用于重叠宫颈细胞分割的改进多水平集函数联合优化

在本文中，我们提出了一种改进的算法，用于从重叠的宫颈细胞团块中分割细胞质和细胞核。由于细胞之间的重叠程度、细胞质的对比度差以及粘液、血液和炎症细胞的存在，这一问题极其困难。我们的方法通过利用多个水平集函数的联合优化来解决这些问题，其中每个函数代表团块内的一个细胞，并具有一元（细胞内）和成对（细胞间）约束。一元约束基于轮廓长度、边缘强度和细胞形状，而成对约束则是根据重叠区域的面积计算得出的。通过这种方式，我们的方法能够对游离细胞和重叠细胞的细胞核及细胞质进行分析。我们使用了一个包含 900 多张图像的数据库对该方法进行了系统评估，这些图像是通过对游离宫颈细胞图像进行人工重叠生成的，其中一个团块内的细胞数量在 2 到 10 之间变化，成对细胞之间的重叠系数在 0.1 到 0.5 之间。该定量评估表明，只要成对细胞之间的重叠度 <;0.2，我们的方法就可以成功分割多达 10 个细胞的团块。此外，如果团块由三个或更少的细胞组成，即使重叠度约为 0.5，我们的方法也可以成功分割单个细胞。我们还在一组包含 16 张景深扩展图像的数据集上对我们的方法进行了定量和定性评估，成功分割了总共 645 个细胞，其中仅约 10% 为游离细胞。最后，我们证明了我们的细胞核分割方法与当前最先进的技术相比具有竞争力。