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原文传递一种宫颈液基细胞切片质量检测系统

专利名称：	一种宫颈液基细胞切片质量检测系统
摘要：	本发明公开了一种宫颈液基细胞切片质量检测系统，具体涉及人工智能医学图像处理领域，包括切片数据处理模块、鳞状细胞数量评估模块、模糊检测模块、异常检测模块和综合模块，所述切片数据处理模块输出端与鳞状细胞数量评估模块输入端连接，所述鳞状细胞数量评估模块输出端与模糊检测模块输入端连接，所述模糊检测模块输出端与异常检测模块输入端连接，所述异常检测模块输出端与综合模块输入端连接。本发明主要针对扫描仪扫描的x切片图像，检测内容还包括清晰度、鳞状细胞数量，由于该切片图像包含切片整个视野，视野中不同地方可能存在不同的情况，所以该质检系统将会结合切片缩略图，针对整体图像做出一个客观的判断。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广东;44
申请人：	广州锟元方青医疗科技有限公司
发明人：	鲜雨宏;尚滨;彭铃淦
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-25T00:00:00+0800
申请号：	CN201910808104.8
公开号：	CN110376198A
分类号：	G01N21/85(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	510080 广东省广州市白云区京溪街沙太路668号之二1101房
主权项：	1.一种宫颈液基细胞切片质量检测系统，其特征在于：包括切片数据处理模块(1)、鳞状细胞数量评估模块(2)、模糊检测模块(3)、异常检测模块(4)和综合模块(5)，所述切片数据处理模块(1)输出端与鳞状细胞数量评估模块(2)输入端连接，所述鳞状细胞数量评估模块(2)输出端与模糊检测模块(3)输入端连接，所述模糊检测模块(3)输出端与异常检测模块(4)输入端连接，所述异常检测模块(4)输出端与综合模块(5)输入端连接；所述切片数据处理模块(1)用于针对不同扫描仪扫描图像切片格式不同造成的数据较大且较为复杂的情况进行处理，对整张切片图像进行抽样采集，反应整体的信息；所述鳞状细胞数量评估模块(2)利用二值形态学的图像处理技术对鳞状细胞数量进行评估，计算鳞状细胞的数目；所述模糊检测模块(3)基于图像内容，结合二次模糊的方法来评价图像的模糊程度，用于对图像进行清晰度评估；所述异常检测模块(4)采用卷积神经网络自动提取特征，通过网络训练区分经血液污染、胶水覆盖以及气泡覆盖的异常图像；所述综合模块(5)用于通过细胞数量判断、图像模糊判断以及异物检测判断评价整个切片图像的质量。 2.根据权利要求1所述的一种宫颈液基细胞切片质量检测系统，其特征在于：所述切片数据处理模块(1)处理的格式包括tif、kfb、TMAP，针对每一格式的数据，都分为两个阶段：1)数据读入阶段；2)数据标准化阶段；数据读入阶段对每一种格式的切片开发一个独立的接口，用于数据读入内存；数据标准化阶段将读入内存的数据进行统一的处理，该阶段主要包含三个标准化操作： 1)通道顺序标准化，通道顺序按照R、G、B排列； 2)金字塔层级标准化，扫描得到的切片图像一般为金字塔状的多层级存储形式，且采用40x的图像； 3)数据采集标准化，采用以下方法对其进行采样： a.去掉图像空白范围或细胞零散的边缘； b.在图像1中找到均匀间隔的16个点，16个点呈4行4列分布， c.以这些点为所切图像的右上角，按照一定的长宽采集patch图像。 3.根据权利要求1所述的一种宫颈液基细胞切片质量检测系统，其特征在于：所述鳞状细胞数量评估模块(2)包括图像预处理和细胞数量预估两部分； a)图像预处理用于根据图像的深浅加强对比度，判断图像深浅的依据有：1.平均灰度值；2.灰度值大于220的占比；公式如下：其中Iavg为平均灰度值，Ii,j为各处的灰度值；SI＞220为灰度值大于220的占比，NI＞220为灰度值大于220的像素点数目，w、h为图像宽和长；根据以上两个指标就能够初步判断图像的颜色深浅；若Iavg＞220且SI＞220＞0.8则说明图像颜色较浅，需要进行直方图均衡化，加强对比度； b)细胞数量预估，通过上述方法对图像进行预处理后，就能预估大部分图像的鳞状细胞数量；将数学形态学的2个基本运算即腐蚀和膨胀相结合，采用先腐蚀后膨胀的开运算得到图像中的鳞状细胞，腐蚀公式如下： AΘB＝{x,y\|Bxy∈A} 该式表示用结构B腐蚀A，由于细胞近似椭圆形，所以B选用的是椭圆形结构；膨胀公式如下：该式表示用结构B膨胀A，将与目标区域接触的背景点合并到该目标物中，使目标边界向外扩张，B仍然选用椭圆形结构；使用开运算得到了只有鳞状细胞的二值图像，通过寻找该图像的四邻域连通区域，计算鳞状细胞的数目。 4.根据权利要求1所述的一种宫颈液基细胞切片质量检测系统，其特征在于：所述模糊检测模块(3)选用原始图像本身作为待评价图像，而将经过二次模糊的图像作为参考图像，具体检测步骤如下： S1、为原始图像I构造参考图像I1，使用77大小且σ2＝6的高斯滤波器对原图像进行高斯模糊； S2、提取图像I、I1的梯度信息G、Gr，包括水平方向和竖直方向的； S3、确定梯度图像G中梯度信息最丰富的图像块数N的值，利用大津算法求出图像的前景，计算前景占整个图像块的比率r，设N的最大值为64， S4、找出梯度图像G中梯度信息最丰富的N个模块，将图像G划分为88的小块，计算每块的方差； S5、计算原始图像的无参考结构清晰度，公式如下：其中SSM是基于结构相似性的图像质量评价函数；通过上述方法，即可对图像进行清晰度评估。 5.根据权利要求1所述的一种宫颈液基细胞切片质量检测系统，其特征在于：所述异常检测模块(4)通过网络训练区分异常图像，网络的输出层有三个分类，分别为： 0——正常图像 1——血液污染的图像 2——胶水、气泡覆盖的图像；卷积网络采用1个输入层，16个卷积层，2个全连接层，1个输出层的架构方式；其中中间的卷积层由卷积、激活、池化三个模块组成，两个输出层加入了Dropout模块；为了保证输出层输出的所有类别概率和为1，输出层的激活函数采用softmax，公式如下：其中Z为采用Softmax之前各个神经元的输出值，φi(z)表示输出层第i个神经元经过Softmax后的输出概率。 6.根据权利要求1所述的一种宫颈液基细胞切片质量检测系统，其特征在于：所述鳞状细胞评估模块、模糊检测模块(3)、异物检测模块都是以一张patch为单位进行处理的，综合模块(5)则是评价整个切片图像的质量；每个模块最终会得到16维的数组，数组中的值表示每一张patch对应模块的指标，所有指标均去掉一个最低值和一个最高值，以平均值和方差来反应整体质量。 7.根据权利要求6所述的一种宫颈液基细胞切片质量检测系统，其特征在于：所述综合模块(5)通过细胞数量判断、图像模糊判断以及异物检测判断对整个切片质量进行描述，实现质检，其中： A)细胞数量判断如下：其中x表示鳞状细胞评估模块得到的数组去掉最大值和最小值所得到的平均值； B)模糊检测中的模糊得分越大表示图像越清晰，模糊判断如下： C)异物检测的输出仍然是16维的数组，但数组里的0、1、2分别代表正常、血液覆盖、胶水/气泡覆盖；所以不用平均数描述整体，异物检测判断如下：其中x1，x2，x0分别代表数组里等于1的数量、2的数量、0的数量；每一个模块都会计算方差，方差代表每个图像指标的震荡情况，若方差大，则图像出现该情况的分布不均匀。
所属类别：	发明专利