[发明专利]应用四元数分割与图论优化的外周血白细胞边缘提取方法

权利要求书

1.一种应用四元数边缘检测与图论优化的外周血白细胞边缘提取方法，其特征在于，该方法首先进行白细胞图像预处理，通过细胞窗定位，得到仅包含一个白细胞的正方形区域，然后分别检测并链接白细胞胞核轮廓与胞浆轮廓，具体处理步骤包括： 

（1）对采集的白细胞彩色图像进行增强处理：首先将采集的血细胞彩色图像转换为灰度图像，然后采用中值滤波方法对所述灰度图像进行噪声滤除； 

（2）应用直方图分析方法获取仅包含一个白细胞的正方形区域； 

（3）分别获取白细胞胞核边缘轮廓和白细胞胞浆轮廓片段，具体包括： 

（3a）在灰度图像上对所述正方形区域应用正交小波包多尺度分析和边缘链码方法，得到白细胞胞核边缘轮廓， 

（3b）在原始血细胞彩色图像上对所述正方形区域应用四元数边缘检测方法，获取白细胞胞浆轮廓片段，具体方法为： 

根据所述步骤（2）得到的正方形区域，从原始的血细胞彩色图像中截取这个白细胞的正方形区域，然后在所述从彩色图像中截取的正方形区域上应用四元数边缘检测方法获取白细胞胞浆轮廓片段： 

首先通过建立血细胞彩色图像的色彩空间的共色调平面方程，计算得到四元数形式的色彩表达式，然后分别估算外周血白细胞胞浆与背景色彩的色度轴纯四元数值，应用四元数卷积方法计算步骤（2）得到的正方形区域内的边缘强度，通过阈值方法进行边缘点判断，得到白细胞胞浆边缘点，最后结合外周血白细胞胞浆的封闭近圆特性以及所述正方形区域内只有一个白细胞的先验知识，通过胞浆轮廓片段提取方法得到白细胞胞浆轮廓片段； 

（4）对所述步骤（3b）中获取的白细胞胞浆轮廓片段应用图论优化方法进行白细胞胞浆边缘轮廓片段的链接，得到白细胞胞浆轮廓，具体方法为： 

首先以白细胞胞浆边缘轮廓片段的端点为顶点，用加权的边来表示白细胞胞浆边缘轮廓片段端点之间的连接关系，权值表示加权边的边缘代价，从而将白细胞胞浆边缘轮廓片段的链接转换成对代价函数进行优化， 

然后计算每个白细胞胞浆边缘片段的长度和曲率，代入代价函数使得误差不断减小，并得到有效的白细胞胞浆轮廓分割结果。 

2.根据权利要求1所述的应用四元数边缘检测与图论优化的外周血白细胞边缘提取方法，其特征在于，所述步骤3b）中，计算得到四元数形式的色彩表达式的方法为： 

对于所述血细胞彩色图像的任一像素，记其红色、绿色、蓝色分量RGB为(r,g,b)， 对(r,g,b)的每一维分量进行归一化，使得每个分量均处在区间[0,1]内，然后构建RGB立方体，最后构造同色调平面方程： 

(g-b)x+(b-r)y+(r-g)z＝0； 

估算外周血白细胞胞浆与背景色彩的色度轴纯四元数值的方法为： 

依次将所述RGB立方体的六条色调轴参数（1,c,0）,（c,1,0）,（0,1,c）,（0,c,1）,（c,0,1）,（1,0,c）代入同色调平面方程的（x，y，z），求得六个色度轴值，将位于区间[0,1]内的色度轴值所对应的色度轴参数进行归一化，得到色度轴纯四元数值m_c； 

获取白细胞胞浆边缘点的具体方法为： 

分别从血细胞彩色图像中含有胞浆的区域和不含胞浆的区域中取20×20的区域，分别估算色度轴纯四元数值，记为m_c与m_b，然后应用四元数卷积方法计算彩色图像的边缘强度： 

其中（s，t）表示图像像素坐标位置，l表示左乘，r表示右乘， 

完成卷积之后得到卷积强度值，将满足以下阈值条件的位置判断为边缘点： 

其中th为四元数卷积边缘强度值的阈值，R表示四元数卷积后的结果，S()表示取实部，V()表示取虚部，||V(R)||表示求2-范数 

获取白细胞胞浆轮廓片段的具体方法为： 

1）根据卷积强度值对所有符合阈值条件的边缘点位置进行排序并存储在种子边缘链表中，作为边缘种子点集； 

2）从所述种子边缘链表中依次取出种子点，在8邻域沿着逆时针方向依次为0°，45°，90°，135°搜索下一个边缘位置，如果搜索到边缘位置，则从所述种子边缘链表中删除该位置，逆时针方向搜索完毕后，沿着顺时针方向依次为-45°，-90°，-135°，-180°搜索下一个边缘位置，如果搜索到边缘位置，则从所述种子边缘链表中删除该位置。 

3）然后判断种子边缘链表是否为空，如是，则将找到的所有边缘位置序列记录为边缘片段，否则回到步骤2）。