[发明专利]一种基于胞核标记分水岭变换的粘连白细胞分割方法

说明书

技术领域

本发明属于生物医学工程领域，特别涉及一种基于胞核标记分水岭变换的粘连白细胞分割方法。

背景技术

白细胞的检查是临床检验的一项重要内容，机体发生炎症或其他疾病都可引起白细胞总数及各种白细胞的百分比发生变化，因此检查白细胞总数及白细胞分类计数成为辅助诊断的一种重要方法。细胞图像分析与识别系统在近年研究比较多，其主要任务就是经过自动分析通过预处理对采集图像进行细胞分割，分割出单个细胞，计算单个细胞的有关特征参数，识别统计不同细胞的个数。在血细胞识别中，白细胞分割效果的好坏直接影响着细胞特征提取和分类等下一步操作的结果，在细胞识别中，白细胞分割是最具有挑战性的一步。

在图像处理与模式识别领域，传统的白细胞分割方法大致分为以下几类：基于多光谱技术的图像分割算法；基于颜色模型的图像分割算法，常用的颜色模型有RGB，HSI，CMYK等；基于数学形态学的算法图像分割，诸如snake算法在得到细胞核的基础上分割出细胞质，传统分水岭算法解决细胞粘连问题等；基于模糊数学的图像分割算法，如模糊C均值算法，K均值聚类分割白细胞等。而在分割过程中，单纯使用一种算法很难达到较好的效果，多种算法结合分割效果更好。

现有的主要的粘连白细胞分割算法的不足：

1、分割过程花费时间长。

2、分割的图像受白细胞库限制。

3、白细胞分割精确度低。

4、骨髓白细胞核分割不精确。

5、不能有效的解决细胞间粘连问题。

发明内容

本文基于细胞图像在不同颜色空间呈现的不同颜色，白细胞与红细胞等在纹理空间上存在的差异性，和细胞核团能够确定白细胞数目与位置等特性，提出了一种算法简单操作耗时短的外周血粘连白细胞与白细胞核精确分割算法，该算法完成了白细胞的完整分割，有效的解决了外周血白细胞间的粘连问题。

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基于胞核标记分水岭变换的粘连白细胞分割方法，解决了外周血粘连白细胞分割的问题。算法简单，耗时短，对不同的细胞库不同形态的粘连白细胞分割、白细胞核的精确分割具有很好的鲁棒性。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于胞核标记的分水岭变换的粘连白细胞分割方法，包括以下步骤：

(1)对原始彩色血细胞图像进行处理，得到只包含白细胞核区域的二值图像I、白细胞和红细胞二值图II以及只包含白细胞核和红细胞区域的二值图像III；

(2)用二值图像III减去二值图像I，得到仅包含红细胞区域的新二值图像IV，

(3)用二值图像IV减去二值图像II，得到包含有完整的白细胞轮廓区域的二值图像V；

(4)增强原始彩色血细胞图像中白细胞的细胞核区域，得到增强后的图像N，对其做形态学处理，得到精确白细胞核二值图像X；

(5)对二值图像X进行分析，判断白细胞核是否为分叶核，判断白细胞核是否发生粘连，对二值图像X做相应的操作得内部种子二值图像VI；

(6)将内部种子图像VI作为标记图像，二值图像V作为掩模，对两者做逻辑与和形态学重构操作，得到白细胞区域的二值图像Y，作为外部种子；

(7)判断粘连条件，对二值图像Y作两步分水岭变换，得到分离的白细胞二值图像VII-2；

(8)将二值图像X和二值图像VII-2做逻辑与操作，可得到精确的分离开的白细胞核二值图像Z1；将二值图像Z1作为标记图像，VII-2作为掩模，对两者做形态学重构操作，即可得到分离开的精确的白细胞二值图像Z2。

所述步骤(1)的具体方法为:在matlab中，观察灰度图像，确定白细胞核、红细胞和背景的灰度值；通过graythresh函数计算灰度直方图的全局阈值T，再通过im2bw函数对灰度图像进行阈值分割，得到白细胞和红细胞区域二值图II；分析灰度直方图，选取分割细胞核的经验阈值T2＝0.5，使用im2bw函数阈值分割出白细胞核部分，得到只包含白细胞核区域的二值图像I；分析B分量图像，分析红细胞和白细胞核颜色在图像中呈现的像素值，通过全局阈值分割技术得到只包含白细胞核和红细胞区域的二值图像III；

所述步骤(4)的具体方法为：分析G通道分量和S通道分量图像，对两者进行归一化处理，分别得到归一化的矩阵Ig和Is，对两归一化矩阵进行像素值相减得到增强的图像N，其中N＝2Ig-Is；再对N进行二值化和形态学操作，得到精确的白细胞核二值图X。

所述步骤(5)的具体方法为：