血细胞图像分割算法分析-analysis of blood cell image segmentation algorithm.docxVIP

独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名： 日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本论文属于必威体育官网网址□ ，在年解密后适用本授权书。 不必威体育官网网址□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日1绪 论1.1 选题的依据和意义白细胞的相关知识研究一直以来被认为是血液分析中的重要内容，这也是一 项极富挑战的研究[1]。白细胞是人体免疫系统中最重要的细胞，一般存在于整个人 体。它的功能是消除血液循环系统中的异物。一般情况下，白细胞数量的增加或减 少可作为判断人体受到感染或存在炎症的主要指标。因此，白细胞的统计与分类在 血液常规检测中显得尤为重要。传统的白细胞计数是以人工手动涂片，并由专业医 师在显微镜下观测得到，这是一个非常耗时的过程，且检测结果依赖观测者的专业 知识技能和经验，偏差性较大。而自动血液细胞计数器利用计算机视觉技术，可以 快速准确地完成这一过程[2]。目前市场上大部分的自动血液细胞计数器将白细胞的识别过程主要分为三 步：细胞分割，特征提取和细胞分类。其中，细胞分割是至关重要的，因为随后特 征提取和细胞分类的准确性也取决于白细胞分割的正确与否。这也是一个困难和极 具挑战性的问题，因为血液图像存在多样性和不确定性。因此，这个问题需要我们 更多的关注和研究。1.2 国内外研究现状目前国内外用于血液细胞图像分割的方法主要分为以下几类[3]：（1）阈值分割方法 阈值分割方法是在图像的所有灰度级中选择特定的灰度级作为分界，将图像分成一定相对关系的两部分或多部分。在这之中，阈值的选择起着非常重要的作用。 常见的大津法，熵法都是基于阈值分割的方法，这些方法操作简单，对差异性明显 的图片有良好的分割效果。但是这些方法都是以直方图的拟合为基础的，而直方图 通常存在多个局部最优值，这将给阈值选取带来困难。另一方面，这些方法仅仅考 虑图像的灰度信息，忽略了目标的形状特征，因此对图像中不存在明显灰度差异的物体分割效果较差。（2）边缘检测法 一般情况下，目标边缘的像素灰度变化是最强烈的，通过检测不同区域间的边缘可以达到图像分割的目的。常见的边缘检测算法通常借助空域微分算子，通过将 其模板与图像进行卷积运算完成，如 Sobel 算子，Prewitt 算子，Canny 算子等。在得到目标边缘的基础上，Guimaraes 提出一种基于类圆的分割方法[4]。它是以 血细胞形状呈类圆为前提，首先寻找物体边界上距离最远的两点 a 和 b,以 a 和 b 距 离的一半作为外接圆的半径，a 与 b 连线的中点作为外接圆的圆心画圆，检测物体 边界上距离圆心最近的两点，如果该两点的连线满足一定的条件，则连接两点分割 细胞，并继续递归分割，否则分割结束。边缘检测法并不是每次都能得到令人满意的效果，因为目标的边缘并不是每一 段都有强烈的变化，因此很难得到所有的边缘信息。而在此基础上进行的类圆分割 由于切割条件判定复杂，也常出现较大的偏差。（3）基于形变模型的方法 基于形变模型的方法，综合利用了目标形状和边界的信息，近年来得到广泛的应用。其中最著名的是 Kass 等人在 1987 年提出的称为 Snake 的主动轮廓模型。Snake 可以看作是一条表示目标物体边缘的二维曲线，在图像作用力的影响力下产生迭代 运动。它的每一次迭代都由一个能量函数控制，这个能量函数由内部力和外部力组 成。内部力起到平滑限制该曲线的作用，外部力引导该曲线向图像特征运动，当能 量函数达到最小值时，停止迭代，分割完成。该方法总能找到一条封闭的曲线，把细胞分割开来。但是它的迭代运算偏大， 且计算结果易受轮廓线初始位置的影响。（4）基于数学形态学的方法 基于数学形态学的分割方法是用具有一定形态特征的结构元素去度量或提取图像中的对应形状，以达到分割目标和背景的作用。其中最有代表性的是分水岭分割。 其基本原理是将图像的灰度信息看作地理学中的盆地形态，以最低点模拟涨水过 程，当水平面与地平面平齐时得到盆地的坝线，即目标与背景的分割线。这种方法操作简单，可以得到目标的封闭边缘，但涨水过程缓慢，容易产生错分割和过分割。（5）基于区域的方法 基于区