專利名稱：一種顯微視頻圖像的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種顯微視頻圖像的處理方法。
背景技術(shù)：
顯微圖像容易受到光照和系統(tǒng)光學(xué)畸變的影響，導(dǎo)致圖像亮度的不均勻，影響了顯微圖像的分析。例如在生物醫(yī)學(xué)圖像中，需要測定神經(jīng)纖維的長度，各種細(xì)胞顆粒的大??；在進(jìn)行細(xì)胞診斷，特別是需要細(xì)胞識別時，需要得到定性和定量的結(jié)果。在完成這些工作時，由于圖像亮度不均勻，制約了處理的精度。這就需要在顯微成像時根據(jù)不同光照環(huán)境調(diào)節(jié)圖像傳感器的曝光量，使整幅圖像的曝光適中，亮度均勻?，F(xiàn)有處理方法大致可以分為兩類一類是傳統(tǒng)的曝光處理方法，這類方法使用簡單的亮度分析技術(shù)，比如全局平均或者中央重點(diǎn)，適用于較為簡單的普通光照的條件；比如基于查找表的曝光處理方法；另一類方法是現(xiàn)在的曝光處理方法，這類方法較傳統(tǒng)曝光處理方法更為可靠，能夠適用于更多復(fù)雜的光照條件，尤其能夠?qū)ε臄z主題進(jìn)行正確曝光，有效的避免了曝光不足或者曝光過度的情況。這類方法有魯棒性亮度測量法，圖像分區(qū)的曝光處理方法，直方圖方法等。兩類方法大都是通過對圖像整體的曝光進(jìn)行調(diào)節(jié)而達(dá)到整幅圖像亮度適中的目的。但是對于圖像亮度不均勻特別是圖像中心部分亮度強(qiáng)而四周亮度弱的顯微圖像，很難通過對整幅圖像進(jìn)行全局調(diào)整而達(dá)到理想的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明專利所要解決的技術(shù)問題是基于上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種顯微視頻圖像的處理方法，該方法能補(bǔ)償各種光源或者攝像頭曝光不足而形成的光學(xué)顯微鏡圖像亮度不均勻問題及曝光問題，能在視頻圖像的采集過程中對顯微視頻圖像的曝光時間進(jìn)行動態(tài)調(diào)離
iF. ο本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為該數(shù)字顯微圖像的曝光處理方法，其特征在于包括步驟一、視頻圖像的采集顯微鏡的圖像采集裝置采集一幀視頻圖像；步驟二、對視頻圖像曝光情況進(jìn)行判斷根據(jù)采集的視頻圖像的灰度直方圖來判斷上述采集的視頻圖像曝光是否正常視頻圖像的灰度直方圖整體偏向灰度值為0的一側(cè)，判斷該視頻圖像曝光不足；視頻圖像的灰度直方圖整體偏向灰度值為最大值的一側(cè)，判斷該視頻圖像曝光過度；視頻圖像的灰度直方圖沒有偏向任何一側(cè)，均勻分布，判斷該視頻圖像曝光正常；步驟三、對下一幀視頻圖像采集時的曝光時間進(jìn)行調(diào)整當(dāng)步驟二判斷的結(jié)果為曝光不足時，在下一幀視頻圖像采集時增大曝光時間，返回步驟二，直到曝光情況正常；當(dāng)步驟二判斷的結(jié)果為曝光過度時，在下一幀視頻圖像采集時減小曝光時間，返回步驟二，直到曝光情況正常；當(dāng)步驟二判斷的結(jié)果為曝光正常時，保持當(dāng)前的曝光時間進(jìn)行下一幀視頻圖像的采集。
當(dāng)采集的視頻圖像曝光情況正常的情況下，通過以下步驟對視頻圖像的亮度進(jìn)行調(diào)整步驟1、對視頻圖像亮度是否均勻進(jìn)行判斷根據(jù)視頻圖像的亮度曲面判斷視頻圖像亮度是否均勻視頻圖像的亮度曲面近似平面時，判讀該視頻圖像的亮度為均勻，否則判斷該視頻圖像的亮度不均勻；步驟2、當(dāng)視頻圖像的亮度為均勻時，直接顯示該視頻圖像；當(dāng)視頻圖像的亮度不均勻時，通過如下方式對視頻圖像的每個像素點(diǎn)的亮度進(jìn)行調(diào)整將視頻圖像的每個像素點(diǎn)的亮度乘以與其相對應(yīng)的背景視頻圖像中每一像素點(diǎn)的亮度調(diào)整因子，得到亮度調(diào)整后的視頻圖像；所述背景視頻圖像中每一像素點(diǎn)的亮度調(diào)整因子通過以下方式獲得步驟(1)、采集一幀數(shù)字顯微鏡在無切片情況下的曝光正常的背景視頻圖像，將該背景視頻圖像進(jìn)行分塊處理，分為N*N塊；步驟( 、對所述背景視頻圖像的每一小塊圖像進(jìn)行掃描求得該塊圖像的平均亮
度7;步驟C3)、取分塊處理后的背景視頻圖像的中間n*n塊的亮度均值7為參考亮度， 進(jìn)行亮度調(diào)整因子的計(jì)算，計(jì)算公式如下Gcim(I)'=號其中Gain(I)‘為背景視頻圖像中每塊圖像的亮度調(diào)整因子，n<N；步驟0)、將背景視頻圖像中每塊圖像的亮度調(diào)整因子(^ain(I)'進(jìn)行去噪處理， 以背景視頻圖像中每塊圖像的亮度調(diào)整因子fein(I)‘為縱坐標(biāo)，背景視頻圖像中每塊圖像的平均亮度值7為橫坐標(biāo)，去掉背景視頻圖像中每塊圖像的亮度調(diào)整因子中的過大和過小的值，繪制一條曲線，該條曲線即為亮度增益曲線；步驟( 、根據(jù)亮度增益曲線，擬合一條亮度增益方程Gain(I) = &1*Ι2+ει2*Ι+&3步驟(6)、依據(jù)步驟(5)的亮度增益方程，計(jì)算出背景視頻圖像中每一像素點(diǎn)的亮度調(diào)整因子feiin(I)；上述I為背景視頻圖像中每一像素點(diǎn)的亮度值，Gain(I)為背景視頻圖像中每一像素點(diǎn)的亮度調(diào)整因子，為亮度增益方程的系數(shù)，￥ 、 可以通過亮度增益曲線計(jì)算得出；步驟(7)、將步驟(6)計(jì)算的背景視頻圖像中每一像素點(diǎn)的亮度調(diào)整因子(^ain(I) 繪制成表格。上述對視頻圖像的亮度調(diào)整過程，能針對對于顯微鏡光源或者攝像頭曝光不足所造成的圖像亮度不均勻問題，特別是圖像中心部分亮度強(qiáng)而四周亮度弱的問題而進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，使得處理后的視頻圖像中心部分和四周部分的亮度保持一致。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明通過動態(tài)調(diào)整曝光時間調(diào)整整幅圖像的曝光狀況，然后通過對像素點(diǎn)亮度值的調(diào)節(jié)達(dá)到整幅圖像亮度均勻，因此該方法能夠?qū)Ψ蔷鶆蛘彰鳁l件下的亮度更好的還原。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例中顯微視頻圖像的處理方法的流程圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例中背景視頻圖像中每一像素點(diǎn)的亮度調(diào)整因子的計(jì)算流程圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1所示的數(shù)字顯微圖像的曝光處理方法，其包括以下步驟步驟一、視頻圖像的采集顯微鏡的圖像采集裝置采集一幀視頻圖像；步驟二、對視頻圖像曝光情況進(jìn)行判斷根據(jù)采集的視頻圖像的灰度直方圖來判斷上述采集的視頻圖像曝光是否正?；叶戎狈綀D橫坐標(biāo)表示從0到255的灰度級，縱坐標(biāo)表示像素?cái)?shù)量，通過它可以簡單直觀的得到圖像灰度分布信息，能夠直接反映出該幅圖像的曝光情況，由于灰度直方圖是對圖像像素在不同灰度上出現(xiàn)頻數(shù)的統(tǒng)計(jì)，圖像的曝光情況與其直方圖有直接的對應(yīng)關(guān)系；如果視頻圖像的灰度直方圖整體偏向灰度值為0的一側(cè)，判斷該視頻圖像曝光不足；視頻圖像的灰度直方圖整體偏向灰度值為最大值的一側(cè)，判斷該視頻圖像曝光過度； 視頻圖像的灰度直方圖沒有偏向任何一側(cè)，均勻分布，判斷該視頻圖像曝光正常；具體的當(dāng)曝光不足時，可以發(fā)現(xiàn)其灰度整體偏向暗區(qū)(灰度值為0的一側(cè))，在靠近最大亮度值255，即直方圖右側(cè)的很大一片區(qū)域內(nèi)沒有任何像素，說明畫面整體偏暗，而在靠近亮度0的區(qū)域中，灰度整體趨勢突然上升，波形變陡，斜率增大，在對低亮度0處有明顯的溢出現(xiàn)象，這正是曝光不足的主要特征；當(dāng)曝光過度時灰度直方圖與曝光不足時成相反的情況，灰度直方圖整體偏向右側(cè)，在靠近最小亮度值0，即直方圖左側(cè)的很大一片區(qū)域內(nèi)沒有任何像素，說明畫面整體偏亮，而在靠近最大亮度255的區(qū)域中，灰度圖像整體突然上升，波形變陡，斜率增大，在最大亮度255處有明顯的溢出現(xiàn)象，這正是圖像的曝光過度的主要特征；曝光正常時正確的曝光圖像，亮度細(xì)節(jié)與暗部細(xì)節(jié)都應(yīng)當(dāng)比較充分，整體亮度適宜，對比度正常；其對應(yīng)的灰度圖的左右兩端臨近區(qū)域都有少量像素，但沒有溢出現(xiàn)象；步驟三、對下一幀視頻圖像采集時的曝光時間進(jìn)行調(diào)整當(dāng)步驟二判斷的結(jié)果為曝光不足時，在下一幀視頻圖像采集時增大曝光時間，返回步驟二，直到曝光情況正常；當(dāng)步驟二判斷的結(jié)果為曝光過度時，在下一幀視頻圖像采集時減小曝光時間，返回步驟二，直到曝光情況正常；當(dāng)步驟二判斷的結(jié)果為曝光正常時，保持當(dāng)前的曝光時間進(jìn)行下一幀視頻圖像的采集；當(dāng)采集的視頻圖像曝光情況正常的情況下，通過以下步驟對視頻圖像的亮度進(jìn)行調(diào)整步驟1、對視頻圖像亮度是否均勻進(jìn)行判斷根據(jù)視頻圖像的亮度曲面判斷視頻圖像亮度是否均勻視頻圖像的亮度曲面近似平面時，判讀該視頻圖像的亮度為均勻，否則判斷該視頻圖像的亮度不均勻；步驟2、當(dāng)視頻圖像的亮度為均勻時，直接顯示該視頻圖像；當(dāng)視頻圖像的亮度不均勻時，通過如下方式對視頻圖像的每個像素點(diǎn)的亮度進(jìn)行調(diào)整
將視頻圖像的每個像素點(diǎn)的亮度乘以與其相對應(yīng)的背景視頻圖像中每一像素點(diǎn)的亮度調(diào)整因子，得到亮度調(diào)整后的視頻圖像，然后顯示亮度調(diào)整后的視頻圖像；上述背景視頻圖像中每一像素點(diǎn)的亮度調(diào)整因子可以通過查表法獲得，該查詢表可以通過以下方式獲得所述背景視頻圖像中每一像素點(diǎn)的亮度調(diào)整因子通過以下方式獲得，參見圖2 步驟(1)、采集一幀數(shù)字顯微鏡在無切片情況下的曝光正常的背景視頻圖像，將該背景視頻圖像進(jìn)行分塊處理，分為16*16塊；步驟( 、對所述背景視頻圖像的每一小塊圖像進(jìn)行掃描求得該塊圖像的平均亮
度7;步驟C3)、取分塊處理后的背景視頻圖像的中間4*4塊的亮度均值聲為參考亮度， 進(jìn)行亮度調(diào)整因子的計(jì)算，計(jì)算公式如下Gain(I)'
I其中(^in(I)‘為背景視頻圖像中每塊圖像的亮度調(diào)整因子；步驟0)、將背景視頻圖像中每塊圖像的亮度調(diào)整因子(^ain(I)'進(jìn)行去噪處理， 以背景視頻圖像中每塊圖像的亮度調(diào)整因子fein(I) ’為縱坐標(biāo)，背景視頻圖像中每塊圖像的平均亮度值7為橫坐標(biāo)，去掉背景視頻圖像中每塊圖像的亮度調(diào)整因子中的過大和過小的值，繪制一條曲線，該條曲線即為亮度增益曲線；步驟( 、根據(jù)亮度增益曲線，擬合一條亮度增益方程Gain(I) = a^f+a^I+ag上述I為背景視頻圖像中每一像素點(diǎn)的亮度值，Gain(I)為背景視頻圖像中每一像素點(diǎn)的亮度調(diào)整因子，為亮度增益方程的系數(shù)，￥ 、 可以通過亮度增益曲線計(jì)算得出；步驟(6)、依據(jù)步驟(5)的亮度增益方程，計(jì)算出背景視頻圖像中每一像素點(diǎn)的亮度調(diào)整因子feiin(I)；步驟(7)、將步驟(6)計(jì)算的背景視頻圖像中每一像素點(diǎn)的亮度調(diào)整因子(^ain(I) 繪制成表格。實(shí)際操作過程中，上述背景視頻圖像中每一像素點(diǎn)的亮度調(diào)整因子可以預(yù)先就計(jì)算好，繪制成表格后直接存放在存儲器中，在對采集的顯微視頻圖像進(jìn)行亮度調(diào)整時，直接通過查詢放在存儲器中的亮度調(diào)整因子查詢表，其處理速度會非?？焖伲軌蜃龅綄︼@微視頻圖像的亮度進(jìn)行實(shí)時調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種顯微視頻圖像的處理方法，其特征在于包括步驟一、視頻圖像的采集顯微鏡的圖像采集裝置采集一幀視頻圖像； 步驟二、對視頻圖像曝光情況進(jìn)行判斷根據(jù)采集的視頻圖像的灰度直方圖來判斷上述采集的視頻圖像曝光是否正常視頻圖像的灰度直方圖整體偏向灰度值為0的一側(cè)，判斷該視頻圖像曝光不足；視頻圖像的灰度直方圖整體偏向灰度值為最大值的一側(cè)，判斷該視頻圖像曝光過度；視頻圖像的灰度直方圖沒有偏向任何一側(cè)，均勻分布，判斷該視頻圖像曝光正常；步驟三、對下一幀視頻圖像采集時的曝光時間進(jìn)行調(diào)整當(dāng)步驟二判斷的結(jié)果為曝光不足時，在下一幀視頻圖像采集時增大曝光時間，返回步驟二，直到曝光情況正常；當(dāng)步驟二判斷的結(jié)果為曝光過度時，在下一幀視頻圖像采集時減小曝光時間，返回步驟二，直到曝光情況正常；當(dāng)步驟二判斷的結(jié)果為曝光正常時，保持當(dāng)前的曝光時間進(jìn)行下一幀視頻圖像的采集。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微視頻圖像的處理方法，其特征在于當(dāng)采集的視頻圖像曝光情況正常的情況下，通過以下步驟對視頻圖像的亮度進(jìn)行調(diào)整步驟1、對視頻圖像亮度是否均勻進(jìn)行判斷根據(jù)視頻圖像的亮度曲面判斷視頻圖像亮度是否均勻視頻圖像的亮度曲面近似平面時，判讀該視頻圖像的亮度為均勻，否則判斷該視頻圖像的亮度不均勻；步驟2、當(dāng)視頻圖像的亮度為均勻時，直接顯示該視頻圖像；當(dāng)視頻圖像的亮度不均勻時，通過如下方式對視頻圖像的每個像素點(diǎn)的亮度進(jìn)行調(diào)整將視頻圖像的每個像素點(diǎn)的亮度乘以與其相對應(yīng)的背景視頻圖像中每一像素點(diǎn)的亮度調(diào)整因子，得到亮度調(diào)整后的視頻圖像；所述背景視頻圖像中每一像素點(diǎn)的亮度調(diào)整因子通過以下方式獲得 步驟(1)、采集一幀數(shù)字顯微鏡在無切片情況下的曝光正常的背景視頻圖像，將該背景視頻圖像進(jìn)行分塊處理，分為N*N塊；步驟( 、對所述背景視頻圖像的每一小塊圖像進(jìn)行掃描求得該塊圖像的平均亮度7 ； 步驟C3)、取分塊處理后的背景視頻圖像的中間n*n塊的亮度均值7為參考亮度，進(jìn)行亮度調(diào)整因子的計(jì)算，計(jì)算公式如下Gain{iy= t其中Gain(I)‘為背景視頻圖像中每塊圖像的亮度調(diào)整因子，n<N； 步驟G)、將背景視頻圖像中每塊圖像的亮度調(diào)整因子fein(I)'進(jìn)行去噪處理，以背景視頻圖像中每塊圖像的亮度調(diào)整因子fein(I)‘為縱坐標(biāo)，背景視頻圖像中每塊圖像的平均亮度值7為橫坐標(biāo)，去掉背景視頻圖像中每塊圖像的亮度調(diào)整因子中的過大和過小的值，繪制一條曲線，該條曲線即為亮度增益曲線；步驟(5)、根據(jù)亮度增益曲線，擬合一條亮度增益方程 Gain(I) = a^f+a^I+ag上述I為背景視頻圖像中每一像素點(diǎn)的亮度值，Gain(I)為背景視頻圖像中每一像素點(diǎn)的亮度調(diào)整因子，％、 、％為亮度增益方程的系數(shù)，％、 、％可以通過亮度增益曲線計(jì)算得出；步驟(6)、依據(jù)步驟(5)的亮度增益方程，計(jì)算出背景視頻圖像中每一像素點(diǎn)的亮度調(diào)整因子feiin(I)；步驟(7)、將步驟(6)計(jì)算的背景視頻圖像中每一像素點(diǎn)的亮度調(diào)整因子fein(I)繪制成表格。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種顯微視頻圖像的處理方法，尤其涉及數(shù)字顯微圖像的曝光處理方法，該方法針對光學(xué)顯微數(shù)字圖像系統(tǒng)光照不均勻的特點(diǎn)，根據(jù)亮度直方圖確定曝光情況，進(jìn)行曝光時間的調(diào)節(jié)；依據(jù)純背景無切片背景圖像繪制亮度增益曲線，得出亮度增益方程，利用方程計(jì)算出純背景無切片背景圖像亮度調(diào)整均勻時的亮度調(diào)整因子。再在相同條件下，利用亮度調(diào)整因子對切片圖像相應(yīng)像素點(diǎn)的亮度值進(jìn)行調(diào)整，使得圖像的亮度均勻。該方法能夠精確地實(shí)現(xiàn)光學(xué)顯微數(shù)字圖像系統(tǒng)的視場圖像的均勻性調(diào)整。
文檔編號H04N5/243GK102438107SQ20111023029
公開日2012年5月2日 申請日期2011年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月9日
發(fā)明者楊鳴, 王建宏, 王新坡, 章湖, 蔣金濤, 過森君, 邱元芳, 邵華 申請人:寧波大學(xué)