[发明专利]用于模拟显微术中的景深的方法和设备

说明书

技术领域

本发明的实施例总地涉及管理与数字显微术相关的图像，更特别地，涉及用于模拟数字显微术中的景深（depth of field，DOF）的方法和设备。

背景技术

数字显微镜以不同深度对标本进行成像，以创建数字图像序列。每个图像表示标本在特定焦深处的一部分。因而，在某一深度处，整个标本只有一小部分对焦。数字图像序列沿着与深度对应的Z维度堆叠，称为Z叠层（Z-stack）。Z叠层中的每个图像聚焦在所捕捉的标本中的不同深度处。还可通过使用标本的全对焦图像（all-focus image）和深度图来模拟Z叠层。该模拟在保留原始数据的深度相关的模糊和感觉的同时提供对原始Z叠层的非常低带宽的近似（approximation），并且在各种Z叠层数据压缩方案中可以有所帮助。

模拟显微术中的DOF提出了当前技术未充分解决的许多问题。根据模拟DOF的一种尝试，公开了通过使用图像形成模型作为与系统的点扩展函数（PSF）的空间变化二维卷积，来间接地使用Z叠层，其中使用高斯形状的滤波器对PSF进行建模。然而，在这种方法中，由于该过程的空间变化性质，计算复杂度高。由于实现满意的离焦模糊所需的滤波器的大空间支持，复杂度进一步增大。其他的常规方法通常需要质量与复杂度之间的权衡。在一种这样的常规方案中，模拟人工计算机产生的场景的DOF要求结果具有高图形质量，这是以高复杂度为代价实现的。

因而，需要一种模拟显微术中的景深（DOF）的方法和设备。

发明内容

一种用于模拟显微术中的景深（DOF）的设备和/或方法，基本如至少一幅附图所示和/或结合其进行描述，如权利要求中更完整地阐述的那样。

从以下描述和附图，本公开内容的各种优点、方面和新颖特征以及本发明的示出的实施例的细节将被更充分地理解。

附图说明

为了以上陈述的本发明的特征可被详细地理解，可参照实施例对以上简要总结的本发明进行更具体地描述，这些实施例中的一些在附图中示出。然而，要指出，附图仅仅示出了本发明的典型实施例，因此并不被认为是对本发明的范围的限制，因为本发明可认可其他同样有效的实施例。

图1描绘根据本发明的示例性实施例的用于模拟显微术中的景深（DOF）的设备的框图；

图2描绘根据本发明的示例性实施例的示例性Z叠层；

图3描绘根据本发明的示例性实施例的图2的Z叠层中的五个单个图像；

图4描绘根据本发明的示例性实施例的关于图2和图3所示的Z叠层和图像的全对焦图像和深度图的例子；

图5描绘根据本发明的示例性实施例的用于模拟显微术中的DOF的方法的流程图；

图6描绘根据本发明的示例性实施例的框（box）形点扩展函数（PSF）的求和方法的图示；

图7描绘根据本发明的示例性实施例的BOX PSF方法的示例性结果；

图8描绘根据本发明的示例性实施例的使用迭代BOX PSF模拟DOF的方法800；

图9描绘根据本发明的示例性实施例的用于1维和2维这两种情况的三角滤波器的PSF；

图10描绘根据本发明的示例性实施例的使用三角PSF模拟DOF的方法1000的流程图；

图11描绘根据本发明的示例性实施例的用于基于三角的PSF的第三种PSF求和方法的图示；以及

图12描绘根据本发明的示例性实施例的第一种方法、第二种方法和第三种方法与原始Z叠层相比的示例性结果。

具体实施方式

本公开的实施例总地包括用于模拟显微术中的景深（DOF）的设备和/或方法，基本如至少一幅附图中所示和/或结合其描述的那样，如权利要求中更完整地阐述的那样。根据实施例，用于模拟显微成像中的DOF的方法包括使用深度图和全对焦图像来近似显微镜捕捉的图像序列。图像序列在Z叠层中对应于不同的景深。实施例还包括将显微镜的点扩展函数（PSF）近似为Z叠层中的每一个图像的每个像素的框函数。全对焦图像的每个像素对所模拟的Z叠层的贡献是全对焦图像的像素的模糊版本，在该模糊版本中，模糊量取决于深度差。

图1描绘根据本发明的示例性实施例的用于模拟显微术中的景深（DOF）的设备100的框图。设备100包括数字显微镜102和计算装置104。在某些实施例中，数字显微镜102与计算装置104耦合。在其他实施例中，图像的叠层由显微镜102创建，并且例如通过记忆棒、光盘、网络连接等传送到计算装置104。