本發(fā)明屬于數(shù)字影像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種影像疊加和分級處理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

數(shù)字影像技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了生物成像、化學(xué)發(fā)光成像和熒光成像等技術(shù)在生命科學(xué)研究中的應(yīng)用，具有更高靈敏度和數(shù)據(jù)分析功能的化學(xué)發(fā)光成像系統(tǒng)也逐漸取代傳統(tǒng)的膠片法，成為每個涉及生命科學(xué)研究的實驗室必備的儀器。市場上常規(guī)化學(xué)發(fā)光成像系統(tǒng)操作較繁瑣，耗時較長，流程如下：1.打開影像采集軟件；2.等待相機(jī)降溫；3.打開相應(yīng)光源；4.相機(jī)預(yù)覽；5.調(diào)節(jié)鏡頭參數(shù)(聚焦、光圈、遠(yuǎn)近)；6.估計曝光時間；7.拍攝并查看影像效果；8.根據(jù)效果修改曝光時間；9.再次拍攝并查看影像效果直到符合要求；10.保存圖片。

其次，由于不同專業(yè)有不同的要求，且不同研究對象本身的發(fā)光特點也有不同，因此數(shù)字影像展示技術(shù)要求也各有不同，而傳統(tǒng)數(shù)碼相機(jī)最初獲得的影像，可能并不是理想的結(jié)果。有時需要對不同影像進(jìn)行疊加，有時需要對影像進(jìn)行分級展示，有時又需要在同一窗口展示不同解析度(灰級)的影像，獲取理想影像比較繁瑣，后期手動處理樣品影像也很麻煩。

有鑒于此，如今迫切需要設(shè)計一種影像疊加和分級處理系統(tǒng)及方法，以便克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種影像疊加和分級處理系統(tǒng)及方法，解決獲取理想影像繁瑣、后期手動處理樣品影像麻煩的技術(shù)問題。

本發(fā)明通過采集到的原始影像基本素材，根據(jù)需求經(jīng)過計算重新處理后，可分別顯示疊加、分級和分屏影像，以滿足用戶的需要。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種影像疊加和分級處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

數(shù)據(jù)采集模塊，采集需要處理的原始影像；

模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，將所述原始影像轉(zhuǎn)換成數(shù)字影像；

影像處理模塊，將所述數(shù)字影像進(jìn)行疊加或分級處理；

影像顯示模塊，將處理過的所述數(shù)字圖像進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，然后傳輸?shù)斤@示器顯示。

所述數(shù)據(jù)采集模塊采用單片機(jī)控制參數(shù)設(shè)置、自動計算曝光時間，一鍵采集影像。

所述影像處理模塊將所述數(shù)字影像根據(jù)總的灰階、分級數(shù)量和分級倍數(shù)，自動進(jìn)行影像的分級數(shù)據(jù)計算以及影像的疊加。

所述影像顯示模塊根據(jù)無效影像數(shù)據(jù)的占比舍棄整幅16位影像中像素最高和最低的部分，將剩余16位影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成8位圖像。

一種影像疊加和分級處理方法，所述方法包括：

數(shù)據(jù)采集步驟，采集需要處理的原始影像；

模/數(shù)轉(zhuǎn)換步驟，將所述原始影像轉(zhuǎn)換成數(shù)字影像；

影像處理步驟，將所述數(shù)字影像進(jìn)行疊加或分級處理；

影像顯示步驟，將處理過的所述數(shù)字圖像進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，然后傳輸?shù)斤@示器顯示。

所述數(shù)據(jù)采集步驟采用單片機(jī)控制參數(shù)設(shè)置、自動計算曝光時間，一鍵采集影像。

所述影像處理步驟將所述數(shù)字影像根據(jù)總的灰階、分級數(shù)量和分級倍數(shù)，自動進(jìn)行影像的分級數(shù)據(jù)計算以及影像的疊加。

所述影像顯示步驟根據(jù)無效影像數(shù)據(jù)的占比舍棄整幅16位影像中像素最高和最低的部分，將剩余16位影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成8位圖像。

本發(fā)明的有益效果在于：

1、影像采集操作簡單。本發(fā)明采用一鍵式操作：全自動曝光，一鍵拍攝樣品影像，自動保存至U盤，無需設(shè)定曝光時間及鏡頭各項參數(shù)，操作簡單，快捷實用。

2、轉(zhuǎn)換后影像質(zhì)量高。本發(fā)明數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊采用改進(jìn)的轉(zhuǎn)換過程，去除了無意義的影像數(shù)據(jù)。

3、實現(xiàn)分級顯示。分級顯示可以直接觀察到不同曝光時間效果和進(jìn)行過 后期處理的樣品圖，省去了手動切換不同曝光時間的樣品圖和手動進(jìn)行過后期處理的樣品圖的麻煩，一次顯示可得到不同灰級的影像，滿足不同客戶的實際需要。

4、具備一鍵打印功能，可打印任意效果圖。

附圖說明

圖1為影像疊加和分級處理系統(tǒng)組成示意圖。

圖2為影像疊加和分級處理方法的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。

實施例一

請參閱圖1，數(shù)據(jù)采集模塊11所采集數(shù)據(jù)為各種影像數(shù)據(jù)，影像的采集可以通過光學(xué)相機(jī)、紅外探頭等獲得樣品影像。主要用于采集的是組成影像的各種數(shù)據(jù)，包括圖層、文字、像素、灰級、亮度等。

作為本發(fā)明的一種實現(xiàn)方式，具體地，包括集成暗箱、電源、數(shù)字CCD相機(jī)、控制及USB通訊電路、白光燈、紫外透射臺、USB接口、平板電腦、按鍵，設(shè)置白光燈和紫外透射臺為樣品光源；采用帶光耦隔離的繼電器控制電路降噪，采用自帶散熱系統(tǒng)的高精度數(shù)字致冷CCD相機(jī)提高清晰度。采用設(shè)置CCD相機(jī)驅(qū)動的控制電路，完成串口和USB口之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，支持外接U盤；采用單片機(jī)控制參數(shù)設(shè)置、自動計算合理曝光時間，實現(xiàn)一鍵拍攝并可得到多種曝光效果的影像。

其中上述一鍵式自動拍攝自動曝光時間(T)過程如下：

$T=t_0+\mathrm{klg}\left(\frac{m-n+1}{m}\right)$

式中：t0為預(yù)曝光時間，其成像的灰度數(shù)組為G，k為經(jīng)驗常數(shù)，m＝Max(G)，n＝Min(G)。

進(jìn)一步地，數(shù)據(jù)采集模塊中采用數(shù)字CCD相機(jī)，工業(yè)級黑白CCD相機(jī)采集的影像數(shù)據(jù)是16位的灰階數(shù)據(jù)，即用數(shù)字0至65535表示被采集樣品的明亮程度。相較民用級的彩色成像相機(jī)，雖然舍棄了色彩表現(xiàn)力，但能捕捉到更多地細(xì)節(jié)。

采集得到的影像如果是模擬圖像，則通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊12轉(zhuǎn)換成數(shù)字影像，并將組成影像的各種數(shù)據(jù)，包括圖層、文字、像素、灰級、亮度等轉(zhuǎn)為數(shù)字信號儲存起來。

數(shù)字影像通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)接跋裉幚砟K13，根據(jù)實際需要，進(jìn)行疊加或分級處理。

具體地，疊加或分級處理是通過分屏過程實現(xiàn)的，由用戶確定總的灰階、分級數(shù)量和分級倍數(shù)，然后自動進(jìn)行影像的分級數(shù)據(jù)計算和顯示，以及影像的疊加。

具體地，影像的分級和疊加處理包括：

1、確定最小有效灰階：遍歷影像的所有像素，查找出大于0且小于2^16的灰階中最小的。

2、確定每張分級影像的最大顯示灰階：MAX＝USERMAX*(L-1)*M。

3、影像疊加：

g3(x，y)＝g2(x，y)-g1(x，y)

g3、g2和g1分別為疊加后的影像、影像2和影像1，x與y分別為每張影像的第x行、y列像素。

其中，MIN＝最小有效灰階；

USERMAX＝用戶定義的最大顯示灰階；

MAX＝根據(jù)被分級影像的具體分級數(shù)變化的最大灰階；

L＝級數(shù)；

M＝分級倍數(shù)；

經(jīng)過影像處理模塊13的疊加、分級處理后，進(jìn)入影像顯示模塊14。先對處理過的圖像進(jìn)行位數(shù)的轉(zhuǎn)換，然后將轉(zhuǎn)換后的影像數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)線傳到顯示器顯示。

因數(shù)據(jù)采集模塊中CCD相機(jī)采集的影像數(shù)據(jù)是16位的灰階數(shù)據(jù)，而常見的彩色液晶顯示器只能顯示256個灰階范圍，也就是8位的灰階影像?；诖耍捎靡环N確定區(qū)間的方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換。根據(jù)大量的實驗數(shù)據(jù)得出一個無效影像數(shù)據(jù)的占比，并根據(jù)比例舍棄整幅16位影像中最亮和最暗的部分，以確保把最重要的16位影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成8位影像顯示出來。

其中，V16＝影像的某個像素的灰階值，范圍0-(2^16-1)；

V8影像的某個像素在顯示屏上的灰階值，范圍0-(2^8-1)；

1、建立16位灰階與8位灰階的映射表：映射表[0-MIN]＝0，映射表[MIN+1～MAX-1]＝(V16–MIN*(2^8-1))/(MAX-MIN)。

2、使用映射表將分級影像的16位灰階轉(zhuǎn)換為8位影像：影像像素[V8]＝映射表[影像像素[V16]]。

進(jìn)一步地，此轉(zhuǎn)換方法還適用于將自然光線下拍攝的影像與暗箱中拍攝的影像疊加顯示的過程。

進(jìn)一步地，影像顯示模塊14還具備一鍵打印功能，可打印任意效果圖。

作為本發(fā)明的一種實現(xiàn)方式，本模塊集成全屏觸控平板電腦，可全屏或分屏同時顯示分級或疊加的多張影像。

以上介紹了本發(fā)明的一種影像疊加和分級處理系統(tǒng)，本發(fā)明在揭示上述一種影像疊加和分級處理系統(tǒng)的同時，還揭示一種影像疊加和分級處理方法。

實施例二

請參閱圖2，影像疊加和分級處理方法的步驟包括：

數(shù)據(jù)采集21，采用一鍵式自動拍攝，其中自動曝光過程為：

1.根據(jù)光源打開情況，選擇一個極短的曝光時間自動拍攝一張臨時圖；2.遍歷圖中所有像素，將灰度最小值保存至變量Min；3.遍歷圖中像素選出灰度最大值保存至變量Max；4.計算灰度差X＝Max–Min；5.根據(jù)灰度差X值的大小調(diào)用不同公式，計算自動曝光時間。

數(shù)據(jù)采集21完成后經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換22將采集到的原始模擬影像轉(zhuǎn)換為數(shù)字影像，然后根據(jù)設(shè)定的功能選擇，判斷是否需要進(jìn)行疊加或者分級處理23，需要疊加分級處理則進(jìn)入影像處理24步驟，否則，輸出顯示原始影像。

具體影像處理和顯示步驟為：

1、確定最小有效灰階：遍歷影像的所有像素，查找出大于0且小于2^16的灰階中最小的。

2、確定每張分級影像的最大顯示灰階：MAX＝USERMAX*(L-1)*M。

3、影像疊加：

g3(x，y)＝g2(x，y)-g1(x，y)

4、建立16位灰階與8位灰階的映射表：映射表[0-MIN]＝0，映射表[MIN+1～MAX-1]＝(V16–MIN*(2^8-1))/(MAX-MIN)。

5、使用映射表將分級影像的16位灰階轉(zhuǎn)換為8位影像：影像像素[V8]＝映射表[影像像素[V16]]。

處理完成后的影像傳輸至顯示器進(jìn)行影像顯示，顯示分級或疊加后影像，并可全屏顯示或分屏同時顯示多張圖像，方便觀察對比。

綜上所述，本發(fā)明提出的一種影像疊加和分級處理系統(tǒng)及方法，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比采用一體化工業(yè)設(shè)計，有效節(jié)省空間。高精度全自動曝光，無需設(shè)定曝光時間及鏡頭各項參數(shù)，一次拍攝可得到多種曝光時間效果影像，并可全屏顯示或分屏同時顯示多張影像，方便觀察對比。還具備一鍵打印功能，可打印任意效果圖。解決了獲取理想影像繁瑣、后期手動處理樣品影像麻煩的技術(shù)問題。

這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進(jìn)行其它變形和改變。