一种基于轮廓提取的细胞计数方法技术

本发明专利技术提供一种基于轮廓提取的细胞计数方法，涉及一种细胞计数方法。为解决现有细胞计数技术操作繁琐、计数准确率不高的问题，本发明专利技术对灰度图进行OTSU二值化并取反；根据反向二值化图检测计数板直线并计算直线角度；根据角度删选直线；校正灰度图与直线二值化图像，并根据直线二值化图作投影直方图，确定计数区域边界并截取计数区域；对计数区域进行顶帽变换；利用gamma变换、OTSU二值化与开运算处理图像；查找轮廓确定细胞个数。本发明专利技术可用于细胞的准确计数。

A Cell Counting Method Based on Contour Extraction

【技术实现步骤摘要】
一种基于轮廓提取的细胞计数方法
本专利技术涉及一种细胞计数方法，具体涉及一种基于轮廓提取的细胞计数方法。
技术介绍
随着社会的发展，医药上生物实验得到广泛的使用，细胞实验是不可或缺的一部分，培养的细胞在一般条件下要求有一定的密度才能生长良好，所以要进行细胞计数。计数结果以每毫升细胞数表示，细胞计数的原理和方法与血细胞计数相同。现有的计数手段主要包括采用细胞计数板的人工计数方法，基于图像分析技术的自动化计数仪器，以及利用电阻法(库尔特原理)的自动化计数仪器。其中，人工计数方法最为普遍，实验人员将悬浮细胞样品注入细胞计数板(细胞计数板是一种常用的细胞计数工具，医学上常用来计数红细胞、白细胞等而得名，也常用于计算一些细菌、真菌、酵母等微生物的数量，是一种常见的生物学工具)计数池，在显微镜下以肉眼观察并按规则进行人工计数。此方法的主要缺点是：(1)由于计数池本身的深度数倍于细胞尺度，这样就会造成细胞样品注入后在其中分层悬浮，从而观察到的细胞形态会有所差别，造成计数结果的不准确和细胞活性判断错误；(2)按规则注入细胞计数板的样品通常为10μL，但是在显微镜观察区域内的样品量仅仅是一小部分，往往不足1μL，这样细胞样品在计数池内分布是否均匀就会对结果造成很大的影响；(3)计数时是按照一定规则来人工计数的，操作人员水平的差异以及肉眼观察导致的疲劳度就引入很大的人为误差；(4)细胞计数板使用时过程较为繁琐，需要定期进行校准以保证测量的精密度；且在细胞计数板上一次只能进行一种样品的测量，较为不便；一般一次细胞计数平均需要花费20分钟，细胞计数的效率较低。基于图像分析技术的自动化仪器虽避免了肉眼观察的困难，但是仍然存在以下不足：(1)引入了一次性计数片耗材的使用，增加了用户检测成本；(2)计数片在结构上与细胞计数板类似，所以也存在计数板上细胞分层悬浮导致结果不准确和活性误判的问题；(3)同人工计数一样，大部分基于图像法的仪器存在检测样品量少导致的结果偏差大的问题。传统的库尔特计数仪器整体的集成度都不高，操作起来不够简捷，另外就是传统库尔特计数仪不具备细胞样品活率评判的功能，因此计数会不够准确；在细胞群体中总有一些因各种原因而死亡的细胞，总细胞中活细胞所占的百分比叫做细胞活力，由组织中分离细胞一般也要检查活力，以了解分离的过程对细胞是否有损伤作用。复苏后的细胞也要检查活力，了解冻存和复苏的效果；所以这些传统的库尔特计数仪器都不能完成。
技术实现思路
本专利技术为解决现有细胞计数技术操作繁琐、计数准确率不高的问题，提供了一种基于轮廓提取的细胞计数方法。本专利技术所述一种基于轮廓提取的细胞计数方法，通过以下技术方案实现：步骤一、对显微镜下细胞扫描图像进行灰度变换，然后对灰度变换后得到的灰度图进行二值化处理，得到二值化图，对该二值化图进行取反得到反向二值化图；步骤二、检测反向二值化图中的直线并计算直线角度；步骤三、统计所述直线角度出现的频率，确定出现频率最高的角度θ0所对应的直线，并保留该直线以及与之垂直的直线作为网格线；步骤四、得到网格线二值化删选结果图：创建一张大小、类型与所述反向二值化图相同，且像素值均设为0的图像，将步骤三删选得到的网格线绘制到该图上，像素值设为255；步骤五、旋转校正所述显微镜下细胞扫描图像、灰度图、网格线二值化删选结果图；步骤六、确定细胞计数区域：从竖直方向和水平方向上将步骤五得到的旋转校正后的网格线二值化图进行投影，设定投影后直线的长度阈值，在竖直方向和水平方向的投影直方图中寻找大于长度阈值的直线峰值，进而确定网格线位置，根据得到的网格线位置在旋转校正后的显微镜下细胞扫描图像与灰度图中截取细胞计数区域；步骤七、对步骤六得到的计数区域灰度图进行顶帽变换：根据设置的算子半径计算顶帽变换的掩模核大小，利用顶帽变换处理计数区域灰度图像，突出细胞区域；步骤八、对经过步骤七得到的顶帽变换结果图进行gamma变换；步骤九、对经过步骤八得到的gamma变换结果图进行二值化与开运算：利用OTSU处理步骤八得到的结果图，并采用大小为ew1、eh1的掩模核对二值化图进行开运算，断开细胞之间的连接；步骤十、对步骤九得到的结果图查找轮廓，轮廓个数即为细胞个数。本专利技术最为突出的特点和显著的有益效果是：本专利技术所涉及的一种基于轮廓提取的细胞计数方法，利用网格线二值化删选和旋转矫正确定细胞计数区域，然后对计数区域进行顶帽变换、gamma变换、OTSU二值化、开运算等图像处理来查找轮廓确定细胞个数；利用顶帽变换、gamma变换去除背景区域对计数结果的影响，能显著提升准确率。本专利技术方法操作简便、实施效率较高，并且计数准确率高，相比现有技术，细胞计数准确率提高约8％。附图说明图1为本专利技术流程图；ROI表示感兴趣区域(RegionOfInterest)；图2为本专利技术中所述反向二值化图；图3为本专利技术中所述网格线二值化删选结果图；图4为本专利技术中所述水平方向的投影直方图；图5为本专利技术中所述竖直方向的投影直方图；图6为本专利技术中根据网格线位置在旋转校正后的原图与灰度图中截取细胞计数区域示意图；图7为本专利技术中所述顶帽变换结果图；图8为本专利技术中所述gamma变换结果图；图9为本专利技术中经过步骤九中二值化与开运算后得到的结果图；图10为本专利技术中经过查找轮廓检测细胞区域效果图。具体实施方式具体实施方式一：结合图1～图10对本实施方式进行说明，本实施方式给出的一种基于轮廓提取的细胞计数方法，具体包括以下步骤：步骤一、对显微镜下细胞扫描图像进行灰度变换，然后对灰度变换后得到的灰度图进行二值化处理，得到二值化图，对该二值化图进行取反得到反向二值化图(如图2所示)；步骤二、检测反向二值化图中的直线并计算直线角度；步骤三、统计所述直线角度出现的频率，确定出现频率最高的角度θ0所对应的直线，并保留该直线以及与之垂直的直线作为网格线，即，去除剩余角度不为θ0、θ1的杂直线，步骤四、得到网格线二值化删选结果图(如图3所示)：创建一张大小、类型与所述反向二值化图相同，且其中像素点的像素值均设为0的图像，将步骤三删选得到的网格线绘制到该图上，像素值设为255；步骤五、旋转校正所述显微镜下细胞扫描图像、灰度图、网格线二值化删选结果图；步骤六、确定细胞计数区域：从竖直方向和水平方向上将步骤五得到的旋转校正后的网格线二值化图进行投影，得到竖直方向和水平方向的投影直方图(图4为本专利技术中所述水平方向的投影直方图；图5为本专利技术中所述竖直方向的投影直方图)；设定投影后直线的长度阈值，在竖直方向和水平方向的投影直方图中寻找大于长度阈值的直线峰值，进而确定网格线位置，根据得到的网格线位置在旋转校正后的显微镜下细胞扫描图像与灰度图中截取细胞计数区域(如图6所示)；步骤七、对步骤六得到的计数区域灰度图进行顶帽变换：根据设置的算子半径计算顶帽变换的掩模核大小，利用顶帽变换处理计数区域灰度图像，突出细胞区域；如图7所示；步骤八、对经过步骤七得到的顶帽变换结果图进行gamma变换(伽马变换)；如图8所示；步骤九、对经过步骤八得到的gamma变换结果图进行二值化与开运算：利用OTSU处理步骤八得到的结果图，并采用大小为ew1、eh1的掩模核对二值化图进行开运算，断开细胞之间的连接；如图9所示；步骤十、对步骤九得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于轮廓提取的细胞计数方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤一、对显微镜下细胞扫描图像进行灰度变换，然后对灰度变换后得到的灰度图进行二值化处理，得到二值化图，对该二值化图进行取反得到反向二值化图；步骤二、检测反向二值化图中的直线并计算直线角度；步骤三、统计所述直线角度出现的频率，确定出现频率最高的角度θ0所对应的直线，并保留该直线以及与之垂直的直线作为网格线；步骤四、得到网格线二值化删选结果图：创建一张大小、类型与所述反向二值化图相同，且像素值均设为0的图像，将步骤三删选得到的网格线绘制到该图上，像素值设为255；步骤五、旋转校正所述显微镜下细胞扫描图像、灰度图、网格线二值化删选结果图；步骤六、确定细胞计数区域：从竖直方向和水平方向上将步骤五得到的旋转校正后的网格线二值化图进行投影，设定投影后直线的长度阈值，在竖直方向和水平方向的投影直方图中寻找大于长度阈值的直线峰值，进而确定网格线位置，根据得到的网格线位置在旋转校正后的显微镜下细胞扫描图像与灰度图中截取细胞计数区域；步骤七、对步骤六得到的计数区域灰度图进行顶帽变换：根据设置的算子半径计算顶帽变换的掩模核大小，利用顶帽变换处理计数区域灰度图像，突出细胞区域；步骤八、对经过步骤七得到的顶帽变换结果图进行gamma变换；步骤九、对经过步骤八得到的gamma变换结果图进行二值化与开运算：利用OTSU处理步骤八得到的结果图，并采用大小为ew1、eh1的掩模核对二值化图进行开运算，断开细胞之间的连接；步骤十、对步骤九得到的结果图查找轮廓，轮廓个数即为细胞个数。...

【技术特征摘要】
1.一种基于轮廓提取的细胞计数方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤一、对显微镜下细胞扫描图像进行灰度变换，然后对灰度变换后得到的灰度图进行二值化处理，得到二值化图，对该二值化图进行取反得到反向二值化图；步骤二、检测反向二值化图中的直线并计算直线角度；步骤三、统计所述直线角度出现的频率，确定出现频率最高的角度θ0所对应的直线，并保留该直线以及与之垂直的直线作为网格线；步骤四、得到网格线二值化删选结果图：创建一张大小、类型与所述反向二值化图相同，且像素值均设为0的图像，将步骤三删选得到的网格线绘制到该图上，像素值设为255；步骤五、旋转校正所述显微镜下细胞扫描图像、灰度图、网格线二值化删选结果图；步骤六、确定细胞计数区域：从竖直方向和水平方向上将步骤五得到的旋转校正后的网格线二值化图进行投影，设定投影后直线的长度阈值，在竖直方向和水平方向的投影直方图中寻找大于长度阈值的直线峰值，进而确定网格线位置，根据得到的网格线位置在旋转校正后的显微镜下细胞扫描图像与灰度图中截取细胞计数区域；步骤七、对步骤六得到的计数区域灰度图进行顶帽变换：根据设置的算子半径计算顶帽变换的掩模核大小，利用顶帽变换处理计数区域灰度图像，突出细胞区域；步骤八、对经过步骤七得到的顶帽变换结果图进行gamma变换；步骤九、对经过步骤八得到的gamma变换结果图进行二值化与开运算：利用OTSU处理步骤八得到的结果图，并采用大小为ew1、eh1的掩模核对二值化图进行开运算，断开细胞之间的连接；步骤十、对步骤九得到的结果图查找...

【专利技术属性】
技术研发人员：高会军，杨宪强，金飞虎，李湛，于兴虎，王娇，
申请(专利权)人：林伟阳，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23