第三章 系統流程
3.4 白血球細胞核影像處理與特徵抽取
3.4.3 細胞核區重新描述及多重細胞核定位
由 3.5.2 節所重新成長出來的細胞核區塊未必為完整連通區域,主要的因素 為白血球細胞核的分葉問題,常見於嗜中性粒細胞,或者是嗜酸性粒細胞,因此 在經過區域成長所處理過的影像仍然未必能定位出白血球細胞核,原因就在於此;
當細胞核區經過重新描述之後,就可以將同屬於同一細胞核的區塊,但卻不相連 通的區域,經過標記相同數字,而使這些區塊得以被是為是同一個類別;在接下 來的討論中,將舉一例子,並且將參考 3.5.1、3.5.2,再到 3.5.3 這些章節內所述,
依序對此例影像作處理,然後再來說明本章節所要呈現的細胞核區塊重新描述,
以及多重細胞核定位。
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事實上在實驗過程中以 500 倍放大倍率觀察血液抹片,同一個視野中很少出 現三個以上的白血球細胞,因此為了更清楚地表明本論文的作法在複雜影像中依 然能夠切割並且定位多個白血球區塊,本論文在此以多張包含白血球細胞,但是 卻不同曝光值的影像,合成為同一張影像,即圖 3.20,接下來將以圖 3.20 為例,
進行說明。
圖 3.20 複雜血液抹片影像。
圖 3.21 複雜血液抹片影像-飽和度。
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圖 3.22 複雜血液抹片影像-細胞核。
圖 3.21 為圖 3.20 的色彩飽和度影像,在圖 3.21 中依然可以發現白血球細胞 核區域呈現高飽和度(白色區域),在經過 3.5.1 所述飽和度臨界值設定以及濾除 掉連通像素小於 100 的區塊後,所呈現的影像如圖 3.22 所示;注意到,雖然在 原始影像中可以清楚辨認為同一細胞核的區塊,在經過二值化之後,卻被切割成 數個區塊的組合,為了修復白血球細胞核影像,得要再進行 3.5.2 所使用的區域 成長法處理圖 3.22 的影像,結果如圖 3.23 所示。
圖 3.23 無法連通成為一個完整連通區域的細胞核。
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由圖 3.23 可以發現上有三個白血球細胞核無法形成一個完整的連通區域,
這是因為白血球細胞核的分葉與分葉間的區域,其飽和度相較起同一細胞核的飽 和度還不足以被 3.5.2 所提到的相似度模型判斷為是細胞核區域,但是明顯地,
這些在方框內的細胞核區塊,確實同屬於同一細胞核,如何描述這些不連通區域 為同一細胞核就是本小節所要講述的重點。
繼續關注圖 3.23,在圖 3.23 中,尚有三群離散白血球細胞核區塊沒有被描 述為同一群,為了更清楚地看出這個事實,在這裡先將不同的連通區域標記上數 字,再將同樣數字的區域顯示為同樣色彩,如圖 3.24 所示。
圖 3.24 一個色彩代表一個細胞核。
最直覺的想法是利用區塊與區塊間的距離,作為合併的依據;倘若兩區塊距 離較遠,則不可能為同一細胞核區,反之,若兩區塊距離較近,則為同一細胞核 區的機會很高,所以,如何定義遠近關係則是這裡所需要思考的問題。
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圖 3.25 三組離散細胞核之長短軸分析。
要分析區塊與區塊間的距離,得要先對單一區塊做些處理;對於單一區塊,
得要先計算其凸殼(convex hull)之邊緣,再由此邊緣計算得長軸與短軸,前者之 定義為凸殼邊緣上距離最遠的兩端點距離,後者的定義為垂直於長軸,並且在凸 殼邊緣上距離最近的兩端點距離;由長軸與短軸可以計算出以長軸與短軸為長與 寬的長方形的對角線長,以此對角線長度為線索,倘若兩區塊之中心距離大於兩 區塊對角線長的最大值,則可判定這兩個區塊並非屬於同一白血球細胞核,倘若 兩區塊之中心距離小於兩區塊對角線長之帄均,則可判定這兩個區塊屬於同一白 血球細胞核,將這兩個區塊通通標記為同一數字,以這樣的方式來重新定義區塊 與區塊間的關係;最後結果如圖 3.26 所示,總計有七個白血球細胞核區,與圖 3.20 相比較,可以發現這是個正確的結果。
圖 3.26 重新描述完整之白血球細胞核影像。
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然而在這個部分隱藏著一個缺點,也就是當所有細胞核區塊都非常接近的時 候,可能會錯誤地將細胞核的零碎區塊分類到錯誤的細胞核類別中,但因為在本 實驗中,這樣的情況尚未被觀察到,此外根據參考文獻[4]所述,在動物血液裡,
白血球細胞凝集通常意味著病菌入侵或者是白血球不正常增生的現象,這部分並 不在本論文探討的範圍裡,因此並不把這類型的資料列入考量。