医学图像分析中的光密度参数

基本概念

   医学图像的定量分析主要包含三部分：形态几何特征参数，区域几何特征参数以及光密度参数。
   在形态学实验结果中，表达反应强度或者物质含量的测量参数有光密度（Opticaldensity，OD）、吸光度（absorbency,A）和灰度（Grey level, GL）等，光密度又可以引申出平均光密度（average optical density, AOD）和积分光密度(integral optical density, IOD)。
   研究表明，当光线通过某一密度均匀的物质时，被吸收光线的多少与该化学物质的含量成正比，而与照射光的强度无关。

平均透光率（T）

平均透光率.gif

其中分子为被测对像的平均灰度值(透射光强度),分母为空白区域的平均灰度值(入射光强度)。

光密度（OD）

定义：光线通过介质前的入射光强度与透射光强度比值的对数值，如下：

光密度.gif

平均光密度（AOD）

定义：整个视野中每一点的光密度的叠加除以点数的总和，定义如下：

平均光密度定义.gif

N代表点数的总合。

积分光密度（IOD）

定义：测量标本结构范围内各个像素点光密度之和，

积分光密度.gif

其中A代表被测面积，IOD也可以解释为所测结构范围内各像素光密度值之和，IOD可以反映所测结构的光密度与面积的综合变化，IOD与物质的质量成正比，数值反映物质的相对含量。

---

一些讨论

光密度与物质含量的关系

在同一照明度下，不同组织透过光线的数值，是由灰度值换算而来的，测量目标颜色越深，透过的光线越少，光密度数值越大。因此光密度可以用来衡量组织或细胞中某种成分的含量。以免疫组织化学反应结果为例，对于反映产物的定量化处理，实际是图像数据经过数学能量计算之后对抗体染色数量的定量。

光密度数值的有效范围

理论上，光密度的数值范围为0

AOD和IOD的比较

光密度数值是样品所要测定的基本参数，可以反映样品中阳性物质的含量，但是相对含量，反应的是某像素点上的OD值（在未作特殊说明的时候OD即代表AOD）是整个视野中每个点的OD的的叠加除以点数总和。在标定上随机测定若干点的OD值再求平均值得办法不准确，解决的办法是将测定标本的阳性产物的OD值累加得到IOD，反映阳性物质总的相对含量。

参考： 图像分析中光密度参数物理意义的正确理解和使用