[发明专利]宽视场高分辨显微成像中像感器阵列标定方法

说明书

本发明公开了一种宽视场高分辨显微成像中像感器阵列标定方法，包括：对像感器阵列进行渐晕效应标定与校正，以使像感器阵列中所有子视场像感器以相同辐射出度的场景时获得的各像素具有相同的灰度值；使用空间光调制器对时空联合结构进行光编码，以建立多个特征点在图像空间与物理空间之间的对应关系；对时空联合结构进行光解码，以获取多个特征点在图像平面的像素坐标和多个特征点在空间光调制器平面的物理坐标；根据多个特征点在图像平面的像素坐标和多个特征点在空间光调制器平面的物理坐标得到单应性关系，并根据单应性关系得到全局坐标映射。本发明具有如下优点：满足获取宽视场、高分辨、实时性显微图像的需求。

技术领域

本发明属于结构光编码、计算摄像、显微成像领域，具体涉及一种宽视场高分辨显微成像中像感器阵列标定方法。

背景技术

随着显微生物学的发展，人们对显微成像技术的要求日益提高。获取宽视场、高分辨、实时性的显微图像，是开深入展很多显微生物学研究的先决条件。例如对于癌症的研究，观察癌细胞的增殖过程需要高分辨图像，而观察癌细胞的转移则依赖与宽视场。再者观察神经元上信号的快速传递，则要求高速实时地获取显微图像。

通过一系列物镜组，可以将显微镜目镜看到的像转换为宽视场曲面中间像，像感器阵列对曲面像进行分视场采集可以获取子视场高分辨图像。将众多高分辨子图拼实时地接成宽视场高分辨大图，则依赖于显微视场下像中像感器阵列的标定。

与传统宏观场景成像条件不同，显微视场下的相机阵列标定更具挑战性。首先显微物镜浅景深的限制，使得标定物不能通过变换姿态获取三维信息；其次包含曲面像多级物镜成像系统，使得逐级标定难以实施。因此，亟需一种应用于宽视场高分辨显微视场下相机阵列标定方法，以满足获取宽视场、高分辨、实时性显微图像的需求。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种宽视场高分辨显微成像中像感器阵列标定方法，满足获取宽视场、高分辨、实时性显微图像的需求。

为了实现上述目的，本发明的实施例公开了一种宽视场高分辨显微成像中像感器阵列标定方法，包括以下步骤：S1：对像感器阵列进行渐晕效应标定与校正，以使所述像感器阵列中所有子视场像感器以相同辐射出度的场景时获得的各像素具有相同的灰度值；S2：使用空间光调制器对时空联合结构进行光编码，以建立多个特征点在图像空间与物理空间之间的对应关系；S3：对所述时空联合结构进行光解码，以获取所述多个特征点在图像平面的像素坐标和所述多个特征点在空间光调制器平面的物理坐标；S4：根据所述多个特征点在图像平面的像素坐标和所述多个特征点在空间光调制器平面的物理坐标得到单应性关系，并根据所述单应性关系得到全局坐标映射。

进一步地，通过以下公式对像感器阵列进行渐晕效应标定与校正：

Pix'(x,y)＝f(f^-1(Pix(x,y))·S(Dis(x,y)))

其中，Pix'(x,y)为校正后灰度，Pix(x,y)为原始灰度，f为相机响应函数，S(Dis(x,y))为离心距离相关的补偿系数。

进一步地，所述空间光调制器包括胶片、DMD、LCD和LCOS。

进一步地，步骤S3进一步包括：提取所述多个特征点在图像平面的像素坐标，以及根据编码方式解码得到所述多个特征点在空间光调制器平面的物理坐标。

进一步地，所述包括S4进一步包括：在求取每个子视场像感器平面到空间光调制器平面的单应性矩阵后，利用各自的单应性矩阵，可以建立任意物理位置到子视场图像像素位置的映射；根据总体物理视场对应的总像素数，获取总图的每个像素对应的物理尺度，从而建立任意物理位置到总视场图像像素位置的映射；将所述子视场图像像素位置的映射和所述总视场图像像素位置的映射融合为总视场图像像素位置到子视场图像像素位置的映射。