一种支持多种病理图像格式的读取方法与流程

本发明涉及数字病理学、计算机视觉、图像处理和医学图像学等多个领域，具体为一种支持多种病理图像格式的读取方法。

背景技术：

1、不同厂商的病理切片扫描仪使用了不同的数字化技术和数据编码方式，导致了生成不同格式的切片。这些格式的选择通常取决于扫描仪的性能、图像质量需求、文件大小和应用软件的兼容性等因素。一些扫描仪厂商可能使用自己的专有格式来保存病理图像。这些专有格式通常具有特定的功能和实用性优化，但可能不被其他扫描仪或软件所支持。

2、常见的病理图像格式有：svs、ndpi、scn、mrxs、tiff、kfb、tif、svslide、cws、czi、lsm、zvi、dcm、bif、tmap等。

3、病理图像具有高分辨率、大数据量、多样性和复杂性等特点，为了有效地显示这些图像，需要借助deepzoom技术。deepzoom技术是一种高效的图片传输和浏览技术，它可以解决高通量数字图像渲染中由于分辨率过大而无法直接加载整个图像的问题。通过deepzoom技术，可以将大型病理图像转换为dzi(deep zoomimage)格式，即将其分解为多个层级和图像块，只加载需要显示的部分，从而实现快速的图像渲染和浏览。这种技术能够有效地处理高分辨率的病理图像，提供流畅的用户体验，并支持对图像进行放大、缩小和导航等操作。

4、针对不同格式的病理图像读取并转换为dzi格式，目前，常用的读取工具有openslide、aperio、imagescope、pyvips。可以将某个特定格式的病理图像转换为dzi格式。这些工具通常提供了图形界面和命令行接口，可以进行批量转换和参数设置。

5、目前存在的两个问题有：

6、1、繁琐的格式转换过程

7、尽管现有的工具方法可以根据具体需求读取和转换不同格式的病理图像，但在选择合适的方法时需要考虑多个因素，包括病理图像的格式、数量、转换效率以及系统平台的兼容性。目前的病理图像读取工具仅支持有限的几种格式，对于不支持的格式，需要先进行转换才能使用。例如，使用kfb格式时，需要先使用厂商提供的工具将其转换为svs格式，再使用pyvips将svs格式转换为dzi格式。这种转换过程繁琐，并且会大大增加程序运行时间和出错的风险。因此，需要进一步改进工具方法，以提供更全面、高效和自动化的病理图像读取和转换功能，减少转换过程的复杂性和风险。

8、2、过多的资源消耗导致大尺寸、高分辨率的病理图像难以显示

9、目前，最常见的加载图像的方法是将图片的最大图层加载到内存中，这会导致病理图像超高清分辨率消耗大量的资源。如果内存不足，就无法加载最大层的病理图像，从而导致无法成功转换为dzi格式。为了解决这个问题，可以考虑使用一些优化策略，以降低资源消耗并确保成功转换为dzi格式。这样可以提高病理图像的可处理性，并减少由于资源限制而无法转换的问题。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于现有技术中存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明的目的是提供一种支持多种病理图像格式的读取方法，通过直接读取病理图像的宽高属性、原始图像层数和缩略图信息，计算并生成对应显示层的多个图像块。这种方法能够有效读取并直接生成层级图像块，无需进行繁琐的不同格式之间的转换，从而节约了程序运行时间，并减少了出错的风险。同时能够更高效处理超大尺寸病理图像，极大减少了内存的消耗。

4、为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

5、一种支持多种病理图像格式的读取方法，具体包括如下步骤：

6、s1：计算病理图像总显示层数；使用厂商提供的病理图像读取工具，读取病理图像最大分辨率的尺寸信息，计算出该分辨率所支持的总共需要生成的显示层数；

7、s2：生成用于显示的高层级图像块：

8、s21：读取病理原始图像的读取层数和每层的分辨率，设定固定切块大小，计算每层的行列数；

9、s22：遍历每一个行列号，计算出每个图层中所有切块图像的左上角坐标，将每个图层的切块图像按左上角坐标读取出来，并保存到对应编号的文件夹；

10、s3：生成用于显示的低层级图像块：

11、s31：读取病理图像的缩略图，寻找与缩略图大小最相近的目标显示层位置；

12、s32：通过缩略图的放大或缩小，得到低层级的所有层的尺寸；

13、s33：如果低层级图像尺寸小于固定切块大小，则直接保存切块图像到对应层级文件夹中；否则，根据固定切块大小计算行列号，读取切块图像并保存到对应文件夹中；

14、s4：新增dzi格式文件，包含病理图像长宽和固定切块尺寸信息；

15、s5：前端通过openseadragon读取生成的dzi格式文件，显示和浏览该病理图像的各个层级的高清图像。

16、作为本发明所述的一种支持多种病理图像格式的读取方法的一种优选方案，其中：所述步骤s1中，计算出病理图像所需要生成的显示金字塔图像块的总层数ltotal，通过厂商提供的病理图像读取工具读取出原始病理图像的最高级别(最大分辨率)的尺寸信息，其中宽为w，高为h。总显示金字塔图像块层数ltotal计算公式如下：

17、

18、作为本发明所述的一种支持多种病理图像格式的读取方法的一种优选方案，其中：所述步骤s2中，读取到病理图像自身原始层数为lreal，以及每一层对应的尺寸level_dimensions，假设第x层的尺寸为(wx，hx)，设置固定切块大小为size，则该层对应的行列数量计算公式如下：

19、

20、

21、遍历每一个行列号，采用如上所述第x层的行列计算方式计算出每个图层中所有切块图像的左上角坐标，将每个图层的切块图像按左上角坐标读取出来，并保存到对应编号的文件夹。

22、作为本发明所述的一种支持多种病理图像格式的读取方法的一种优选方案，其中：所述步骤s3中，根据病理图像自身读取的缩略图生成得到该病理图像显示金字塔后面几层的图像块和对应行列编号；

23、由于病理图像缩略图尺寸较小，可以直接读取图像，得到缩略图的图像和缩略图尺寸(ws，hs)，根据显示金字塔的每层尺寸对应关系，找到缩略图尺寸最相近的这一层lmatch位置，其计算公式如下：

24、

25、通过缩略图放大或缩小，得到低层级所有层的尺寸，即第ltotal-lread层到第0层；如果lmatch比lread尺寸大，则不需要放大尺寸，只需要缩小尺寸生成低层级的金字塔显示层；假设获取第z层的尺寸，该层的尺寸(wz，hz)计算公式如下：

26、

27、

28、

29、根据低层级图像大小的不同，处理的方式不同；如果低层级图像尺寸小于固定切块大小，则直接保存切块图像到对应层级文件夹；否则，根据固定切块大小得到行列号，读取切块图像并保存到对应文件夹。

30、作为本发明所述的一种支持多种病理图像格式的读取方法的一种优选方案，其中：所述步骤s4中，新增dzi格式文件，即包含病理图像长宽和固定切块尺寸信息的xml文件；该信息中的tilesize赋值为实际切块尺寸，width和height赋值为病理图像最大层的实际宽高，信息内容如下所示：

31、<？xml version＝"1.0"encoding＝"utf-8"？><image xmlns＝"http://schemas.mi crosoft.com/deepzoom/2008"format＝"png"overlap＝"1"tilesize＝"{size}"><size height＝"{h}"width＝"{w}"/></image>

32、作为本发明所述的一种支持多种病理图像格式的读取方法的一种优选方案，其中：所述步骤s5中，openseadragon支持使用ajax(xml/json)、js onp和内联配置来展示dzi格式的图像，根据dzi文件中的病理图像层级信息自动加载和显示不同层级的病理图像，以实现高分辨率的交互式展示效果，在javascript文件中创建openseadragon实例，并指定dzi文件的路径即可完成这个过程。

33、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

34、1、本发明通过直接读取病理图像的宽高属性、原始图像层数和缩略图信息，计算并生成对应显示层的多个图像块。这种方法能够有效读取并直接生成层级图像块，无需进行繁琐的不同格式之间的转换，从而节约了程序运行时间，并减少了出错的风险。此方法适用于不同厂家和不同格式的病理图像，提供了高效、快速的处理方式；

35、2、本发明通过计算高层级病理图像尺寸得到的行列数，按照行列号逐个读取并保存每个切块图像，而无需加载完整的图像。与一次性加载全图相比，该方法有效解决了病理图像超高清分辨率消耗大量资源的问题。通过这种方式，程序不再受到内存限制，可以确保高层级图像成功转换为dzi格式，并显著提高图像处理效率。这种方法能够有效地处理超大尺寸的病理图像，提供了高效的转换和展示功能；

36、3、本发明利用缩略图信息生成dzi文件的低层级显示图层，充分利用了缩略图文件小尺寸的优势，通过快速生成图像块，并减少内存的使用，有效地转换了低层级图像为dzi格式。这种方法不仅能够保证低层级图像成功转换为dz i格式，还能够补充和完善dzi文件的层级信息。最终，这样生成的dzi文件能够确保在前端正常显示，并提供高效、流畅的图像浏览体验。