[发明专利]一种数字显微镜图像快速拼接融合方法

说明书

本发明提出了一种数字显微镜图像快速拼接融合方法，包括：从多模态成像系统中获取显微图像、对图像进行预处理、对图像进行配准及对图像进行融合得到最终的拼接图像四个步骤。本发明提出的优化后的基于相位相关的配准算法在进行图像配准时能够降低配准错误的几率，有效的提升了配准的精准性，为大视野图像拼接提供了稳定的配准条件；能够有效的消除拼接痕迹，使重合区域达到平滑过渡的效果，对大视野图像无缝拼接起到关键作用。

技术领域

本发明涉及光学显微成像、图像拼接技术领域，特别是一种数字显微镜图像快速拼接融合方法。

背景技术

近自显微镜发明以来，在各个学科的研究和应用领域发挥着重要作用，科技发展又对显微镜提出了更高的要求。目前在显微镜观测条件下，采集大量相互具有重叠的高分辨率图像，如果在手动条件下，要求拼接成超高分辨率大视野图像，在保证精确、快速的同时将非常耗费时间。由于现有成像系统均受限于其光学系统数值孔径，所以很难做到大景深与高分辨率兼备，采集高分辨率的大景深图像也是一个难题。医学显微图像的应用研究领域中，越来越倾向于得到大视野且高分辨率图像，但是，由于光学显微镜物镜放大倍率越大，视野就越小，两者的相互矛盾使得在高分辨率条件下，在同一时刻只能采集到小视野的待测样品图像。但是通过图像拼接技术，将多幅高分辨率图像拼接，不仅可以保证观察视野的完整性，而且满足图像高分辨率观测任意细节的要求。经过近年来研究者的不断努力，基于计算显微成像系统的图像拼接技术促进了医学“远程诊断”的发展，在进行远程诊断过程中，通过互联网远距离传送医学图像要求在远程的另一端医生能够对图像进行细节放大处理，而且要求获得大视野高分辨率兼备的医学图像，进而进行医学诊断与救助的工作。图像拼接的目的就是将一系列有重叠边界的图像进行拼合，从而得到超宽视角的图像。

在图像拼接技术中图像配准和融合是该技术的两个核也模块，两者相互关联相辅相承，图像配准是融合的基础。图像配准是指利用图像的特点找到两幅图像重叠区域之间的对应变换关系，然后根据这种对应关系将两幅有重叠区域的图像对准。配准是图像拼接技术的核心，配准算法的选择直接关系到能否成功拼接以及拼接速度。经过图像配准，我们就能得到两幅连续且有重叠区域的图像之间的相对位置关系，然后利用这种相对位置关系对两幅图片进行融合就可获得一幅大视场的图片。由于两幅图片之间的光照、噪声等因素的影响，拼接之后有可能会出现拼接缝，使用配准技术提高拼接后图像的质量。该技术主要是在找到的多种变换关系中选出最适合的变换关系，使拼接后的图像看起来更逼真。可是算法在计算精度、计算实时性及抗干扰能力之间相互矛盾，如何提高图像拼接的精度和拼接速度是目前图像处理领域的一个关键问题。

在图像拼接的研究中，根据不同的应用领域，研巧人员提出了许多图像拼接的算法。国内的图像拼接技术发展相对国外较迟缓，国内最早研究图像拼接技术也是应用在国防军事领域，国防科技大学的孙立峰利用全景图像拼接技术实现了“虚拟现实”系统。1997年，王小睿使用互相关系数作为相似度关系评估图像间的相似关系，进而提出了自动图像拼接技术。21 世纪初，随着越来越多的应用领域使用图像拼接，并对拼接的准确度要求越来越高，郭红玉、王鉴提出了一种基于 RANSAC 基本矩阵的坐标归一化方法，这对图像配准的错误匹配问题提出了有效的解决途径。2010 年，李会平基于特征提取配准算法，提出使用双向搜索的方法得到图像最大相关性特征点，该方法能够在一定程度上提高配准精度和速度。由此可见，通过科学家的不断努力，图像拼接技术已经取得了非常丰富的科研成果，越来越多的应用领域在使用图像拼接技术，这无疑将会使这项技术向更广阔的方向发展。

发明内容

为了解决显微图像中大视野与分辨率无法同时兼顾的问题，本发明提出了一种基于两步法的远心光路畸变中心定位方法。

本发明的技术方案如下：一种数字显微镜图像快速拼接融合方法，步骤如下：

步骤一，从多模态成像系统中获取图像：