[发明专利]用于生成数字彩色图像的数字成像装置和方法

说明书

一种显微镜(100)，其包括具有处理器(116)的数字成像装置(106)，所述处理器(116)被配置为：用于以多个不同光谱灵敏度(S1‑S4)获得对象(104)的多个数字灰度图像(I1‑I4)，每个数字灰度图像(I1‑I4)包括基于所述不同光谱灵敏度(S1‑S4)中不同的一个的灰度信息。所述处理器(116)还被配置为用于获得每个数字灰度图像(I1‑I4)的多个权重因子(Mc)，将所述权重因子分配给限定预定的颜色空间的多个颜色通道(R、G、B)。所述处理器(116)还被配置为用于通过根据权重因子(Mc)在颜色通道(R、G、B)上分布每个灰度图像(I1‑I4)的灰度信息，在所述颜色空间中从数字灰度图像(I1‑I4)合成对象(104)的数字彩色图像。

技术领域

本发明涉及数字成像装置、包括数字成像装置的显微镜以及用于生成对象的数字彩色图像的方法。

背景技术

在显微技术领域，彩色相机可以用于获取图像。通常，这种彩色相机包括布置在光电传感器的网格上的滤色器阵列。具体地，所谓的拜耳滤色器马赛克可以用作彩色成像的滤色器阵列。拜耳滤色器马赛克包括预定比例(通常为50％G、25％R和25％B)的绿色(G)、红色(R)和蓝色(B)滤色器。

在显微技术中使用彩色相机允许检测对象的真实颜色(其有益于例如病理学和组织学中对样品的评估)，并且允许在仔细检查之前确定样品的染色。然而，将彩色相机并入宽场或共焦显微镜中通常是非常昂贵的。因此，单色成像仍然是显微技术中的首选方法。尽管可以设想在显微镜中同时提供单色相机和彩色相机，但是很难实现在不同成像模态中创建的图像数据的精确时间和空间拟合。

文章“Color image acquisition using monochrome camera and standardfluorescence filter cubes”(G.F.Weber,A.S.Menko,Biotechniques,Vol.38,No.1)公开了一种方法，其中借助于图形软件来组合单色图像。但是，该方法不适合基于单色成像自动创建彩色图像。

发明内容

目的是提供一种数字成像装置和方法，其允许以可靠的方式基于数字灰度图像生成对象的数字彩色图像。

显微镜包括数字成像装置，该数字成像装置包括处理器，该处理器被配置为以多个不同光谱灵敏度获得对象的多个数字灰度图像，其中每个数字灰度图像包括基于所述不同光谱灵敏度中不同的一个的灰度信息。所述处理器还被配置为用于获得每个数字灰度图像的多个权重因子，将所述权重因子分配给限定预定颜色空间的多个颜色通道。所述处理器被还配置为用于通过根据权重因子在颜色通道上分布每个灰度图像的灰度信息，在所述颜色空间中从数字灰度图像合成对象的数字彩色图像。

显微镜可以通过将由数字灰度图像的不同光谱灵敏度表示的多个光谱输入通道变换为多个光谱输出通道，以用作虚拟彩色相机，多个光谱输出通道由限定数字成像装置要模拟的彩色相机的颜色空间的颜色通道给出。因此，将属于由不同光谱灵敏度表示的输入通道之一的每个灰度图像相对于数字成像装置要模拟的彩色相机的模型进行加权。

数字灰度图像变换成的颜色空间可以是该领域中使用的典型颜色空间之一，例如RGB(红色、绿色、蓝色)，CMYK(青色、洋红、黄色、黑色)，等等。

优选地，灰度图像的光谱灵敏度的数量不同于并且特别是大于颜色空间的颜色通道的数量。灰度图像的不同光谱灵敏度所表示的输入通道数量越多，可用于创建数字彩色图像的图像信息就越高。因此，数字彩色图像的质量随着灰度图像的光谱灵敏度的数量而增加。无论由灰度图像的光谱灵敏度表示的输入光谱是否重叠，都可以实现如本文所公开的彩色成像。此外，可以处理可见光范围之外的输入光谱，例如红外(IR)光。

权重因子可以由矩阵表示，其行数等于光谱输入通道的数量，即数字灰度图像的数量，并且其列数等于输出通道的数量，即，要模拟的相机模型的颜色通道数。因此，基于不同的数字灰度图像对数字彩色图像的确定归结为便于实时彩色成像的简单矩阵乘法。