專利名稱：一種顯微鏡系統(tǒng)有形成分提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯微鏡系統(tǒng)有形成分提取方法，尤其涉及ー種顯微鏡系統(tǒng)視野中有形成分區(qū)域的定位和完整提取的方法。
背景技術(shù)：
基于顯微鏡系統(tǒng)有形成分提取的方法已經(jīng)眾所周知。如申請(qǐng)?zhí)?00380108664. X和201010568805的專利所公開的方法和系統(tǒng)。基于背景和有形成分灰度差值來分割提取目標(biāo)區(qū)域是目前普遍采用的方法。遺憾的是，針對(duì)邊界模糊、一定程度離焦、低對(duì)比度及破碎的有形成分提取效果往往不佳，不能完整地提取目標(biāo)區(qū)域，甚至不能獲得準(zhǔn)確的有形成分?jǐn)?shù)量，而這關(guān)系到后續(xù)對(duì)有形成分的所有操作，如分類識(shí)別等，將直接導(dǎo)致最終結(jié)果的錯(cuò)誤
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種顯微鏡系統(tǒng)有形成分提取方法，以解決針對(duì)邊界模糊、一定程度離焦、低對(duì)比度及破碎的有形成分提取效果不佳，不能完整地提取目標(biāo)區(qū)域，甚至不能獲得準(zhǔn)確的有形成分?jǐn)?shù)量的問題。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是包括以下步驟(I)、拍攝獲得包含有形成分區(qū)域的數(shù)字圖像f，其中數(shù)字圖像由像素點(diǎn)組成，包括有形成分區(qū)域像素和背景像素，每個(gè)像素?fù)碛凶约旱南袼刂担?2)、計(jì)算數(shù)字圖像f 的圖像梯度，G = 其中G是數(shù)字圖像f 的圖像梯度，S是梯度算子模板，S可以選擇Sobel算子、Robert算子、Prewitt算子；(3)、對(duì)G ニ值化處理，ニ值化方法可以選擇固定閾值ニ值化方法或者Otsu提出的一維直方圖上的最大類間方差方法；(4)、對(duì)ニ值圖像進(jìn)行邊界跟蹤，得到ー個(gè)有形成分區(qū)域的邊界像素有序ニ維坐標(biāo)集合P(P1, p2, . . . , pn}, n為邊界像素集元素個(gè)數(shù)，P的姆個(gè)元素由X分量和y分量組成,如
Pi= IPi. X, P1. j)；(5)、計(jì)算包含有形成分區(qū)域的最小面積凸多邊形I)、把步驟(2)中得到的像素點(diǎn)集合按極角從小到大排序，得到新的集合P' (P1, P2，…，pn}, n為邊界像素集元素個(gè)數(shù)；2)、順序從P'中讀取3個(gè)元素P1,p2,p3,兩兩組成兩個(gè)向量/;yt，/W計(jì)算兩個(gè)向量的叉積￥,若V大于0,從P'中讀取P4, P2 > p3、P4兩兩組成兩個(gè)向量繼續(xù)計(jì)算叉積；否則，從P'中刪除P3，讀取P4，Pl、P2> P4計(jì)算叉積；按上述方法計(jì)算來刪減集合內(nèi)的元素，直到P'中所有元素都遍歷一次，得到P'的一個(gè)子集P"，將P"內(nèi)元素首尾順次相連，可得到包含粒子區(qū)域的最小凸多邊形，即P"內(nèi)的元素是最小凸多邊形的頂點(diǎn)；(6)、以步驟(5)得到的凸多邊形作為掩模，在數(shù)字圖像f中得到有形成分區(qū)域。本發(fā)明ー種實(shí)施方式是在步驟(2)中，G =ブ》S，使用梯度算子S對(duì)灰度圖像進(jìn)行鄰域像素值加權(quán)求和操作，算子S作為加權(quán)權(quán)值依據(jù)。本發(fā)明ー種實(shí)施方式是步驟(4)中，采用鏈碼或者鄰域判斷的方法進(jìn)行邊界跟蹤，鏈碼方法采用順時(shí)針或逆時(shí)針的遍歷次序?qū)ο袼攸c(diǎn)的四或八鄰域編碼排序找到ー個(gè)邊界點(diǎn)作為初始點(diǎn)，按照遍歷次序，遍歷一周后回到初始點(diǎn)作為遍歷終止條件，期間遍歷的邊界點(diǎn)都存入集合P中；鄰域判斷法基于ニ值化結(jié)果，判斷每ー個(gè)像素四或八鄰域是否全部為有形成分像素，若是即該點(diǎn)為有形成分內(nèi)部點(diǎn)，不做處理；否則該點(diǎn)為有形成分邊界點(diǎn)，存入邊界點(diǎn)集合中。本發(fā)明ー種實(shí)施方式是步驟(5)中I)中，極角排序基于極坐標(biāo)，極坐標(biāo)的原點(diǎn)可以選取圖像的四個(gè)角，如左下角，極角范圍[O，f]。本發(fā)明ー種實(shí)施方式是步驟(5)中2)中，向量由集合P'內(nèi)元素計(jì)算得來，
權(quán)利要求
1.一種顯微鏡系統(tǒng)有形成分提取方法，其特征在于包括以下步驟 (1)、拍攝獲得包含有形成分區(qū)域的數(shù)字圖像f，其中數(shù)字圖像由像素點(diǎn)組成，包括有形成分區(qū)域像素和背景像素，每個(gè)像素?fù)碛凶约旱南袼刂担? (2)、計(jì)算數(shù)字圖像f的圖像梯度，G=/ S，其中G是數(shù)字圖像f的圖像梯度，S是梯度算子模板，S可以選擇Sobel算子、Robert算子、Prewitt算子； (3)、對(duì)Gニ值化處理，ニ值化方法可以選擇固定閾值ニ值化方法或者Otsu提出的ー維直方圖上的最大類間方差方法； (4)、對(duì)ニ值圖像進(jìn)行邊界跟蹤，得到ー個(gè)有形成分區(qū)域的邊界像素有序ニ維坐標(biāo)集合P(P1, P2,…，pn}，n為邊界像素集元素個(gè)數(shù),P的姆個(gè)元素由X分量和y分量組成,如P1KP1.X, P1. y)； (5)、計(jì)算包含有形成分區(qū)域的最小面積凸多邊形 1)、把步驟⑵中得到的像素點(diǎn)集合按極角從小到大排序，得到新的集合P'{Pl, P2,…，Pn}，n為邊界像素集元素個(gè)數(shù)； 2)、順序從P'中讀取3個(gè)元素P1,p2，p3，兩兩組成兩個(gè)向量凡/)2，/W計(jì)算兩個(gè)向量的叉積V，若！^大于0,從P'中讀取p4, p2、P3、P4兩兩組成兩個(gè)向量繼續(xù)計(jì)算叉積；否貝U，從P'中刪除P3，讀取P4, P:、P2> P4計(jì)算叉積；按上述方法計(jì)算來刪減集合內(nèi)的元素，直到P'中所有元素都遍歷一次，得到P'的一個(gè)子集P"，將P"內(nèi)元素首尾順次相連，可得到包含粒子區(qū)域的最小凸多邊形，即P"內(nèi)的元素是最小凸多邊形的頂點(diǎn)； (6)、以步驟(5)得到的凸多邊形作為掩模，在數(shù)字圖像f中得到有形成分區(qū)域。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種顯微鏡系統(tǒng)有形成分提取方法，其特征在于步驟(2)中，G = / S，使用梯度算子S對(duì)灰度圖像進(jìn)行鄰域像素值加權(quán)求和操作，算子S作為加權(quán)權(quán)值依據(jù)。
3.如權(quán)利要求I所述的ー種顯微鏡系統(tǒng)有形成分提取方法，其特征在于步驟(4)中，采用鏈碼或者鄰域判斷的方法進(jìn)行邊界跟蹤，鏈碼方法采用順時(shí)針或逆時(shí)針的遍歷次序?qū)ο袼攸c(diǎn)的四或八鄰域編碼排序找到ー個(gè)邊界點(diǎn)作為初始點(diǎn)，按照遍歷次序，遍歷一周后回到初始點(diǎn)作為遍歷終止條件，期間遍歷的邊界點(diǎn)都存入集合P中，鄰域判斷法判斷每ー個(gè)像素四或八鄰域是否全部為有形成分像素，若是即該點(diǎn)為有形成分內(nèi)部點(diǎn)，不做處理；否則該點(diǎn)為有形成分邊界點(diǎn)，存入邊界點(diǎn)集合中。
4.如權(quán)利要求I所述的ー種顯微鏡系統(tǒng)有形成分提取方法，其特征在于步驟(5)的I)中，極角排序基于極坐標(biāo)，極坐標(biāo)的原點(diǎn)選取圖像的四個(gè)角。
5.如權(quán)利要求I所述的ー種顯微鏡系統(tǒng)有形成分提取方法，其特征在干步驟(5)的2)中，向量由集合P '內(nèi)元素計(jì)算得來，P1P2 ={p2.x-pi.\,p2.y-p:.y),PP= (P3 -X - P2 -Y, P3 .V - P2 .y)，向量/ P 與/>2凡的叉積表示為(P2-X-P1-X)=KP3^y-P2.y) - (P3. x-p2. X) * (p2. Y-P1. y)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種顯微鏡系統(tǒng)有形成分提取方法，屬于顯微鏡系統(tǒng)的圖像處理領(lǐng)域。首先拍攝獲得包含有形成分區(qū)域的數(shù)字圖像，然后通過圖像分析獲得有形成分區(qū)域邊界的一個(gè)像素集合，通過計(jì)算，增減并排列集合內(nèi)元素，使像素集合內(nèi)的元素順序連接構(gòu)成一個(gè)封閉凸多邊形，可以完全包含所述有形成分的全部區(qū)域，該凸多邊形是包含該有形成分區(qū)域的最小凸多邊形，即可獲得完整的有形成分區(qū)域。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是，針對(duì)邊界模糊、一定程度離焦、低對(duì)比度及破碎的有形成分亦有良好的提取效果。
文檔編號(hào)G06K9/46GK102831424SQ20121026834
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者宋潔, 沈繼楠, 唐松 申請(qǐng)人:長春迪瑞醫(yī)療科技股份有限公司