[发明专利]一种非标记细胞显微图像增强方法及系统

权利要求书

1.一种非标记细胞显微图像增强方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、输入非标记细胞显微图像I；

S2、利用滑动窗口中心灰度增强算法，对非标记细胞显微图像I位于滑动窗口中心的像素I(x,y)进行灰度值预增强；

S3、重复滑动窗口，使得滑动窗口中心遍历非标记细胞显微图像I，对每一个像素进行灰度值预增强，获得预增强的非标记细胞显微图像I_h；

S4、利用高斯多尺度差分加权算法对预增强的非标记细胞显微图像I_h进行计算处理，得到高斯多尺度加权图像I_G；

S5、利用预增强的非标记细胞显微图像I_h与经自适应权值约束的高斯多尺度加权图像I_de作差分运算，得到增强后的非标记细胞显微图像I_final；

所述S2中的滑动窗口中心灰度增强算法，是由大小为m×m，步长为1的滑动窗口对其中心像素I(x,y)作预增强操作，所述滑动窗口的横向滑动范围T_x和纵向滑动范围T_y如下：

其中，x表示横坐标，y表示纵坐标，R_x表示滑动窗口横坐标大小，R_y表示滑动窗口纵坐标大小，T_x表示滑动窗口的横向滑动范围，T_y表示滑动窗口的纵向滑动范围，I(x,y)表示滑动窗口中坐标为(x,y)的中心像素；

所述S2包括如下步骤：

S21，计算得到滑动窗口的像素灰度均值I_avg，计算公式如下：

其中，M表示输入的非标记细胞显微图像I的长度，N表示输入的非标记细胞显微图像I的宽度；

S22，利用滑动窗口的像素灰度均值I_avg，计算得到滑动窗口的像素灰度标准差I_μ，计算公式如下：

其中，(I(x,y)-I_avg)²表示像素I(x,y)灰度值的方差公式；

S23，利用滑动窗口的像素灰度均值I_avg和像素灰度标准差I_μ，通过σ准则估计滑动窗口的背景最大灰度值I_TMAX和滑动窗口的背景最小灰度值I_TMIN，计算公式如下：

I_TMAX＝I_μ+I_avg

I_TMIN＝I_μ-I_avg

S24，计算滑动窗口的最大灰度值I_MAX和滑动窗口的最小灰度值I_MIN，计算公式如下：

I_MAX＝g_max(I_E,I(x,y))

I_MIN＝g_min(I_E,I(x,y))

其中，g_max和g_min表示求取最大值与最小值的函数，I_E表示以像素I(x,y)为中心，大小为m×m的局部空间区域；

S25，利用像素I(x,y)分别与滑动窗口的最大灰度值I_MAX、滑动窗口的最小灰度值I_MIN计算得出亮细节灰度值I_bri和暗细节灰度值I_bla，所述亮细节灰度值I_bri和暗细节灰度值I_bla计算公式如下：

I_bri＝I(x,y)-I_MIN

I_bla＝I_MAX-I(x,y)

S26，通过对亮细节灰度值I_bri、暗细节灰度值I_bla、滑动窗口的最大灰度值I_MAX和滑动窗口的最小灰度值I_MIN对比分析得到优化的亮细节灰度值I_bright和优化的暗细节灰度值I_black，计算公式如下：

I_bright＝g_max(I_MAX,I_bri)

I_black＝g_max(I_MIN,I_bla)

S27，利用优化的亮细节灰度值I_bright和优化的暗细节灰度值I_black，计算对滑动窗口中心像素I(x,y)灰度值预增强，增强公式为：

I_h(x,y)＝I(x,y)+w₁·I_bright-w₂·I_black

其中，I_h(x,y)表示通过公式预增强后的滑动窗口中心像素灰度值，w₁表示调节图像亮细节灰度值的参数，w₁越大图像亮细节增加程度越大，w₂表示调节图像暗细节灰度值的参数，w₂越大图像暗细节增加程度越大；

所述S4对预增强的非标记细胞显微图像I_h作多尺度高斯滤波处理，再将多尺度高斯图像组分别与标准差为σ₁的高斯图像作图像差分运算，再将多尺度差分图像组作加权累加运算，得到高斯多尺度加权图像；高斯滤波中的高斯函数公式为：

其中，x，y表示预增强非标记细胞显微图像I_h上的坐标，σ_i表示高斯函数的标准差，其半径服从3σ准则，i表示高斯尺度空间层数,σ_i＝i·σ₁,(i＝2,3,...,n)，G_σi表示不同尺度的高斯核；所述S4包括如下步骤：

S41，选取不同大小的高斯核对预增强的非标记细胞显微图作高斯滤波操作，经过多尺度高斯滤波后的高斯图像组I_σi表示如下：

I_σi＝G_σi*I_h

其中，*表示卷积运算，I_σi表示高斯图像组；

S42，选择不同大小的σ值后与标准差为σ₁的高斯图像作图像差分运算以过滤低频信息保留高频信息，得到多尺度差分图像组I_Gaσi表示如下：

S43，利用多尺度差分图像组I_Gaσi与权重w_i做加权和运算，得到高斯多尺度加权图像I_G表示如下：

其中，w_i表示多尺度差分图I_Gaσi进行加权和运算时依次所乘的权重，I_G表示高斯多尺度加权图像。