[发明专利]一种显微系统图像畸变矫正方法

说明书

本发明公开了一种显微系统图像畸变矫正方法，包括FPGA、光源驱动电路、激光头、图像传感器和图像显示器，其特征在于：其步骤为：步骤1：开机系统自检；步骤2：开启频闪照明光源；步骤3：采集M张明场图像；步骤4：采集N张暗场图像；步骤5：图像预处理；步骤6：综合明暗视场下的图像；步骤7：建立图像畸变模型；步骤8：执行图像畸变矫正；步骤9：畸变矫正完成。能够普遍适用于各种显微系统，实现显微系统图像畸变的高精度矫正。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种显微系统图像畸变矫正方法。

背景技术

随着CCD和CMOS相机在显微领域的广泛应用以及显示技术的飞速发展，显微镜的功能也得到了提升，变得更简便、更容易操作，能够提供数字图像输出的载有相机的显微镜越来越多地出现在了生物、医学、化工等各类科研领域。

图像畸变是由于光学系统的几何特性以及光学系统在生产过程中的装配和加工误差造成的不同程度的图像失真，常见的图像畸变有枕形畸变和桶形畸变。图像畸变虽然不会影响成像的清晰度，但是会造成图像的扭曲和变形，对像质产生严重的影响。

现阶段检测仪器和机器视觉领域普遍采用明场和暗场检测技术，两种技术都是利用反射光来构造图像，明场系统中的反射光近似为镜面反射，暗场系统利用光的漫反射来构造图像，明场和暗场都有各自特定的图像特征捕获类型。

激光光源具有单色性好、亮度高、方向性好的特点，能够提供高强度照明，采用激光光源作为配套的照明设备可增加对图像信号的捕捉能力。

显微镜能够将微小的物体放大至人的肉眼能够观测的尺度，在生物领域，科研人员能够使用显微镜对各种微生物和生物组织进行观察；在化工领域，各种化学实验以及试品的制备也离不开显微镜；在医学领域，医务工作者经常使用显微镜对病理切片等各种检材进行观察，用来辅助对患者病情的进一步诊断。但是在显微镜的使用过程中，如果输出的图像发生了畸变，则会不同程度地影响到科学研究的结果，甚至会影响到医务工作者对患者病情的判断。

申请公布号为CN 103353388 A，发明名称为“一种具摄像功能的双目体式显微成像系统标定方法及装置”的中国专利公开了一种具有摄像功能的双目体式显微成像系统标定方法及装置，包括标定板的设计与制备、采集标定板图像、标定板图像检测、计算标定板上特征点的三维坐标值，并确定特征点与图像点之间的对应关系、构建显微成像系统畸变模型，并估算显微成像系统参数初值、自标定优化运算这些步骤。这种方法的应用场景具有很大的局限性，这种方法仅仅适用于基于双目视觉的显微系统的图像畸变矫正，并不适用于一般的单目显微镜。

申请公布号为CN 106204421 A，发明名称为“一种超广角图像快速畸变矫正方法”的中国专利公开了一种面向超广角图像的快速畸变矫正方法，通过经度模型对图像进行矫正。首先利用图像畸变特征确定球面中心和初始半径，然后针对每个像素的位置对半径大小进行优化处理，通过坐标变换进行原始图像和矫正图像的空间坐标转换，最后利用双线性插值获取颜色信息。显微图像的成像特点之一就是成像视野范围小，这种针对超广角图像的畸变矫正方法显然在显微系统的图像畸变矫正中不适用。

申请公布号为CN 104809696 A，发明名称为“图像畸变矫正方法和系统”的中国专利公开了一种图像畸变矫正方法和系统。 其中图像畸变矫正方法包括：步骤 S1：对一基准图片的原图片进行畸变，得到所述基准图片畸变后的图片，其中所述基准图片中标定有 N个离散点，N≥1且N为自然数；步骤 S2：得到所述原图片中每一离散点的位置以及所述畸变后的图片中每一离散点的位置；步骤S3：用所述畸变后的图片中离散点的位置减去所述原图片中离散点的位置，得到离散点的移位矢量；步骤 S4：采用插值方法计算出所述基准图片的整个图像的移位矢量场；步骤 S5：根据所述移位矢量场对需矫正图像进行图像畸变矫正。由于显微镜的成像系统与传统镜头在光机结构上存在很大的差别，从而导致了他们的系统模型也不一致，所以这种矫正方法在显微系统的图像畸变矫正中并不适用。