[发明专利]运动补偿的图像平均

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年5月2日提交的美国临时申请60/924,162的优先权，在此引入其内容作为参考。

技术领域

本发明涉及图像平均，特别地，涉及对需要噪声过滤和运动修正的图像帧序列进行的平均。

背景技术

通常，有必要或希望对从同一物体取得的多个图像进行平均，以获得具有改善的质量(例如具有降低的噪声)的平均图像。在某些情况下，例如，当信噪比(SNR)非常低且在取得不同图像帧的同时成像物体运动时，用于平均图像帧的常规技术不能提供良好的或令人满意的结果。例如，可以基于与神经胶质纤维酸性蛋白质(GFAP)助催化剂一起使用绿色荧光蛋白质(GFP)转基因鼠模型的技术(称为GFAP-GFP成像技术)获得鼠视网膜的活体荧光图像。然而，鼠视网膜的GFAP-GFP图像的SNR通常非常低，并且使用常规技术难以分析这些图像。

由此，当SNR低且在不同帧之间存在运动移位时，希望提供一种改进的用于平均图像帧的方法。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种对利用荧光成像技术从活的物体取得的图像帧的序列进行平均的方法，该方法包括：对所述图像帧应用减噪过滤，从而产生过滤的帧的序列；对所述过滤的帧的序列应用去卷积过滤，从而产生对应的去卷积的帧的序列；对所述去卷积的帧的序列进行运动修正变换，从而产生修正的去卷积的帧的序列，其中第i个修正的去卷积的帧用J_i^ref(x，y)表示，J_i^ref是在所述第i个修正的去卷积的帧中的像点(x，y)处的强度；通过仿射变换来变换所述过滤的帧，以对准所述过滤的帧，由此产生对准的帧的序列，其中第i个对准的帧用I_i^a(x，y)表示，I_i^a是在所述第i个对准的帧中的像点(x，y)处的强度；对每个对准的帧中的像点重新定位，从而产生运动修正的帧，其中第i个运动修正的帧用I_iⁿ(x，y)表示，I_iⁿ是在所述第i个运动修正的帧中的像点(x，y)处的强度，Iin(x,y)=Iia(xp,yp),]]>并且其中如此选择位置(x_p，y_p)，以便(i)该位置位于以(x，y)为中心的邻域内，并且(ii)所述邻域中的I_i^a(x_p，y_p)的强度排序和所述邻域中的J_i-1^ref(x，y)的强度排序相同，由此产生运动修正的帧的序列；以及对所述运动修正的帧进行平均，从而产生最终的帧。假设运动修正的帧的总数目为N，该平均可包括产生参考帧的序列，其中所述参考帧的第i个帧用I_i^ref表示，并且计算为Iiref=(i-1)×Ii-1ref+Iini;]]>并且根据IA=INref]]>而产生所述最终的帧，I_A表示所述最终的帧。对所述去卷积的帧的所述运动修正变换可包括通过仿射变换而变换所述去卷积的帧，从而对准所述去卷积的帧，由此产生对准的去卷积的帧的序列，其中第i个对准的去卷积的帧用J_i^a(x，y)表示，J_i^a是在所述第i个对准的去卷积的帧中的像点(x，y)处的强度；对每个对准的去卷积的帧中的像点重新定位，从而产生运动修正的去卷积的帧，其中第i个运动修正的去卷积的帧用J_iⁿ(x，y)表示，J_iⁿ是在所述第i个运动修正的去卷积的帧中的像点(x，y)处的强度，Jin(x,y)=Jia(x0,y0),]]>并且其中如此选择位置(x₀，y₀)，以便(i)该位置(x₀，y₀)位于以(x，y)为中心的邻域内，并且(ii)所述邻域中的J_i^a(x₀，y₀)的强度排序和所述邻域中的J_i-1^ref(x，y)的强度排序相同。可以根据Jiref=(i-1)×Ji-1ref+Jini]]>而产生所述第i个修正的去卷积的帧。该方法还可包括在所述去卷积的帧的每个相邻对中在对应的界标(landmark)点之间建立点对点的相关性；并且，根据在所述去卷积的帧中的对应的界标点之间的点对点的相关性，在所述过滤的帧的每个相邻对中在对应的界标点之间建立点对点的相关性；其中通过所述仿射变换对所述过滤的帧的变换包括在所述对准的帧的每个相邻对中对准对应的界标点。对所述去卷积的帧的每个相邻对中的对应的界标点之间的点对点的相关性的建立包括对所述对应的界标点的每个对计算归一化交叉相关(NCC)度；当NCC度满足预先选定的条件时，确定界标点的所述对相关。