[发明专利]基于区域增强及区域提取的微弱发光图像处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像处理技术领域的方法，具体是一种基于区域增强及区域提取的微弱发光图像处理方法。

背景技术

在微弱发光成像中，为了能使成像检测传感器输出的被检测样本原始微弱发光图像清楚直观地提供给实验研究人员查看，需要进行一系列的处理。目前一般方法是，首先由成像检测传感器采集被检测样本的微弱发光，把输入的一维微弱发光信号序列转换为二维发光图像，再对原始发光图像进行去噪处理，另外采集一幅有照明条件下的样本概貌图像作为背景图像，把上一幅图像中感兴趣区域提取出来叠加到背景图像上，以供定位样本中的微弱发光位置。为了增强视觉效果，常用的方法是对提取出来的微弱发光区域进行伪彩色处理。得到输出的伪彩色图像后，再对图像发光区域的亮度进行标示。通过这样的方法，实验人员可以形象地看到实验样本发光区域的位置，比较发光区域亮度，进行简单的统计分析。此类方法已经在微弱发光成像应用领域发挥很大的作用。

提取实验样本发光区域时使用的图像分割方法主要有以下几种：阈值分割方法、区域生长法、区域分裂合并法、基于统计学的方法。阈值分割法是最常见的直接检测区域的分割方法，阈值分割方法基于对灰度图像的一种假设，目标或背景内的相邻像素间的灰度值是相似的，但不同目标或背景的像素在灰度上有差异，反映在图像直方图上，不同目标和背景则对应不同的峰。选取的阈值位于两个峰之间的谷，从而将两个峰分开。其优点是实现简单，对于不同类的物体灰度值区别很大时，它能有效地对图像进行分割。但对于微弱发光成像的图像数据，往往实验样本上极微弱的区域发光信号和背景噪声比较接近，难以取得较好的分割效果。区域生长和分裂合并是两种典型的串行区域分割方法，其特点是将分割过程分解为顺序的多个步骤，其中后续步骤要根据前面步骤的结果进行判断而确定。区域生长的基本思想是将具有相似性质的像素集合起来构成区域，该方法需要先选取一个种子点，然后依次将种子像素周围的相似像素合并到种子像素所在的区域中。区域生长法的优点是计算简单，缺点是它需要人工交互以获得种子点。在区域分裂技术中，整个图像先被看成一个区域，然后区域不断被分裂为四个矩形区域，直到每个区域内部都是相似的。区域分裂合并方法中，区域先从整幅图像开始分裂，然后将相邻的区域进行合并。分裂合并方法不需要预先指定种子点，但是，分裂技术可能会使分割区域的边界被破坏。基于统计学的方法实质是从统计学的角度出发对数字图像进行建模，把图像中各个像素的灰度值看作是具有一定概率分布的随机量。从观察到的图像中恢复实际物体或正确分割观察到的图像，从统计学的角度看就是要找出最有可能即最大概率得到该图像的物体组合，一般用于从几个不同发光源的成像组合信号中分离出目标光源信号。基于统计学的方法适用于多光谱成像的光谱分离，因此并不符合微弱发光图像处理的分割要求。

经对现有技术的文献检索发现，国际专利公开号WO2007/074929，中国专利公开号：CN101351735A，国际公开日：2007年7月5日，中国专利公开日，2009年1月21日。专利名称为：获取生物源样本的图像的装置和方法。该专利提供了一种使用光学成像设备对生物源的样本的发光现象成像的新装置和新方法。在该技术中，对通过照明样本获得的照明图像和不照明样本而对样本中细胞的发光现象发射的光获取的发光图像进行叠加，以产生叠加图像。在叠加图像中，确定发光分析区域。该技术分割图像使用的是阈值法，虽然加入了可人工调节的功能，但单一的阈值分割在微弱发光成像区域淹没在噪声信号时，则难以很好地区分发光区域和噪声背景，尤其在高灵敏度光学成像设备检测极其微弱发光需要调节高敏成像参数时，更容易导致检测噪声或成像探测器本身噪声发出的信号会和目标物发光信号亮度比较接近，则单一的阈值分割方法将很难奏效。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于区域增强及区域提取的微弱发光图像处理方法，使光学成像装置在微弱发光领域获得更广泛的应用。

本发明通过以下技术方案实现，本发明包括如下步骤：

1.首先利用维数转换来处理图像原始数据序列，把在有照明条件下的背景图像和被检测样本原始微弱发光实验图像的一维原始数据序列转为二维数组结构。为了便于显示在显示输出设备上，对二维数组结构进行相应的变换，得到两个像素灰度数值均在显示设备可显示区间0-255上的图像矩阵。

2.通过形态学加权中值滤波去噪增强处理，同时完成去除噪声和增强微弱发光区域的微弱信号。