一种基于灰度特征图像的粘连染色体自动分割方法技术

提供一种粘连染色体自动分割方法，该方法是基于染色体的灰度特征图像先进行淹没腐蚀处理操作，然后进行条件膨胀恢复处理操作。本发明专利技术设计了一种基于灰度特征图像的形态学处理方法算法来分割严重粘连而又没有发生遮挡、交叠的染色体，解决了现有技术中对这种发生严重粘连而又没有遮挡、交叠染色体分割的技术难点和空缺，满足了染色体分析、细胞研究、病理分析等医疗领域需要精确分割粘连染色体和检测染色体数目的需求，并进一步提高了染色体分析系统中的自动化程度。该方法对染色体分析系统的自动分割处理提供具有良好连续性边界效果和独立性的染色体个体，特别是可以完整、清晰的保留原染色体图像边界的凹凸细节进而提高粘连染色体的分割自动化程度和染色体数目统计的精确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于图像处理
，涉及一种基于灰度特征图像的粘连染 色体自动分割技术，尤其涉及一种用于染色体分析系统中严重粘连染色体 的分割方法。
技术介绍
在染色体自动分析系统中，釆集的细胞分裂前期末和中期的染色体总 是存在着粘连现象。对此，早期的染色体分析系统常采用手工分割的方法 进行染色体的分离，为下一步染色体的分类和配对提供个体独立的染色 体。随着图像处理技术的发展，自动分割方法被逐渐引入其中。目前国内 外已经开发和研制出多种针对粘连、交叠染色体的分割技术和方法，有基 于粘连染色体边界特征的提取和处理的分割方法，适用于轻微粘连染色体的分割，如T字型、V字型或平行粘连染色体；有基于交叠染色体 骨架特征的细化处理分割方法，适用于发生遮挡、交叠染色体的分割，如 十字型、H型、X型交叠染色体；但是对于一些粘连较严重又 没有交叠的染色体运用上述方法显然都不适用，还有一种基于数学形态学 特征的切割和分离方法，该方法通过在目标粘连染色体图中进行腐蚀和膨 胀处理，由极限腐蚀获得各个独立染色体对象的核，再由这些染色体对象 核膨胀进^f亍水域生长，产生分界线，最后达到自动切割、分离粘连染色体 对象的目的，成功地解决了目标粘连现象对后续分析、测量产生干扰的问 题。但是这种方法对目标粘连染色体的形状和粘连状况有较高要求，目标 染色体间的粘连区域较窄，明显小于目标染色体的宽度。这种方法用在轻 微粘连的染色体分割中十分有效。对于严重粘连而又没有发生遮挡、交叠 的染色体的分割却不能使用。如果采用传统的分水岭算法，利用灰度图像 求梯度信息作为输入图像实现分割，如果对原始粘连染色体灰度图像变化 不大或者灰度相近的区域进行梯度计算时不作滤波平滑处理，很容易产生 将粘连染色体错误分割成多个染色体块的过分割情况，但如果进行滤波处理，又容易造成将多条粘连染色体合成一个整体。因此，提供一种独特的分割方法解决这种粘连严重而又没有发生遮 挡、交叠的染色体分割问题实为必要。
技术实现思路
针对现有粘连、交叠染色体分割技术的不足，本专利技术目的在于提供一 种基于灰度特征图像的分割方法，采用独特的淹没算法实现粘连染色体的 分割。这种淹没算法不是像传统分水岭算法那样处理原始粘连染色体图像 的梯度图，而是运用灰度形态学提取描述和表示原始粘连染色体图像的有 用成分进行处理。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案提供一种粘连染色体自动分割方法，该方法是基于染色体的灰度特征 图像先进行淹没腐蚀处理操作，其包括如下步骤(1) 确定初始阈值T;(2) 判断是否有像素灰度值大于等于T,如果没有像素灰度值大于等 于T则以T-1作为新的淹没阈值T'继续淹没，如果有像素灰度值大于等 于T则赋值Ts，复制当前图像并将复制结果进行二值化处理；(3 )判断图像中物体的个数，若小于m则返回步骤(2)继续进行T' 的淹没腐蚀处理过程，否则终止淹没腐蚀过程，记录最终淹没阈值T'，进 入条件膨胀恢复处理操作；该条件膨胀恢复处理操作包括以下步骤U)判断图像中是否有灰度值为Ts的像素点在原始图像中灰度值小 于等于T，，如果没有，以T =T， +1作为新的膨胀恢复阈值重复执行步 骤(a)所述的膨胀恢复处理，如果有则进入下一步；(b )计算当前像素n邻域中灰度值小于Ts的像素数目是否大于p个， 如果是，将其恢复赋值为原始灰度值，并进入下一步，否则重复执行步骤 (b);(c)判断此时的T，是否小于最开始淹没腐蚀的阈值T,如果是，那 么跳转到步骤(a)中继续进行T =T， +1的膨胀恢复处理，如果T， =T 则停止条件膨胀恢复处理。釆集的染色体图像背景颜色设为白色，因此设背景灰度值Ts-255,初 始阈值T-254，并且其中步骤(b)的11=8, p=3。其中m为大于等于2的 整数。对发生轻微粘连的染色体、对发生轻微或严重粘连的三条或多条染色体等情况都可以采用本专利技术的分割和恢复方法进行处理。本专利技术相对于现有技术的主要优点及有益效果是设计了 一种基于灰 度特征图〗象的形态学处理方法算法来分割严重粘连而又没有发生遮挡、交 叠的染色体，解决了现有技术中对这种发生严重粘连而又没有遮挡、交叠 染色体分割的技术难点和空缺，满足了染色体分析、细胞研究、病理分析 等医疗领域需要精确分割粘连染色体和检测染色体数目的需求，并进一步 提高了染色体分析系统中的自动化程度。该方法对染色体分析系统的自动 分割处理提供具有良好连续性边界效果和独立性的染色体个体，特别是可 以完整、清晰的保留原染色体图像边界的凹凸细节进而提高粘连染色体的 分割自动化程度和染色体数目统计的精确度。附图说明图l是采集的2条发生严重粘连而又没有遮挡、交叠的染色体原始灰 度图象；图2是本专利技术淹没腐蚀处理算法的流程示意图3是本专利技术条件膨胀恢复处理算法的流程示意图图4是实施例对灰度染色体图像进行淹没腐蚀运算处理后的结果示意图5是实施例对灰度染色体淹没腐蚀后的图像进行初步膨胀运算处理 后的结果示意图6是实施例加入限制条件后膨胀处理的最终恢复结果示意图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实 施方式不限于此。本专利技术的一种基于图像灰度特征的粘连染色体自动分割方法提供具 有良好完整边界效果和独立性的染色体个体，特别是可以完整、清晰的保 留染色体图像边界的原有灰度信息特征。如图1所示，为2条严重粘连而又没有发生遮挡、交叠的染色体原始 灰度图像，如图可见通常情况下，严重粘连染色体之间区域的灰度区别于 染色体内部的灰度，并且采集的染色体图像背景颜色为白色，本专利技术的淹 没算法是一种基于输入图像的灰度图的独特分割方法，首先对粘连染色体5进行淹没腐蚀处理，得到各自独立的染色体核心区域；然后再对淹没腐蚀 的染色体核心区域进行条件膨胀的恢复处理操作，算法既简单又解决了传 统分水岭算法产生的过分割问题。本专利技术的淹没腐蚀处理算法流程图如图2所示，其实现步骤如下1、 对发生严重粘连而又没有遮挡、交叠的染色体原始灰度图像进行去除 杂信息、噪声及增强图像对比度的预处理；2、 然后把预处理后的图像采用从254逐渐向0逼近的淹没阈值对发生严重 粘连的染色体进4亍淹没腐蚀。由于采集的染色体图像背景颜色为白色， 所以设背景的灰度值是255，从淹没阈值为254的灰度值开始进行淹没 腐蚀，即遍历每一个像素点，判断是否有像素灰度值大于此时的淹没 阈值T,如果没有像素灰度值大于此时得淹没阈值T,那么将此时的淹 没阈值T减1作为新的淹没阈值T'-T-1继续淹没；3、 如果有像素灰度值大于此时的淹没阈值T，即被背景色淹没，赋值255， 复制当前图像并将复制结果进行二值化处理，判断二值化后图像中物 体(染色体块)的个数，如果当图像中统计有2个物体(染色体块)时 终止淹没腐蚀过程。此时，染色体周边都^C淹没，面积明显减小，仅剩 下2条染色体的核心区域，那么记录停止淹没腐蚀处理的最终淹没阈值 T'=T,进入条件膨胀恢复处理操作；否则，如果图像中只有l个物体， 则返回步骤2继续进行T' -T-1的淹没腐蚀处理过程；本专利技术的条件膨胀恢复处理算法流程图如图3所示，其实现步骤如下 1 、将经过淹没腐蚀处理后出现的2条染色体图像作为输入图像进行染色 体核心区域的膨胀处理，由淹没腐蚀处理过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粘连染色体自动分割方法，其特征在于，该方法是基于染色体的灰度特征图像先进行淹没腐蚀处理操作，其包括如下步骤：　（１）确定初始阈值Ｔ；　（２）判断是否有像素灰度值大于等于Ｔ，如果没有像素灰度值大于等于Ｔ则以Ｔ－１作为新的淹没阈 值Ｔ’继续淹没，如果有像素灰度值大于等于Ｔ则赋值Ｔｓ，复制当前图像并将复制结果进行二值化处理；　（３）判断图像中物体的个数，若小于ｍ则返回步骤（２）继续进行Ｔ’的淹没腐蚀处理过程，否则终止淹没腐蚀过程，记录最终淹没阈值Ｔ’，进入条件膨 胀恢复处理操作；　该条件膨胀恢复处理操作包括以下步骤：　（ａ）判断图像中是否有灰度值为Ｔｓ的像素点在原始图像中灰度值小于等于Ｔ’，如果没有，以Ｔ”＝Ｔ’＋１作为新的膨胀恢复阈值重复执行步骤（ａ）所述的膨胀恢复处理，如果有则进入下 一步；　（ｂ）计算当前像素ｎ邻域中灰度值小于Ｔｓ的像素数目是否大于ｐ个，如果是，将其恢复赋值为原始灰度值，并进入下一步，否则重复执行步骤（ｂ）；　（ｃ）判断此时的Ｔ’是否小于最开始淹没腐蚀的阈值Ｔ，如果是，那么跳转到步骤（ａ）中 继续进行Ｔ”＝Ｔ’＋１的膨胀恢复处理，如果Ｔ’＝Ｔ则停止条件膨胀恢复处理。...

【技术特征摘要】
1、一种粘连染色体自动分割方法，其特征在于，该方法是基于染色体的灰度特征图像先进行淹没腐蚀处理操作，其包括如下步骤(1)确定初始阈值T；(2)判断是否有像素灰度值大于等于T，如果没有像素灰度值大于等于T则以T-1作为新的淹没阈值T’继续淹没，如果有像素灰度值大于等于T则赋值Ts，复制当前图像并将复制结果进行二值化处理；(3)判断图像中物体的个数，若小于m则返回步骤(2)继续进行T’的淹没腐蚀处理过程，否则终止淹没腐蚀过程，记录最终淹没阈值T’，进入条件膨胀恢复处理操作；该条件膨胀恢复处理操作包括以下步骤(a)判断图像中是否有灰度值为Ts的像素点在原始图像中灰度值小于等于T’，如果没有，以T”＝T’+1作为新的膨胀恢复阈值重复执行步骤(a)所述的膨胀恢复处理，如...

【专利技术属性】
技术研发人员：林道庆，杨月，
申请(专利权)人：广东威创视讯科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]