CN102043241B - 微结构显微成像增强方法 - Google Patents

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Abstract

一种控制显微成像系统照明强度及方向分布，并结合图像融合技术的样品表面图像增强方法，包括有：根据样品纹理走向，由显微成像系统拍摄偏顺光和偏逆光条件下样品图像；将拍摄到的显微图像进行图像相减操作，并进行灰度直方图修正后送输出设备。本发明可以克服垂直漫射光照明条件下，羊绒纤维等样品表面精细结构不清晰的问题，提高工业显微成像系统拍摄样品表面精细结构线条清晰度。

Description

微结构显微成像增强方法
技术领域：
本发明涉及显微图像处理领域，尤其涉及一种样品表面微细结构成像增强的方法。 
背景技术：
羊绒与其它动物纤维识别主要基于显微镜观察其鳞片特征，包括鳞片距离，总体模式，形状等因素。因此对样品表面细微鳞片结构的清晰成像直接决定后期识别难度。目前对于羊绒等动物纤维显微图像获取，一般基于显微镜外接数字相机或直接使用工业数字相机结合显微镜头拍摄的方式。无论传统光源还是LED光源照明情况下，样品图像表面微细结构线条都不够清晰，特别是直接使用显微镜头拍摄情况下，由于镜头工作距离长，入光角很小，相机接收到得光信号几乎垂直于样品鳞片断面方向，加之样品有一定透明性，因此采用普通照明方式几乎看不到样品上细微的鳞片结构。 
发明内容：
本发明目的在于克服背景技术中微结构轮廓不清晰或不可见的问题，通过控制照明系统和图像融合技术，提供一种低成本易于实现的样品表面微细结构的数字图像获取方法。 
本发明涉及具体方法包括： 
利用显微成像系统多次曝光(照明方向不同)拍摄样品顺光和逆光显微图像； 
调整两图像间的相对位置，使其图像对齐； 
降低顺光图像亮度，并提高逆光图像亮度，顺光图像中高亮部分，和逆光图像中暗部亮度相仿； 
图像相减获得细节增强图像； 
根据输出需要对图像进行调整。 
通过以上技术方案，通过本发明对于样品表面微细结构显微成像可以获得细节线条明显增强效果，并且实现方便。 
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 
附图说明：
图1为本发明方法流程图； 
图2为本方法实施例显微成像系统结构图； 
图3为本方法照明结构图； 
图中1.计算机，2.数字相机，3.显微镜头，4散射片，5LED照明模块，5A LED1，5B LED2，5CLED3，5D LED4，5E LED5。 
具体实施例：
实施例以工业300万像素的CMOS相机(2)，工作距离9mm的5倍显微镜头(3)，LED照明单元和计算机(1)构成显微成像系统，有效成像面积约0.36mm2，以拍摄羊绒表面鳞片形状为例。根据本发明提供方法，首先拍摄样品偏顺光和偏逆光数字图像。具体操作可首先对样品对焦，使样品边沿成像清晰。根据羊绒样品轴向确定照明方向，应在显微镜头接收角内且偏向羊绒样品轴向，沿羊绒鳞片排列方向照明为偏顺逆光方向，反向为偏逆光方向。 
实施例所用LED照明单元结构如图3，由散射片(4)和LED照明模块(5)组成，其中LED1(5A)方向与镜头光轴重合，LED2-5(5B-5E)方向如图3所示与光轴成一定夹角，夹角大小由镜头接收角决定，各LED亮度单独可调由计算机(1)控制，其目的为：对样品以不同方向照明，同时保留足够的其它方向漫射光，防止图像向光面和背光面呈现过大的亮度反差，使样品边界线条形成加粗的阴影。 
通过控制单元，拍摄样品偏顺光和偏逆光图像，送入计算机(1)进行处理。由于照射角度不同，样品纹理线条可能存在平移。为此计算机(1)首先根据样品图像边界对图像进行对位，也可根据事先标定的方向偏移系数直接对图像进行平移，使顺光图像和偏逆光图像对准。根据样品表面灰度平均值，对偏顺光图像和偏逆光图像的整体灰度进行调节，使偏顺光图像变暗，偏逆光图像变亮。对两图像进行相减操作得样品鳞片线条的加强图像，并根据输出要求对图像亮度、对比度进行调整。 
本实施例只提供一种在本发明所提出方法指导下的样品微细结构图像增强实施方案，并不限定本方法实施方式和应用领域，任何不脱离本方法精神的对本发明的修改和变形，应涵盖于本发明所覆盖范围之内。 

Claims (7)

1.一种控制显微成像系统照明强度及方向分布，并结合图像融合技术的样品表面图像增强方法，其特征在于包括以下步骤：
使用显微成像系统在静态条件下分别拍摄样品表面纹理在偏顺光照明条件下的顺光图像和偏逆光照明条件下的逆光图像；
将两图像对准，并对两幅图像的亮度进行适当调整，使顺光图像逆光图像条纹处灰度相仿；
使用图像减法对顺光图像和逆光图像进行减操作。
2.权利要求1所述样品表面图像增强方法，其中显微成像系统其特征在于：由CCD或CMOS工业相机(2)，显微镜头(3)，LED照明单元，图像处理单元(1)组成，可实时拍摄样品表面显微数字图像，并送至图像处理单元(1)进行处理，并保存或显示图像。
3.权利要求1所述样品表面图像增强方法，其中偏顺光照明，其特征在于对于样品照明时，与样品表面纹理断层面相反方向光强度大于其相对方向，使纹理在显微图像中为高亮条纹。
4.权利要求1所述样品表面图像增强方法，其中偏逆光照明，其特征在于对于样品照明时，沿样品表面纹理断层方向光强度大于其相对方向，使纹理成像在显微中为暗条纹。
5.权利要求1所述样品表面图像增强方法，其中图像对准，其特征在于：使用图像对齐的方法，将偏顺光图像和偏逆光图像中对应样品相同位置的像素一一对应。
6.权利要求2所述所述显微成像系统，其中的LED照明单元特征在于：至少包括散射片(4)和LED照明模块(5)两部分组成，其中LED照明模块5，由多个亮度可控的LED及其驱动器组成，LED分布围绕镜头光轴周围，并与光轴保持一定夹角，夹角由镜头接收角，视场大小以及LED距离光轴的水平距离决定。
7.权利要求2所述显微成像系统，其中图像处理单元(1)特征在于，由计算机或嵌入式图像处理系统组成的硬件平台和图像分析软件组成。
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