[发明专利]一种显微图像的景深扩展方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及一种显微图像的景深扩展方法及装置，特别适合对高分辨率显微图像的景深扩展。

背景技术

景深扩展有时又称作为图像融合、超景深处理，因为普通显微镜都有固定的景深，在纵向变化范围较大的情况下，难以在各个层面都清晰显示，尤其是在增大放大倍数时这种缺陷就更加明显。利用数字图像处理技术，对多幅各层面聚焦图像进行处理，可以得到各点均清晰聚焦的整幅图像。主要用来进行显微拍摄，微机械零件拍摄，粗糙的微观表面拍摄等。传统的景深扩展方法一般只针对单通道灰度黑白图像进行，并且只考虑由于焦距微调引起的图像模糊问题。但在实际的显微图像景深扩展应用中，大部分是针对彩色图像进行，因此引入了如何保证景深扩展结果图像不偏色的问题；并且模糊图像的产生原因是由聚焦和镜下物体移动两部分共同作用的结果，因此待融合图像不仅仅存在不同程度、不同部位的模糊，还存在较大的几何（旋转、缩放）失真。对于这些情况，如果采用传统的方法都是无法解决的，并且传统算法没有考虑到目前显微图像高分辨率的成像特点，即只能针对较小尺寸的图像进行景深扩展，且扩展的效果也不够好，而对于类似300万、500万像素或更高像素的显微图像就更加无能为力了。

发明内容

本发明提供一种显微图像的景深扩展方法，能够解决现有景深扩展方法抗偏色能力差、计算效率低、无法对高分辨率大尺寸显微图像操作、景深扩展效果不稳定、难以工程实用化的问题。 

本发明提供一种显微图像的景深扩展方法，包括步骤：

从多张不同聚焦的显微图像中设定参考图像；

读取参考图像和剩余新图像进行色彩空间变换；

在变换后的色彩空间中，对剩余新图像与参考图像进行像素级匹配；

对匹配后的图像与参考图像采用小波变换算法进行融合；

对融合后的图像采用小波逆变换的方式进行重构并输出重构图像。

优选地，在所述对融合后的图像采用小波逆变换的方式进行重构并输出重构图像的步骤之前还包括：

判断所有显微图像是否已经进行了融合；

如果是，则直接执行采用小波逆变换将融合图像输出；

如果否，则将当前参考图像更新为融合后的图像并返回读取参考图像和剩余新图像进行色彩空间变换的步骤。

优选地，所述读取参考图像和剩余新图像进行色彩空间变换的步骤包括：

将读取的图像由RGB色彩空间转换到HLS色彩空间得到灰度图像；

针对灰度图像的亮度通道进行景深扩展，对色度通道、饱和度通道直接取具有最清晰亮度分量的图像的对应值，得到亮度扩展图像；

将亮度扩展图像由HLS色彩空间转换到RGB色彩空间，输出变换图像。

优选地，所述在变换后的色彩空间中，对剩余新图像与参考图像进行像素级匹配的步骤包括：

提取待匹配图像的几何特征点；

计算几何特征点的多维特征向量描述；

将待匹配图像中的特征点集合按照特征向量的欧式距离最小原则进行匹配；

剔除误匹配点对得到结果匹配点对集合；

根据结果匹配点对集合计算待匹配图像间的仿射变换矩阵；

将仿射变换矩阵作用于原始图像完成图像的像素级匹配。

优选地，所述对匹配后的图像进行融合的步骤包括：

对匹配后的图像进行小波分解，选择小波基函数和小波分解层数；

对匹配后的图像进行二维离散小波变换，建立小波塔形；

对分解的小波系数分高低频及分不同算子进行融合处理，最终得到融合后的小波金字塔。

本发明还提供了一种显微图像的景深扩展装置，包括：

图像参考模块，用于从多张不同聚焦的显微图像中设定参考图像；

图像变换模块，用于读取参考图像和剩余新图像进行色彩空间变换；

图像匹配模块，用于在变换后的色彩空间中，对剩余新图像与参考图像进行像素级匹配；

图像融合模块，用于对匹配后的图像与参考图像采用小波变换算法进行融合；

图像重构模块，用于对融合后的图像采用小波逆变换的方式进行重构并输出重构图像。

作为一种优选方式，本发明实施例的装置还包括：

图像判断模块，用于判断图像融合模块是否对所有显微图像已经进行了融合，如果是，则启动图像重构模块；如果否，则将当前参考图像更新为融合后的图像并启动图像变换模块。

优选地，所述图像变换模块包括：