CN111462001B - 一种用于荧光切片扫描仪的平场校正方法 - Google Patents

一种用于荧光切片扫描仪的平场校正方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及图像平场校正技术领域，具体涉及一种用于荧光切片扫描仪的平场校正方法，通过一荧光片扫描仪对多个的单视野图像进行扫描，并对所述图像进行一预定点位的灰度值采集，根据灰度值计算得到所述图像在所述预定点位的像素灰度平均值、背景计算值以及一前景计算值；再计算出所述图像在所有点位的所述前景计算值的平均值，最后根据所述图像在所述预定点位的像素灰度值、所述背景计算值、所述前景计算值及所述前景计算值的平均值计算得到所述图像校正后的像素灰度值；将得到的像素灰度值替换掉校正前的像素值，得到所述图像的平场校正。本发明可以获得高质量的平场效果，有效抑制背景亮度，提高荧光目标亮度，使整体切片效果更美观。

Description

一种用于荧光切片扫描仪的平场校正方法
技术领域
本发明涉及图像平场校正技术领域，尤其涉及一种用于荧光切片扫描仪的平场校正方法。
背景技术
随着现代医学的发展，无论是对人体组织或者是对体液的显微观察已经成为医院很多科室不可或缺的环节。荧光显微镜是光学显微镜的一种，也是免疫荧光细胞化学的基本工具，是以不同波长的光源照射被检物体，使之发出荧光，然后在显微镜下观察物体的形状及其所在位置，用于研究细胞内物质的吸收、运输、化学物质的分布及定位等。然而显微系统的特性会导致单视野图像会出现中间亮，四周暗的情况，当这些视野的图像被拼接在一起时，整个图像就会非常不美观，同时也会影响医生的诊断分析。
由于暗场拍摄的原因，明场的平场校正方法很难在荧光扫描中进行高质量的校正；同时由于荧光切片的激发光特性，不同的荧光切片，不同的曝光时间也会影响平场校正的性能。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种用于荧光切片扫描仪的平场校正方法。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现：
一种用于荧光切片扫描仪的平场校正方法，包括：
步骤S1，通过一荧光片扫描仪对拍摄获得的多个的单视野图像进行扫描，得到多个扫描后的图像；
步骤S2，对多个扫描后的所述图像进行一预定点位的灰度值采集，得到多个所述图像在所述预定点位的像素灰度值；
步骤S3，对得到的多个所述图像在所述预定点位的像素灰度值进行灰度平均值计算，得到多个所述图像在所述预定点位的灰度平均值；
步骤S4，计算多个所述图像在所述预定点位的像素灰度值小于多个所述图像在所述预定点位的灰度平均值的所有像素的灰度平均值，得到一背景计算值；
步骤S5，计算多个所述图像在所述预定点位的像素灰度值大于多个所述图像在所述预定点位的灰度平均值的所有像素的灰度平均值，并根据所述背景计算值计算得到一前景计算值；
步骤S6，重复步骤S2-S5，得到多个所述图像在所有点位的所述前景计算值，根据多个所述图像在所有点位的所述前景计算值到多个所述图像的所述前景计算值的平均值；
步骤S7根据多个所述图像在所述预定点位的像素灰度值、所述背景计算值、所述前景计算值及所述前景计算值的平均值计算得到所述图像校正后的像素灰度值；
步骤S8，将得到的所述图像校正后的像素灰度值替换掉校正前的像素值，得到所述图像的平场校正。
优选的，所述步骤S1中，将多个扫描后的图像记为集合I＝{img1,img2,…,imgn}，其中n为扫描后的图像的个数。
优选的，记第n个扫描后的所述图像位于(i，j)位置的像素灰度值记为imgn(i,j)，则n个扫描后的所述图像在位于(i，j)位置的灰度平均值采用下式计算：
Figure BDA0002416389530000031
其中，avgi,j为n个扫描后的所述图像在位于(i，j)位置的灰度平均值；∑imgn(i,j)为n个扫描后的所述图像位于(i，j)位置的像素灰度值之和。
优选的，n个扫描后的所述图像在(i，j)位置上灰度值小于avgi,j的所有像素的灰度平均值采用下式计算：
Figure BDA0002416389530000032
其中，k∈imgk（i,j)<avgi,j，avg_lowi,j为n个扫描后的所述图像在(i，j)位置上灰度值小于avgi,j的所有像素的灰度平均值；∑imgk(i,j)为小于n个扫描后的所述图像在(i，j)位置上灰度值小于avgi,j的所有像素的灰度平均值之和；k为小于n个扫描后的所述图像在(i，j)位置上灰度值小于avgi,j的所述图像个数。
优选的，所述背景计算值记为bgi,j，则bgi,j＝avg_lowi,j。
优选的，n个扫描后的所述图像在(i，j)位置上灰度值大于avgi,j的所有像素的灰度平均值采用下式计算：
Figure BDA0002416389530000033
其中，avg_upi,j为n个扫描后的所述图像在(i，j)位置上灰度值大于avgi,j的所有像素的灰度平均值；k∈imgk(i,j)＞avgi,j。
优选的，所述前景计算值采用下式计算：
fgi,j＝avg_upi,j-avg_lowi,j
其中，fgi,j为所述前景计算值。
优选的，所述前景计算值的平均值采用下式计算：
Figure BDA0002416389530000034
其中，fgavg为所述前景计算值的平均值，∑fgi,j为n个扫描后所述图像在所有点位的前景计算值之和。
优选的，所述图像校正后的像素灰度值采用下式计算：
Figure BDA0002416389530000041
其中，outn(i,j)为所述图像校正后的像素值；inn(i,j)为校正前的像素值。
其有益效果在于：
本发明可以根据每次扫描的荧光切片和曝光时间不同，自适应计算平场校正的参数，使扫描仪对不同类型的荧光切片均可以获得高质量的平场效果；同时该平场校正方法可以有效抑制背景亮度，并提高荧光目标亮度，使其对比度增强，整体切片效果更加美观。
附图说明
图1为本法发明提供的一种用于荧光切片扫描仪的平场校正方法；
图2为本发明提供的荧光切片扫描仪扫描的单视野图像；
图3为本发明提供的荧光切片扫描仪平场校正后的图像。
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，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
参照图1为本法发明提供的一种用于荧光切片扫描仪的平场校正方法，包括：
步骤S1，通过一荧光片扫描仪对拍摄获得的多个的单视野图像进行扫描，得到多个扫描后的图像；
步骤S2，对多个扫描后的所述图像进行一预定点位的灰度值采集，得到多个所述图像在所述预定点位的像素灰度值；
步骤S3，对得到的多个所述图像在所述预定点位的像素灰度值进行灰度平均值计算，得到多个所述图像在所述预定点位的灰度平均值；
步骤S4，计算多个所述图像在所述预定点位的像素灰度值小于多个所述图像在所述预定点位的灰度平均值的所有像素的灰度平均值，得到一背景计算值；
步骤S5，计算多个所述图像在所述预定点位的像素灰度值大于多个所述图像在所述预定点位的灰度平均值的所有像素的灰度平均值，并根据所述背景计算值计算得到一前景计算值；
步骤S6，重复步骤S2-S5，得到多个所述图像在所有点位的所述前景计算值，根据多个所述图像在所有点位的所述前景计算值到多个所述图像的所述前景计算值的平均值；
步骤S7根据多个所述图像在所述预定点位的像素灰度值、所述背景计算值、所述前景计算值及所述前景计算值的平均值计算得到所述图像校正后的像素灰度值；
步骤S8，将得到的所述图像校正后的像素灰度值替换掉校正前的像素值，得到所述图像的平场校正。
进一步地，步骤S1中，将多个扫描后的图像记为集合I＝{img1,img2,…,imgn}，其中n为扫描后的图像的个数。
进一步地，记第n个扫描后的图像位于(i，j)位置的像素灰度值记为imgn(i,j)，则n个扫描后的图像在位于(i，j)位置的灰度平均值采用下式计算：
Figure BDA0002416389530000061
其中，avgi,j为n个扫描后的图像在位于(i，j)位置的灰度平均值；∑imgn(i,j)为n个扫描后的图像位于(i，j)位置的像素灰度值之和。
进一步地，n个扫描后的图像在(i，j)位置上灰度值小于avgi,j的所有像素的灰度平均值采用下式计算：
Figure BDA0002416389530000062
其中，k∈imgk(i,j)<avgi,j，avg_lowi,j为n个扫描后的图像在(i，j)位置上灰度值小于avgi,j的所有像素的灰度平均值；∑imgk(i,j)为小于n个扫描后的图像在(i，j)位置上灰度值小于avgi,j的所有像素的灰度平均值之和；k为小于n个扫描后的图像在(i，j)位置上灰度值小于avgi,j的图像个数。
进一步地，背景计算值记为bgi,j，则bgi,j＝avg_lowi,j。
进一步地，n个扫描后的图像在(i，j)位置上灰度值大于avgi,j的所有像素的灰度平均值采用下式计算：
Figure BDA0002416389530000063
其中，avg_upi,j为n个扫描后的图像在(i，j)位置上灰度值大于avgi,j的所有像素的灰度平均值；k∈imgk(i,j)＞avgi,j。
进一步地，前景计算值采用下式计算：
fgi,j＝avg_upi,j-avg_lowi,j
其中，fgi,j为前景计算值。
进一步地，前景计算值的平均值采用下式计算：
Figure BDA0002416389530000064
其中，fgavg为前景计算值的平均值，∑fgi,j为n个扫描后图像在所有点位的前景计算值之和。
进一步地，图像校正后的像素灰度值采用下式计算：
Figure BDA0002416389530000071
其中，outn(i,j)为图像校正后的像素值；inn(i,j)为校正前的像素值。
具体的，输入一张图像的每个像素值imgn(i,j)，然后将每个输出的像素值outn(i,j)替换掉原有像素值，即imgn(i,j)＝outn(i,j)。当所有像素值被替换完毕后，这张的图像的平场校正完成，并采用相同的方法完成集合I中所有n张扫描所得单视野图像的平场校正，参照图2-3，图2为校正前的图像，图3为校正后的图像。
综上，本发明可以根据每次扫描的荧光切片和曝光时间不同，自适应计算平场校正的参数，使扫描仪对不同类型的荧光切片均可以获得高质量的平场效果；同时该平场校正方法可以有效抑制背景亮度，并提高荧光目标亮度，使其对比度增强，整体切片效果更加美观。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于荧光切片扫描仪的平场校正方法，其特征在于，包括：
步骤S1，通过一荧光片扫描仪对拍摄获得的多个的单视野图像进行扫描，得到多个扫描后的图像；
步骤S2，对多个扫描后的所述图像进行一预定点位的灰度值采集，得到多个所述图像在所述预定点位的像素灰度值；
步骤S3，对得到的多个所述图像在所述预定点位的像素灰度值进行灰度平均值计算，得到多个所述图像在所述预定点位的灰度平均值；
步骤S4，计算多个所述图像在所述预定点位的像素灰度值小于多个所述图像在所述预定点位的灰度平均值的所有像素的灰度平均值，得到一背景计算值；
步骤S5，计算多个所述图像在所述预定点位的像素灰度值大于多个所述图像在所述预定点位的灰度平均值的所有像素的灰度平均值，并根据所述背景计算值计算得到一前景计算值；
步骤S6，重复步骤S2-S5，得到多个所述图像在所有点位的所述前景计算值，根据多个所述图像在所有点位的所述前景计算值到多个所述图像的所述前景计算值的平均值；
步骤S7根据多个所述图像在所述预定点位的像素灰度值、所述背景计算值、所述前景计算值及所述前景计算值的平均值计算得到所述图像校正后的像素灰度值；
步骤S8，将得到的所述图像校正后的像素灰度值替换掉校正前的像素值，得到所述图像的平场校正。
2.根据权利要求1所述的一种用于荧光切片扫描仪的平场校正方法，其特征在于，所述步骤S1中，将多个扫描后的图像记为集合I＝{img1，img2，...，imgn}，其中n为扫描后的图像的个数。
3.根据权利要求2所述的一种用于荧光切片扫描仪的平场校正方法，其特征在于，记第n个扫描后的所述图像位于(i，j)位置的像素灰度值记为imgn(i，j)，则n个扫描后的所述图像在位于(i，j)位置的灰度平均值采用下式计算：
Figure FDA0002416389520000021
其中，avgi，j为n个扫描后的所述图像在位于(i，j)位置的灰度平均值；∑imgn(i，j)为n个扫描后的所述图像位于(i，j)位置的像素灰度值之和。
4.根据权利要求3所述的一种用于荧光切片扫描仪的平场校正方法，其特征在于，n个扫描后的所述图像在(i，j)位置上灰度值小于avgi，j的所有像素的灰度平均值采用下式计算：
Figure FDA0002416389520000022
其中，k∈imgk(i，j)＜avgi，j，avg_lowi，j为n个扫描后的所述图像在(i，j)位置上灰度值小于avgi，j的所有像素的灰度平均值；∑imgk(i，j)为小于n个扫描后的所述图像在(i，j)位置上灰度值小于avgi，j的所有像素的灰度平均值之和；k为小于n个扫描后的所述图像在(i，j)位置上灰度值小于avgi，j的所述图像个数。
5.根据权利要求4所述的一种用于荧光切片扫描仪的平场校正方法，其特征在于，所述背景计算值记为bgi，j，则bgi，j＝avg_lowi，j。
6.根据权利要求5所述的一种用于荧光切片扫描仪的平场校正方法，其特征在于，n个扫描后的所述图像在(i，j)位置上灰度值大于avgi，j的所有像素的灰度平均值采用下式计算：
Figure FDA0002416389520000023
其中，avg_upi，j为n个扫描后的所述图像在(i，j)位置上灰度值大于avgi，j的所有像素的灰度平均值；k∈imgk(i，j)＞avgi，j。
7.根据权利要求6所述的一种用于荧光切片扫描仪的平场校正方法，其特征在于，所述前景计算值采用下式计算：
fgi，j＝avg_upi，j-avg_lowi，j
其中，fgi，j为所述前景计算值。
8.根据权利要求7所述的一种用于荧光切片扫描仪的平场校正方法，其特征在于，所述前景计算值的平均值采用下式计算：
Figure FDA0002416389520000031
其中，fgavg为所述前景计算值的平均值，∑fgi，j为n个扫描后所述图像在所有点位的前景计算值之和。
9.根据权利要求8所述的一种用于荧光切片扫描仪的平场校正方法，其特征在于，所述图像校正后的像素灰度值采用下式计算：
Figure FDA0002416389520000032
其中，outn(i，j)为所述图像校正后的像素值；inn(i，j)为校正前的像素值。
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Application publication date: 20200728

Assignee: Hangzhou Zhituan Information Technology Co.,Ltd.

Assignor: KONFOONG BIOTECH INTERNATIONAL Co.,Ltd.

Contract record no.: X2024980014392

Denomination of invention: A flat field correction method for fluorescence slice scanners

Granted publication date: 20230609

License type: Common License

Record date: 20240909

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