[发明专利]一种高倍光学显微镜下大尺寸样品图像的去模糊方法

说明书

本发明公开了一种高倍光学显微镜下大尺寸样品图像的去模糊方法，属于光学图像的去模糊处理技术领域。该方法包括：利用高倍光学显微镜对高度校准标准样品采集不同深度的图像，根据这些图像构建显微镜成像的三维能量扩散模型；利用该显微镜采集观测样品的一幅模糊图像，然后根据样品表面深度变化情况，再将该模糊图像切分为不同的图像块，根据三维能量扩散模型求解与各模糊图像块相对应的光学传递函数；利用光学传递函数、傅里叶变换和反傅立叶变换对模糊图像块完成去模糊处理后，对去模糊后的不同深度图像块和基底图像进行拼接，得到样品的清晰图像。该方法简单、易用，且可实现在高倍光学观测中对大尺寸目标特征的全局清晰观测并可达到实时效果。

技术领域

本发明涉及光学图像的去模糊方法，特别涉及一种高倍光学显微镜下大尺寸样品图像的去模糊方法。

背景技术

高倍光学显微镜具有景深小、成像易模糊的特点，对待观测样品沿相机光轴方向的深度变化非常敏感。当观测大尺寸样品时，样品表面沿相机光轴方向的深度变化值大于相机景深，根据凸透镜成像原理，样品表面只有位于相机焦平面的部分可以成清晰的像，位于焦平面以外的部分成像是模糊的。此时，改变样品和相机之间的距离，可以实现样品表面不同深度的位置交替清晰成像，却无法获得完整样品表面的清晰图像，这种光学成像原理引起的局部模糊成像的现象严重影响了大尺寸样品全局特性的准确观测。

图像去模糊是指成像后通过图像处理方式重新构造一幅清晰图像的过程。目前，常用的图像去模糊方法包括：非盲反卷积方法和盲反卷积方法。前者是在已知具体模糊成因的情况下，估计出决定图像模糊程度的光学能量扩散参数值，再通过反卷积方法实现图像去模糊的过程；后者是不考虑模糊原因，通过优化迭代获取最优光学能量扩散参数值，进而完成去模糊。但是，上述两种方法一般都是假设图像中样品表面处于同一深度，或者图像中样品表面的深度变化与相机景深相比是可以忽略的。实际应用中处理大尺寸和/或多样品的光学图像时，样品表面深度值变化往往是复杂、连续且变化值大于相机景深的，这使得现有的去模糊方法很难估计出整幅图像的光学能量扩散参数值，去模糊时难免顾此失彼，严重影响去模糊后全局图像的准确性。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是通过构建高倍光学显微镜成像的三维能量扩散模型，提供一种大尺寸样品图像的去模糊方法，以实现高倍光学显微成像中对大尺寸目标的全局光学特征的精确观测。

本发明的技术方案是：

一种高倍光学显微镜下大尺寸样品图像的去模糊方法，包括如下步骤：

步骤1：利用预先确定的高倍光学显微镜对高度校准标准样品采集不同深度的图像，得到不同模糊程度的序列图像，根据该序列图像构建显微镜成像的三维能量扩散模型；

步骤2：利用该显微镜采集观测样品的一幅模糊图像，根据三维能量扩散模型求解与该模糊图像相对应的光学传递函数；

步骤3：利用光学传递函数、傅里叶变换和反傅立叶变换对模糊图像进行去模糊处理，得到对应的清晰图像。

进一步地，根据所述的高倍光学显微镜下大尺寸样品图像的去模糊方法，所述步骤1包括如下内容：首先对高度校准标准样品采集不同深度的序列图像，得到不同模糊程度的高度校准标准样品图像，并将它们转换为灰度图像；再在每一幅灰度图像的同一位置进行剪切，从每一幅灰度图像上切分出一个图像块，进而得到多个相同大小的图像块；然后计算每一个图像块的高频能量值并对每一个图像块的高频能量值以上述图像块中最清晰图像块的高频能量值作归一化处理；最后对由各图像块分别对应的归一化的高频能量值和相对深度构成的散点图进行拟合，得到高倍光学显微成像的三维能量扩散模型。

进一步地，根据所述的高倍光学显微镜下大尺寸样品图像的去模糊方法，对由各图像块分别对应的归一化的高频能量值和相对深度构成的散点图进行四阶曲线拟合，得到高倍光学显微成像的三维能量扩散模型。

进一步地，根据所述的高倍光学显微镜下大尺寸样品图像的去模糊方法，所述步骤2进一步包括如下步骤：