一种显微镜图像的景深延拓方法及装置与流程

技术特征：
1.一种显微镜图像的景深延拓方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)对显微镜图像建立拉普拉斯金字塔，获取图像在不同尺度上的高频信息；(2)对拉普拉斯金字塔的最顶层高斯模糊图层进行深度估计，得到深度估计信息图；(3)将步骤(1)中的高频信息和步骤(2)中的深度估计信息图组成深度估计金字塔，融合深度估计金字塔得到大分辨率的相对深度图；(4)将步骤(3)中的大分辨率的相对深度图以最大值原则获取决策图；(5)由步骤(4)获取的决策图指导显微镜图像清晰度区域提取，再进行图像序列融合，得到景深延拓后的显微镜图像。2.根据权利要求1所述的显微镜图像的景深延拓方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述高频信息的获取方法为：将单张图像输入图像建立拉普拉斯金字塔；记第i层原图像为g
i
，down()为下采样操作，up()为上采样操作，拉普拉斯金字塔第i图像l
i
的获取方法如下：l
i
＝g
i-up(down(gi))得到的拉普拉斯金字塔只是图像的高频成分，残差层的像素值有正有负，不论像素值的符号如何都属于高频成分，对拉普拉斯金字塔的残差层图像取绝对值，完成多尺度图像高频信息的提取，最终得到的拉普拉斯金字塔的残差图层表达式为：l
i
＝abs(g
i-up(down(gi)))。3.根据权利要求2所述的显微镜图像的景深延拓方法，其特征在于，在步骤(2)中，对拉普拉斯金字塔的最顶层高斯模糊图层进行深度估计，得到深度估计信息图的方法为：将拉普拉斯金字塔的残差图层作为先验信息结合自然图像抠图理论，具体为：通过对先验信息应用matting laplacian矩阵得到图像每个像素的深度信息，它是通过最小化如下损失函数得到的图像深度信息：得到的图像深度信息：和d是向量形式的图像先验信息和图像深度信息，是一个对角矩阵，当i像素处于图像中物体的边缘位置时，l是matting laplacian矩阵，矩阵l的元素值为：δ
ij
是kronecker函数，u3是3阶单位阵，μ
k
和∑
k
是窗口ω
k
的均值和协方差矩阵，ε是正则化参数，i
i
和i
j
是像素点i和j的像素值，|ω
k
|是窗口ω
k
的大小；求解上述方程得到最终深度估计信息图d。4.根据权利要求1所述的显微镜图像的景深延拓方法，其特征在于，在步骤(4)中，获取决策图的方法为：根据得到的深度信息图像序列逐像素取大返回索引值得到决策图：其中，n表示深度信息图像序列组数，i表示深度信息图像中的i行，j表示深度信息图像中的j列。
5.根据权利要求1所述的显微镜图像的景深延拓方法，其特征在于，在步骤(5)中，对决策图应用中值滤波除去椒盐噪声，用滤波后的决策图指导源图像序列进行融合，融合图像的像素值是对应索引图像像素点的像素值。6.一种显微镜图像的景深延拓装置，其特征在于，所述装置包括：高频信息提取模块，对显微镜图像建立拉普拉斯金字塔，获取图像在不同尺度上的高频信息并输入到深度估计模块；深度估计模块，对拉普拉斯金字塔的最顶层高斯模糊图层进行深度估计，得到深度估计信息图；将步骤(1)中的高频信息和步骤(2)中的深度估计信息图组成深度估计金字塔，融合深度估计金字塔得到大分辨率的相对深度图；融合模块，将大分辨率的相对深度图以最大值原则获取决策图；及由决策图指导显微镜图像清晰度区域提取，再进行图像序列融合，得到景深延拓后的显微镜图像。7.根据权利要求6所述的显微镜图像的景深延拓装置，其特征在于，在高频信息模块：将单张图像输入图像建立拉普拉斯金字塔；记第i层原图像为g
i
，down()为下采样操作，up()为上采样操作，拉普拉斯金字塔第i图像l
i
的获取方法如下：l
i
＝g
i-up(down(gi))得到的拉普拉斯金字塔只是图像的高频成分，残差层的像素值有正有负，不论像素值的符号如何都属于高频成分，对拉普拉斯金字塔的残差层图像取绝对值，完成多尺度图像高频信息的提取，最终得到的拉普拉斯金字塔的残差图层表达式为：l
i
＝abs(g
i-up(down(gi)))。8.根据权利要求6所述的显微镜图像的景深延拓装置，其特征在于，在深度估计模块：对拉普拉斯金字塔的最顶层高斯模糊图层进行深度估计，得到深度估计信息图的方法为：将拉普拉斯金字塔的残差图层作为先验信息结合自然图像抠图理论，具体为：通过对先验信息应用matting laplacian矩阵得到图像每个像素的深度信息，它是通过最小化如下损失函数得到的图像深度信息：得到的图像深度信息：和d是向量形式的图像先验信息和图像深度信息，是一个对角矩阵，当i像素处于图像中物体的边缘位置时，l是matting laplacian矩阵，矩阵l的元素值为：δ
ij
是kronecker函数，u3是3阶单位阵，μ
k
和∑
k
是窗口ω
k
的均值和协方差矩阵，ε是正则化参数，i
i
和i
j
是像素点i和j的像素值，|ω
k
|是窗口ω
k
的大小；求解上述方程得到最终深度估计信息图d。9.根据权利要求6所述的显微镜图像的景深延拓装置，其特征在于，在融合模块：获取决策图的方法为：根据得到的深度信息图像序列逐像素取大返回索引值得到决策图：
10.根据权利要求6所述的显微镜图像的景深延拓装置，其特征在于，在融合模块：对决策图应用中值滤波除去椒盐噪声，用滤波后的决策图指导源图像序列进行融合，融合图像的像素值是对应索引图像像素点的像素值。

技术总结
本发明公开了一种显微镜图像的景深延拓方法：对显微镜图像建立拉普拉斯金字塔，获取图像在不同尺度上的高频信息；对拉普拉斯金字塔的最顶层高斯模糊图层进行深度估计，得到深度估计信息图；将高频信息和深度估计信息图组成深度估计金字塔，融合深度估计金字塔得到大分辨率的相对深度图；将大分辨率的相对深度图以最大值原则获取决策图；由决策图指导显微镜图像清晰度区域提取，再进行图像序列融合，得到景深延拓后的显微镜图像。本发明还公开了一种显微镜图像的景深延拓装置，包括：高频信息提取模块、深度估计模块和融合模块。该方法及装置可以有效减小显微镜直接获取图像的弥散斑对最终大景深图像对比度的影响。斑对最终大景深图像对比度的影响。斑对最终大景深图像对比度的影响。


技术研发人员：匡婷娜 周海洋 余飞鸿
受保护的技术使用者：杭州图谱光电科技有限公司
技术研发日：2021.10.22
技术公布日：2022/1/21