[发明专利]切片组织的三维采集及多层图像融合方法

说明书

技术领域

本发明属于医疗和生物切片图像的多层采集及融合技术领域。更具体地说，本发明 涉及一种用于切片组织的多层融合图像处理方法。

背景技术

图像融合技术是多传感器信息融合中可视信息的融合，它利用各种成像传感器不同 的成像方式，为不同的影像提供互补信息，增加图像信息量，减少原始图像数据量，提 高对环境的适应性，以获得更可靠、更准确的有用信息供观察或进一步处理。它是一门 综合了传感器、信号处理、图像处理和人工智能等的新兴技术。近年来，图像融合已成 为一种十分重要和有用的图像分析与计算机视觉技术。它在自动目标识别、计算机视觉、 遥感、机器人、医学图像处理以及军事应用等领域有着广泛的应用前景。

在病理诊断、基因检测、药物分析、血液分析等领域都会用制作切片的方式来保存 组织信息。然而，由于切片本身存在制作难、无法复制、易褪色等特点，难以长久保存。 现在，随着科技的发展，切片组织的数字化技术可以把切片组织图像完整地保存到电脑 中，解决了切片组织复制和保持的问题。

但是，在切片组织采集中，由于切片本身具有一定的厚度，并且整张切片的厚度呈 现不均匀分布。现有的切片采集技术，仅限于分区域对焦采集和三维采集，对区域内不 同焦平面上的切片特征无法做到真实清晰重现。本发明将图像融合技术与三维采集相结 合，使这一问题得到了解决。

发明内容

为解决由于切片组织组织厚薄不均而无法得到清晰的组织图像的问题。需要在对切 片组织分块对焦采集的基础上，加入三维分层采集以及多层图像融合。即在相同的成像 条件下，镜头聚焦相同组织区域的不同层上的多个图像，通过图像融合可得到这个组织 区域内所有目标都聚焦清晰后的图像。在本发明中，所述层的含义如下：切片组织中的 组织尽管很薄，也是三维立体的，在不同的水平面(焦平面)上的图像并不一样。每个 焦平面即为一层。

本发明公开了一种切片组织的三维分层采集及图像融合方法，所述方法包括以下步 骤：

(1)对于切片组织组织的一个任一选定区域，该区域是指医生或操作者根据需要 可任意选定，在图像处理中，这个区域被称作“感兴趣区域”(ROI，Region of Interest)， 切片图像采集设备在初始焦平面的位置上，采集当前层上的切片组织图像数据并保存；

(2)以上述初始焦平面位置为基准，在切片组织组织厚度范围内向上或向下移动 切片，每移动设定距离，就采集该层上的图像数据并保存，直到设置的移动上下限时， 停止该特定区域的切片图像采集；所述切片组织组织是立体的、三维的，立体的切片组 织组织图像可以分解成一层一层的不同焦平面上的图像。

(3)进行多层图像融合，将上述多幅不同焦距下所采集的图像中各自最清晰的部 分融合到一幅图像中，从而形成清晰度最佳的图像。所述多层图像融合也可以通过不保 存每层的图像，边采集图像边融合的方式实现，在所述初始焦平面位置上所采集的切片 组织图像数据被认为是所有采集的图像中清晰度最高的图像，在进行多层图像融合时， 首先以在初始焦平面位置上采集的图像数据作为图像融合的模板图像，读入一幅保存过 的除初始焦平面位置以外的切片组织图像，计算当前图像各个区域的清晰度，将当前读 入的图像和模板图像进行对准，并将当前图像相对于模板图像的清晰度更高的区域部分 与模板图像的相对应部分进行融合；更新模板图像、即将融合后的图像作为新的模板图 像；再读入其它一幅切片层的图像，按上述方式进行图像融合，直到将所有采集并保存 的切片层图像全部融合完成。

所述多层图像融合也可以通过不保存每层的图像，边采集图像边融合的方式实现。

在进行多层图像融合时，在将多层切片图像分割成若干区域的基础上，对每个区域 求取其局部对比度来反映图像聚焦清晰区域与模糊区域之间的差异。利用每块区域局部 对比度将整个图像划分成清晰区域和模糊区域，再将清晰区域与模糊区域相邻的所有块 区域划为边界区域，在本发明中，以由于图像融合而产生的边缘点为中心，上下左右三 个像素范围内的区域定义为边界区域。得到图像的三个不同区域划分。对于清晰区域和 模糊区域，直接选取清晰区域作为融合后的相应块区域，对于边界区域，采用插值处理。 融合后，图像质量得到大幅度提高。对于后续的病理检测具备重要的实用价值。