基于分水嶺和主動(dòng)輪廓模型的腦脊液細(xì)胞分割方法研究.pdf

1、腦脊液細(xì)胞數(shù)量少、種類多、形態(tài)各異,常用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染性疾病、腦血管疾病、腦膜白血病、腫瘤和其它免疫性疾病的鑒別與診斷。目前,國(guó)內(nèi)外專門針對(duì)腦脊液細(xì)胞顯微圖像分割的研究仍相對(duì)較少,而將傳統(tǒng)的細(xì)胞圖像分割方法用于腦脊液細(xì)胞的分割又往往難以達(dá)到理想效果。
　　根據(jù)腦脊液細(xì)胞顯微圖像的特點(diǎn),本文對(duì)分水嶺變換和主動(dòng)輪廓模型展開深入研究和分析,主要工作內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　一、針對(duì)傳統(tǒng)分水嶺變換對(duì)噪聲敏感、容易產(chǎn)生過(guò)分割現(xiàn)象的問(wèn)

2、題,本文提出一種基于前處理的分水嶺分割方法:首先對(duì)灰度圖像進(jìn)行灰度形態(tài)學(xué)重建;接著根據(jù)重建后的圖像分別提取圖像的前景標(biāo)記和背景標(biāo)記;然后采用形態(tài)學(xué)極小值標(biāo)定技術(shù)將所提取的前景圖像和背景圖像強(qiáng)制為由Beucher梯度算子計(jì)算而來(lái)的梯度圖像的局部極小值;最后將該修正后的梯度圖像作為分水嶺變換的分割函數(shù)進(jìn)行分割。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法能較好地抑制過(guò)分割現(xiàn)象,相比同類改進(jìn)算法,其過(guò)分割度由15.43％降低到8.68%,取得了較好的效果。
　

3、　二、針對(duì)傳統(tǒng)Snake模型數(shù)值解法時(shí)間復(fù)雜度大、基于貪婪算法的快速Snake模型無(wú)法保證曲線收斂至全局最優(yōu)的問(wèn)題,根據(jù)PSO算法尋優(yōu)過(guò)程與Snake模型的曲線收斂過(guò)程相似的特點(diǎn),本文首先將PSO算法引入Snake模型,將Snake模型的能量函數(shù)作為PSO算法的適應(yīng)度函數(shù),提出基于PSO算法的Snake模型P-Snake;然后提出一種基于改進(jìn)PSO的Snake分割模型CP-Snake,分別在Snake模型可能收斂至一個(gè)點(diǎn)、對(duì)初始輪廓敏感

4、以及 PSO算法易陷入局部最優(yōu)值形成早熟現(xiàn)象三點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn):一方面,通過(guò)引入樣條曲線控制點(diǎn)的平均距離來(lái)防止Snake曲線收斂至一個(gè)點(diǎn),并通過(guò)在適應(yīng)度函數(shù)中引入控制點(diǎn)的距離勢(shì)能來(lái)減少 Snake模型對(duì)初始輪廓位置的依賴,另一方面,引入柯西變異方法,對(duì)PSO算法中可能導(dǎo)致的早熟問(wèn)題進(jìn)行解決。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,CP-Snake模型能有效地提高腦脊液細(xì)胞的分割精確度。
　　三、針對(duì)分水嶺變換分割結(jié)果平滑性差、Snake模型輪廓初始化繁瑣以及 S

5、nake模型對(duì)初始輪廓敏感、無(wú)法處理拓?fù)渥兓葐?wèn)題,本文將上述改進(jìn)的分水嶺變換與CP-Snake模型進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,提出一種混合分割模型WCP-Snake,該模型將分水嶺分割的結(jié)果作為CP-Snake的初始輪廓,然后利用CP-Snake對(duì)分水嶺的分割結(jié)果進(jìn)行平滑,使得分割結(jié)果更加精確。最后本文將該混合模型應(yīng)用于臨床腦脊液細(xì)胞顯微圖像的分割,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文所提出的混合分割模型在保證分割效率的基礎(chǔ)上,能自動(dòng)地對(duì)腦脊液細(xì)胞進(jìn)行分割,并有效地