[发明专利]三维细胞分割方法

权利要求书

1.一种三维细胞图像分割方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、采用真核模式或伪核模式对粘连细胞图像的细胞核进行过分割与筛选，在获得所有细胞的细胞核的情况下，筛选出目标细胞的细胞核；

S2、将粘连细胞语义分割结果切割为不同的块，块与块之间的缝隙包括细胞之间的切割缝隙和单个细胞内部的切割缝隙；

S3、基于筛选出的细胞核将不同的块融合为目标细胞图像，完成目标细胞的第一次融合；

S4、基于不规则细胞的体积和接触面积对目标细胞进行第二次融合，使单个细胞内部的切割缝隙被融合及单个细胞外部的切割缝隙被保留，完成对目标细胞的分割。

2.如权利要求1所述的三维细胞图像分割方法，其特征在于，在步骤S1中，当采集到细胞核的荧光图像，并且细胞核和细胞独立匹配时，选用真核模式进行细胞核的过分割与筛选；

当无法采集到细胞核的荧光图像或细胞核和细胞无法独立匹配时，选用伪核模式进行细胞核的过分割与筛选。

3.如权利要求2所述的三维细胞图像分割方法，其特征在于，选用真核模式时，步骤S1具体包括如下步骤：

S101、使用细胞核染料标记所有细胞的细胞核；

S102、对粘连细胞图像进行细胞语义分割和细胞核语义分割；

S102、对细胞语义分割结果和细胞核语义分割结果进行共定位，确定目标细胞所对应的细胞核。

4.如权利要求2所述的三维细胞图像分割方法，其特征在于，选用伪核模式时，步骤S1具体包括如下步骤：

S110、对粘连细胞图像进行细胞语义分割；

S111、定义初始半径并基于初始半径构造三维球面结构，对细胞语义分割结果中的每一个连通域进行腐蚀操作；

S112、计算腐蚀结果的体积，若腐蚀结果的体积大于设置的细胞核最大体积阈值，则增加三维球面结构的半径，再次对连通域进行腐蚀，同时保留腐蚀结果中体积小于细胞核最大体积阈值的结果；

S113、重复步骤S112，直到连通域的腐蚀结果的体积均小于细胞核最大体积阈值。

5.如权利要求4所述的三维细胞图像分割方法，其特征在于，在步骤S2中，将粘连细胞语义分割结果切割为不同的块，包括如下步骤：

S21、根据三维分水岭算法将连通域切割成集水盆地；

S22、将集水盆地融合为块，若块的体积大于设置的细胞突触最大体积阈值，则停止对集水盆地的融合，反之继续融合操作，直到所融合的块的体积接近细胞突触最大体积阈值；

S23、使用无向图表示块与块之间的空间关系，将每一个块的三维中心坐标作为无向图的顶点，并对每一个块赋予一个编号，使用分水岭脊线得到块与块之间的接触关系作为无向图的边，同时使用分水岭脊线与块之间的接触面积得到块与块之间的接触面积作为无向图的边的权重。

6.如权利要求5所述的三维细胞图像分割方法，其特征在于，在执行步骤S21之前，还包括前序步骤：

根据连通域中细胞核的数量对连通域进行分类，若细胞核的数量为零，删除该连通域，若细胞核的数量为一，不执行块步骤S21，若细胞核的数量大于等于二，则执行步骤S21。

7.如权利要求5所述的三维细胞图像分割方法，其特征在于，步骤S3具体包括如下步骤：

S31、将筛选出的每一个细胞核与块在三维空间上进行重叠，寻找与每一个细胞核最大重叠的块，定义为无向图的种子块，作为细胞核的位置；同时将图结构中的种子块所对应的顶点定义为种子顶点；

S32、根据完成种子顶点定义的无向图进行块的融合操作。