一种显微图像的背景平衡方法和装置与流程

本发明涉及显微图像处理领域，特别是指一种显微图像的背景平衡方法和装置。

背景技术：

1、目前，显微镜数码成像系统因为照明单元和光学系统的影响，总会产生不均匀的图像，比较典型的是成像的数字图像中间较亮，边上变暗。这种图像光场不均匀对成像图像的观察有较大影响，特别是用于数字切片扫描。在数字切片扫描中需要对图像进行拼接，如果左右或上下图像的亮度值稍有变化，比如超过5个灰度级的变化，则在拼接出来的图像就会有明显亮度拼接痕迹。

2、现有的软件背景校正方法是在没有样品或没有纹理的情况下，将显微镜对准一个空白区域，这个空白区域通过显微镜成像光路后的图象中的各部位能反映光场不均匀的影响，抓取这个空白区域的图像作为校准的背景图像，然后在在常规视场下对每个视场图像都与这个背景图像相除以去掉图像光场不均匀的影响，得到相对均匀的视场图像。

3、然而，软件背景校正方法对常规图像光场均匀校正方法有一个主要缺点：用于背景图像校正的图像必须是绝对空白，只反映显微镜光照的不均匀变化，但现实中很难做到，在抓取背景图像时，对准的视场总是或多或少会有脏点或噪声，这些脏点和噪声会直接影响图像背景校正的结果。为应对这种情况，也在研究各种改善方法，如图像平滑去噪，脏点去除算法等，但总不能完全解决。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于克服现有技术中软件背景校正方法的上述缺陷，提出一种显微图像的背景平衡方法和装置，无需事先采集记录背景图像，通过拼接前的光照分布情况评估，自动实现拼接过程中的图像背景矫正。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种显微图像的背景平衡方法，其特征在于，包括如下步骤：

4、将样品移动至设定的扫描区域，采集所述样品在当前位置的图像作为初始图像；

5、相对所述当前位置沿第一方向移动所述样品并采集若干第一图像，相对所述当前位置沿第二方向移动所述样品并采集若干第二图像；

6、对所述初始图像和若干所述第一图像进行光照度差异计算得到第一背景图，对所述初始图像和若干所述第二图像进行光照度差异计算得到第二背景图，再对所述第一背景图和所述第二背景图进行处理得到光照分布图；

7、对采集的所述样品的待拼接图像进行拼接前，先利用所述光照分布图进行背景平衡。

8、设定的所述扫描区域为所述样品的拼接区域的中间位置，采集的所述初始图像a为：

9、

10、其中，a(i,j)为所述初始图像a在i行和j列的像素点，i＝[0,m]，j＝[0,n]，m为图像行数，n为图像列数。

11、相对所述当前位置沿第一方向以步进dx移动所述样品，采集的所述第一图像b为：

12、

13、其中，b(i,j)为所述第一图像b在i行和j列的像素点；

14、相对所述当前位置沿第二方向以步进dy移动所述样品，采集的所述第二图像c为：

15、

16、其中，c(i,j)为所述第二图像c在i行和j列的像素点。

17、对所述初始图像和若干所述第一图像进行光照度差异计算得到第一背景图，对所述初始图像和若干所述第二图像进行光照度差异计算得到第二背景图，具体为：

18、计算所述初始图像和所述第一图像之间的差值矩阵d，以及计算所述初始图像和所述第二图像之间的差值矩阵e；

19、结合所述差值矩阵d和步进dx推导得出背景图的行元素表达式；结合所述差值矩阵e和步进dy推导得出背景图的列元素表达式；

20、根据所述行元素表达式得到第一行元素分布，之后按列推导其它行，得到所述第一背景图；

21、根据所述列元素表达式得到第一列元素分布，之后按行推导其它列，得到所述第二背景图。

22、所述差值矩阵d为

23、

24、其中，x(i,j)表示点(i,j)沿所述第一方向移动dx后灰度的变化，x(i,j)＝a(i,

25、j)-b(i,j+dx)；

26、所述差值矩阵e为

27、

28、其中y(i,j)表示点(i,j)垂直方向移动dy后灰度的变化，y(i,j)＝a(i,j-c(i+dy,j)；

29、令背景图的第i行的第一个元素为h(i,0)，则由所述差值矩阵d得到第i行的k1*dx距离的行元素表达式为：

30、

31、令背景图的j列的第一个元素为v(0,j)，则由所述差值矩阵e得到第j列的k2*dy距离的列元素表达式为：

32、

33、根据所述行元素表达式得到第一行元素分布为：

34、[g,g+h(0,0),g+h(0,1)…,g+h(0,n/dx)]；

35、得到的所述第一背景图像sx：

36、

37、根据所述列元素表达式得到第一列元素分布为：

38、[g,g+v(0,0),g+v(1,0)…,g+v(m/dy,0)]t；

39、得到的所述第二背景图像sy：

40、

41、其中，g为给定的像素点灰度。

42、对所述第一背景图和所述第二背景图进行处理得到光照分布图，具体为将所述第一背景图和所述第二背景图求平均s＝(sx+sy)/2，然后再进行双线性插值算法放大达到设定尺寸得到所述光照分布图。

43、对采集的所述样品的待拼接图像进行拼接前，先利用所述光照分布图进行背景平衡，具体如下：

44、

45、其中i＝[0,n]，j＝[0,m],m为图像行数，n为图像列数；iij为所述待拼接图像中点(i,j)位置的值，为所述光照分布图的均值，kij为所述光照分布图中点(i,j)位置的值。

46、一种显微图像的处理装置，其特征在于，包括：

47、载物台，用于带动样品移动，包括带动样品沿第一方向或第二方向移动；

48、图像采集模块，采集所述样品在当前位置的图像作为初始图像，以及采集样品相对所述当前位置的沿第一方向移动的若干第一图像，相对所述当前位置沿第二方向移动的若干第二图像；

49、光照分布图计算模块，对所述初始图像和若干所述第一图像进行光照度差异计算得到第一背景图，对所述初始图像和若干所述第二图像进行光照度差异计算得到第二背景图，再对所述第一背景图和所述第二背景图进行处理得到光照分布图；

50、背景处理模块，对采集的所述样品的待拼接图像进行拼接前，先利用所述光照分布图进行背景平衡。

51、由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

52、1、本发明中，对初始图像和若干第一图像进行光照度差异计算得到第一背景图，对初始图像和若干第二图像进行光照度差异计算得到第二背景图，再对所述第一背景图和所述第二背景图进行处理得到光照分布图，利用样品在不同位置成像的差值来统计拟合生成光照分布图作为背景图像，无需事先采集记录背景图像。通过拼接前的光照分布情况评估，自动实现拼接过程中的图像背景矫正。

53、2、本发明中，利用样品的移动，在图像拼接前先评估出当前材质与光照条件下的光照分布情况，拟合出光照分布图来实现背景平衡，对不同的样品材质不敏感，可适应不同的光照条件与样品材质的变化，只要在拼接过程中光照条件与样品材质不改变即可。

54、3、本发明中，可对不同的光源条件自动评估背景，自动评估过程可适应落射照明这种不适用传统读取背景的情况，无需在纯背景的情况下即可评估背景。

55、4、本发明中，配合拼接用的载物台自动完成光照背景的评估与提取，无需事先生成与记录背景，不需要每组组物镜或每个放大倍数做一组背景，可以使拼接流程简单一键式就可以完成。