[发明专利]用于以显微术进行细胞分析的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2007年2月5日提交到美国专利商标局的临时申请 No.60/888,147的优先权，该临时申请的内容通过引用而全文结合于此。

技术背景

1.技术领域

本公开涉及图像处理，并且更具体地涉及用于分割显微图像中的细 胞并计算其数量的系统和方法。

2.背景技术

可从2D和3D显微术(和其它来源)获得的细胞图像越来越普遍。 对于许多不同应用来说，重要的是通过将图像中的细胞从背景分割出来 以及彼此分割开来而分析图像。这种分割通常是可用于回答各种诊断问 题的细胞计数或分类(通过细胞形状、颜色等)的先行步骤。在市场上 可获得若干软件包来执行自动的细胞计数，然而这些软件包高度特定于 具体类型的显微图像并且不允许进一步分析。另外，很多这种软件包都 需要附加的硬件设备和安装，并且可能相当昂贵。这种软件的示例包括 MACE(Mammalian Cell Colony Analysis(哺乳动物细胞群落分析)—— Weiss Associates)、Bio-Optics Corp.、Guava Technologies、Nexcelom Bioscience、New-Brunswick Science、Dako Corp.、QM Solutions、 Partec Corp.、Synoptics Inc.以及其他。

因此，存在对显微图像进行图像分割的一般化方法的需要。

发明内容

根据本公开的实施例，一种用于区分图像的元素和背景的计算机实施 的方法包括：输入图像，该图像包括形成元素的视图和形成背景的像素；提 供模型，该模型用于为每个像素分配属于预定类别的概率；为每个像素分配 属于预定类别的概率；根据相应概率和预定阈值对每个像素进行标记；确定 相似标记的像素群之间的边界；以及输出这些边界的可视图。

根据本公开的实施例，一种用于区分图像元素和背景的系统包括：存储 器装置，存储包括图像数据的数据集和多个指令，所述图像数据包括形成图 像元素的视图的像素，所述多个指令体现用于区分图像元素和背景的系统； 以及处理器，用于接收该数据集和执行所述多个指令以执行包括下述步骤的 方法：提供模型，该模型用于为每个像素分配属于预定类别的概率；为每个 像素分配属于预定类别的概率；根据相应概率和预定阈值对每个像素进行标 记；确定相似标记的像素群之间的边界；以及输出这些边界的可视图。

附图说明

下面参考附图更详细地描述本发明的优选实施例，在附图中：

图1是根据本公开的实施例用于区分细胞的方法的流程图；

图2A-B是根据本公开实施例的输入图像和分割结果；以及

图3是根据本公开的实施例用于执行体现用于区分细胞的指令的计 算机可读代码的计算机系统的图。

具体实施方式

根据本公开的实施例，公开了系统和方法执行细胞区分和分割。该 方法可以应用于2D和3D显微细胞图像，并且可以应用于各种细胞类型。 该方法可以扩展到4D，在4D中时间是附加参数，诸如在活细胞显微术 (live microscopy)中或者为了取得实时图像以跟踪某些类型细胞的 演变。该方法实现不同类型的分析，包括计算细胞数量；识别细胞内部 的结构(例如细胞核的存在和形状)；细胞的形态测定分析(例如用于 形状变化估计和形状分析)；细胞表面积、体积测量；颜色变化估计(例 如在荧光成像中)等等。

参考图1，用于细胞区分和分割的方法包括获取细胞的颜色/强度模 型101-102，将该模型用作随机游标分割算法(random walker segmentation algorithm)的一组先验值(prior)，将“细胞”像素从 “背景”像素中分割出来103，并且对于“细胞”像素的每个连接部分， 使用等周分割算法将所述部分分成组分细胞104-105。