[发明专利]一种基于几何特征与区域融合的G显带粘连染色体分割方法

说明书

本发明公开了一种基于几何特征与区域融合的G显带粘连染色体分割方法，首先提取粘连染色体区域轮廓凹点，接着通过两两凹点形成的切割线对粘连染色体图像进行切割，最后就是对切割后的局部区域进行融合操作，选取最合适的区域作为最终的单条染色体区域。本发明实现了对粘连染色体自动化分割，提高染色体核型分析效率。

技术领域：

本发明涉及一种基于几何特征与区域融合的G显带粘连染色体分割方法，属于图像处理领域。

背景技术：

在相关生殖与遗传学专科医院中，染色体核型分析是一项重要的医疗诊断手段。目前随着计算机图像处理技术的发展，针对染色体图像各种新颖的图像处理算法层出不穷，所有的这些方法基本上都是为了改善、提高原来的主要依赖人工辅助进行染色体图像处理的软件系统。

染色体核型分析前，对粘连染色体图像进行分割仍然是一项难题。由于染色体本身的柔软性、制片后的染色体具有粘连多样性。粘连染色体的基本形态大致有：轻触粘连、重度粘连、交叉、重叠以及由这些基本形态组成的多条染色体混合粘连。目前多数专科医院所使用的软件系统基本上仍需要人工辅助进行分割。对染色体粘连分割研究中，相关学者提出了不同的分割方法，有基于对染色体粘连形态进行先分类后分割的方法，这种方法先把染色体形态分成“T”型、“X”型、“H”型等粘连方式，然后逐一对不同形态进行特征提取并作分割；有基于数学形态学方法对粘连染色体进行腐蚀与膨胀操作，通过极度腐蚀得到染色体形态核，最后再反向膨胀得到单条染色体；还有结合几何形态学特征与SVM分类器对染色体进行粘连分割的方法。前人所提方法实现思路不一，但大致方向都会依赖染色体几何特征的提取。例如描述粘连染色体形态的几何特征，多数学者都是先通过提取染色体轮廓、然后根据轮廓曲线的曲率变化搜索由粘连形成的凹点。其中轮廓曲线的曲率变化计算方法大致有：Freeman 链码法、曲线拟合法等。总之，依赖几何特征对粘连染色体进行分割主要取决于描述染色体特征的鲁棒性，而这些特征基本上又决定于具体的染色体成像质量以及相关的经验判断。此外上述前人研究成果针对的染色体制片类型也存在差异，例如对于极度腐蚀的方法，该方法对于Q显带染色体效果较好，而对于本专利所涉及的G显带染色体分割效果欠佳，这主要是由于G显带染色体的着丝点较明显而导致难以得到合适的染色体形态核。

总之，本专利针对染色体G显带中期灰度图像，提出一种基于几何特征与区域融合的G 显带粘连染色体分割方法。

发明内容：

为提高染色体核型分析系统智能化，解决粘连染色体分割问题成为关键。为此提出一种基于几何特征与区域融合的G显带粘连染色体分割方法。

本发明通过以下方案实现：

一种基于几何特征与区域融合的G显带粘连染色体分割方法，包括如下步骤：

步骤一、读入已经过噪声去除处理的染色体G显带中期灰度图像；

步骤二、提取步骤一图像的所有染色体连通区域图像并保存在图像集合AR中；

步骤三、创建染色体连通区域图像集合Si和Ad；图像集合Si用于存放单条染色体图像，图像集合Ad用于存放非单条染色体图像；

步骤四、遍历步骤二图像集合AR中的所有染色体连通区域图像，将符合条件Ⅰ或条件Ⅱ或条件Ⅲ的区域图像视为单条染色体并存放在单条染色体图像集合Si中，否则存放在非单条染色体图像集合Ad中，其中Si与Ad如步骤三所述；

其中条件Ⅰ指染色体连通区域图像的轮廓凹点个数小于参数T3；

条件Ⅱ指染色体连通区域图像自身面积与其凸包面积之比大于参数T4；

条件Ⅲ指染色体连通区域图像的骨架线端点个数为2个，且对骨架坐标序列进行最小二乘法直线拟合，统计骨架坐标序列的残差标准差小于参数T5；