專(zhuān)利名稱(chēng)：一種重疊細(xì)胞區(qū)域分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)重疊細(xì)胞區(qū)域分離的方法，特別是一種基于B樣條和改進(jìn)deBoor-Cox的重疊細(xì)胞區(qū)域分離方法。
背景技術(shù)：
B樣條被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)擬合、曲線和曲面擬合及重構(gòu)、控制點(diǎn)計(jì)算等方面。與Hermite曲線和Bezier曲線相比，它有較好的凸包性，多項(xiàng)式次數(shù)獨(dú)立于控制點(diǎn)數(shù)目，允許局部控制曲線或曲面。
deBoor-Cox算法是一種離散生成B樣條曲線的方法，它在多個(gè)控制點(diǎn)上擬合出一條光滑的B樣條曲線來(lái)，該算法幾何意義突出，實(shí)用性很好。
目前的重疊細(xì)胞區(qū)域分離方法通過(guò)構(gòu)造直線或曲線形式的分離線來(lái)隔開(kāi)重疊的細(xì)胞。由于細(xì)胞在相連處有重疊部分，因此分離出的邊緣可能產(chǎn)生誤差，從而不能真實(shí)地反映細(xì)胞的形狀特征。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種與細(xì)胞本來(lái)形狀更接近的重疊細(xì)胞區(qū)域分離方法。
技術(shù)方案本發(fā)明通過(guò)求取圖像邊緣的二階導(dǎo)數(shù)，確定細(xì)胞的分離點(diǎn)，求缺失邊緣兩個(gè)分離點(diǎn)切線的交點(diǎn)，在這三個(gè)點(diǎn)之間用改進(jìn)的deBoor-Cox方法構(gòu)建出一系列的估計(jì)邊緣點(diǎn)來(lái)，再用B樣條插值獲得最終的重構(gòu)邊緣。該方法包括以下步驟(1)把原圖像轉(zhuǎn)化為二值圖像，進(jìn)行形態(tài)學(xué)開(kāi)運(yùn)算，以達(dá)到去噪聲的效果，提取出重疊區(qū)域。(2)根據(jù)八鏈碼順時(shí)針遍歷細(xì)胞圖像邊緣，得到圖像的邊緣坐標(biāo)。(3)邊緣取樣，用3次B樣條平滑。(4)求邊緣點(diǎn)的二階導(dǎo)數(shù)，得到凹點(diǎn)和分離點(diǎn)。(5)根據(jù)分離點(diǎn)把原圖像邊緣分離開(kāi)來(lái)。(6)在細(xì)胞分離后的一個(gè)部分的邊緣上取樣，用3次B樣條平滑。(7)求取分離點(diǎn)處的切線及其交點(diǎn)。(8)利用改進(jìn)的deBoor-Cox算法求出一系列的模擬邊緣點(diǎn)，用B樣條插值平滑得到重構(gòu)邊緣。(9)把細(xì)胞已知邊緣和重構(gòu)的邊緣，對(duì)應(yīng)回原圖像，并填充邊緣內(nèi)部，得到細(xì)胞重構(gòu)后的圖像。(10)取下細(xì)胞分離后的下一個(gè)部分，重復(fù)(6)到(9)，進(jìn)行重構(gòu)。
有益效果本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是能夠更準(zhǔn)確地反映重疊細(xì)胞缺失邊緣的形狀特征。效果如圖1所示，(b)、(c)是本方法所得的結(jié)果。


圖1是采用本發(fā)明技術(shù)方案的效果圖。
圖2是本發(fā)明方法的組成結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本發(fā)明方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
如圖2所示，本發(fā)明方法包含圖像預(yù)處理模塊、八鏈碼邊緣提取模塊、邊緣平滑模塊、細(xì)胞邊緣分離模塊、邊緣重構(gòu)模塊和圖像重建模塊。
本發(fā)明方法流程如圖3所示，下面詳細(xì)說(shuō)明步驟1，把原圖像轉(zhuǎn)化為二值圖像，進(jìn)行形態(tài)學(xué)開(kāi)運(yùn)算，以達(dá)到去噪聲的效果，提取出重疊區(qū)域。
步驟2，根據(jù)八鏈碼順時(shí)針遍歷細(xì)胞圖像邊緣，得到圖像有序的邊緣坐標(biāo)，存儲(chǔ)到一個(gè)數(shù)組當(dāng)中。
步驟3，在重疊細(xì)胞的原邊緣取樣，可每隔5個(gè)或10個(gè)像素取一個(gè)樣點(diǎn)。用3次B樣條在這些樣點(diǎn)中進(jìn)行插值，得到重疊細(xì)胞光滑的邊緣。
步驟4，在上述光滑的邊緣各處求取二階導(dǎo)數(shù)，觀察其二階導(dǎo)數(shù)的符號(hào)。由于提取圖像邊緣時(shí)是用順時(shí)針遍歷的方法，所以這里二階導(dǎo)數(shù)為正的點(diǎn)就是凹點(diǎn)。在一段連續(xù)的凹點(diǎn)所組成的凹線中，在其1/3和2/3處的凹點(diǎn)作為分離點(diǎn)，這樣選取時(shí)兩細(xì)胞連接處對(duì)分離點(diǎn)的影響較小。
步驟5，根據(jù)分離點(diǎn)把原圖像邊緣分離開(kāi)來(lái)。
步驟6，在分離后的細(xì)胞邊緣上取樣，用3次B樣條插值進(jìn)行平滑。取樣的方案可以和步驟3中的一致。
步驟7，求取分離點(diǎn)處的切線及其交點(diǎn)。
步驟8，利用改進(jìn)的deBoor-Cox算法求出一系列的模擬邊緣點(diǎn)，用B樣條進(jìn)行插值和平滑得到重構(gòu)邊緣。
步驟9，把細(xì)胞已知邊緣和重構(gòu)的邊緣，對(duì)應(yīng)回原圖像，并填充邊緣內(nèi)部，得到細(xì)胞重構(gòu)后的圖像。
步驟10，取細(xì)胞分離后的下一個(gè)部分，重復(fù)(6)到(9)，進(jìn)行重構(gòu)。
deBoor-Cox算法原本是用來(lái)離散生成B樣條曲線的，它在多個(gè)控制點(diǎn)上擬合出一條光滑的B樣條曲線來(lái)。本方法將其進(jìn)行改進(jìn)，以用于估計(jì)缺失的邊緣點(diǎn)。與離散生成B樣條曲線不同的是，這里僅有兩個(gè)分離點(diǎn)位于真正的邊緣上，沒(méi)有其它的控制點(diǎn)，所以把前一次迭代所生成的點(diǎn)當(dāng)作下一次的控制點(diǎn)，這樣也就是在各線段上迭代地求中點(diǎn)，而不是僅在新生成的線段上取中點(diǎn)。具體包括如下3步(1)初始化將第一個(gè)分離點(diǎn)坐標(biāo)(a，b)、交點(diǎn)坐標(biāo)(x0，y0)和第二個(gè)分離點(diǎn)坐標(biāo)(c，d)放于一個(gè)隊(duì)列queue中，即queue(1)＝(a，b)，queue(2)＝(x0，y0)，queue(3)＝(c，d)。
(2)當(dāng)((queue(1).x-queue(2).x)2+(queue(1).y-queue(2).y)2)<=δ---(5)]]>時(shí)，算法結(jié)束。否則，將隊(duì)列頭queue(1)，即(a，b)復(fù)制到隊(duì)列尾，到步驟(3)。
(3)當(dāng)隊(duì)列頭queue(1)?。?c，d)時(shí)，計(jì)算queue(1)和queue(2)的中點(diǎn)，并將其加入隊(duì)列尾，彈出隊(duì)列頭queue(1)，繼續(xù)步驟(3)。否則，直接將隊(duì)列頭queue(1)，即(c，d)從隊(duì)列頭搬到隊(duì)列尾，回到步驟(2)。
隊(duì)列中的點(diǎn)都是基于xy坐標(biāo)系的，用queue(index).x和queue(index).y分別表示其x坐標(biāo)和y坐標(biāo)，index是該點(diǎn)在隊(duì)列中的下標(biāo)。閾值δ的目的是當(dāng)隊(duì)列兩頭的點(diǎn)之間的距離小到一定程度時(shí)，應(yīng)停止算法，這是為了避免使得重構(gòu)的邊緣過(guò)于直線化而失真。設(shè)定分離點(diǎn)(a，b)到交點(diǎn)(x0，y0)的距離為d，δ的取值范圍是0～d，由人工根據(jù)自己的視覺(jué)判斷進(jìn)行調(diào)整以獲得最佳的效果。
權(quán)利要求
1.一種重疊細(xì)胞區(qū)域分離方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)把原圖像轉(zhuǎn)化為二值圖像，進(jìn)行形態(tài)學(xué)開(kāi)運(yùn)算，以達(dá)到去噪聲的效果，提取出重疊區(qū)域；(2)根據(jù)八鏈碼順時(shí)針遍歷細(xì)胞圖像邊緣，得到圖像的邊緣坐標(biāo)；(3)邊緣取樣，用3次B樣條平滑；(4)求邊緣點(diǎn)的二階導(dǎo)數(shù)，得到凹點(diǎn)和分離點(diǎn)；(5)根據(jù)分離點(diǎn)把原圖像邊緣分離開(kāi)來(lái)；(6)在細(xì)胞分離后的一個(gè)部分的邊緣上取樣，用3次B樣條平滑；(7)求取分離點(diǎn)處的切線及其交點(diǎn)；(8)利用改進(jìn)的deBoor-Cox算法求出一系列的模擬邊緣點(diǎn)，用B樣條插值平滑得到重構(gòu)邊緣；(9)把細(xì)胞已知邊緣和重構(gòu)的邊緣，對(duì)應(yīng)回原圖像，并填充邊緣內(nèi)部，得到細(xì)胞重構(gòu)后的圖像；(10)取下細(xì)胞分離后的下一個(gè)部分，重復(fù)(6)到(9)，進(jìn)行重構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重疊細(xì)胞區(qū)域分離方法，其特征在于步驟(3)和步驟(6)中，在重疊細(xì)胞的原邊緣取樣，每隔5個(gè)或10個(gè)像素取一個(gè)樣點(diǎn)，用3次B樣條在這些樣點(diǎn)中進(jìn)行插值，得到重疊細(xì)胞光滑的邊緣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重疊細(xì)胞區(qū)域分離方法，其特征在于步驟(4)中，在光滑的邊緣各處求取二階導(dǎo)數(shù)，觀察其二階導(dǎo)數(shù)的符號(hào)，二階導(dǎo)數(shù)為正的點(diǎn)就為凹點(diǎn)，在一段連續(xù)的凹點(diǎn)所組成的凹線中，取其1/3和2/3處的凹點(diǎn)作為分離點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重疊細(xì)胞區(qū)域分離方法，其特征在于所述的改進(jìn)deBoor-Cox算法包括如下步驟(1)初始化將第一個(gè)分離點(diǎn)坐標(biāo)(a，b)、交點(diǎn)坐標(biāo)(x0，y0)和第二個(gè)分離點(diǎn)坐標(biāo)(c，d)放于一個(gè)隊(duì)列queue中，即queue(1)＝(a，b)，queue(2)＝(x0，y0)，queue(3)＝(c，d)；(2)當(dāng)((queue(1).x-queue(2).x)2(queue(1).y-queue(2).y)2)<=δ---(5)]]>時(shí)，算法結(jié)束，否則，將隊(duì)列頭queue(1)，即(a，b)復(fù)制到隊(duì)列尾，到步驟(3)；(3)當(dāng)隊(duì)列頭queue(1)！＝(c，d)時(shí)，計(jì)算queue(1)和queue(2)的中點(diǎn)，并將其加入隊(duì)列尾，彈出隊(duì)列頭queue(1)，繼續(xù)步驟(3)，否則，直接將隊(duì)列頭queue(1)，即(c，d)從隊(duì)列頭搬到隊(duì)列尾，回到步驟(2)；其中queue(index).x和queue(index).y分別表示其x坐標(biāo)和y坐標(biāo)，index是該點(diǎn)在隊(duì)列中的下標(biāo)；閾值δ的取值范圍是0～d。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于B樣條和改進(jìn)deBoor－Cox的重疊細(xì)胞區(qū)域分離方法，該方法通過(guò)求取圖像邊緣的二階導(dǎo)數(shù)，確定細(xì)胞的分離點(diǎn)，求缺失邊緣兩個(gè)分離點(diǎn)切線的交點(diǎn)，在這三個(gè)點(diǎn)之間用改進(jìn)的deBoor－Cox方法構(gòu)建出一系列的估計(jì)邊緣點(diǎn)來(lái)，再用B樣條插值獲得最終的重構(gòu)邊緣。本發(fā)明能夠更準(zhǔn)確地反映重疊細(xì)胞缺失邊緣的形狀特征。
文檔編號(hào)G06K9/64GK101042770SQ200710021809
公開(kāi)日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2007年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月29日
發(fā)明者高陽(yáng), 趙波 申請(qǐng)人:南京大學(xué)