[发明专利]一种显微成像采集、控制与自动处理系统及处理方法

权利要求书

1.一种显微成像采集、控制与自动处理系统，其特征在于：包括物镜参数采集模块、图像显示与参数控制模块、显微图像复原与增强模块、DSP芯片控制处理模块、图像采集模块、光照控制模块、自动对焦模块、长度可调的杂散光控制装置、滤光片转换器、光源光照强度控制装置；

所述的物镜参数采集模块和图像采集模块的信号输出端与DSP芯片控制处理模块信号输入端连接，DSP芯片控制处理模块的信号输出端分别与图像显示与参数控制模块、显微图像复原与增强模块、光照控制模块、自动对焦模块的信号输入端连接，光照控制模块的信号输出端分别与长度可调的杂散光控制装置、滤光片转换器、光源光照强度控制装置的信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种显微成像采集、控制与自动处理系统的处理方法，其特征在于：

步骤一：在物镜参数采集模块中预先使用调制传递函数测试仪测量成像系统在子午面以及弧矢面上在不同视场处的MTF；基于MTF函数和点扩散函数相互之间的频域-空间域变换关系计算出各个视场相对应的点扩散函数；

步骤二：在图像采集模块中使用CCD传感器阵列先通过I2C总线将视频流置于FIFO中存储，而后在FIFO中的视频流再通过I2C总线将每一帧的图像逐帧传入DSP中；

步骤三：通过图像采集模块中的光照强度传感器实时采集光源在经过样本后的光照强度并通过串口将数据传输至DSP；

步骤四：在DSP中预先设定光照强度值，与从光照强度传感器的数据进行对比，通过串口再对光源进行负反馈控制以保证光照强度始终处于所设定的值；

步骤五：通过转动滤光片转换器选择滤光片采集所需要波段的信息并减弱成像过程中色差对图像质量的影响；

步骤六：在长度可调的杂散光控制装置中预先设置默认镜筒位置；

步骤七：在自动对焦模块中基于CCD采集到的图像并结合人眼视觉系统；即：

I_HVS＝|I_o*G_high-I_o*G_low|

其中，I_HVS为HVS感兴趣区域的图像，I_o为原始图像，G_high和G_low分别为两个截止频率不同的高斯滤波器，*为卷积符号；

在此基础上，使用拉普拉斯算子对I_HVS进行计算，并将计算后结果图像求和：

I_R＝I_HVS*ΔL

其中I_R为计算后结果，ΔL为拉普拉斯算子，Sum为最终求和结果，m为图像行数，(i,j)表示图像中像素坐标；n为图像列数；

在DSP中通过控制物镜与样本间距离来获得不同的图像并计算各幅图像的结果，通过负反馈调节控制控制物镜与样本间距离使计算结果处于最小值从而保证镜头处于最佳对焦位置；

步骤八：在显微图像复原与增强模块中采用基于DSP的图像复原及增强方法对采集到的显微图像进行复原以及增强；

基于广泛被接受的图像退化模型：

Y＝hX+n

其中，Y为被观察的图像，X为原始图像，h为点扩散函数对应的模糊矩阵，n为加性噪声；构建一个用于求解原始图像X的正则化函数E：

E＝||Y-hX||²+λJ(X)

其中λ为正则化因子，J(X)为规整化项；通过最小化E的值得到理想的原始图像

基于显微图像的实际图像退化状况，将规整化项J(X)定义为：

对于图像X中的任意像素点k，是图像的一阶微分；|| ||₂为二阶范数；J(f)为非零像素点，即符号#的意义；

对于各个视场，分别通过早先获得的点扩散函数求解即得到各视场的复原图像将各视场的复原后图像根据视场划分进行融合，重构得到融合图像；

对于融合后得到的图像，对其进行中值滤波以及均值滤波以去除其中的噪声，并对图像进行伽马校正以使其符合样本实际的灰度分布规律；

在图像显示与参数控制模块中通过使用上位机编写软件通过串口与DSP通信，负责原始图像以及复原后图像的显示。

3.根据权利要求2所述的一种显微成像采集、控制与自动处理系统的处理方法，其特征在于：还包括手动控制模式，手动控制模式下向DSP传输参数以控制硬件设备。