮廓中的角点；
步骤S222、将每个角点作为坐标原点，确定由坐标点(0,d)、(0,-d)、(-d,0)、(d,0)构成的局部笛卡尔坐标系，其中， H代表图像矩阵总的行数，符号 代表向下取整；
步骤S223、从图像中心点向步骤S222确定的四个笛卡尔坐标点发射四条射线，计算每条射线与白细胞轮廓相交的轮廓点个数，如果四条射线中有一条及以上的射线经过的轮廓点个数为0，则判定相应角点为断点；否则，判定相应角点为非断点；根据此规则，若白细胞初始轮廓含两个断点，则继续执行后续步骤；否则，终止程序，将白细胞初始轮廓认定为白细胞最终轮廓；
步骤S224、分别计算细胞核质心和两个断点之间的距离，记为a和b；计算两个断点之间的距离，记为c；使用两个断点和细胞核质心点构造一个三角形，计算两个断点与细胞核质心点连线的夹角θ：
步骤S225、找到两个断点之间线段中轴线上与两个断点之间线段夹角度数为θ的点，记这些点中与图像中心点距离最近的那个点为p2；
步骤S226、计算p2点和任一断点之间的距离，记为r；以p2为圆心点、r为半径构造一个圆；取两个断点之间的圆弧作为拟合所得两个断点之间的白细胞轮廓，用于分离粘连的白细胞。

2.根据权利要求1所述的基于颜色分量组合和轮廓拟合的血液白细胞分割方法，其特征在于，所述利用经典阈值分割方法实现细胞核的分割的具体实现方式如下：
步骤S12、在执行完细胞核增强后，采用经典的图像阈值分割方法Otsu提取出细胞核区域，具体如下：
步骤S121、分割阈值的确定：对于给定的一幅具有N个像素和L个灰度级{0,1,...,L-1}的增强后的图像I1，Otsu算法确定分割阈值t*的形式化描述为：
t*＝Arg max0≤g≤L-1{ωoωb(μo-μb)2}                                  (2)其中，ωo表示以g为分割阈值对应分割结果中目标像素点即灰度为{g+1,g+2,…,L-1}的像素点占图像总像素点的比例，ωb表示以g为分割阈值对应分割结果中背景像素点即灰度为{0,1,…,g}的像素点占图像总像素点的比例；μo和μb代表目标像素点和背景像素点的灰度平均值；
步骤S122、图像阈值分割：以t*作为分割阈值，对图像I1执行如下的阈值分割：
步骤S13、基于形态学运算的细胞核分割结果修正：先选取最大连通白色区域，即目标区域，然后执行图像填充来修正细胞核初始分割结果，获得细胞核最终分割结果。