[发明专利]一种基于着色分离的病理图像颜色质量综合评价方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种基于着色分离的病理图像颜色质量综合评价方法，属于病理图像质量评价技术领域。

背景技术：

病理图像是病理切片的数字化图像。病理学既是医学基础学科，同时又是一门实践性很强的具有临床性质的学科，称之为诊断病理学(diagnostic pathology)。临床上，将部分有病变的组织或脏器经过各种化学品和埋藏法的处理，使之固定硬化，在切片机上切成薄片，粘附在玻片上，染以各种颜色，即得到病理切片。在显微镜下检查该病理切片，观察患病机体有关部分的形态结构、代谢和功能发生的种种改变，既能得到研究和认识疾病的重要理论知识，又可以做出疾病的病理学诊断和鉴别诊断，直接为临床防治疾病服务。病理切片的制作要经过取材、固定、脱水、染色等一系列过程，其中染色环节至关重要。常用的染色方法是苏木素-伊红(Hematoxylin-Eosin)染色法，简称H.E染色法。这种方法对任何固定液固定的组织和应用各种包埋法的切片均可使用。苏木素是一种碱性染料，可使组织中的嗜碱性物质染成蓝色，如细胞核中的染色质等；伊红是一种酸性染料，可使组织中的嗜酸性物质染成红色，如多数细胞的胞质、核仁等在H.E染色的切片中均呈红色。

H.E染色是一种多步骤、多因素决定的实验方法,无论是手工还是机器操作,都存在着许多影响因素，甚至会出现不理想的染色结果。在实际应用中，切片染色质量的好坏直接影响病理诊断的正确率，一张质量上乘的H.E切片是病理医生得以做出正确诊断的关键。许多所谓的“疑难病理案例”，大多数是由于切片颜色质量差造成的，因此有必要对采集到的病理切片图像进行颜色质量评价，以筛选出质量差的切片图像并剔除，以免后续计算机自动诊断或临床医师诊断出错，并且给出反馈，以便重新采集相关部位的切片图像。染色理想的切片在显微镜下应是：细胞核与细胞浆应蓝红相映，鲜艳美丽；细胞核与胞浆无过染或染色不充分现象；细胞核、浆着色均匀；除细胞核、浆外无空隙区域或杂质。

综上所述，一幅H.E染色的病理图像主要包含偏蓝色的细胞核和偏红色的细胞质两部分。病理图像颜色的失真包括：细胞核、质染色混杂，区分度弱；过度染色或着色过弱；染色不均；存在空隙区域。针对临床上对病理图像染色质量的要求，本发明提出了红蓝对比度、颜色偏离度、颜色信息熵、空隙区域破碎度共四个指标特征对病理图像颜色质量进行评价。

红蓝对比度评价细胞核、质颜色对比是否鲜明；颜色偏离度评价细胞核、质染色偏离标准色的程度；颜色信息熵评价染色的均匀程度；空隙区域破碎度评价病理图像中空隙区域的面积及离散程度。这四个指标评价的是细胞核、质之间的颜色对比和各自染色是否正常以及除这两部分之外的空隙区域的影响，因此，计算这些指标首先要得到独立的细胞核、质图像。本发明中采用颜色反卷积方法来获得单着色的细胞核、质图像。

由于病理图像一般不只包含一种颜色失真，因此需要对其颜色质量进行综合评价。综合评价过程为：将上述四个指标的评价值输入到神经网络中，训练得到综合质量评价模型，利用该模型对未知质量等级的病理图像进行评价，得到综合评价值。

临床上对于病理图像的质量评价需要无参考的质量评价方法。然而，与其他的病理图像分析技术不同，国内外科技工作者在病理图像的质量评价方面的研究还很薄弱。目前存在的病理图像质量评价有针对高斯模糊、高斯白噪声的基于局部结构信息度量的无参考型图像质量评价方法，针对病理图像颜色质量评价的研究还很少。本发明针对染色质量评价问题，提出一种基于着色分离的病理图像颜色质量综合评价方法以实现病理图像的颜色质量评价，评价效果较好。

发明内容：

1、目的：本发明的目的是提供一种基于着色分离的病理图像颜色质量综合评价方法，该方法利用颜色反卷积和BP神经网络实现对病理图像颜色质量的客观评价。

2、技术方案：本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明是一种基于着色分离的病理图像颜色质量综合评价方法，对于一幅待评价的普通H.E染色病理图像，本发明的技术方案主要包括以下步骤：

步骤一：对病理图像进行着色分离

(1)建立颜色反卷积矩阵

透过样本的单色光与样本的着色量之间的关系可以通过下面公式表示：

I_o(λ)＝I_i(λ)exp(-A*c(λ))

其中，I_o(λ)是穿过样本之后的波长为λ的光线强度，I_i(λ)是波长为λ的入射光强度，A是样本的着色量，c(λ)是某种着色的依赖于波长的吸收因子。