Segmentación automática de núcleos solapados en imágenes de citologías

SEGMENTACIÓN AUTOMÁTICA DE NÚCLEOS SOLAPADOS EN
IMÁGENES DE CITOLOGÍAS
Silvia Alayón, José Luis Sánchez, José F. Sigut, Juan A. Méndez
Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática, y Arquitectura y Tecnología de Computadores,
Universidad de La Laguna, Avda. Astrofísico Francisco Sánchez, s/n, La Laguna, S/C de Tenerife, España
{silvia, jose, sigut, jamp}@isaatc.ull.es

Resumen
Lasegmentación de núcleos es una tarea clásica en
el análisis de imágenes de citologías. Esta etapa
tiene un peso especial dentro del proceso global de
diagnóstico: una buena segmentación de los núcleos
permite una óptima extracción de características, y
por consiguiente, una clasificación más eficiente de
los núcleos. La principal dificultad que existe en este
proceso es la presencia en lasimágenes de núcleos
solapados. La separación de núcleos solapados se
realiza normalmente de modo manual.
En este trabajo se presenta un método automático
para segmentar los núcleos solapados. Este método
está basado en la combinación de dos técnicas de
segmentación bien conocidas (umbralización y
transformada watershed) junto con un nuevo método
de fusión de regiones diseñadoespecíficamente para
estas imágenes.
Palabras Clave: segmentación de imágenes,
umbralización, transformada watershed, sobresegmentación, fusión de regiones, imágenes de
citologías, núcleos solapados.

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INTRODUCTION

La correcta segmentación de núcleos en imágenes de
citologías permite realizar una eficiente clasificación
de los mismos. Esta tarea ha sido el centro de muchos
trabajos deinvestigación en los últimos años [7,9].
Las técnicas clásicas de segmentación funcionan bien
cuando la imagen a segmentar contiene estructuras
bien definidas, con bordes bien resaltados y formas
regulares. Pero no son tan eficientes con imágenes
que presentan objetos irregulares, incompletos y
solapados.
En el problema de segmentación estudiado en este
trabajo las regiones de interés son los núcleoscelulares de imágenes médicas de citologías. La
segmentación automática de núcleos es una tarea

complicada debido a que los núcleos presentan forma
y color variable. Además, el solapamiento de núcleos
es bastante común en este tipo de imágenes.
Existen varias técnicas automáticas para resolver el
problema de la segmentación de objetos solapados.
Pero en la práctica, en el análisis deimágenes de
citologías, la segmentación de núcleos solapados
suele realizarse manualmente.
Muchos
investigadores
han
estudiado
la
segmentación automática de núcleos solapados. Por
ejemplo, diversas técnicas basadas en la búsqueda de
encajes de formas pre-establecidas o “formas
plantilla” (template matching) ya han sido aplicadas
para tratar de solucionar este problema concreto desegmentación [4]. Esta técnica trata de localizar en
la imagen pequeñas partes que se correspondan a
formas predeterminadas. Es posible localizar núcleos
en la imagen, y en ocasiones, si los núcleos no están
completos, reconstruirlos, mediante la búsqueda de
encajes entre plantillas de posibles formas de núcleos
y zonas de la imagen. Debido a la irregularidad
propia de los núcleos, la generación deplantillas no
es una tarea trivial. Normalmente, el conjunto de
plantillas se obtiene por medio del análisis manual de
muestras de regiones de interés en la imagen. Estas
técnicas tienen una estrecha relación con las técnicas
denominadas “modelos de forma” (shape models) [1,
12] donde las regiones de interés se modelan con
formas o conjuntos de puntos conocidos. De este
modo, posiblesplantillas o modelos de forma para
núcleos podrían ser círculos y/o elipses de diferentes
tamaños y orientación. El mayor inconveniente de
estos métodos es el alto coste computacional que
conllevan, especialmente en imágenes con un gran
número de núcleos.
Otros métodos que ofrecen buenos resultados en la
segmentación de objetos solapados son los basados
en los contornos activos o...