[发明专利]一种光场显微图像的自动校正和重新聚焦方法

说明书

本申请提供一种光场显微图像的自动校正和重新聚焦方法，(a)将捕获的光场图像通过自动校正算法自动分割成微图像；(b)把步骤(a)中的微图像分割成子图像；(c)通过滚动和添加算法将步骤(b)中的子图像重新聚焦生成重新聚焦后的图像；通过使用Ostu算法将彩色的光场图像转换为二值图像，不仅用于检测光场图像的缺陷，且很容易计算每个微透镜的中心和微图像的半径，节省时间并提高校正精度；通过滚动和添加算法将更多噪点添加到离焦区域，从而在对焦区域和离焦区域之间提供更多对比。

技术领域

本发明涉及光场显微图像技术领域，具体涉及一种自动校正和重新聚焦图像的方法。

背景技术

传统的显微镜有一些局限性，当使用高倍率镜头或更大光圈镜头时，景深非常浅，需要可调平台来上下移动物体以查看物体的不同层，导致生物体或光敏样品难以观察或捕获，且传统的光学显微镜只有一个方向投影，不能提供3D信息。

目前，光场显微成像系统已经开发出来，利用微透镜阵列捕获光强度、颜色和深度的信息。为了分析由光场显微成像系统捕获的图像内的光场信息，应该执行图像处理方法来计算深度信息并重新聚焦光场显微图像；现有技术，一般是先纠正微透镜。传统的校正方法是手动输入微透镜的中心和半径，由于微透镜阵列有数十万个微透镜，手动输入耗时且不准确的；纠正微透镜后，采用shift-add算法计算光场图像的深度信息，生成重新聚焦后的图像，微透镜阵列中的缺陷被忽略，它们应该被视为噪声，但通常它们不被检测到并仍用于计算深度信息。

一个光场显微成像系统，由五个基本部件组成：微透镜阵列，特定显微镜头，数码相机，光学显微镜和LED照明。微透镜阵列安装在相机的CMOS前面，图1为光场显微镜中在不同微透镜阵列的F数下的图像，图1(a)光场显微镜的示意图；图1(b)当微透镜阵列的F数低于物镜的像侧F数时，图像间隙比较大；图1(c)当微透镜阵列的F数高于物镜的像侧F数时，图像之间重叠；图1(d)当微透镜阵列的F数与物镜的像侧F数匹配时，图像之间是连续的。对于图1(b)和1(d)中的情况，如果可以找到微图像的中心和半径，则可以分割微图像；但，对于图1(c)中的情况，由于微图像重叠，因此不可能正确分割微图像。

发明内容

本发明提供一种光场显微图像的自动校正和重新聚焦方法，可以进行图像缺陷检测、自动快速准确的校正，并且使用本发明的叠加算法进行重新聚焦。

本发明一种光场显微图像的自动校正和重新聚焦方法，包括以下步骤：

(a)将捕获的光场图像通过自动校正算法自动分割成微图像；

(b)把步骤(a)中的微图像分割成子图像；

(c)通过滚动和添加算法将步骤(b)中的子图像重新聚焦生成重新聚焦后的图像。

优选地，所述步骤(a)中的自动校正算法通过定位微图像的中心并计算微图像的半径实现。

优选地，所述步骤(a)包括使用Otsu 算法将彩色的光场图像转换为二值图像，用于定位微图像的中心并计算微图像的半径。

优选地，所述步骤(a)中的自动校正算法用于检测光场图像的缺陷。

优选地，所述步骤(b)中，所述子图像是所述光场图像的特定视图。

优选地，所述步骤(b)中，根据微图像的中心和微图像的半径分割成子图像，所述子图像与所述微图像的关系定义如下：

S_i，j(x，y)＝M_x，y(i，j)

其中S是子图像，M是微图像，i、j是微图像M中的像素坐标，x是在光场图像中有x列微图像，y是在光场图像中有y行微图像。

优选地，所述步骤(c)中，所述子图像的数量为n个，n为正整数。