宫颈细胞涂片显微图像拼接系统的研究与实现

论文摘要

宫颈癌是全球妇女恶性肿瘤中仅次于乳腺癌的第二位最常见的恶性肿瘤,其死亡率曾一度高居妇女恶性肿瘤的首位。随着一系列致力于早期宫颈癌筛查方法的不断发展,几十年来其死亡率的显著下降有目共睹。然而,近年有关调查表明,宫颈癌发病率逐年上涨并呈年轻化趋势,因此,对早期宫颈癌诊治的研究工作必将要进行下去。而计算机辅助细胞检测（CCT）系统则推进了早期宫颈癌筛查方式由人工向计算机智能化的转变,在提高宫颈细胞学检查的敏感性及降低假阴性方面作出了卓越的贡献。CCT通过计算机程序对一系列由电子显微镜扫描的宫颈细胞显微图像进行分析识别来筛查早期病征,由于电子显微镜的放大倍数较高且视野有限,一次只能采集到部分区域图像。为了可以再现完整的宫颈细胞涂片以便更有效的诊断,现有的CCT设备的图像分析处理系统中大都会包含图像拼接功能,用来将一系列有序的相互重叠的局部显微细胞图像组合成一幅大视野、高分辨率的图像。目前图像拼接功能的实现还没有一个理想的解决方案,其算法多种多样,但共同的目标都是致力于在现有的基础上不断提高图像拼接质量和运行速度。本课题是一个典型的用于宫颈细胞显微图像的拼接系统,软件设计建立在Windows XP操作系统下的C++Builder 6.0开发半台上。软件功能包括图像排布调整、图像显示、图像拼接、结果保存等几个模块。图像拼接模块的实现按照图像预处理、图像配准、图像融合三个步骤进行。其中,图像预处理包括常规的图像灰度变换、几何校正、去噪平滑等;图像配准以基于特征的拼接算法为基础并加以改进,提高了拼接效率;图像融合提出三基色加权平滑法实现彩色显微图像的无缝拼接。本文比较研究了国内外各种成熟的图像拼接算法,在拼接时间和质量上努力寻求平衡点,提出了一种更为优化的拼接方案,较好的实现了将多幅局部图像拼接成一幅完整的细胞显微图像,且在保证一定拼接速度的同时努力减小拼接误差。本文的拼接算法能够满足细胞显微图像的高质量快速拼接的要求,使医师得以更直观、更轻松的观察细胞形态以做出准确的判断,减少误诊率。稍加改进也可应用于其他二维图像的拼接。但随着拼接数量的增多,2D扫描方式所造成的误差累积影响还有待进一步减小,针对图像中信息盲区的拼接算法仍需继续优化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 宫颈细胞涂片计算机辅助检测技术
• 1.1.1 宫颈细胞涂片计算机辅助检测技术的研究意义
• 1.1.2 宫颈细胞涂片计算机辅助检测技术的发展进程
• 1.2 图像拼接技术
• 1.2.1 图像拼接技术的历史与发展
• 1.2.2 图像拼接技术的应用
• 1.2.3 图像拼接的一般流程
• 1.2.4 图像拼接算法分类
• 1.3 本文主要研究工作及创新点
• 第二章 图像的预处理技术
• 2.1 图像的灰度处理
• 2.1.1 灰度化的常用方法
• 2.1.2 灰度修正变换
• 2.2 图像的几何变换
• 2.2.1 二维几何变换的解析表示法
• 2.2.2 齐次坐标下的二维几何变换
• 2.2.3 几何变换的意义
• 2.3 图像的噪声抑制
• 2.3.1 噪声抑制的常用方法
• 2.3.2 噪声抑制的意义
• 2.4 本章小结
• 第三章 图像配准算法
• 3.1 图像配准的基本概念
• 3.2 经典配准算法
• 3.2.1 基于区域的配准算法
• 3.2.2 相位相关度的配准算法
• 3.3 显微图像拼接的当代常用配准算法
• 3.3.1 基于特征点的配准算法
• 3.3.2 基于比值的配准算法
• 3.4 自适应比值模板配准算法
• 3.4.1 边缘检测原理
• 3.4.2 算法实现方案
• 3.5 本章小结
• 第四章 图像融合
• 4.1 图像融合的基本概念
• 4.2 图像融合法
• 4.2.1 平均值法
• 4.2.2 加权平滑法
• 4.2.3 多分辨样条法
• 4.2.4 三基色加权平滑法
• 4.2.5 几种方法比较分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 多幅图像拼接的实现
• 5.1 图像的获取
• 5.2 多幅图像拼接模型
• 5.3 系统的偏斜纠正
• 5.4 软件设计
• 5.5 实验结果
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢