[发明专利]基于多目标的CMOS传感器细胞图像超分辨率重构方法

说明书

技术领域

本发明属于细胞图像处理技术领域，涉及一种基于多目标的细胞图像超分辨率重构方法，具体涉及一种基于多目标的CMOS传感器细胞图像超分辨率重构方法。

背景技术

在生物医学研究中，对于细胞的研究处于非常重要的地位。计算机辅助诊断已经成为临床诊断的重要组成部分，通过对细胞运动图像序列的研究，可以观测到细胞的表型变化和动态行为，对细胞进行分类并计数，给医学诊断提供很好的依据。虽然目前人们正在研究高分辨率的采样阵列，但在实用性上，低分辨率的阵列比较便宜，小巧，并且只要较少的电子处理硬件。因此对细胞图像进行超分辨率重构显得尤其重要。

超分辨率重构旨在利用低分辨率图像序列通过信号估计理论来生成高分辨率图像。目前，在细胞图像超分辨率重构算法中，主要分为基于多帧的超分辨率重构和基于单帧的超分辨率重构。基于多帧的超分辨率重构是将相邻的多帧低分辨率图像信息集合起来，把有用的信息进行整合得到一幅单独的超分辨率图像。基于单帧的超分辨率重构是利用原图像中像素点的不同方向的相关信息来实现超分辨率重构。基于多帧的超分辨率重构算法需要大的存储空间来对相邻帧的像素信息进行存储，且不能满足图像处理的实时性要求。基于单帧的超分辨率重构算法能够满足实时性要求，但是在对细胞图像进行放大时，由于只采用了细胞周围相邻一部分像素的信息，因此放大后细胞的表型特征并不能得到很好的体现。

因此，设计一种利用多个同类细胞的相关信息来对目标细胞进行超分辨率重构的算法很有价值，只需要在一帧图像或者相邻的几帧图像中找到多个同类细胞来进行超分辨率重构，而不需要读取许多帧图像，减少了存储空间，提高了处理速度，且可以采集更多的相关信息，使放大后的细胞能体现更多的细节。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于多目标的CMOS传感器细胞图像超分辨率重构方法，解决了现有基于多帧的超分辨率重构算法需要大的存储空间，且不能满足图像处理的实时性要求；基于单帧的超分辨率重构算法放大后细胞的表型特征不能得到很好的体现的问题。

本发明所采用的技术方案是：基于多目标的CMOS传感器细胞图像超分辨率重构方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：通过CMOS图像传感器获得低分辨率的细胞图像序列；

步骤2：根据步骤1得到的细胞的外形特征与背景的差异在当前帧或者相邻几帧图像中搜索到超分辨率重构所需要的n个细胞；

步骤3：根据步骤2得到的n个细胞的信息对目标细胞进行超分辨率重构。

本发明的特点还在于，

其中的步骤3对目标细胞进行超分辨率重构，具体按照以下步骤实施：

1）将n个细胞分为n/2组，每组两个，用每组的两个细胞经过插值得到n/2个放大两倍的细胞，首先将两个低分辨率细胞的像素交叉映射到高分辨率细胞矩阵中；映射完成后，将像素值未知的这些位置分为3类，A，B和C，A在水平方向上都与同一个细胞的像素值相邻，通过水平平均插值得到，B在垂直方向上都与同一个细胞的像素值相邻，水平只有一个方向与另外一个细胞的像素值相邻，通过相邻3个像素值经过权重加权平均插值得到，C在水平方向与垂直方向上各与一个细胞的像素值相邻，可以通过水平，垂直和对角相邻的3个像素值经过权重加权平均插值得到，所有位置插值完成后，得到n/2个放大2倍的细胞；

2）对插值得到的n/2个细胞用soble算子进行滤波；

3）将滤波后的n/2个细胞分为n/4组，每组2个，再用每组中的两个放大2倍的细胞进行插值，得到n/4个放大4倍的细胞；

4）将得到的细胞都两两分组，然后用步骤1）所述的插值方法再进行放大，最终得到一个放大n倍的细胞；

5）对上步得到的细胞图像进行中值滤波，抑制噪声；

6）采用灰级窗方法对中值滤波后的细胞图像进行对比度增强，得到一个经过超分辨率重构后放大n倍的细胞。

本发明的有益效果是，本发明从CMOS图像传感器获得低分辨率的细胞图像序列，根据对目标细胞放大的倍数n在当前帧或者当前帧与相邻帧中找到n个同类细胞，通过本发明所述的插值的方法将目标细胞放大n倍。本发明所采用的是基于多目标的细胞图像超分辨率重构方法，相对于基于多帧的超分辨率重构方法，本发明只需要在当前帧或者相邻的几帧图像中便可以采集到需要的n个细胞，能够大大减少存储空间，提高处理速度；相对于已经存在的一些基于单帧的超分辨率重构方法，本发明是利用多个同类细胞的信息来对目标细胞进行放大，采集的信息多，提高了超分辨率重构的效果。

附图说明

图1为没有经过任何处理的细胞图像的一部分截图；