CN101996397B - 一种制作数字切片的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制作数字切片的方法，按照显微镜的物镜视野将玻璃切片划分为多个区域；分别获取多个区域内玻璃切片的融合图像，具体为：获取该区域内玻璃切片的基准图像；获取该区域内玻璃切片在不同高度的子层图像；对基准图像和不同高度的子层图像进行融合，获得融合图像；对多个区域内玻璃切片的融合图像进行拼接。本发明公开的制作数字切片的方法，分别采集玻璃切片不同区域内的基准图像，并利用当前区域内不同高度处的子层图像对基准图像中聚焦效果不佳的区域进行替换，获得融合图像，之后将多个融合图像拼接为整体，实现玻璃切片的数字化，使用者通过计算机即可观测到全景的切片图像，而且该数字切片的每一点都有良好聚焦效果。
Description
技术领域
本发明涉及数字切片技术领域，尤其涉及一种制作数字切片的方法。
背景技术
目前，形态学的教学大多以细胞、组织或器官标本的玻璃切片为学习对象，玻璃切片在使用中存在较大的局限性，主要体现在：首先，学生对切片的观察必须局限在实验室，要借助于显微镜才能实现，因此学习的时间和空间受到一定程度的限制。其次，玻璃切片在制作和使用过程中都易破损，而且标本容易褪色，不易永久保存。此外，为了满足教学的需求，需要制备大量的切片，不仅成本高，而且也很难保证每张切片的制作质量，不利于典型结构的观察和示教。传统玻璃切片的局限性既影响实验教学的效率，也妨碍学生的自由学习。
为了避免传统玻璃切片的上述缺点，提出了数字切片的概念。数字切片是将传统玻璃切片进行数字化处理，在数字切片上包含有玻璃切片的所有图像信息，使用者可以在计算机或其他服务终端上观察数字切片的图像，而无需借助显微镜。因此需要提供一种制作数字切片的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种制作数字切片的方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种制作数字切片的方法，包括：按照显微镜的物镜视野将玻璃切片划分为多个区域；调节所述多个区域中的一个区域至所述显微镜的物镜视野；获取所述区域内玻璃切片的基准图像；获取所述区域内玻璃切片在不同高度的子层图像；对所述基准图像和所述子层图像进行融合，得到所述区域内玻璃切片的融合图像；判断是否所述多个区域均得到融合图像；当所述多个区域未全部得到融合图像时，移动未获得融合图像的区域至所述显微镜的物镜视野并返回获取所述区域内玻璃切片基准图像的步骤；当所述多个区域全部得到融合图像时，对所述多个区域内玻璃切片的融合图像进行拼接，得到数字切片。
优选的，在上述方法中，获取所述区域内玻璃切片的基准图像的过程包括：移动装载所述玻璃切片的电动平台至预设高度，获取所述预设高度处玻璃切片图像的清晰度并作为第一清晰度；沿预设方向移动所述电动平台预设距离，获取当前位置处玻璃切片图像的清晰度并作为第二清晰度；比较所述第一清晰度和所述第二清晰度；当所述第一清晰度大于所述第二清晰度，且所述电动平台的移动不是首次移动时，沿与所述预设方向相反方向移动所述电动平台预设距离，采集当前位置处玻璃切片的图像作为基准图像。
优选的，在上述方法中，获取所述区域内玻璃切片的基准图像的过程还包括：当所述第一清晰度小于所述第二清晰度时，将所述第一清晰度替换为所述第二清晰度，返回沿预设方向移动所述电动平台预设距离的步骤。
优选的，在上述方法中，获取所述区域内玻璃切片的基准图像的过程还包括：当所述第一清晰度大于所述第二清晰度，且所述电动平台的移动是首次移动时，沿与所述预设方向相反方向移动所述电动平台两倍预设距离，确定当前位置处玻璃切片图像的清晰度并作为第二清晰度；判断所述第一清晰度和所述第二清晰度的大小；当所述第一清晰度大于所述第二清晰度时，沿所述预设方向移动所述电动平台预设距离，采集当前位置处玻璃切片的图像作为基准图像。
优选的，在上述方法中，其特征在于，获取所述区域内玻璃切片的基准图像的过程还包括：在判断所述第一清晰度和所述第二清晰度的大小后，且所述第一清晰度小于所述第二清晰度时，将第一清晰度替换为第二清晰度，沿与所述预设方向相反方向移动所述电动平台向预设距离，确定当前位置玻璃切片图像的清晰度并作为第二清晰度，返回判断所述第一清晰度和所述第二清晰度大小的步骤。
优选的，在上述方法中，对所述基准图像和所述不同高度的子层图像进行融合的过程为：步骤E1：分别将所述基准图像和所述子层图像划分为多个子块；步骤E2：确定所述基准图像的多个子块中清晰度最高的子块为第一子块；步骤E3：分别在与所述基准图像相邻的子层图像中获取与所述第一子块位置相应的第一比较子块的清晰度；步骤E4：比较所述第一子块和所述第一比较子块的清晰度，确定清晰度最高的子块为当前融合子块；步骤E5：获取所述融合子块所在图像中与所述融合子块相邻的第二子块的清晰度；步骤E6：分别在与所述融合子块所在图像相邻的图像中获取与所述第二子块位置相应的第二比较子块的清晰度；步骤E7：比较所述第二子块和所述第二比较子块的清晰度，确定清晰度最高的子块为当前融合子块；步骤E8：判断组成所述融合图像的融合子块是否全部确定；若是则转向步骤E9，否则，转向步骤E5；步骤E9：将所述基准图像中的多个子块替换为相应的融合子块。
由此可见，本发明的有益效果为：本发明公开的制作数字切片的方法，分别采集玻璃切片不同区域内聚焦效果最好的图像作为基准图像，并利用当前区域内不同高度处获取的子层图像对当前区域内基准图像中聚焦效果不佳的局部区域进行替换，获得融合图像，之后将多个融合图像拼接为整体，实现玻璃切片的数字化，使用者通过计算机即可观测到全景的切片图像，而且该数字切片的每一点都有良好的聚焦效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种制作数字切片的方法的流程图；
图2为本发明实施例公开的一种获取玻璃切片基准图像的方法的流程图；
图3为本发明实施例公开的一种对基准图像和子层图像进行融合的方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
本发明公开了一种制作数字切片的方法。
参见图1，图1为本发明实施例公开的一种制作数字切片的方法的流程图。包括：
步骤A：按照显微镜的物镜视野将玻璃切片划分为多个区域。
通常玻璃切片的尺寸大于显微镜的物镜视野，在一个物镜视野内无法获得玻璃切片的全部图像，因此需要根据物镜视野将玻璃切片划分为多个区域。
步骤B：移动所述多个区域中的一个区域至所述显微镜的物镜视野。
玻璃切片放置于电动平台上，通过电动平台在水平横轴和水平纵轴的位置移动，使得玻璃切片的多个区域中的一个进入显微镜的物镜视野。
步骤C：获取所述区域内玻璃切片的基准图像。
步骤D：获取所述区域内玻璃切片在不同高度的子层图像。
步骤E：对所述基准图像和所述子层图像进行融合，得到所述区域内玻璃切片的融合图像。
通过调节放置玻璃切片的电动平台的高度，获取清晰度最高的图像作为基准图像，清晰度可以采用边缘检测中常用的一种模板Sobel算子计算水平方向和垂直方向的梯度和来进行表示，确定图像清晰度的过程为：在该区域的图像中选取多个取样点，分别计算多个取样点的清晰度，之后求取多个取样点的清晰度的加权平均值作为该区域内图像的清晰度。由于玻璃切片中的切片组织的厚度以及显微镜的物镜景深等因素可能造成基准图像中的局部图像不清晰的问题，因此采集玻璃切片在不同高度处的子层图像，并将基准图像中不清晰的位置用多个子层图像中相应位置处清晰的图像进行替换，使得获得的融合图像中的每个部分均是清晰的。
步骤F：判断是否获得所述多个区域的融合图像，若是则转向步骤G，否则转向步骤H；
步骤H：移动所述多个区域中未获得融合图像的区域至所述显微镜的物镜视野，转向步骤C。
步骤G：对所述多个区域内玻璃切片的融合图像进行拼接。
当获得一个区域内的融合图像之后，在水平方向移动电动平台的位置，使得其他未获得融合图像的区域进入物镜视野内，并依上述各步骤获取该区域的融合图像。当玻璃切片的所有区域均获得融合图像之后，对相邻的两个区域进行拼接，拼接过程中利用SIFT算法找出相邻两幅融合图像之间的拼接点，利用该拼接点实现相邻两幅融合图像的衔接，最终得到数字切片。
本发明公开的制作数字切片的方法，分别采集玻璃切片不同区域内聚焦效果最好的图像作为基准图像，并利用当前区域内不同高度处获取的子层图像对当前区域内基准图像中聚焦效果不佳的局部区域进行替换，得到融合图像，之后将多个融合图像拼接为整体，实现玻璃切片的数字化，使用者通过计算机即可观测到全景的切片图像，而且该数字切片的每一点都有良好的聚焦效果。
在本发明公开的制作数字切片的方法中，获取玻璃切片基准图像的方法有多种，可以按照预设步长采集玻璃切片在不同高度处的图像，之后对各个图像的清晰度进行比较，将清晰度最高的图像作为基准图像，但是这种方法需要采集的图像数量较大，而且要对图像的清晰度依次进行两两比较，比较次数很多，导致实现过程较复杂。本发明公开一种获取玻璃切片基准图像的方法。
参见图2，图2为本发明实施例公开的一种获取玻璃切片基准图像的方法的流程图。包括：
步骤C1：移动装载所述玻璃切片的电动平台至初始位置，确定所述初始位置处玻璃切片图像的清晰度并作为第一清晰度；
步骤C2：沿预设方向移动所述电动平台预设距离，确定当前位置处玻璃切片图像的清晰度并作为第二清晰度；
步骤C3：比较所述第一清晰度和所述第二清晰度，若所述第一清晰度小于所述第二清晰度，转向步骤C41，若所述第一清晰度大于所述第二清晰度，转向步骤C42；
步骤C41：将所述第一清晰度替换为所述第二清晰度，转向步骤C2；
步骤C42：判断是否为首次移动，若是则转向步骤C51，否则转向C52；
步骤C51：沿与预设方向相反方向移动所述电动平台两倍预设距离，确定当前位置处玻璃切片图像的清晰度并作为第二清晰度，转向步骤C6；
步骤C6：比较所述第一清晰度与所述第二清晰度，若所述第一清晰度小于所述第二清晰度，转向步骤C71，若所述第一清晰度大于所述第二清晰度，转向步骤C72；
步骤C71：将所述第一清晰度替换为所述第二清晰度，沿与预设方向相反方向移动所述电动平台向预设距离，确定当前位置处玻璃切片的清晰度并作为第二清晰度，转向步骤C6；
步骤C72：沿预设方向移动所述电动平台预设距离，采集当前位置处玻璃切片的图像作为基准图像；
步骤C52：沿与预设方向相反方向移动所述电动平台预设距离，采集当前位置处玻璃切片的图像作为基准图像。
下面结合实例对获取玻璃切片基准图像的方法进行说明。
将放置有玻璃切片的电动平台移动至预设位置，确定当前位置处玻璃切片图像的清晰度，并将其作为第一清晰度；之后向上移动电动平台预设距离M，确定当前位置处玻璃切片图像的清晰度，并作为第二清晰度；对第一清晰度和第二清晰度的大小进行比较，若第一清晰度小于第二清晰度，则说明此位置的聚焦效果更好，但不能确认此位置是否为聚焦效果最好的位置，此时将第二清晰度赋值给第一清晰度；控制电动平台继续向上移动M，确定当前位置处玻璃切片图像的清晰度为当前第二清晰度，再次比较第一清晰度和第二清晰度的大小，若此时第二清晰度大于第一清晰度，则控制电动平台继续上移，直到第二清晰度小于第一清晰度，说明当前位置下方M处是聚焦最好的位置，控制电动平台下移M，采集当前位置处的玻璃切片的图像作为基准图像。
如果从初始位置上移M处获得的玻璃切片的第二清晰度小于第一清晰度，则说明从初始位置向上图像的聚焦效果变差，此时控制电动平台下移2M，即控制电动平台移动至初始位置以下M处；确定当前位置处玻璃切片图像的清晰度，并将其作为当前第二清晰度；比较第一清晰度和第二清晰度，若第二清晰度大于第一清晰度，则说明初始位置以下的位置聚焦效果更好，但不能确定该位置是否是聚焦效果最好的位置，此时将第二清晰度赋值给第一清晰度；控制电动平台继续下移M，确定当前位置处玻璃切片图像的清晰度为新的第二清晰度，再次比较第一清晰度和第二清晰度的大小，若此时第二清晰度大于第一清晰度，则控制电动平台继续下移，直到第二清晰度小于第一清晰度，说明当前位置上方M处是聚焦最好的位置，控制电动平台上移M，采集当前位置处的玻璃切片的图像作为基准图像。
与逐一采集玻璃切片在不同高度处的图像，在所有图像中确定清晰度最高的图像作为基准图像相比，图2所示方法在获取基准图像的过程中，可以显著减少比较的次数，简化操作过程。
参见图3，图3为本发明公开的一种对基准图像和子层图像进行融合的方法的流程图。包括：
步骤E1：分别将所述基准图像和所述子层图像划分为多个子块；
步骤E2：确定所述基准图像的多个子块中清晰度最高的子块为第一子块；
步骤E3：分别在与所述基准图像相邻的子层图像中获取与所述第一子块位置相应的第一比较子块的清晰度；
步骤E4：比较所述第一子块和所述第一比较子块的清晰度，确定清晰度最高的子块为当前融合子块；
步骤E5：获取所述融合子块所在图像中与所述融合子块相邻的第二子块的清晰度；
步骤E6：分别在与所述融合子块所在图像相邻的图像中获取与所述第二子块位置相应的第二比较子块的清晰度；
步骤E7：比较所述第二子块和所述第二比较子块的清晰度，确定清晰度最高的子块为当前融合子块；
步骤E8：判断组成所述融合图像的融合子块是否全部确定；若是则转向步骤E9，否则，返回步骤E5；
步骤E9：将所述基准图像中的多个子块替换为相应的融合子块。
下面结合实例进行说明。
将基准图像和不同高度的子层图像均划分为M行、N列个100像素×100像素的子块。在基准图像的M×N个子块中确定清晰度最高的子块，假设清晰度最高的子块为第m行、第n列子块，将其确定为第一子块，作为融合的起始位置。分别确定与基准图像上下相邻的两个子层图像中与第一子块位置相应的第一比较子块的清晰度，即确定位于基准图像上侧和下侧的子层图像中第m行、第n列的第一比较子块的清晰度，比较第一子块和两个第一比较子块的清晰度，将清晰度最高的子块作为当前融合子块。之后确定融合子块所在图像中的第m行、第n-1列的子块为第二子块(此时的融合图像可能位于基准图像、基准图像的上侧子层图像和基准图像的下侧子层图像中的任一个)，获取第二子块的清晰度，分别在与第二子块所在图像相邻的图像中获取与第二子块位置相应的第二比较子块的清晰度，即位于第二子块所在图像上侧和下侧的子层图像中第m行、第n-1列的子块的清晰度，对第二子块和第二比较子块的清晰度进行比较，将清晰度最高的子块确定为当前融合子块。逐次对第m行的n-2列、n-3列、n-4列……直至第m行的最左侧进行上述获取融合子块的操作，之后对第m行的n+1列、n+2列、n+3列……直至第m行的最右侧进行上述获取融合子块的操作。在第m行的子块均获取融合子块之后，转而对其他各行进行获取融合子块的操作。当组成融合图像的所有融合子块都确定之后，将基准图像中的各个子块替换为与各个子块位置相应的融合子块。
由于玻璃切片中的切片组织在微观上是凹凸不平的，而且其变化是连续的，当在某个高度的图像中确定清晰度最高的子块后，与该子块相邻的其他子块的清晰度变化是缓慢的。本发明公开的对基准图像和子层图像进行融合的方法基于上述切片组织的特性提出，当确定某个位置处的融合子块后，在确定相邻位置的融合子块时，只需要在当前融合子块所在图像、位于该图像上侧的图像和位于该图像下侧的图像中查找，与现有的对位于相同位置处的所有子块进行比较获取融合子块的方法相比，本发明公开的方法可以减小比较的次数，当玻璃切片的子层图像数量较大时，本发明的优点更加明显。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本领域技术人员可以理解，可以使用许多不同的工艺和技术中的任意一种来表示信息、消息和信号。例如，上述说明中提到过的消息、信息都可以表示为电压、电流、电磁波、磁场或磁性粒子、光场或以上任意组合。
Claims (5)
1.一种制作数字切片的方法，其特征在于，包括：
按照显微镜的物镜视野将玻璃切片划分为多个区域；
调节所述多个区域中的一个区域至所述显微镜的物镜视野；
获取所述区域内玻璃切片的基准图像，所述基准图像为清晰度最高的图像；
获取所述区域内玻璃切片在不同高度的子层图像；
对所述基准图像和所述子层图像进行融合，得到所述区域内玻璃切片的融合图像；
判断是否所述多个区域均得到融合图像；
当所述多个区域未全部得到融合图像时，移动未获得融合图像的区域至所述显微镜的物镜视野并返回获取所述区域内玻璃切片基准图像的步骤；
当所述多个区域全部得到融合图像时，对所述多个区域内玻璃切片的融合图像进行拼接，得到数字切片；
对所述基准图像和所述子层图像进行融合的过程包括：
步骤E1：分别将所述基准图像和所述子层图像划分为多个子块；
步骤E2：确定所述基准图像的多个子块中清晰度最高的子块为第一子块；
步骤E3：分别在与所述基准图像相邻的子层图像中获取与所述第一子块位置相应的第一比较子块的清晰度；
步骤E4：比较所述第一子块和所述第一比较子块的清晰度，确定清晰度最高的子块为当前融合子块；
步骤E5：获取所述融合子块所在图像中与所述融合子块相邻的第二子块的清晰度；
步骤E6：分别在与所述融合子块所在图像相邻的图像中获取与所述第二子块位置相应的第二比较子块的清晰度；
步骤E7：比较所述第二子块和所述第二比较子块的清晰度，确定清晰度最高的子块为当前融合子块；
步骤E8：判断组成所述融合图像的融合子块是否全部确定；若是则转向步骤E9，否则，转向步骤E5；
步骤E9：将所述基准图像中的多个子块替换为相应的融合子块。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述区域内玻璃切片基准图像的过程包括：
移动装载所述玻璃切片的电动平台至预设高度，确定所述预设高度处玻璃切片图像的清晰度并作为第一清晰度；
沿预设方向移动所述电动平台预设距离，确定当前位置处玻璃切片图像的清晰度并作为第二清晰度；
比较所述第一清晰度和所述第二清晰度；
当所述第一清晰度大于所述第二清晰度，且所述电动平台的移动不是首次移动时，沿与所述预设方向相反方向移动所述电动平台预设距离，采集当前位置处玻璃切片的图像作为基准图像。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取所述区域内玻璃切片的基准图像的过程还包括：
当所述第一清晰度小于所述第二清晰度时，将所述第一清晰度替换为所述第二清晰度，返回沿预设方向移动所述电动平台预设距离的步骤。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取所述区域内玻璃切片的基准图像的过程还包括：
当所述第一清晰度大于所述第二清晰度，且所述电动平台的移动是首次移动时，沿与所述预设方向相反方向移动所述电动平台两倍预设距离，确定当前位置处玻璃切片图像的清晰度并作为第二清晰度；
判断所述第一清晰度和所述第二清晰度的大小；
当所述第一清晰度大于所述第二清晰度时，沿所述预设方向移动所述电动平台预设距离，采集当前位置处玻璃切片的图像作为基准图像。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，获取所述区域内玻璃切片的基准图像的过程还包括：
在判断所述第一清晰度和所述第二清晰度的大小后，且所述第一清晰度小于所述第二清晰度时，将第一清晰度替换为第二清晰度，沿与所述预设方向相反方向移动所述电动平台向预设距离，确定当前位置玻璃切片图像的清晰度并作为第二清晰度，返回判断所述第一清晰度和所述第二清晰度大小的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Method for making digital slices Effective date of registration: 20141205 Granted publication date: 20120530 Pledgee: Shandong science and technology finance Company limited by guarantee Pledgor: Shandong Echuang Electronics Co., Ltd. Registration number: 2014370000028 |
|
| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20150717 Granted publication date: 20120530 Pledgee: Shandong science and technology finance Company limited by guarantee Pledgor: Shandong Echuang Electronics Co., Ltd. Registration number: 2014370000028 |
|
| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Method for making digital slices Effective date of registration: 20150812 Granted publication date: 20120530 Pledgee: Shandong science and technology finance Company limited by guarantee Pledgor: Shandong Echuang Electronics Co., Ltd. Registration number: 2015370000041 |
|
| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: Tianchen Avenue high tech Zone of Ji'nan City, Shandong Province, No. 1188 250013 Patentee after: Shandong digital man Polytron Technologies Inc Address before: Tianchen Avenue high tech Zone of Ji'nan City, Shandong Province, No. 1188 250001 Patentee before: Shandong Echuang Electronics Co., Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
| PM01 | Change of the registration of the contract for pledge of patent right |
Change date: 20171024 Registration number: 2015370000041 Pledgor after: Shandong digital man Polytron Technologies Inc Pledgor before: Shandong Echuang Electronics Co., Ltd. |
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| PM01 | Change of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20171128 Granted publication date: 20120530 Pledgee: Shandong science and technology finance Company limited by guarantee Pledgor: Shandong digital man Polytron Technologies Inc Registration number: 2015370000041 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |