[发明专利]一种构建相差显微镜细胞图像层级结构信息的方法及系统

权利要求书

1.一种构建相差显微镜细胞图像层级结构信息的方法，其特征在于，包括步骤：

S1、运用多类别最大类间方差算法获得相差显微镜细胞图像灰度层级结构信息；

具体地，通过相差显微镜成像系统，获取所述相差显微镜细胞图像；

此时假设所述相差显微镜细胞图像I中存在灰度级别在0到L之间的N个像素，且处于灰度级别i的像素个数标记为n_i，那么灰度级别i的像素在此图片中的概率为：

p_i＝n_i/N；

假设图像中存在C-1个阈值，记为{t₁,t₂,...,t_C-1}；第一个集合G₁由灰度范围为[0,...,t₁]的像素确定；第i个集合由灰度范围为(t_i-1,...,t_i]的像素确定，标记为G_i；最后一个集合由灰度范围为(t_C-1,...,L]的像素确定，标记为G_C；

假设μ_T是此幅图像的灰度均值，则多阈值最大类间方差算法的目标函数定义为：

其中，

0≤t₁≤...≤t_C-1L；

当阈值个数参数C为1时，相当于不对图像进行划分，随着参数C值不断地增大，形成的像素集合也会不断地增多；此时假定此时整幅图片通过T₁个阈值(记为)分为T₁+1个集合，同时也通过T₂个阈值(记为)分为T₂+1个集合，且T₂＝T₁+13；

确定参数C的最佳值并通过具有最佳参数C的最大类间方差算法对相差显微镜细胞图像进行区域划分的结果作为图像的灰度层级结构信息结果；

S2、通过分析灰度层级结构信息中独立区域块个数的分布情况确定下限参数值与上限参数值；

具体地，基于最佳参数C以及图像灰度层级结构信息结果Ω，获得属于不同阈值范围内像素集合所形成的独立区域块的个数；当采用最佳阈值C时，存在阈值集合{t₁,t₂,...,t_C}；

此时，假设存在变量i∈{1,...,C}；通过正向计算独立区域块的个数，即随着参数i值不断地增大，计算Ω≤i所定义二值图像中独立区域块个数，通过反向计算独立区域块的个数，即随着参数i值不断地减小，计算Ω≥i所定义二值图像中独立区域块个数；

基于相差显微镜细胞图像灰度分布情况，随着参数i值不断地增大，第一个达到峰值所对应的变量i-1的数值作为上限参数值；若i＝1时已达到第一个峰值，则将i作为上限参数值；随着参数i值不断地减小，将第一个达到峰值所对应的变量i+1的数值作为下限参数值，若i＝C时已达到第一个峰值，则将i作为下限参数值；

S3、基于上限参数值与下限参数值定义相差显微镜细胞图像中的主要信息、中间信息以及次要信息；

具体地，依据上限参数值(记为t_↑)，将相差显微镜细胞图像主要信息定义为Ω≤t_↑所确定的二值区域；依据下限参数值(记为t_↓)，将相差显微镜细胞图像次要信息定义为Ω≥t_↓所确定的二值区域；依据下限参数值(记为t_↓)，将相差显微镜细胞图像次要信息定义为由Ω≥t_↓内部封闭区域所确定的二值区域。

2.一种基于层级结构信息确定细胞粘连情况的系统，其特征在于，包括：

划分模块，用于运用最大类间方差算法获得相差显微镜细胞图像灰度层级结构信息；

所述划分模块具体包括：

图片获取单元，用于通过相差显微镜成像系统，获取所述相差显微镜细胞图像；

图片划分单元，用于假设所述灰度信息图像I中存在灰度级别在0到L之间的N个像素，且处于灰度级别i的像素个数标记为n_i，那么灰度级别i的像素在此图片中的概率为：

p_i＝n_i/N；

假设图像中存在C-1个阈值，记为{t₁,t₂,...,t_C-1}；第一个集合G₁由灰度范围为[0,...,t₁]的像素确定；第i个集合由灰度范围为(t_i-1,...,t_i]的像素确定，标记为G_i；最后一个集合由灰度范围为(t_C-1,...,L]的像素确定，标记为G_C；

假设μ_T是此幅图像的灰度均值，则多阈值最大类间方差算法的目标函数定义为：

其中，

0≤t₁≤...≤t_C-1L；

当阈值个数参数C为1时，相当于不对图像进行划分；随着参数C值不断地增大，形成的像素集合也会不断地增多；此时假定此时整幅图片通过T1个阈值(记为)分为T₁+1个集合，同时也通过T₂个阈值(记为)分为T₂+1个集合，且T₂＝T₁+13；

参数设置单元，用于为了确定参数C的最佳值并通过具有最佳参数C的最大类间方差算法对相差显微镜细胞图像进行区域划分的结果作为图像的灰度层级结构信息结果；

确定模块，用于分析灰度层级结构信息中独立区域块个数的分布情况确定下限参数值与上限参数值；

所述确定模块具体包括：

独立区域块单元，用于基于最佳参数C以及图像灰度层级结构信息结果Ω，获得属于不同阈值范围内像素集合所形成的独立区域块的个数；当采用最佳阈值C时，存在阈值集合{t₁,t₂,...,t_C}；

正向反向计算单元，用于假设存在变量i∈{1,...,C}；通过正向计算独立区域块的个数，即随着参数i值不断地增大，计算Ω≤i所定义二值图像中独立区域块个数，通过反向计算独立区域块的个数，即随着参数i值不断地减小，计算Ω≥i所定义二值图像中独立区域块个数；

上限下限确定单元，用于基于相差显微镜细胞图像灰度分布情况，随着参数i值不断地增大，第一个达到峰值所对应的变量i-1的数值作为上限参数值；若i＝1时已达到第一个峰值，则将i作为上限参数值；随着参数i值不断地减小，将第一个达到峰值所对应的变量i+1的数值作为下限参数值。若i＝C时已达到第一个峰值，则将i作为下限参数值；

定义模块，用于基于上限参数值与下限参数值定义相差显微镜细胞图像的主要信息、中间信息以及次要信息；

所述定义模块具体包括：

主要信息单元，用于依据上限参数值(记为t_↑)，将相差显微镜细胞图像主要信息定义为Ω≤t_↑所确定的二值区域；

次要信息单元，用于依据下限参数值(记为t_↓)，将相差显微镜细胞图像次要信息定义为Ω≥t_↓所确定的二值区域；

中间信息单元，依据下限参数值(记为t_↓)，将相差显微镜细胞图像次要信息定义为由Ω≥t_↓内部封闭区域所确定的二值区域。