细胞核图像轮廓捕获设备及其方法技术

本发明专利技术为一种于细胞图像中找出目标细胞的细胞核的方法，其中细胞图像包括目标细胞及至少一变异细胞，且目标细胞包含细胞质及细胞核，该方法包括：(a)处理细胞图像，以使细胞质、细胞核及变异细胞具不同色彩深浅；(b)分别标定细胞质、细胞核及变异细胞之轮廓；(c)分别计算各轮廓之重心；(d)分别计算细胞质轮廓重心与细胞核轮廓重心及变异细胞轮廓重心的距离；以及(e)自细胞核轮廓重心及变异细胞轮廓重心找出与细胞质轮廓重心之间具有最短距离的特定重心，并定义具特定重心之对应轮廓为细胞核。

Nuclear image contour capturing device and its method

The present invention provides a method to find the target cells in the nucleus of the cell image, the cell image including target cells and at least one variant cell, and target cells contain cytoplasm and nucleus, the method includes: (a) cell image processing, so that the cytoplasm, nucleus and variant cells with different color shades (; b) respectively calibration and variation of cell cytoplasm and nucleus outline; (c) were calculated for each contour center; (d) were calculated for cytoplasmic nuclear profile of center of gravity and gravity and the contour variation of cell contour center distance; and (E) the specific gravity is the shortest distance between self focus and find the nucleus boundary contour center of gravity variation the cytoplasmic and contour center, and define the corresponding specific gravity as the nucleus contour.

【技术实现步骤摘要】
细胞核图像轮廓捕获设备及其方法
本专利技术关于一种细胞核图像轮廓捕获设备及其方法，特别是能够自细胞图像中排除发炎细胞并撷取细胞核图像轮廓之装置及其方法。先前技术人类乳突病毒(HPV)是一种乳头瘤病毒科乳头瘤病毒属的DNA病毒。该类病毒主要感染人体的表皮与黏膜组织。目前约有170种类型的HPV被鉴定出来，其中有些类型的HPV入侵人体后会引起疣或癌症，但其他则没有任何症状。经研究，99.7％的子宫颈癌都是因感染HPV所造成。根据世界卫生组织(WHO)的报告，子宫颈癌是全球妇女第二常见的癌症。根据行政院卫福部统计，台湾妇女子宫颈癌的年发生率约为每十万名女性中有27例，年龄标准化死亡率为每十万例9.18人，每年平均1000余名女性死于子宫颈癌，即每天有3人因子宫颈癌而死亡。因此，需要子宫颈癌的病理检测来得知子宫颈细胞是否有病变。2012年全球病理检测市场约有19.8亿美元，预估2020年将达57亿美元，复合增长率高达14.3％，其中亚太市场复合增长率22.2％，跃居全球市场之冠，成为最具市场发展潜力之地区。而北美+欧洲占79％，仍为全球最普遍使用数字病理检测与辨识的区域。全球病理检测市场分类为全视野切片成像(WholeSlideImaging,WSI)、图像分析信息储存(ImageAnalysis-Informatics&Storage)及通讯整合平台(CommunicationandIntegratedPlatforms)等产品，其中WSI市场需求最大。由此看出，全球数字病理筛检诊断系统比预期增长更为快速，正因过去病理筛检完全是靠人力来一片片分析与观察，跟不上现在抹片增长率与数量，故对于能辅助病理师特征分析与辨识比对的系统，完全是符合临床需求与市场预期，可解决病理师与医师人力不足与过劳等问题。一般子宫颈癌化细胞会变形且细胞核会变大，故在子宫颈细胞是否癌化的判断上，会利用细胞特征参数来进行分析，细胞特征参数包括细胞核质半径比、细胞核质面积比、细胞核形态、细胞膜形态、细胞染色密度等。例如，癌化细胞的细胞核会变大，造成细胞核与细胞质的面积或半径比例(核质比)较正常细胞的核质比大，故在判断是否为癌化细胞时，核质比变大的细胞就会是癌化细胞。现有的病理筛检系统是如何对子宫颈细胞影像图像进行切割、特征计算与癌化分类之方法，但实际的抹片影像图像中存在有许多噪声，其中发炎细胞的大小与颜色与子宫颈细胞的细胞核最为相似，很容易造成细胞核轮廓撷取时将发炎细胞误判为细胞核，近而导致细胞切割与特征计算错误，使得后续的细胞癌化分类辨识效果不佳。例如，理想的细胞切片影像图像中，是没有发炎细胞的，使其细胞核明显可辨(如图1a所示)，但女性阴道口一定存在有或多或少的发炎细胞，故子宫颈抹片在采样的过程中，会将女性阴道口附近的发炎细胞一并采样，这些发炎细胞的大小及颜色与子宫颈细胞的细胞核有着高相似度的影像图像特征，这些发炎细胞会散落于细胞质外(如图1b所示)或细胞质内(如图1c所示)。因此，对数字影像图像软件辨识系统而言，容易将散落在子宫颈细胞质中的发炎细胞误判为子宫颈细胞的细胞核。此外，若未排除发炎细胞，系统会将所有发炎细胞皆定义为细胞核来进行细胞特征参数分析(如核质比)，使后来在计算核质比时会把所有发炎细胞的面积或半径皆列入计算，造成核质比变大，因而误判细胞为癌化细胞或是有异常。因此，为避免错误判的之情形发生，需要更进一步的排除影像图像中的噪声(如发炎细胞)，使系统在筛检子宫颈细胞影像图像时准确率更高。
技术实现思路
本案申请人鉴于已知技术中的不足，经过悉心试验与研究，并一本锲而不舍之精神，终于构思出本案，能够克服先前技术之不足，以下为本案之简要说明。为了避免发炎细胞对细胞核轮廓撷取时的误判影响，本专利技术通过轮廓撷取区域的位置与色彩分析，使撷取方法可以自动排除发炎细胞，使整个软件辨识系统可以撷取到正确的细胞核位置，让后续的细胞特征计算与癌化分类辨识正确性可以进一步提高。因此，本专利技术提供一种于细胞图像中确定细胞的细胞核的装置，该细胞包括细胞核及细胞质，该装置包括：细胞质轮廓撷取单元，用于撷取细胞图像中细胞质的细胞质轮廓；深色区域轮廓撷取单元，耦接于细胞质轮廓撷取单元，用于撷取细胞图像中多个深色区域的多个深色区域轮廓；图像处理单元，耦接于细胞质轮廓撷取单元及深色区域轮廓撷取单元，用于分别对细胞质轮廓及多个深色区域轮廓进行图像处理；重心计算单元，耦接于图像处理单元，用于计算细胞质轮廓的细胞质轮廓重心及多个深色区域轮廓各自的深色区域轮廓重心；距离计算单元，耦接于重心计算单元，用于从该距离中找出一最短距离，并判断出具有该最短距离的一特定深色区域轮廓重心，及定义特定深色区域轮廓重心所对应的特定深色区域为细胞核。本专利技术还提出一种于细胞图像中确定细胞的细胞核的方法，该细胞包括细胞核及细胞质，该方法包括：(a)撷取细胞图像中细胞质的细胞质轮廓；(b)撷取细胞图像中多个深色区域的多个深色区域轮廓；(c)分别对该细胞质轮廓及多个深色区域轮廓进行图像处理；(d)计算细胞质轮廓的细胞质轮廓重心及多个深色区域轮廓各自的深色区域轮廓重心；(e)计算细胞质轮廓重心与各自的深色区域轮廓重心的距离；以及(f)从该距离中找出一最短距离，并判断出具有该最短距离的一特定深色区域轮廓重心，及定义特定深色区域轮廓中心所对应的特定深色区域为细胞核。本专利技术还提出一种于细胞图像中找出目标细胞的细胞核的方法，其中细胞图像包括目标细胞及至少一变异细胞，且目标细胞包含细胞质及细胞核，该方法包括：(a)处理细胞图像，以使细胞质、细胞核及变异细胞具不同色彩深浅；(b)分别标定细胞质、细胞核及变异细胞之轮廓；(c)分别计算各轮廓之重心；(d)分别计算细胞质轮廓重心与细胞核轮廓重心及变异细胞轮廓重心的距离；以及(e)自细胞核轮廓重心及变异细胞轮廓重心找出与细胞质轮廓重心之间具有一最短距离的特定重心，并定义具特定重心之对应轮廓为细胞核。本专利技术还提出一种于细胞图像中找出目标细胞的细胞核的方法，其中细胞图像包括目标细胞及至少一变异细胞，且目标细胞包含细胞质及细胞核，该方法包括：(a)处理细胞图像，以使细胞质、细胞核及变异细胞具不同色彩深浅；(b)分别标定细胞质、细胞核及变异细胞之轮廓；(c)分别计算各轮廓之几何参考点；(d)分别计算细胞质轮廓几何参考点与细胞核轮廓几何参考点及变异细胞轮廓几何参考点的距离；以及(e)自细胞核轮廓几何参考点及变异细胞轮廓几何参考点找出与细胞质轮廓几何参考点之间具有最短距离的特定几何参考点，并定义具特定几何参考点之对应轮廓为细胞核。为使本专利技术能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下，但并不用以限制本专利技术之实施例范围。附图简单说明图1a为没有发炎细胞的子宫颈抹片图像。图1b为发炎细胞散落于细胞质外的子宫颈抹片图像。图1c为发炎细胞散落于细胞质内的子宫颈抹片图像。图2为本专利技术的细胞核辨识系统的示意图；图3为本专利技术的细胞核辨识方法的示意图；图4为本专利技术的撷取细胞质轮廓的方法示意图；图5为本专利技术的撷取深色区域轮廓的方法示意图；图6a为本专利技术的细胞图像经处理后的细胞质轮廓的示意图；图6b为本专利技术的细胞图像经处理后的深色区域轮廓的示意图；图7a为本专利技术的一实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种细胞核图像轮廓撷取装置，该装置包括：一细胞质轮廓撷取单元，其用于撷取细胞图像中的细胞质轮廓；一深色区域轮廓撷取单元，其耦接于该细胞质轮廓撷取单元，用于撷取该细胞图像中的多个深色区域轮廓；一图像处理单元，其耦接于该细胞质轮廓撷取单元及该深色区域轮廓撷取单元，用于分别对该细胞质轮廓及这些深色区域轮廓进行图像处理；一重心计算单元，其耦接于该图像处理单元，用于计算该细胞质轮廓的一细胞质轮廓重心及这些深色区域轮廓各自的深色区域轮廓重心；一距离计算单元，其耦接于该重心计算单元，用于计算该细胞质轮廓重心与该各自的深色区域轮廓重心的一距离；以及一判断单元，其耦接于该距离计算单元，用于从该距离中找出一最短距离，并判断出具有该最短距离的一特定深色区域轮廓重心，及定义该特定深色区域轮廓重心所对应的一特定深色区域为该细胞核。

【技术特征摘要】
2016.04.26 TW 1051129991.一种细胞核图像轮廓撷取装置，该装置包括：一细胞质轮廓撷取单元，其用于撷取细胞图像中的细胞质轮廓；一深色区域轮廓撷取单元，其耦接于该细胞质轮廓撷取单元，用于撷取该细胞图像中的多个深色区域轮廓；一图像处理单元，其耦接于该细胞质轮廓撷取单元及该深色区域轮廓撷取单元，用于分别对该细胞质轮廓及这些深色区域轮廓进行图像处理；一重心计算单元，其耦接于该图像处理单元，用于计算该细胞质轮廓的一细胞质轮廓重心及这些深色区域轮廓各自的深色区域轮廓重心；一距离计算单元，其耦接于该重心计算单元，用于计算该细胞质轮廓重心与该各自的深色区域轮廓重心的一距离；以及一判断单元，其耦接于该距离计算单元，用于从该距离中找出一最短距离，并判断出具有该最短距离的一特定深色区域轮廓重心，及定义该特定深色区域轮廓重心所对应的一特定深色区域为该细胞核。2.如权利要求1所述的细胞核图像轮廓撷取装置，其中该细胞图像为一单颗细胞的图像，且该细胞图像为一子宫颈细胞之图像。3.如权利要求1所述的细胞核图像轮廓撷取装置，其中该图像处理包括侵蚀及膨胀。4.如权利要求1所述的细胞核图像轮廓撷取装置，其中该细胞质轮廓撷取单元及该深色区域轮廓撷取单元经由索伯方法、分水岭演算法或蛇型演算法撷取该细胞质轮廓及这些深色区域轮廓，且该距离计算单元经由欧基里德距离计算方法计算该距离。5.一种细胞核图像轮廓撷取方法，该方法包括：(a)撷取该细胞图像中的一细胞质轮廓；(b)撷取该细胞图像中多个深色区域的多个深色区域轮廓；(c)分别对该细胞质轮廓及这些深色区域轮廓进行图像处理；(d)计算该细胞质轮廓的一细胞质轮廓重心及这些深色区域轮廓各自的深色区域轮廓重心；(e)计算该细胞质轮廓重心与该各自的深色区域轮廓重心的一距离；以及(f)从该距离中找出一最短距离，并判断出具有该最短距离的一特定深色区域轮廓重心，及定义该特定深色区域轮廓重心所对应的一特定深色区域为该细胞核。6.如权利要求5所述的细胞核图像轮廓撷取方法，其中该细胞图像是经由显微成像方式撷取。...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑茗徽，陈彦君，尤崇智，潘柏玮，吴春森，
申请(专利权)人：财团法人金属工业研究发展中心，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71