用于图像分段的系统和方法技术方案

公开了一种图像分段方法，其允许用户选择例如组织类型和/或背景之类的图像分量类型，并使本发明专利技术的方法根据用户的利用超像素图像特征数据和空间关系的输入来对图像进行分段。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于图像分段的系统和方法
本公开涉及图像分析方法。更特别地，本专利技术涉及图像分段。
技术介绍
图像分段是图像处理中最基础和有挑战性的问题之一。考虑到分段过程期间的用户参与，存在三个主要类别，即全自动、半自动和手动方法。通常，这三个类别展现出以用户交互为代价的分段准确度和灵活性的提高的水平。在该工作中提出的交互式分段框架落入第二类别。通常，本专利技术的计算机实现的方法在用户提供对要提取的区域粗略加标签的标记集之后实现分段。发现该类分段方法针对复杂图像以及主观应用是非常合期望的。已经在以下文献中介绍了数个交互式分段算法：该文献包括基于图切割（GraphCut）的方法[1][2]、测地线（Geodesic）方法[3][4]和基于随机游走（RandomWalks）的方法[5][6]。所有这些算法将图像视为加权图，其具有对应于图像中的像素的节点和置于相邻像素之间的边。在该图上定义并最小化某个能量函数以生成分段。近些年中，基于超像素[10]的算法被越来越多地使用[7][8][9]。通过使用超像素技术，将像素分组成在感知上有意义的原子区域，其可以用于代替像素栅格的刚性结构。超像素捕获图像冗余度，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对生物样本的数字图像（500）进行分段的图像分析系统，所述数字图像至少包括描绘第一组织类型的生物样本的第一图像分量和描绘第二组织类型的生物样本或背景的第二图像分量，所述图像分析系统包括用于接收数字图像的接口和被配置用于执行分段的处理器，所述分段包括：‑ 在接收的数字图像中识别多个超像素（302、304）；‑ 针对每一个超像素，提取特征集，所述特征集包括在所述超像素中包含的像素的像素强度值和/或是从所述像素强度值导出的；‑ 至少接收第一标记（504）和第二标记（502、506），第一标记覆盖超像素中的一个或多个第一超像素，第一经标记超像素表示第一图像分量的区域，第二标记覆盖超像素中的一个...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.20 US 62/1363811.一种用于对生物样本的数字图像（500）进行分段的图像分析系统，所述数字图像至少包括描绘第一组织类型的生物样本的第一图像分量和描绘第二组织类型的生物样本或背景的第二图像分量，所述图像分析系统包括用于接收数字图像的接口和被配置用于执行分段的处理器，所述分段包括：-在接收的数字图像中识别多个超像素（302、304）；-针对每一个超像素，提取特征集，所述特征集包括在所述超像素中包含的像素的像素强度值和/或是从所述像素强度值导出的；-至少接收第一标记（504）和第二标记（502、506），第一标记覆盖超像素中的一个或多个第一超像素，第一经标记超像素表示第一图像分量的区域，第二标记覆盖超像素中的一个或多个第二超像素，第二经标记超像素表示第二图像分量的区域；-针对所述多个超像素中的每一个未标记超像素：∘计算所述未标记超像素和一个或多个第一经标记超像素之间的第一组合距离，第一组合距离是所述未标记超像素和一个或多个第一经标记超像素之间的依赖于特征集的距离以及所述未标记超像素和一个或多个第一经标记超像素之间的空间距离的导数；∘计算所述未标记超像素和一个或多个第二经标记超像素之间的第二组合距离，第二组合距离是所述未标记超像素和一个或多个第二经标记超像素之间的依赖于特征集的距离以及所述未标记超像素和一个或多个第二经标记超像素之间的空间距离的导数；∘如果第一组合距离小于第二组合距离，则将未标记超像素分配到第一图像分量，并且否则将未标记超像素与第二图像分量相关联，从而对数字图像进行分段。2.根据权利要求1所述的图像分析系统，所述处理器还被配置用于：-将所述多个超像素表示为图（400），由此每一个所识别的超像素的中心被表示为节点，并且由此表示邻近超像素的中心的节点由相应边连接。3.根据权利要求2所述的图像分析系统，将所述多个超像素表示为图包括：-针对每一个边，通过比较由所述边连接的相邻超像素的特征集来计算权重，由此权重与比较的特征集的相似程度负相关。4.根据前述权利要求2-3中任一项所述的图像分析系统，所述处理器被配置用于：在接收到第一和第二标记之前执行预处理操作，所述预处理操作包括：-执行所述多个超像素的识别；-针对每一个超像素，执行特征集的提取；以及-执行将所述多个超像素表示为图；其中所述处理器被配置用于在已经执行所述预处理操作之后执行：-使用图以用于计算第一和第二组合距离；-接收另一个第一标记和另一个第二标记，所述另一个第一标记覆盖超像素中的一个或多个其他第一经标记超像素，所述其他第一经标记超像素表示第一图像分量的其他区域，所述另一个第二标记覆盖超像素中的一个或多个其他第二经标记超像素，所述其他第二经标记超像素表示第二图像分量的其他区域；-针对每一个超像素，使用图的拓扑以及所述另一个第一和第二标记来计算另一个第一组合距离和另一个第二组合距离；-通过在所述另一个第一组合距离小于所述另一个第二组合距离的情况下将未标记超像素与第一图像分量相关联，并且否则将未标记超像素与第二图像分量相关联，来对数字图像进行再分段。5.根据前述权利要求中任一项所述的图像分析系统，针对每一个超像素提取特征集包括：-从包含在所述超像素中的所有像素生成强度直方图；和/或-从包含在所述超像素中的所有像素计算梯度方向直方图，梯度方向指示数字图像中的强度中的定向改变的方向；和/或-从包含在所述超像素中的所有像素计算梯度幅度直方图，梯度幅度指示数字图像中的强度中的定向改变的幅度；和/或-从包含在所述超像素中的所有像素计算纹理特征。6.根据前述权利要求3-5中任一项所述的图像分析系统，由此，被分配给边之一的计算权重中的每一个是：-针对由所述边连接的两个节点计算的两个强度直方图之间的直方图距离；-针对由所述边连接的两个节点计算的两个梯度幅度直方图之间的直方图距离；-针对由所述边连接的两个节点计算的两个梯度方向直方图之间的直方图距离；-作为所述直方图距离中的一个或多个的导数计算的距离。7.根据前述权利要求3-6中任一项所述的图像分析系统，其中针对未标记超像素中的任一个的第一组合距离的计算包括：-计算针对多个第一路径中的每一个的第一路径距离，每一个第一路径连接表示未标记超像素的中心的节点和表示第一经标记超像素之一的中心的节点，每一个第一路径距离被计算为沿第一路径中的相应一个路径的相邻超像素对之间的边的权重之和；以及-使用最小计算第一路径距离作为针对未标记超像素计算的第一组合距离；其中针对未标记超像素中的任一个的第二组合距离的计算包括：-计算针对多个第二路径中的每一个的第二路径距离，每一个第二路径连接表示未标记超像素的中心的节点和表示第二经标记超像素之一的中心的节点，每一个第二路径距离被计算为沿第二路径中的相应一个路径的相邻超像素对之间的边的权重之和；以及-使用最小计算第二路径距离作为针对未标记超像素计算的第二组合距离。8.根据前述权利要求3-6中任一项所述的图像分析系统，其中针对未标记超像素中的任一个的第一组合距离的计算包括：-计算针对多个第一路径中的每一个的第一路径距离，每一个第一路径连接表示未标记超像素的中心的节点和表示第一经标记超像素之一的中心的节点，每一个第一路径距离是被分配给沿第一路径中的相应一个路径的相邻超像素对之间的边中的任一个的最大权重；以及-使用最小计算第一路径距离作为针对未标记超像素计算的第一组合距离；其中针对未标记超像素中的任一个的第二组合距离的计算包括：-计算针对多个第二路径中的每一个的第二路径距离，每一个第二路径连接表示未标记超像素的中心的节点和表示第二经标记超像素之一的中心的节点，每一个第二路径距离是被分配给沿第二路径中的相应一个路径的相邻超像素对之间的边中的任一个的最大权重；以及-使用最小计算第二路径距离作为针对未标记超像素计算的第二组合距离。9.根据前述权利要求中任一项所述的图像分析系统，所述处理器被配置用于：-执行接收的数字图像中所述多个超像素的识别，以使得每一个超像素在给定接收的数字图像的分辨率的情况下具有最小大小，所述最小大小是细胞核的典型大小。10.根据权利要求9所述的图像分析系统，所述处理器被配置用于：-在接收的数字图像中识别另外多个超像素；由此，每一个另外超像素在给定接收的数字图像的分辨率的情况下具有第二最小大小，第二最小大小是细胞核的典型大小的至少1.5倍；以及此外针对所述另外多个超像素执行特征集提取。11.根据前述权利要求2-10中任一项所述的图像分析系统，所述处理器被配置用于在预处理操作中执行：-执行接收的数字图像中所述多个超像素的识别，以使得每一个超像素具有第一最小大小，以及执行第一图中所述多个超像素的表示；以及-识别接收的数字图像中的另外多个超...

【专利技术属性】
技术研发人员：C谢夫’奥泰尔，Y聂，S何，
申请(专利权)人：文塔纳医疗系统公司，
类型：发明
国别省市：美国,US