FR2612666A1

FR2612666A1 - Procede pour la selection de grandeurs en temps reel video, notamment pour la recherche de cellules cancereuses

Info

Publication number: FR2612666A1
Application number: FR8714300A
Authority: FR
Inventors: Karlheinz Schmidt; Wilhelm Waidelich
Original assignee: STRAHLEN UMWELTFORSCH GmbH
Current assignee: STRAHLEN UMWELTFORSCH GmbH
Priority date: 1987-03-18
Filing date: 1987-10-16
Publication date: 1988-09-23
Anticipated expiration: 2007-10-16
Also published as: GB2204170A; GB8806003D0; DE3708795A1; FR2612666B1; GB2204170B; US5058183A; DE3708795C2; JPS63254577A

Abstract

A) PROCEDE POUR LA SELECTION DE GRANDEURS EN TEMPS REEL VIDEO, NOTAMMENT POUR LA RECHERCHE DE CELLULES CANCEREUSES. B) CARACTERISE EN CE QUE L'IMAGE VIDEO EST NUMERISEE ET COMPAREE PIXEL PAR PIXEL AVEC UN FILTRE PREDETERMINE, EN CE QUE LE FILTRE EST ENTRAINE D'UNE MANIERE SYNCHRONE AVEC LE FAISCEAU ENREGISTREUR DANS L'IMAGE VIDEO PAR L'INTERMEDIAIRE DE L'IMAGE DE TELEVISION ET EN CE QU'AVEC UN DEGRE PREDEFINI 71 D'UNE TRANCHE D'IMAGE SELECTIONNEE AU MOYEN DU FILTRE, L'OBJET EN TANT QUE TEL EST DETECTE. C) L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE POUR LA SELECTION DE GRANDEURS EN TEMPS REEL VIDEO, NOTAMMENT POUR LA RECHERCHE DE CELLULES CANCEREUSES.

Description

-1 Procédé pour la sélection de grandeurs en temps réel

vidéo, notamment pour la recherche de cellules cancé-

reuses ".

L'invention concerne un procédé pour la sélection des grandeurs en temps réel vidéo,

d'objets qui sont représentées comme des images de télé-

vision et qui sont à trier en catégories de forme, en particulier pour l'examen automatique de préparations

cytologiques.

Dans un examen automatique, la préparation est balayée d'une manière sinueuse par

exemple au moyen d'une table d'examen (scanning).

A partir de l'information de l'image des coupes d'images respectives, les cellules suspectes sont triées avec des filtres appropriés et leurs coordonnées sont entourées d'un cercle pour une

décision visuelle ultérieure.

Comme méthode de filtrage, les

méthodes purement optiques ou les méthodes électroni-

ques avec calculatrice ou ordinateur entrent en général

en ligne de compte.

Chacune de ces méthodes n'est pas

pour elle seule utilisable en pratique pour l'établis-

sement d'un diagnostic exact en un temps acceptable. De même, le procédé de reconnaissance d'image décrit dans la demande de brevet allemand publiée sous le n0 3 524 505 est dispendieux et nécessite des calculs supplémentaires pendant le déroulement en retour des

rangées, à cause de quoi les positions de l'échantil-

lon ne demeurent pas conservées.

Le problème sur lequel repose l'invention consiste en ce que les procédés mentionnés

ci-dessus sont à améliorés, de telle sorte que au dé-

part d'images de télévision des objets de catégories de formes déterminées sont à trier, grâce à quoi la forme respective doit être programmable et les positions

de l'échantillon doivent demeurer conservées, et en par-

ticulier la détection de cellules cancéreuses dans les

préparations cytologiques s'évère possible.

L'invention est caractérisée en ce que l'image vidéo est numérisée et comparée pixel par pixel avec un filtre prédéterminé, en ce que le filtre est entraîné d'une manière synchrone avec le faisceau enregistreur dans l'image 'vidéo par l'intermédiaire de

l'image de télévision et en ce qu'avec un degré. prédé-

fini d'accord d'une tranche d'image sélectionnée au

moyen du filtre, l'objet en tant que tel est détecté.

Des modes d'exécution et de réali-

sations complémentaires avantageux de l'invention sont caractérisés en ce que les éléments de comparaison sous forme de la mémoire vive sont introduits et qui sont programmables sous forme de tableaux (obtenus en levant les yeux); en ce que respectivement les paquets K sont comparés à des pixels, grâce à quoi le produit représente le nombre total des pixels à comparer, en ce que la différence ainsi obtenue entre la valeur réelle et la valeur théorique pour chaque paquet de

pixel est affectée d'une valeur, en ce que cette va-

leur est ajoutée et comparée à une valeur de seuil, en ce que chaque paquet de pixel est vérifié pour sa validité et en ce que l'objet est reconnu en tant que tel, lorsque tous les paquets de pixel sont validés et

dépassent la valeur de seuil; en ce que toutes les va-

leurs de pixel sont comparées à la valeur théorique dans un branchement de comparaison, grâce à quoi la comparaison ne dure pas plus longtemps qu'une période

de cadence du pixel.

Dans le procédé utilisé selon l'in-

vention de filtrage électronique par un masque, l'image

de télévision de la préparation est filtrée d'une va-

leur de seuil que les noyaux de par exemple les cellu-

les sont seulement encore détectés.

Ceci se produit grâce à un filtra-

ge à la valeur de seuil. Immédiatement après, l'image est numérisée et ensuite comparée pixel par pixel avec un masque prédéterminé (pixel signifie à la suite: élément image). Ce masque est entraîné d'une façon

synchrone avec le faisceau enregistreur dans la comman-

de de la télévision par l'intermédiaire du champ d'ima-

ge et, pour un degré prédéterminé d'accord de la tran-

che d'image avec le masque, l'objet est détecté. Comme masque, on choisit une surface circulaire dont le

rayon correspond à environ celui d'une cellule soupçon-

née. Ces avantages de ce système se trouvent dans la grande vitesse d'exploitation (temps réel-vidéo) et

dans sa grande flexibilité; dans le cadre de l'ana-

lyse du masque, il est possible de trier n'importe

quelle forme (par exemple caractères pour un traite-

ment de texte automatique) à partir de l'image de télévision. En outre, le système n'est pas sensible

aux perturbations, c'est-à-dire qu'il peut aussi tra-

vailler avec des images qui se dissipent. Les positions de l'alarme détectée restent inchangées. Le montage

du branchement est simple, les coûts sont réduits.

Les masques peuvent être program-

més et il est possible aussi d'avoir des masques ET, c'est-à-dire des pixel déterminés doivent montrer une valeur déterminée ou la configuration des pixel d'un

paquet de pixel doit satisfaire des conditions déter-

minées pour lesquelles la totalité du champ est vali-

de. En outre, on obtient un branchement qui préalable- ment analyse un champ de pixel. Afin aussi de pouvoir évaluer les espaces intermédiaires des rangées, on peut sortir non seulement chaque rangée, mais aussi chaque rangée des registres coulissants des rangées et les donner à lentrée des tableaux. A la sortie de ces tableaux, il: est donc indiqué si ce champ de pixel

est valide ou non. Les signaux d'alarme montrent jus-

qu'à un petit déplacement constant, les mêmes coordon-

nées d'écran que l'échantillon détecté. De cette fa-

çon, on peut reconnaître dans une image plusieurs objets en même temps et les coordonnées de ces signaux

d'alarme sont ressortis ensuite avec des méthodes con-

nues, en temps réel vidéo.

L'invention est expliquée plus précisément dans ce qui suit à l'aide d'un exemple

d'exécution et au moyen des figures 1 à 7.

Le filtrage électronique du mas-

que consiste essentiellement en un dispositif de cou-

plage selon la figure 1 qui transforme le signal vidéo 11 sériel filtré pour la valeur de seuil en un grand champ pixel à 8 x 8 bits pour laquelle pour chaque pixel

une conduite spécifique 8 (soit 8 conduites) est emme-

née à l'extérieur. Ces 64 conduites (8) vont aux élé-

ments de comparaison (5) par l'intermédiaire des mul-

tiplexeurs (4), dont la sortie (3) (correspondant cha-

cune à 3 conduites) indique le nombre des pixel corres-

pondants. Les valeurs 3 des éléments constitutifs de

comparaison individuels (5) sont ajoutées (addition-

neur 6) et comparées avec une valeur de seuil (7)

(comparateur 9).

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Si la valeur d'accord se situe au-dessus de la valeur de seuil programmable (7), alors l'objet est détecté, si par dessus le marché encore la

jonction ET (10) des éléments constitutifs de comparai-

son (5) ne montre pas zéro au-delà des sorties (1). Elle permet une détection seuler ment lorsque des pixel

déterminés ont une valeur fixée à l'avance.

En tant qu'éléments de comparaison (5), on utilise ici une mémoire de lecture/écriture

(mémoire vive RAM). Comme entrée, on utilise les en-

trées d'adresse (8). Comme sortie, on se sert des con-

duites 1 et 3. Les mémoires (5) sont programmées comme tableaux de façon à ce que, pour chaque configuration de pixel, une valeur de sortie (3) pour l'accord avec

le masque fixe à l'avance, soit disponible à la sortie.

La conduite de sortie supplémentai-

re (1) à la sortie conduit le bit pour le filtrage ET.

Ces conduites (1, 3) sont connectées en ET et alors

encore une fois en connexion ET avec le signal 13 des-

criminé pour une valeur de seuil. A la sortie (14), la connexion est attenante aussi à un signal lorsque le chiffre du pixel correspondant se situe au-dessus de la valeur de seuil (7) et en ce que la valeur de la

jonction ET n'est pas nulle.

L'entrée vidéo (1) est fournie dans le registre glissant des rangées (15) de telle

sorte que les rangées précédentes des images de télé-

vision soient adjacentes à ces sorties. Le registre coulissant de colonnes (16) transforme les rangées

sérielles en 8 pixel parallèles qui ensuite sont ame-

nés comme valeurs d'entrée (88) aux éléments de compa-

raison (5) par l'intermédiaire des multplixeurs 4. L'or-

dinateur (17) peut programmer les éléments constitutifs de comparaison (5) par l'intermédiaire des multiplexeurs (4) et des éléments constitutif du conducteur (18), qui sont reliés aux sorties (1 et 3) des éléments de

comparaison (1) et (3).

Sur la base de quelques masques de filtre, le comportement de sélection du filtrage de masque électronique doit être indiqué. On a expérimenté trois masques de filtre différents, une fois avec et une fois sans jonction ET. Dans les figures 2 à 7, les masques de filtre 100-301 sont représentés. Un point signifie un zéro, un carré noir représente un un, un carré noir pourvu d'une croix blanche dans le milieu

représente un pixel dont la valeur doit être un, autre-

ment le signal de sortie (14) de l'élément constitutif

du filtre (branchement selon la figure 1) est-zéro.

Comme objet, on a utilisé une pré-

paration de mesure sur laquelle on a vaporisé des cer-

cles noirs de diamètres différents. Ces objets sont re-

pris ensuite au microscope avec une caméra de télévi-

sion; le signal vidéo 11 assure une discrimination de la valeur de seuil et l'électronique de filtrage du masque est approvisionnée. Le seuil (7) était cependant

toujours choisi si élevé que l'objet était détecté-en-

core tout net. La valeur de seuil ainsi trouvée est appliquée contre le diamètre de l'objet (pm). Pour

toutes les courbes de filtre 400-601, on doit reconnai-

tre un maximum plus ou moins accusé de la valeur de seuil. Lorsqu'on place le seuil un peu en-dessous de ce maximum, alors on ne reconnaît encore que les objets dont leur valeur de filtre se situe au-dessus de ce

seuil (7).

Pour les courbes de filtre 400-

601 individuelles: La figure 3 montre un masque 101 pour lequel seulement 4 pixel doivent avoir la valeur 1. La valeur de seuil (401) correspondante indique pour un filtrage sans jonction ET seulement un maximum 7. très faiblement prononcé. Avec une fonction ET (figure 2) avec un masque (100) et une valeur de seuil (400)-, la valeur de sortie pour la circonférence est égale à O en-dessous de 5,m, car pour des surfaces qui font partie de diamètres inférieurs à 5 pm, les 4 pixel ne peuvent jamais être tous simultanément égaux à 1. Pour des diamètres supérieurs à 5,pm, cette condition est

remplie et le signal de sortie monte à 55 pixel corres-

pondants. La valeur de 64 pixel correspondants peut être difficilement atteinte, car le masque de filtre (400) est encore très éloigné du cercle idéal en raison

de sa résolution relativement faible. Pour des diamè-

tres plus gran.ds, le signal de sortie décroit donc à

nouveau à 32.

La figure 4 montre les masques de

filtre (200) utilisés pour la détection des cellules.

Leur maximum se situe à environ 12 pm,.avec le seuil correspondant (500), les noyaux de cellules, dont le diamètre se situe entre 10 et 15 pm, peuvent donc être éliminés par filtrage. En tant que pixel ET, on a placé ici seulement les quatre pixel les plus-internes, de

façon que des noyaux de cellules déformés ou irrégu-

lièrement colorés puissent encore aussi être reconnus.

Egalement ici la jonction ET montre une nette améliora-

tion de la fonction de sélection.

Pour le masque 201 sans jonction

ET (figure 5), il est même ainsi, que les circonfé-

rences de plus de 25 pm de diamètre ne peuvent plus

être détectées (valeur de seuil 501).

Les figures 6/7 montrent encore

une fois les masques de filtre agrandis 300 ou 301.

On reconnait ici également que la jonction ET conduit à une réelle amélioration de la sélection (courbes de

la valeur de seuil 600 et 601).

Le principe de base consiste par

conséquent en ce que l'on numérise l'image de télévi-

sion, et ensuite on la compare pixel par pixel avec

un masque prédéterminé (100 à 301).

Ce masque est entraîné d'une ma-

nière synchrone avec le faisceau enregistreur dans la commande de la télévision par l'intermédiaire de l'image de télévision et pour un degré prédéterminé d'accord de la tranche d'image avec le masque, l'objet

est détecté.

Comme éléments de comparaison, les mémoires vives (5) (mémoire de lectureécriture) sont introduites, qui sont programmées comme tableaux. En raison du nombre limité des entrées d'adresse (18), on

ne peut opérer avec la totalité des pixel mais seule-

ment avec un nombre déterminé de pixel dans le magasin (5) et ensuite rassembler le résultat des comparaisons

(9-10).

Cependant K paquets sont comparés à 1 pixel pour lequel K*1 est le nombre total deb pixel à comparer. La différence ainsi obtenue entre la valeur réelle et la valeur théorique est assignée pour chaque paquet de pixel de valeur 3 à la mémoire vive 5. Ces chiffres (3) sont ensuite ajoutés les uns aux autres (6) et comparés avec la valeur de seuil (7), si le nombre ainsi obtenu est supérieur à la valeur de seuil

(7), alors l'objet est reconnu. Comme critère supplé-

mentaire, la validité des paquets de pixel est intro-

duite. Les paquets de pixel sont alors valides, lors-

que la valeur réelle satisfait à des conditions déter-

minées par exemple si les pixel déterminés doivent avoir une valeur fixée à l'avance. Le champ d'image

total est alors seulement valide lorsque tous les pa-

quets de pixel sont valides. Un objet peut également être alors reconnu lorsque toutes les rangées sont valides et que le degré d'accord se situe au-dessus de

la valeur de seuil (7).

A un moment déterminé, tous les

pixel à comparer à la valeur théorique doivent se trou-

ver à la mémoire vive 5. Les rangées sont emmagasinées dans le registre intermédiaire coulissant de rangées (15). Les pixel individuels d'une rangée sont introduits par lecture dans le registre coulissant de colonnes

(16) et émis en parallèle.

Ainsi aux sorties parallèles (22) des registres coulissants de colonne (16) raccordés aux registres coulissants de rangées (15), toutes les

valeurs à traiter des pixel peuvent être retirées.

Les valeurs de pixel ainsi obte-

nues doivent à ce moment être comparées avec la valeur

théorique au moyen de la connexion de comparaison (5).

La comparaison ne doit pas durer plus longtemps qu'une période de cadence de pixel étant donné qu'à la période suivante déjà un nouvel échantillon de valeur de pixel doit être comparé à la valeur théorique. Les sorties (15) des éléments de comparaison (5) fournissant alors

une valeur binaire de n-bit pour l'accord et éventuel-

lement encore un bit pour la validité des rangées. Les valeurs d'accord sont additionnées alors au moyen de l'additionneur (6) et ensuite dans le comparateur binaire (9) comparées à la valeur de seuil (7). Si elle est plus grande 'que la valeur de seuil (7), le bit de

sortie est posé égal à 1.

Les bits de validité (1) sont

couplés en ET (10) avec le bit de sortie (13). Si tou-

tes les rangées sont valides et si la valeur d'accord se situe au-dessus de la valeur de seuil (7), alors l'objet est détecté. Les positions des objets demeurent

inchangées, c'est-à-dire que, dans l'image de télévi-

sion, les signaux d'alarme apparaissent jusqu'à un dé-

placement à la même place comme l'échantillon à étudier.

RE V E N D I C A T I 0 N S

1 ) Procédé pour la sélection de

grandeurs en temps réel vidéo, d'objets, qui sont repré-

sentées comme des images de télévision et qui doivent être triées dans des classes de forme, en particulier pour la présentation de préparations cytologiques, caractérisé en ce que l'image vidéo est numérisée et comparée pixel par pixel avec un filtre prédéterminé (100-301), en celque le filtre (100-301) est entraîné d'une manière sy 4hrone avec le faisceau enregistreur dans l'image video par l'intermédiaire de l'image de télévision et en ce qu'avec un degré prédéfini (7/1) d'une tranche d'image sélectionnée au moyen du filtre

(100-301), l'objet en tant que tel est détecté.

2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de comparaison sous forme de la mémoire (5) sont introduits et qui sont programmables sous forme de tableaux (obtenus en

levant les yeux).

3 ) Procédé selon l'une quelconque

des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que res-

pectivement les paquets K sont comparés à des pixel (1) grâce à quoi le produit représente le nombre total en K x 1 des pixel à comparer, en ce que la différence ainsi obtenue entre le valeur réelle et la valeur théorique pour chaque paquet de pixel est affectée

d'une valeur (3), en ce que cette valeur (3) est ajou-

tée (6) et comparée à une valeur de seuil (7), en ce que chaque paquet de pixel est vérifié pour sa validité

et en ce que l'objet est reconnu en tant que tel, lors-

que tous les paquets de pixel sont validés et dépassent

la valeur de seuil (7).

4 ) Procédé selon l'une quelconque

des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que toutes

les valeurs de pixel sont comparées à la valeur théori-

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que dans un branchement de comparaison (5) grâce à quoi la comparaison ne dure pas plus longtemps qu'une

période de cadence du pixel.