识别数字切片扫描仪中样本区域的方法和装置

摘要

本发明公开了一种识别数字切片扫描仪中样本区域的方法和装置，方法包括以下步骤：采集实体切片的原始图ImagePreview，并进行伽马增强处理获取图像ImageGamma；对图像ImageGamma进行灰度、滤波、均衡、膨胀、腐蚀和抠图预处理，得到预处理后的图像ImageGrabCut；对图像ImageGrabCut进行分割处理，获得图像ImageFinalGray；对图像ImageFinalGray中的样本进行轮廓提取，如果提取的样本轮廓大于样本最小区域面积且样本轮廓的纵横差异值不大于20，则作为最终的样本区域图像。本发明能够精确地识别样本区域，提高了数字切片扫描仪中样本区域的识别效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种识别数字切片扫描仪中样本区域的方法和装置，属于数字切片图像处理技术领域。

背景技术

数字切片扫描仪是将实体的玻片数字化的设备。数字化的过程是：首先利用预览相机对实体玻片进行拍照，形成相应的样本区域预览图；然后利用预览图与扫描器部分的对应关系，利用扫描相机采集高分辨率图像，将图像进行拼接；最终形成全视野数字病理切片(Whole slide images,WSIs)。

在数字切片扫描仪中，对实体玻片进行拍照预览是形成数字病理切片的重要一步。识别的过多会增加很多无效区域，增大扫描时间，甚至造成数字切片图片之间的拼接痕迹；如果识别过少，会遗漏关键信息，造成数字切片后期应用的困难。因此实体切片的精准识别变得非常重要。现有的识别方式多是利用图像增强、阈值、边界识别等方式进行识别；但是由于实体切片的颜色方式不同，实体切片的颜色有深有浅；而且受到预览时光源的影响，造成阈值识别更加困难；同时，切片样本识别中还需要去除盖玻片区域、去除小的斑点等，以便更精确地识别样本区域。

为了满足数字切片扫描仪识别样本区域的要求，需要一种可以精准识别数字切片扫描仪中预览图样本区域的方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种识别数字切片扫描仪中样本区域的方法和装置，能够精准识别数字切片扫描仪中切片预览图的样本区域，以便去除不必要的扫描部分，保证扫描数字切片的质量和扫描速度。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：

第一方面，本发明实施例提供的一种识别数字切片扫描仪中样本区域的方法，包括以下步骤：

采集实体切片的原始图ImagePreview，并进行伽马增强处理获取图像ImageGamma；

对图像ImageGamma进行灰度、滤波、均衡、膨胀、腐蚀和抠图预处理，得到预处理后的图像ImageGrabCut；

对图像ImageGrabCut进行分割处理，获得图像ImageFinalGray；

对图像ImageFinalGray中的样本进行轮廓提取，如果提取的样本轮廓大于样本最小区域面积且样本轮廓的纵横差异值不大于20，则作为最终的样本区域图像。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述采集实体切片的原始图ImagePreview，包括：

设定预览相机的伽马值Gamma，使预览图的显示颜色加深；

将实体切片放入数字切片扫描仪，利用预览相机得到实体切片的原始图ImagePreview。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述进行伽马增强处理获取图像ImageGamma，包括：

计算原始图ImagePreview的颜色均值ColorValue；

如果ColorValue大于240，设置图像Gamma＝5；

如果ColorValue大于230设置图像Gamma＝3；根据Gamma调整预览图像得到伽马增强后的图像ImageGamma。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述对图像ImageGamma进行灰度、滤波、均衡、膨胀、腐蚀和抠图预处理，得到预处理后的图像ImageGrabCut，包括：

将图像ImageGamma转换成灰度图ImageGray；

对灰度图ImageGray进行核大小为KernelSize的高斯滤波，得到滤波以后的图像ImageBlur；

对图像ImageBlur进行直方图均衡处理，得到图像ImageHistogram；

对图像ImageHistogram进行膨胀和腐蚀处理，去除小的斑点后，得到图像ImageEnhance；

将图像ImageEnhance图与原始图ImagePreview进行叠加处理：

ImageNewPreview＝ImageEnhance+ImagePreview；

利用抠图函数grabCut对叠加图像ImageNewPreview进行抠图处理，得到处理后的图像ImageGrabCut。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述对图像ImageGrabCut进行分割处理，获得图像ImageFinalGray，包括：

对ImageGrabCut再次进行伽马增强处理，得到图像ImageNewGamma；

对图像ImageNewGamma进行灰度处理，得到灰度图ImageNewGray；

对灰度图ImageNewGray进行二值化分割处理，获得图像ImageFinalGray。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述对灰度图ImageNewGray进行二值化分割处理，获得图像ImageFinalGray，包括：

利用大律法OTSU计算灰度图ImageNewGray的二值化阈值Threshold；如果阈值Threshold小于80，则Threshold＝Threshold+20；如果Threshold小于100，则Threshold＝Threshold-10；否则Threshold＝Threshold-30；

根据所求Threshold对灰度图ImageNewGray进行色彩分割，并对分割后是灰度图进行腐蚀处理，获得图像ImageFinalGray。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述对图像ImageFinalGray中的样本进行轮廓提取，如果提取的样本轮廓大于样本最小区域面积且样本轮廓的纵横差异值不大于20，则作为最终的样本区域图像，包括：

对图像ImageFinalGray中的样本进行轮廓提取，得到轮廓向量列表vectorContours；

设定样本最小区域面积为MinArea；遍历轮廓向量列表vectorContours，计算每个轮廓的面积ContoursArea，如果ContoursArea小于MinArea，则将当前轮廓从vectorContours中删除；

继续遍历轮廓向量列表vectorContours，计算每个轮廓的最小矩形MinRect；设定盖玻片的纵横差异值为20；如果MinRect.Width/MinRect.Height>20或者MinRect.Height/MinRect.Width>20；则将当前轮廓从vectorContours中删除；

将轮廓向量列表vectorContours中轮廓显示到原始图ImagePreview大小相同的空白图上，得到最终的样本区域图像。

第二方面，本发明实施例提供的一种识别数字切片扫描仪中样本区域的装置，包括：

图像采集模块，用于采集实体切片的原始图ImagePreview，并进行伽马增强处理获取图像ImageGamma；

图像预处理模块，用于对图像ImageGamma进行灰度、滤波、均衡、膨胀、腐蚀和抠图预处理，得到预处理后的图像ImageGrabCut；

图像分割处理模块，用于对图像ImageGrabCut进行分割处理，获得图像ImageFinalGray；

轮廓提取模块，用于对图像ImageFinalGray中的样本进行轮廓提取，如果提取的样本轮廓大于样本最小区域面积且样本轮廓的纵横差异值不大于20，则作为最终的样本区域图像。

第三方面，本发明实施例提供的一种计算机设备，包括处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行时执行如上所述的识别数字切片扫描仪中样本区域的方法的步骤。

第四方面，本发明实施例提供的一种存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如上所述的识别数字切片扫描仪中样本区域的方法的步骤。

本发明实施例的技术方案可以具有的有益效果如下：

本发明提出一种识别数字切片扫描仪中样本区域的方法，方法包括以下步骤：采集实体切片的原始图ImagePreview，并进行伽马增强处理获取图像ImageGamma；对图像ImageGamma进行灰度、滤波、均衡、膨胀、腐蚀和抠图预处理，得到预处理后的图像ImageGrabCut；对图像ImageGrabCut进行分割处理，获得图像ImageFinalGray；对图像ImageFinalGray中的样本进行轮廓提取，如果提取的样本轮廓大于样本最小区域面积且样本轮廓的纵横差异值不大于20，则作为最终的样本区域图像。本发明不仅得到了精准识别、去除斑点和盖玻片后的数字切片扫描仪预览图，而且通过去除盖玻片区域、去除小的斑点等，能够精确地识别样本区域，提高了数字切片扫描仪中样本区域的识别效果。

附图说明：

图1是根据一示例性实施例示出的一种识别数字切片扫描仪中样本区域的方法流程图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种识别数字切片扫描仪中样本区域的装置的结构图；

图3是根据一示例性实施例示出的一种浅显色切片预览图；

图4是根据一示例性实施例示出的一种深显色切片预览图；

图5是根据一示例性实施例示出的一种伽马增强后的图像示意图；

图6是根据一示例性实施例示出的一种灰度滤波图；

图7是根据一示例性实施例示出的一种直方图处理去除斑点图；

图8是根据一示例性实施例示出的一种抠图处理后的图像；

图9是根据一示例性实施例示出的一种伽马增强色彩分割图像；

图10是根据一示例性实施例示出的一种去除斑点、移除盖玻片的图像；

图11是根据一示例性实施例示出的一种不同斑点大小去除的图像；

图12是根据一示例性实施例示出的一种更浅切片预览图；

图13是根据一示例性实施例示出的一种更浅切片处理后的图像。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

图1是根据一示例性实施例示出的一种识别数字切片扫描仪中样本区域的方法流程图。如图1所示，本发明实施例提供的一种识别数字切片扫描仪中样本区域的方法，包括以下步骤：

采集实体切片的原始图ImagePreview，并进行伽马增强处理获取图像ImageGamma；

对图像ImageGamma进行灰度、滤波、均衡、膨胀、腐蚀和抠图预处理，得到预处理后的图像ImageGrabCut；

对图像ImageGrabCut进行分割处理，获得图像ImageFinalGray；

对图像ImageFinalGray中的样本进行轮廓提取，如果提取的样本轮廓大于样本最小区域面积且样本轮廓的纵横差异值不大于20，则作为最终的样本区域图像。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述采集实体切片的原始图ImagePreview，包括：

设定预览相机的伽马值Gamma，使预览图的显示颜色加深；

将实体切片放入数字切片扫描仪，利用预览相机得到实体切片的原始图ImagePreview。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述进行伽马增强处理获取图像ImageGamma，包括：

计算原始图ImagePreview的颜色均值ColorValue；

如果ColorValue大于240，设置图像Gamma＝5；

如果ColorValue大于230设置图像Gamma＝3；根据Gamma调整预览图像得到伽马增强后的图像ImageGamma。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述对图像ImageGamma进行灰度、滤波、均衡、膨胀、腐蚀和抠图预处理，得到预处理后的图像ImageGrabCut，包括：

将图像ImageGamma转换成灰度图ImageGray；

对灰度图ImageGray进行核大小为KernelSize的高斯滤波，得到滤波以后的图像ImageBlur；

对图像ImageBlur进行直方图均衡处理，得到图像ImageHistogram；

对图像ImageHistogram进行膨胀和腐蚀处理，去除小的斑点后，得到图像ImageEnhance；

将图像ImageEnhance图与原始图ImagePreview进行叠加处理：

ImageNewPreview＝ImageEnhance+ImagePreview；

利用抠图函数grabCut对叠加图像ImageNewPreview进行抠图处理，得到处理后的图像ImageGrabCut。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述对图像ImageGrabCut进行分割处理，获得图像ImageFinalGray，包括：

对ImageGrabCut再次进行伽马增强处理，得到图像ImageNewGamma；

对图像ImageNewGamma进行灰度处理，得到灰度图ImageNewGray；

对灰度图ImageNewGray进行二值化分割处理，获得图像ImageFinalGray。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述对灰度图ImageNewGray进行二值化分割处理，获得图像ImageFinalGray，包括：

利用大律法OTSU计算灰度图ImageNewGray的二值化阈值Threshold；如果阈值Threshold小于80，则Threshold＝Threshold+20；如果Threshold小于100，则Threshold＝Threshold-10；否则Threshold＝Threshold-30；

根据所求Threshold对灰度图ImageNewGray进行色彩分割，并对分割后是灰度图进行腐蚀处理，获得图像ImageFinalGray。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述对图像ImageFinalGray中的样本进行轮廓提取，如果提取的样本轮廓大于样本最小区域面积且样本轮廓的纵横差异值不大于20，则作为最终的样本区域图像，包括：

对图像ImageFinalGray中的样本进行轮廓提取，得到轮廓向量列表vectorContours；

设定样本最小区域面积为MinArea；遍历轮廓向量列表vectorContours，计算每个轮廓的面积ContoursArea，如果ContoursArea小于MinArea，则将当前轮廓从vectorContours中删除；

继续遍历轮廓向量列表vectorContours，计算每个轮廓的最小矩形MinRect；设定盖玻片的纵横差异值为20；如果MinRect.Width/MinRect.Height>20或者MinRect.Height/MinRect.Width>20；则将当前轮廓从vectorContours中删除；

将轮廓向量列表vectorContours中轮廓显示到原始图ImagePreview大小相同的空白图上，得到最终的样本区域图像。

如图2所示，本发明实施例提供的一种识别数字切片扫描仪中样本区域的装置，包括：

图像采集模块，用于采集实体切片的原始图ImagePreview，并进行伽马增强处理获取图像ImageGamma；

图像预处理模块，用于对图像ImageGamma进行灰度、滤波、均衡、膨胀、腐蚀和抠图预处理，得到预处理后的图像ImageGrabCut；

图像分割处理模块，用于对图像ImageGrabCut进行分割处理，获得图像ImageFinalGray；

轮廓提取模块，用于对图像ImageFinalGray中的样本进行轮廓提取，如果提取的样本轮廓大于样本最小区域面积且样本轮廓的纵横差异值不大于20，则作为最终的样本区域图像。

第三方面，本发明实施例提供的一种计算机设备，包括处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行时执行如上所述的识别数字切片扫描仪中样本区域的方法的步骤。

第四方面，本发明实施例提供的一种存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如上所述的识别数字切片扫描仪中样本区域的方法的步骤。

如图3-13所示，本发明进行数字切片扫描仪中精准样本区域识别的具体过程如下。

1.设定预览相机的伽马值，使预览图的显示颜色加深；浅显色如图3所示，深显色切片如图4所示。

2.将实体切片放入数字切片扫描仪，利用预览相机得到实体切片的预览图ImagePreview，如图4所示。

3.计算预览图ImagePreview的颜色均值ColorValue＝241.66；ColorValue大于240设置图像Gamma＝5；根据Gamma调整预览图像得到伽马增强后的图像ImageGamma，如图5所示。

4.将增强后的图像ImageGamma转成灰度图ImageGray；对灰度图ImageGray进行核大小为KernelSize＝5的高斯滤波，得到滤波以后的图像ImageBlur；如图6所示。

5.对ImageBlur进行直方图均衡处理；得到图像ImageHistogram；对图像ImageHistogram进行相应的膨胀、腐蚀去除小的斑点后，得到图像ImageEnhance；如图7所示。

6.将ImageEnhance图与原始图像进行叠加ImageNewPreview＝ImageEnhance+ImagePreview；利用opencv的抠图函数grabCut对ImageEnhance图像进行抠图处理，得到处理后的图像ImageGrabCut，如图8所示。

7.对ImageGrabCut再次进行伽马增强，伽马增强的系数Gamma＝15，得到图像ImageNewGamma；对ImageNewGamma进行灰度处理，得到灰度图ImageNewGray，并利用大律法OTSU计算处理后预览图的二值化阈值Threshold＝172；Threshold＝Threshold-30＝142；对灰度图ImageNewGray利用inRange进行色彩分割后进行核大小KernelSize＝9的膨胀处理，获得图像ImageFinalGray，如图9所示。

8.对ImageFinalGray中的样本进行轮廓提取，得到轮廓向量列表vectorContours；得到vectorContours的数量为39；设定样本最小区域面积为MinArea＝200；遍历轮廓向量列表vectorContours，计算每个轮廓CurrentContours的面积ContoursArea，如果ContoursArea小于MinArea，则将当前轮廓CurrentContours从vectorContours中删除，删除后vectorContours的数量为9。

9.遍历剩余的轮廓向量列表vectorContours，计算每个轮廓CurrentContours的最小矩形MinRect；设定盖玻片的纵横差异值为10；如果MinRect.Width/MinRect.Height>10或者MinRect.Height/MinRect.Width>10；则将当前轮廓CurrentContours从vectorContours中删除，删除后得到vectorContours的数量为5。

10.将剩余的轮廓向量列表vectorContours画到与原始预览图ImagePreview大小相同的空白图上，得到最终的预览二值图ImageFinalPreview；至此，得到了精准识别、去除斑点和盖玻片后的数字切片扫描仪预览图，如图10所示。最终数字切片扫描仪预览图中有杂质，因为移除斑点大小问题，在实际中可根据需要设置移除斑点的大小，得到更好的预览图；如图11所示。

11.本发明测试了色彩更浅的切片，也取得了如图12和13所示的较好效果。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。