一种苏木精-伊红染色病理图像层次分割的方法及终端技术

本发明专利技术涉及一种苏木精‑伊红染色病理图像层次分割的方法，根据病理图像中像素的色彩强度信息，对原始图像进行预处理与特征选择，并逐步进行K‑means聚类、朴素贝叶斯分类以及分水岭分割三步层次的分割，以得到细胞核间精确边界，病理图像中细胞核的精确边界分割是病理图像分割中的难点，该方法在保证区域正确分割的同时，显著提高了苏木精‑伊红染色病理图像细胞核边界的分割精度，进而提高了细胞核计数结果和形态特征测量的准确性。

A hierarchical segmentation method and terminal of pathological image with hematoxylin eosin staining

【技术实现步骤摘要】
一种苏木精-伊红染色病理图像层次分割的方法及终端
本专利技术涉及图像处理领域，具体涉及一种苏木精-伊红染色病理图像层次分割的方法及终端。
技术介绍
苏木精-伊红(HE)染色法，是石蜡切片技术中最常用的技术之一，将苏木精-伊红染色应用在病理图像分割技术中是医学图像处理技术中最为实用化的技术之一。在医学研究领域，数字化病理分割方法得到了广泛的推广和应用，但由于数据库中苏木精-伊红染色病理图像的数量越来越多，对于图像的全自动分割处理速度提出了越来越高的要求。传统的病理图像分割方法由于染色质量容易受到外界因素的影响，染色的结果会存在较大的差异，且染色后细胞核、细胞质以及胞外间隙之间没有明显的界限，而细胞核形态的多样性会导致在细胞核检测与分割过程中难以建立稳定的形状模型，泛化能力差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种苏木精-伊红染色病理图像层次分割的方法及终端，能提高对图像全自动分割处理的速度与准确性。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的一种技术方案为：一种苏木精-伊红染色病理图像层次分割的方法，包括步骤：S1、将原始的苏木精-伊红染色病理图像依次进行预处理和特征选择，得到特征集合；S2、根据所述特征集合，对苏木精-伊红染色病理图像进行第一步分割，得到第一步分割结果，所述第一步分割结果包括各组织结构的色彩稳定区域和各组织结构的色彩模糊区域，所述色彩稳定区域包括细胞核色彩稳定区域、细胞质色彩稳定区域以及胞外间隙色彩稳定区域，所述色彩模糊区域包括核质模糊区域和质隙模糊区域；S3、对所述各组织结构的色彩模糊区域进行第二步分割，得到第二步分割结果，所述第二步分割结果包括细胞核扩展区域、细胞质扩展区域和胞外间隙扩展区域；S4、将第一步分割结果与第二步分割结果对应叠加，得到完整的细胞核区域、完整的细胞质区域以及完整的胞外间隙区域；S5、基于第二步分割结果，采用基于色彩标记与基于形态学相结合的混合分水岭分割方式对所述完整的细胞核区域进行第三步分割，得到细胞核间精确边界。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的另一种技术方案为：一种苏木精-伊红染色病理图像层次分割的终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：S1、将原始的苏木精-伊红染色病理图像依次进行预处理和特征选择，得到特征集合；S2、根据所述特征集合，对苏木精-伊红染色病理图像进行第一步分割，得到第一步分割结果，所述第一步分割结果包括各组织结构的色彩稳定区域和各组织结构的色彩模糊区域，所述色彩稳定区域包括细胞核色彩稳定区域、细胞质色彩稳定区域以及胞外间隙色彩稳定区域，所述色彩模糊区域包括核质模糊区域和质隙模糊区域；S3、对所述各组织结构的色彩模糊区域进行第二步分割，得到第二步分割结果，所述第二步分割结果包括细胞核扩展区域、细胞质扩展区域和胞外间隙扩展区域；S4、将第一步分割结果与第二步分割结果对应叠加，得到完整的细胞核区域、完整的细胞质区域以及完整的胞外间隙区域；S5、基于第二步分割结果，采用基于色彩标记与基于形态学相结合的混合分水岭分割方式对所述完整的细胞核区域进行第三步分割，得到细胞核间精确边界。本专利技术的有益效果在于：通过对原始苏木精-伊红染色病理图像的预处理与特征选择，可以得到以色彩强度形式保留不同组织结构色彩信息的二维特征集，降低对图像初步分割的难度；使用K-means聚类对图像进行第一步分割，将属于不同类型的结构组织自动划分，不需要人工标记，可以实现全自动化批量处理；利用朴素贝叶斯分类对图像进行第二步分割并将结果与第一步分割结果中的各组织结构色彩稳定区域对应叠加，可以得到完整的细胞核区域，便于后续对细胞核的分割处理；利用分水岭分割方法第三步分割图像，得到细胞核的精确边界，从而提高对图像全自动分割处理的速度与准确性。附图说明图1为本专利技术的一种苏木精-伊红染色病理图像层次分割的方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例的一种苏木精-伊红染色病理图像层次分割的方法的流程示意图；图3为本专利技术实施例的一种苏木精-伊红染色病理图像层次分割的终端的结构示意图；图4为本专利技术实施例的一种苏木精-伊红染色病理图像层次分割的方法及终端的高效特征选择的流程示意图；图5为本专利技术实施例的一种苏木精-伊红染色病理图像层次分割的方法及终端的第一步分割的过程示意图；图6为本专利技术实施例的一种苏木精-伊红染色病理图像层次分割的方法及终端的第二步分割的过程示意图；图7为本专利技术实施例的一种苏木精-伊红染色病理图像层次分割的方法及终端的完成朴素贝叶斯分类后的细胞核区域图；图8为本专利技术实施例的一种苏木精-伊红染色病理图像层次分割的方法及终端的第一次分水岭分割后的标记灰度图；图9为本专利技术实施例的一种苏木精-伊红染色病理图像层次分割的方法及终端的完整分水岭分割的结果图；图10为本专利技术实施例的一种苏木精-伊红染色病理图像层次分割的方法及终端的A区域放大图；图11为本专利技术实施例的一种苏木精-伊红染色病理图像层次分割的方法及终端的B区域放大图；图12为本专利技术实施例的一种苏木精-伊红染色病理图像层次分割的方法及终端的C区域放大图；标号说明：1、存储器；2、处理器；3、A区域；4、B区域；5、C区域。具体实施方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。请参照图1-图2，一种苏木精-伊红染色病理图像层次分割的方法，包括步骤：S1、将原始的苏木精-伊红染色病理图像依次进行预处理和特征选择，得到特征集合；S2、根据所述特征集合，对苏木精-伊红染色病理图像进行第一步分割，得到第一步分割结果，所述第一步分割结果包括各组织结构的色彩稳定区域和各组织结构的色彩模糊区域，所述色彩稳定区域包括细胞核色彩稳定区域、细胞质色彩稳定区域以及胞外间隙色彩稳定区域，所述色彩模糊区域包括核质模糊区域和质隙模糊区域；S3、对所述各组织结构的色彩模糊区域进行第二步分割，得到第二步分割结果，所述第二步分割结果包括细胞核扩展区域、细胞质扩展区域和胞外间隙扩展区域；S4、将第一步分割结果与第二步分割结果对应叠加，得到完整的细胞核区域、完整的细胞质区域以及完整的胞外间隙区域；S5、基于第二步分割结果，采用基于色彩标记与基于形态学相结合的混合分水岭分割方式对所述完整的细胞核区域进行第三步分割，得到细胞核间精确边界。从上述描述可知，本专利技术的有益效果在于：通过对原始苏木精-伊红染色病理图像的预处理与特征选择，可以得到以色彩强度形式保留不同组织结构色彩信息的二维特征集，降低对图像初步分割的难度；使用K-means聚类对图像进行第一步分割，将属于不同类型的结构组织自动划分，不需要人工标记，可以实现全自动化批量处理；利用朴素贝叶斯分类对图像进行第二步分割本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种苏木精-伊红染色病理图像层次分割的方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、将原始的苏木精-伊红染色病理图像依次进行预处理和特征选择，得到特征集合；/nS2、根据所述特征集合，对苏木精-伊红染色病理图像进行第一步分割，得到第一步分割结果，所述第一步分割结果包括各组织结构的色彩稳定区域和各组织结构的色彩模糊区域，所述色彩稳定区域包括细胞核色彩稳定区域、细胞质色彩稳定区域以及胞外间隙色彩稳定区域，所述色彩模糊区域包括核质模糊区域和质隙模糊区域；/nS3、对所述各组织结构的色彩模糊区域进行第二步分割，得到第二步分割结果，所述第二步分割结果包括细胞核扩展区域、细胞质扩展区域和胞外间隙扩展区域；/nS4、将第一步分割结果与第二步分割结果对应叠加，得到完整的细胞核区域、完整的细胞质区域以及完整的胞外间隙区域；/nS5、基于第二步分割结果，采用基于色彩标记与基于形态学相结合的混合分水岭分割方式对所述完整的细胞核区域进行第三步分割，得到细胞核间精确边界。/n

【技术特征摘要】
1.一种苏木精-伊红染色病理图像层次分割的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将原始的苏木精-伊红染色病理图像依次进行预处理和特征选择，得到特征集合；
S2、根据所述特征集合，对苏木精-伊红染色病理图像进行第一步分割，得到第一步分割结果，所述第一步分割结果包括各组织结构的色彩稳定区域和各组织结构的色彩模糊区域，所述色彩稳定区域包括细胞核色彩稳定区域、细胞质色彩稳定区域以及胞外间隙色彩稳定区域，所述色彩模糊区域包括核质模糊区域和质隙模糊区域；
S3、对所述各组织结构的色彩模糊区域进行第二步分割，得到第二步分割结果，所述第二步分割结果包括细胞核扩展区域、细胞质扩展区域和胞外间隙扩展区域；
S4、将第一步分割结果与第二步分割结果对应叠加，得到完整的细胞核区域、完整的细胞质区域以及完整的胞外间隙区域；
S5、基于第二步分割结果，采用基于色彩标记与基于形态学相结合的混合分水岭分割方式对所述完整的细胞核区域进行第三步分割，得到细胞核间精确边界。


2.根据权利要求1所述的一种苏木精-伊红染色病理图像层次分割的方法，其特征在于，步骤S1具体为：
对原始的苏木精-伊红染色病理图像依次进行中值滤波和高斯滤波处理；
将苏木精-伊红染色病理图像按照RGB分解为红色、绿色和蓝色三种单色图像并分别转化为灰度图像，作为三个备选特征；
采用基于层次K-means聚类的苏木精-伊红染色图像分割模型对苏木精-伊红染色病理图像进行分割，得到细胞核区域、细胞质区域和胞外间隙区域的类标签；
分别计算三个备选特征与类标签之间的互信息值；
根据互信息值在RGB色彩空间中进行特征选择，得到特征集合。


3.根据权利要求1所述的一种苏木精-伊红染色病理图像层次分割的方法，其特征在于，步骤S3具体为：
将步骤S2中的各组织结构的色彩稳定区域及其类标签作为训练集，利用朴素贝叶斯分类对各组织结构的色彩模糊区域进行第二步分割。


4.根据权利要求1所述的一种苏木精-伊红染色病理图像层次分割的方法，其特征在于，步骤S5中得到细胞核间精确边界之后，还包括：
根据所述细胞核间精确边界计算得到对应的特征指标。


5.一种苏木精-伊红染色病理图像层次分...

【专利技术属性】
技术研发人员：时鹏，吴崇数，钟婧，王开军，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：福建;35