(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211049055.2 (22)申请日 2022.08.30 (71)申请人 上海交通大 学 地址 200240 上海市闵行区东川路80 0号 (72)发明人 常玲　吴开杰　陈彩莲　 (74)专利代理 机构 上海汉声知识产权代理有限 公司 3123 6 专利代理师 胡晶 (51)Int.Cl. G06V 20/69(2022.01) G06T 7/136(2017.01) G06T 7/194(2017.01) G06V 10/82(2022.01) G06V 10/80(2022.01) G06V 10/40(2022.01)G06V 10/46(2022.01) G06T 7/11(2017.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) (54)发明名称 基于渐进分割和聚焦分类的染色体图像分 析方法及系统 (57)摘要 本发明提供了一种基于渐进分割和聚焦分 类的染色体图像分析方法及系统， 包括如下步 骤： 渐进分割步骤： 利用渐进分割对中期染色体 图像进行分割， 得到单个染色体图像集合； 聚焦 分类步骤： 采用聚焦分类算法识别出单个染色体 图像集合中所有单个染色体的类别， 最后生成核 型分析图。 本发 明先将染色体传统处理方法和深 度学习结合起来构成渐进分割方法逐步、 有效地 分离粘连染色体 簇， 分割精度高， 且无手 工参与。 权利要求书3页 说明书13页 附图5页 CN 115410194 A 2022.11.29 CN 115410194 A 1.一种基于渐进分割和聚焦分类的染色体图像分析 方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 渐进分割步骤： 利用渐进分割对中期染色体图像进行分割， 得到单个染色体图像集 合； 聚焦分类步骤： 采用聚焦 分类算法识别出单个染色体图像集合中所有单个染色体的类 别， 最后生成核型分析图。 2.根据权利要求1所述的基于渐进分割和聚焦分类的染色体图像分析方法， 其特征在 于， 所述渐进分割步骤 包括如下步骤： 全局阈值分割步骤： 通过计算整个中期染色体图像中所有像素点值的平均值作为阈 值， 将低于阈值的像素点置为第一预定值， 高于阈值的像素点置为第二预定值， 根据第一预 定值和第二预定值将整个中期染色体图像分为前 景和背景； 染色体簇分类步骤： 判定前景中的真实染色体簇， 真实染色体簇通过染色体簇分类网 络进行分类， 得到染色体簇的类别 信息； 染色体实例分割步骤： 根据染色体簇的类别信息对染色体簇进行分割， 得到中期染色 体图像中所有单个染色体图像集 合。 3.根据权利要求2所述的基于渐进分割和聚焦分类的染色体图像分析方法， 其特征在 于， 所述染色体簇分类步骤 包括如下步骤： 前景判别步骤： 分类实施之前， 利用凸包和预定外接 图形判别出前景物体的单个染色 体和真实染色体簇， 其中， 单个染色体直接输出到单个染色体集合中， 真实染色体簇将通过 下述步骤继续进行分割； 多尺度特 征图获取步骤： 将真实 染色体簇 输入到残差网络中得到多尺度特 征图； 多尺度特征图校准步骤： 输入多尺度特征图到各自的挤压激励模块后， 输出校准多尺 度特征图； 多尺度特征融合步骤： 通过公式对校准多尺度特征图进行特征融合， 得到多尺度融合 特征图； 最终特征图获取步骤： 多尺度融合特征图经过平均池化操作后， 进行特征连接， 得到各 染色体簇的最终特 征图； 类别信息获取步骤： 最终特征图经过多层全连接层和归一化指数函数激励函数后， 得 到染色体簇的类别信息； 所述染色体簇的类别信息为触碰染色体簇、 重叠染色体簇以及触 碰重叠染色体簇 。 4.根据权利要求3所述的基于渐进分割和聚焦分类的染色体图像分析方法， 其特征在 于， 所述染色体实例分割步骤 包括如下步骤： 触碰分割步骤： 提取出触碰染色体簇的骨架图、 终端点以及轮廓图， 得到交叉区域的切 割点； 连接逐对切割点得到引导线， 对引导线作膨胀处理得到连接区域， 计算连接区域内所 有像素点的均值作为阈值后， 将连接区域内所有低于阈值的像素点保留， 再利用最小二值 法对这些像素点进行处 理， 拟合出触碰染色体间的分割线， 利用分割线分割触碰染色体簇； 重叠分割步骤： 采用U ‑Net提取出重叠染色体簇的重 叠区域； 将重叠区域两侧的图像分别和重叠区域进行拼接， 分离出重叠染色体簇 中所有单个染 色体； 触碰重叠分割步骤： 先采用重叠分割步骤分割出触碰重叠染色体簇中的重叠染色体权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115410194 A 2簇， 进而得到触碰重叠染色体簇中的若干单个染色体和触碰染色体簇的集合， 利用凸包和 预定外接图形判别出触碰重叠染色体簇中的触碰染色体簇， 其中已分离的若干单个染色体 直接输出到单个染色体集 合中， 而触碰染色体簇将通过 下述步骤继续分割； 采用触碰分割步骤进行分割触碰 重叠染色体簇中的触碰染色体簇； 单个染色体集合步骤： 经过触碰分割步骤、 重叠分割步骤和触碰重叠分割步骤， 触碰染 色体簇、 重叠染色体簇以及触碰重叠染色体簇均被分割开， 得到中期染色体图像中所有单 个染色体图像集 合。 5.根据权利要求1所述的基于渐进分割和聚焦分类的染色体图像分析方法， 其特征在 于， 所述聚焦分类步骤 包括如下步骤： 聚焦步骤： 聚焦输入单个染色体图像中的显著区域， 并将显著区域 提取出来； 局部网络步骤： 将聚焦步骤得到的显著区域图像输入到局部网络中， 提取出单个染色 体的局部特 征图； 全局网络步骤： 将单个染色体图像输入到全局网络， 得到全局特 征图； 分类网络步骤： 将局部特征图和全局特征图连接， 输入到分类网络中， 输出单个染色体 类别信息； 分析图生成步骤： 结合单个染色体图像集 合和单个染色体 类别信息生成核型分析图。 6.根据权利要求5所述的基于渐进分割和聚焦分类的染色体图像分析方法， 其特征在 于， 所述聚焦步骤 包括如下步骤： 基本特征提取步骤： 采用基本特征提取网络， 输入单个染色体图像， 提取出多个尺度的 单个染色体特 征图； 多维注意力特征生成步骤： 将多个尺度的单个染色体特征图输入到多维注意力 机制网 络， 生成多维注意力特 征图； 多维注意力特征融合步骤： 生成的多维注意力特征图输入到特征融合网络中， 生成最 终融合特 征图； 掩码提取步骤： 将最终融合特 征图输入到掩码生成网络， 提取 出显著区域的掩码； 掩码处理步骤： 生成显著区域的掩码进行形态学处理， 去除噪声点并填充空洞， 与输入 原图像做相乘处 理， 得到单个染色体显著区域图像。 7.一种基于渐进分割和聚焦分类的染色体图像分析系统， 其特 征在于， 包括如下模块： 渐进分割模块： 利用渐进分割对中期染色体图像进行分割， 得到单个染色体图像集 合； 聚焦分类模块： 采用聚焦 分类算法识别出单个染色体图像集合中所有单个染色体的类 别， 最后生成核型分析图。 8.根据权利要求7所述的基于渐进分割和聚焦分类的染色体图像分析系统， 其特征在 于， 所述渐进分割模块包括如下模块： 全局阈值分割模块： 通过计算整个中期染色体图像中所有像素点值的平均值作为阈 值， 将低于阈值的像素点置为第一预定值， 高于阈值的像素点置为第二预定值， 根据第一预 定值和第二预定值将整个中期染色体图像分为前 景和背景； 染色体簇分类模块： 判定前景中的真实染色体簇， 真实染色体簇通过染色体簇分类网 络进行分类， 得到染色体簇的类别 信息； 染色体实例分割模块： 根据染色体簇的类别信息对染色体簇进行分割， 得到中期染色权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115410194 A 3