正常肝细胞统计形状建模技术的研究与实现

摘要

病理诊断被称为临床诊断的金标准，而目前病理科医生的数量严重不足，工作量非常繁重，因此病理学对病理图像的计算机辅助诊断(CAD)技术提出了迫切需求。但是，病理图像的计算机辅助诊断技术却远远落后于CT、MRI等影像的CAD技术。肝细胞分割是肝组织病理诊断的首要问题，正常肝细胞统计形状模型的建立对辅助筛查异常肝细胞进而诊断肝癌具有重要的研究意义和应用价值。
　　本文通过学习大量的国内外相关文献，以肝组织病理图像作为研究对象，对肝细胞分割和正常肝细胞统计形状建模方法进行了深入的研究，提出了粘连细胞分割的新算法和肝细胞统计形状模型的建立方法。具体研究如下:
　　(1)肝细胞分割是建立肝细胞统计形状模型的前提，本文提出的肝细胞分割算法主要分为图像预处理、粗分割、粘连细胞分割等三个步骤。在预处理阶段，本文采用均值滤波和基于直方图均衡化的R通道增强;粗分割阶段，主要利用水平集算法进行粗分割;在粘连细胞分割阶段，本文提出了一种改进的分水岭算法，基于自适应邻域进行粘连细胞的分割，该算法不但可以改善传统算法的过分割问题，而且明显的提高了分割效率。
　　(2)在正常肝细胞统计形状建模部分，本文通过利用极坐标表示肝细胞形状，就将细胞样本之间的对齐问题由二维空间转变成在一维空间的对齐问题，简化了采样点的选择问题，同时提高了建模效率。
　　为了验证算法的有效性，本文对实际的HE染色肝组织病理图像分别进行了细胞分割和建立统计形状模型的实验，实验结果表明:本文算法能较好的分割出肝细胞，并且能够建立表现良好的肝细胞形状模型。
　　基于上述算法，本文开发了肝细胞分割系统及统计形状建模系统，本系统不但提供了良好的操作界面，而且为后续的理论和算法研究提供了良好的实验平台。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 医学图像分割技术的研究现状

1．2．2 细胞分割技术的研究现状

1．2．3 统计形状模型的研究现状

1．3 本文的主要工作

1．4 论文的组织结构

2．1 图像分割算法

2．1．1 基于阈值的分割算法

2．1．2 基于边缘的分割算法

2．1．3 基于水平集的分割算法

2．1．4 基于区域生长的分割算法

2．2 建立统计形状模型的方法

2．2．1 活动形状模型

2．2．2 活动表现模型

2．2．3 主成分分析方法

2．3 MATLAB和Qt技术介绍

2．4 本章小结

3．1 引言

3．2 肝组织病理图像分割整体流程

3．3 肝组织病理图像预处理

3．3．1 基于均值滤波图像去噪

3．3．2 基于直方图均衡化图像增强

3．4 基于水平集方法肝细胞粗分割

3．4．1 能量泛函的构造

3．4．2 水平集方法能量泛函最优化求解

3．4．3 肝脏细胞粗分割结果

3．5 基于改进的分水岭算法的粘连肝细胞精分割

3．5．1 肝细胞分割结果的形态学修正

3．5．2 距离变换获取变换图像

3．5．3 改进的自适应分水岭算法粘连细胞分割

3．6 本章小结

4．1 引言

4．2 建立统计形状模型的算法

4．3 肝细胞的极坐标的表示

4．4 肝细胞的对齐

4．4．1 肝细胞重心的对齐

4．4．2 肝细胞轮廓的对齐

4．4．3 采样点的决定方法

4．5 正常肝细胞统计形状模型的建立

4．5．1 采样点半径方差矩阵的构造

4．5．2 正常肝细胞统计形状模型

4．5．3 基于多重分形的肝细胞统计形状模型的评价

4．6 本章小结

5．1 实验数据

5．2 粘连细胞分割实验

5．2．1 肝组织病理图像预处理

5．2．2 肝组织病理图像粗分割

5．2．3 改进的分水岭算法粘连细胞分割

5．3 建立正常肝细胞统计形状模型的实验

5．4 本章小结

第6章 系统设计与实现

6．1 需求分析

6．2 系统设计

6．2．1 系统设计的指导思想和原则

6．2．2 系统开发环境

6．2．3 功能模块设计

6．2．4 界面设计

6．3 系统实现

6．3．1 系统实现流程图

6．3．2 系统主要运行结果

6．4 本章小结

第7章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文情况