白细胞分类在血液分析、临床疾病的诊断和治疗中具有重要意义。人工镜检作为血细胞分析的金标准，耗时较长且高度依赖检测人员的经验。定量相位成像可测量细胞各处的相位分布，是研究细胞形态学和生物化学特征的有效方法。利用基于数字全息显微和明场显微成像的共定位相位成像系统对健康人外周血涂片中的5种白细胞进行研究，定量分析了不同白细胞及其亚结构中的相位分布情况，提取出多个有效辅助白细胞分类的特征参数，并进一步分析了镜检中容易混淆的异型淋巴细胞。结果表明，利用提取的细胞亚结构特征参数可对白细胞进行有效分类，也能较好区分异型淋巴细胞。因此，基于共定位相位成像的细胞亚结构特征参数可为白细胞分类、各类血液疾病的诊断和治疗提供依据和参考，且此种方法无须再对常用的染色样品进行特殊处理，应用场景众多。

人体内不同白细胞的数值水平是疾病判断的重要依据之一。在白细胞计数中, 准确分割白细胞是后续分类计数的重要前提步骤, 决定了后续分类计数的准确与否。对于使用各种不同染色方法所得的血液涂片图像, 都可以通过颜色校准, 分别调整RGB图像的R、G、B分量, 改变图像的色彩信息, 接着通过图像HSI颜色空间中的H分量, 结合Otsu自动阈值法和面积阈值法对图像进行分割、处理, 最终准确定位、分割提取出整个白细胞, 用于后续的分类计数。实验结果表明, 该方法分割准确度高、实用性强、操作简单并且效率高。

人体外周血五类白细胞数量和所占比例反映了人体的健康状态, 人工检查白细胞消耗医务人员的大量精力, 如何用智能方法快速、准确进行白细胞智能分类是一个亟待解决的问题, 其中白细胞分割的准确性是正确分类的关键。提出了一种改进的迭代阈值图像分割算法, 对恢复有丝分裂连线的最小距离方法进行了基于数学和数模分析的预处理改良, 提升了白细胞图像分割的精度和效率, 解决了血小板粘连、白细胞边界不分明等问题。将白细胞从复杂的血液环境中分离出来, 对有丝分裂细胞的多叶核进行最小距离判定并连线, 然后定位到每个白细胞, 制作数据集, 最后用CNN分类。经测试, 分割正确率达到了96%以上。实验结果验证了所提分割方法的准确性、高效性和实用性。

血液白细胞的准确计数对诊断血液疾病非常重要，其中白细胞核分割的准确性是正确判定血液白细胞类别的重要预处理步骤。不同的染色条件和不同的照明条件下，血液白细胞的B分量和G分量存在明显的差值，基于Otsu方法阈值处理和面积阈值处理后进行准确的白细胞核分割。通过建立数学模型，基于形态学特征对完整核白细胞和多叶核白细胞进行分类判定，对存在有丝分裂的多叶核白细胞核进行边缘检测，根据最大最小距离判定多叶核白细胞个数，以实现对血液白细胞的准确计数。实验结果验证了所提分割判定方法的可行性和实用性。

细胞微环境的稳定是保持细胞正常增殖、 代谢和功能活动的重要条件, 微环境成分的异常变化可使细胞发生病变。 采用荧光光谱技术研究离体白细胞在多糖微环境中荧光发射特性的变化规律和发光机制, 并进一步的分析了多糖对白细胞的生物活性的影响。 实验结果表明: 当白细胞受波长为407 nm的激光照射时, 发射位于450 nm的荧光。 在加入脂多糖或葡聚糖时, 白细胞的荧光发射峰的位置不会变化, 峰值受到影响。 脂多糖的加入会减弱白细胞荧光峰强度, 且荧光强度随脂多糖浓度（0～500 μg·mL-1范围内）的增加而持续减弱。 而葡聚糖可以一定程度增加白细胞的荧光强度, 浓度越高, 荧光强度越大。 分析认为白细胞发射的450 nm荧光来自发射物质烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)。 白细胞内NADH随着离体时间的增长, 被氧化成不发荧光的烟酰胺腺嘌呤磷酸二核苷酸（NAD+）, 导致细胞荧光峰值下降, 从而引起细胞凋亡。 加入脂多糖产生的羟自由基（·OH）会与NADH发生氧化反应, 因此脂多糖加速了NADH的消耗, 导致白细胞荧光减弱, 加快细胞凋亡。 而葡聚糖主要是由葡萄糖单体组成, 葡聚糖的加入会将NAD+还原成NADH, 因此延缓了白细胞的凋亡。 分析认为脂多糖可以加速白细胞的凋亡, 提高细胞发生炎症甚至是肿瘤的机率, 而葡聚糖对白细胞有保护作用。 该研究为研究肿瘤的发生和发展过程以及治疗提供有价值的参考。

为了解决人工镜检白细胞识别效率低下的问题, 采用计算机显微视觉平台进行了白细胞自动识别研究。白细胞图像分割方面, 筛选图像颜色模型之后采用区域生长算法实现白细胞与图像背景的精确剥离; 并利用大津法(即灰度直方图波谷阈值分割方法)实现了白细胞细胞核和细胞浆的提取; 根据细胞的形态、颜色及纹理特征用人工神经网络分类器对大样本量的白细胞进行了识别分类。结果表明,采用白细胞图像分割和智能辨识算法具有较高的精度和效率, 最终准确度能够达到95.6%。该系统满足临床医学显微视觉白细胞自动检测的需求。

针对白细胞受细胞外液扰动发生形变的情况,建立了无粒白细胞的椭球核切比雪夫形光学模型。基于T矩阵方法,对线偏振光入射时形态参数及细胞核质比对白细胞散射偏振的影响进行了数值仿真,并与不受细胞外液扰动时的散射偏振特性进行了对比。研究结果表明,在侧向散射区,白细胞散射光线偏振度对外液扰动强度的变化相对于在后向散射区更为敏感,外液扰动越大对偏振的影响越大,且内核形变越大,外液扰动对白细胞散射光偏振的影响越大。

为了解决血细胞图像中白细胞与其它细胞色彩接近、亮度不均匀等问题, 采用了一种基于C-Y颜色空间的白细胞分割方法, 将原来的RGB图像转化为C-Y图像, 分离C-Y图像获得包含全部信息的B-Y颜色分量图像, 再根据连通域面积筛选、开运算、像素点操作得到完整的白细胞图像; 提取对比度拉伸后的G图像, 阈值分割得到细胞核的大概位置, 再用连通域面积筛选、开运算方法分割出完整的细胞核图像。结果表明, 本文中的算法对嗜酸性粒细胞、淋巴细胞、单核细胞和嗜中性粒细胞图像都具有较好的分割精度, 分别取得了94.33%, 91.60%, 97.72%, 98.66%的准确率。本文中的算法能较完整地分割出白细胞, 为后续分类研究奠定了基础。

为了实现人体外周血白细胞的快速无重复自动扫描,提出了一种新的聚类方法——视窗聚类法。由于人体外周血白细胞在血液涂片中分布稀疏且不均匀,传统的利用高倍镜直接逐行扫描的人工方法效率比较低下。用高倍物镜有目的地对有白细胞的区域进行拍摄可以提高白细胞的扫描效率。用低倍物镜预扫描血片,由于低倍物镜视场大,在低倍图中,用图像处理的方法可获得白细胞核心坐标。视窗聚类方法首先用最大最小距离聚类方法确定白细胞核心原始聚类中心,再按照高倍镜视窗大小对聚类中心进行调整,在确保各聚类视窗内无重复白细胞存在的同时,尽可能合并原始聚类中心,减少总的聚类中心个数。以新的视窗聚类中心组成高倍物镜扫描路径扫描血片,可保证高倍图像最大程度地包含尽可能多的白细胞,进而减少高倍图像的拍摄次数,实现了白细胞的快速无重复扫描。实验表明,用该方法获取110个无重复的白细胞图像仅需要拍摄高倍图像72~85幅,整个过程大概需要1.5~2.0 min。同时,视窗聚类方法可以在无人监管的情况下完全避免白细胞图像的重复拍摄,实现了人体外周血白细胞的自动扫描。

血片镜检可以实现白细胞的分类计数，同时还能提供详细的白细胞形态等特征，有助于疾病的诊断。目前国内大多数医院白细胞检测的主要方法是人工镜检，但人工镜检依赖医务人员的工作经验，劳动强度大，检测效率低。因此提出一种基于RGB彩色空间分量差的白细胞细胞核的快速分割方法。通过显微镜分析人体外周血液涂片的显微图像，发现白细胞细胞核区域的B分量和G分量的差值明显比其他区域大，可以通过一个简单8 bit的B-G运算，来实现五类白细胞细胞核的快速分割，白细胞细胞核的平均分割时间为0.26 ms，体现了较好的鲁棒性和实时性。该方法成功应用到白细胞的实时在线自动扫描镜检中，提高了镜检的效率。