浮游藻类细胞显微多聚焦图像融合方法

以鱼腥藻、栅藻和盘星藻为分析对象,通过采集多个焦平面的显微图像,基于拉普拉斯能量与引导滤波以及图像HSV颜色空间饱和度分量分别检测显微图像聚焦区域和失焦区域,研究浮游藻类细胞显微多聚焦图像融合方法,并与小波变换、拉普拉斯金字塔以及脉冲耦合神经网络融合方法进行对比分析。结果表明：鱼腥藻、栅藻和盘星藻融合图像的边缘信息保持度、空间频率、平均梯度分别为0.3529、8.9654、0.0055,0.3778、7.0058、0.0023和0.2940、1.5445、0.0005,均优于对比融合方法,具有更好的边缘信息传递能力及更高的图像清晰度,有效实现了浮游藻类细胞显微多聚焦图像融合,为获取浮游藻类细胞的全景深显微图像提供了思路。     

应用共焦空间微分显微镜获取边缘增强显微图像

生物样品图像边缘增强与提取是医学图像处理的关键技术之一,是进行生物样品形态分析的基础。图像边缘增强通常是通过计算机编程对原始图像进行后期处理来实现的,然而,这里应用共焦空间微分显微镜系统,实现了在获得样品共焦显微图像的同时直接获取对应的边缘增强显微图像,且图像分辨率与对比度较高。实验不仅获取了掩膜板与标准分辨率板RTA-07的边缘增强图像,说明系统分辨率达到1.5μm,而且实现了生物细胞的边缘增强图像的获取,如血红细胞与口腔上皮细胞,图像可用于样品尺度与面积等形态的分析与计算,在生物医学研究中有实际应用意义。     

基于能量分布的显微成像系统3D-PSF选取方法

在数字共焦显微技术的图像反卷积复原中,三维点扩展函数(3D-PSF)空间大小的选取与图像复原效果有密切的关系。依据显微镜三维成像原理以及3D-PSF模型,分析了显微镜3D-PSF的能量分布和3D-PSF空间大小的关系,提出了一种通过复原效率与能量关系曲线拐点进行能量阈值确定,以实现3D-PSF空间大小选取的方法。模拟了生物光学显微镜3种不同数值孔径(放大倍数)物镜下图像的采集和3D-PSF的生成,获取不同能量大小3D-PSF对细胞三维仿真图像的反卷积复原结果。提出的方法为三维显微图像反卷积复原中3D-PSF的自动选取奠定了基础。     

细胞显微图像的处理与识别系统研究

介绍了模板匹配和特征识别两种识别方案,采用数字图像处理技术和模式识别技术,实现了细胞显微图像中的细胞自动识别与分类.实验结果表明,特征识别具有直接性、运算量小等特点,为细胞显微图像的模式识别提供了可靠有效的方法.     

基于光照和帧间预测的空间图像曝光控制算法

为了解决空间图像中因曝光控制不理想产生的曝光过度和拖尾问题,提出了一种基于光照变化和灵活块划分的空间图像曝光控制算法。该方法考虑大气吸收对光照辐射衰减的影响,得出了光照强度与CCD相机曝光时间的关系,推导出相应的空间图像成像模型;对前一幅图像进行分块,分别比较当前块和周围相邻块的灰度均值,判断两者是否进行合并,如果灰度均值差大于阈值,则两块不合并,否则合并。根据块合并后的划分程度预测当前图像的曝光时间。实验结果表明,经过对曝光时间的准确控制,拍摄的天文图像的信噪比(SNR)最高能够提高2.49 dB。有效地解决了空间图像中曝光过度和拖尾问题,并实现了曝光时间的自适应调节。     

最近邻域与无邻域算法结合空间滤波实现显微光切片

运用最近邻域与无邻域算法,并结合空间滤波方法,可去除显微切层图像的离焦模糊成份,可获得高成像速度、高质量的显微光切片。对各种显微图像进行了光切片处理,并与由现有去卷积处理、结构光照明等方法获得的光切片图像进行了对比,验证了该算法在去除模糊信息方面有更好的效果,提高了图像处理效率,获得了令人满意的光切片图像。在此基础上研制出了显微光切片图像处理系统。运用最近邻与无最近邻算法,结合空间滤波方法,采用简便可调的卷积模糊算子代替点扩散函数的估计过程,图像处理方便快捷,可较好地去除离焦平面的模糊信息。     

激光共焦扫描显微镜中的图像复原方法

在非负值和有限支撑域的递归逆滤波（NAS-RIF）盲图像复原算法的基础上,根据激光共焦扫描显微镜(LCSM)采集到的图像特点,提出了改进方法.首先对LCSM采集到的显微图像进行高斯滤波以提高退化图像的信噪比,然后进行局部直方图均衡以突出显微图像的细节,最后在代价函数中加入空间自适应正则化项,较好地恢复了具有丰富细节信息的显微图像.     

数字图像消卷积在显微测量中的应用

研究了数字图像消卷积在显微测量中的应用。在测量系统点扩展函数的基础上,利用频谱空间变换消卷积图像处理方法,消除了传统光学显微成像中的几何不清晰度。通过对显微图像进行复原,实现了反射式一维线宽的显微精确测量。在医用接骨钢板表面质量的评价中,对10μm量级的划痕宽度实现了精确和方便的测量。该技术对相关计量技术的发展具有重要意义。     

一种改进的Sobel梯度函数自动对焦评价算法

传统的自动对焦梯度函数评价算法在对细胞显微图像进行对焦时,由于对焦精度不佳,图像受噪声的影响较大。针对此问题,通过对不同对焦评价函数性能进行对比,提出了一种基于Sobel梯度函数改进的自动对焦评价算法——Sobel4direction_Brenner梯度函数算法。对对焦评价技术设计指标和算法的通用性进行了验证,结果表明:在调焦时该算法较传统对焦梯度函数能更好的抑制噪声,并且使电机在爬山算法的搜索对焦中具有更小的对焦搜索区间范围,获得的细胞显微图像的清晰度评价值也更高。     

显微动态图像分析技术及其在生物物理中的应用

介绍了一种可实时监测细胞生命活动的显微动态图像分析技术。该技术把显微光学成像技术、数字处理技术和动态图像分析技术结合为一体,可实现对活细胞的结构功能、生长过程和环境变化的影响等进行非侵入性连续监测。通过在细胞膜弹性模量测量中的应用表明,该技术不仅原理可靠,实现容易,应用方便,而且检测速度快,测量精度高,稳定性能好。此项技术可望在生物物理学的实验研究中获得广泛的应用。     

基于梯度和小波变换的水下距离选通图像去噪

水体的散射效应、激光光斑、成像器件的非理想化等因素使得图像出现大量无规律粒状噪声,它们增加了水下距离选通图像的背景噪声,模糊了目标轮廓,掩盖了目标细节,降低了图像的信噪比。针对上述问题本文提出了一种基于梯度和小波变换的去噪方法。首先对图像进行余弦小波变换,得到不同频率空间的图像集。低频空间引入新的图像梯度强化方法以提高图像的纹理信息量;对应非均匀性条带的LH或HL空间做曲面拟合处理以消除非均匀性条带的影响;在HH空间去噪过程中,低层空间做非局部均值处理以保留图像相似信息,高层空间做分数阶积分处理以保留图像细节信息。最后小波逆变换得到结果图像。从实验水槽中采集水下图像进行算法验证,将改进方法与已有算法比对分析。实验表明,本文所研究的水下去噪算法,能够平滑噪声且更大限度地保留图像细节纹理,在客观评价指标上提升了6%。     

SAR图像中机场跑道自动检测方法研究

跑道检测通常由边缘检测和霍夫变换2个步骤组成.由于SAR图像中存在大量斑点噪声,使得边缘检测中存在大量虚假边缘,增加了霍夫变换的时间,降低了跑道检测的准确度,提出一种基于区域分割和距离变换的SAR图像中机场跑道自动检测的新方法.采用基于统计信息的方法增强跑道一背景的对比度,然后用二维直方图阈值分割方法分割图像,再通过距离变换对跑道一背景二值图进行处理,得到跑道中心线的大致分布,最后采用局部空间霍夫变换得到跑道参数.实验结果表明:该方法能够可靠检测出跑道,运算速度满足实时性要求.     

基于Tetrolet变换的红外与可见光融合

针对目前红外与可见光图像融合速度慢、 融合结果对比度不高且易产生伪影的缺点,提出一种基于Tetrolet变换的改进融合算法。首先,将可见光图像转换到lαβ颜色空间得到三个几乎不相关的彩色通道;然后对其l分量和红外图像分别进行Tetrolet变换,对于低通系数引入邻域能量及其接近度的融合规则。而对Tetrolet系数采用伪随机傅里叶矩阵进行观测并加权融合其观测值;接下来对融合后观测值采用CoSaMP优化算法迭代出融合后的Tetrolet系数,并经Tetrolet重构得到融合后的灰度图像;最后将灰度图像映射到RGB颜色空间获得最终的融合图像。实验证明了本文算法的有效性。     

Gradient-norm-based histogram equalization taking account of HSV color space distribution

In the present paper, we propose an image contrast enhancement method that can enhance the contrast of a color image naturally by taking account of a color space shape. The proposed method realizes the natural enhancement based on two kinds of intensity histograms: a gradient-norm-based histogram and an ideal histogram derived from the shape of a color space. The former histogram is used to suppress over-enhancement in the flat regions of an image and the latter histogram is used to prevent the whole image from being darken. Concretely, the aforementioned intensity histograms are appropriately mixed into a histogram with a weight based on the average intensity of the input image. The contrast enhancement of the input image is realized using the cumulative histogram of the mixed histogram as an intensity transform function. To verify the validity of the proposed method, in experiments, the proposed method is applied to a variety of images and experimental results are evaluated qualitatively and quantitatively.     

结合边缘信息和图像特征信息的曲波域遥感图像融合

曲波变换是一种更适合于图像处理的多尺度几何分析方法,具有比小波变换更强的方向选择和辨识能力,而且对图像边缘的表达更优于小波.结合色度-饱合度-亮度变换将其应用于合成孔径雷达图像和多光谱图像融合可以更好地表示图像中的有用特征.首先对多光谱图像进行色度-饱合度-亮度变换,得到亮度分量Ⅰ,对雷达图像和Ⅰ分量进行曲波变换得到粗尺度系数和细节尺度系数;将雷达图像的粗尺度系数和细节尺度系数进行叠加,计算归一化的曲波系数直方图,定义边缘有效因子,利用合成孔径雷达图像的特征信息将曲波变换系数分为均匀区、非均匀区和亮点目标区.然后采用相应的融合规则对融合图像的粗尺度系数进行处理,对细节尺度系数采用简单的直接取大方法,逆变换后得到新的亮度分量.用新的亮度分量替代原亮度分量进行逆色度-饱合度-亮度变换得到最终融合结果,利用统计类指标对融合结果进行评价.实验结果表明,该方法在保持光谱信息和提高空间分辨率上都有较好的效果.     

结合边缘信息和图像特征信息的曲波域遥感图像融合

曲波变换是一种更适合于图像处理的多尺度几何分析方法,具有比小波变换更强的方向选择和辨识能力,而且对图像边缘的表达更优于小波.结合色度-饱合度-亮度变换将其应用于合成孔径雷达图像和多光谱图像融合可以更好地表示图像中的有用特征.首先对多光谱图像进行色度-饱合度-亮度变换,得到亮度分量I,对雷达图像和I分量进行曲波变换得到粗尺度系数和细节尺度系数;将雷达图像的粗尺度系数和细节尺度系数进行叠加,计算归一化的曲波系数直方图,定义边缘有效因子,利用合成孔径雷达图像的特征信息将曲波变换系数分为均匀区、非均匀区和亮点目标区.然后采用相应的融合规则对融合图像的粗尺度系数进行处理,对细节尺度系数采用简单的直接取大方法,逆变换后得到新的亮度分量.用新的亮度分量替代原亮度分量进行逆色度-饱合度-亮度变换得到最终融合结果,利用统计类指标对融合结果进行评价.实验结果表明,该方法在保持光谱信息和提高空间分辨率上都有较好的效果.     

基于区域检测与非下采样轮廓波变换的红外与彩色可见光图像融合

针对灰度图像融合的分辨率低及现有的彩色图像融合方法融合的图像色彩不自然、不符合人的视觉感受的特点,在此提出一种基于Snake模型的区域检测和非下采样轮廓波变换(NSCT)的红外与彩色可见光图像融合的方法。首先对彩色可见光图像进行亮度、色度和饱和度(IHS)颜色空间变换提取亮度分量,并用Snake模型对红外图像的目标区域进行检测;然后对亮度分量和目标替换的红外图像应用NSCT分解,对所得到的高频系数采用像素点"绝对值和取大"、低频系数采用基于"亮度重映射技术"的加权融合规则进行融合;通过对融合系数进行NSCT逆变换获得融合图像的亮度分量,最后运用颜色空间逆变换得到融合图像。实验结果表明,所提出的融合方法既能保持可见光图像的高分辨率和自然色彩,又能准确保留红外图像中检测出的目标信息,获得视觉效果较好、综合指标较优的融合图像。     

一种基于灰度变换的红外图像增强算法

针对红外图像，采用双门限分割法进行图像分割，然后采用分段灰度变换法进行图像增强。根据具体图像，通过人机交互的方式确定2个阈值，将图像分割为目标区、过渡区和背景区3部分；按照每一部分的特点，设计不同的灰度变换，对图像进行分段线性增强，得到感兴趣目标区的最佳视觉效果。通过对16位红外图像进行实验，得到了满意的结果。实验表明,该算法灵活便捷，在增加对比度和去除噪声的同时，还抑制了背景，达到了预期的效果。     

被湍流大气退化的激光光斑：尺度测量与形变特征描述

根据数值方法获得的在湍流大气中传播的激光束的长曝光光斑空间分布特征，确定了ＣＣＤ成像技术中的背景信号的大小，进而解决了光斑尺度的测量问题。从数值分析和实验测量了两方面分析了被湍流大气退化的光斑的形变特征的描述方法，引入了对应于工程应用的高于一定阈值的最大光斑半径和占空比。     

近红外与可见光双通道传感器信息融合的去雾技术

为了对雾霾天气下的图像进行去雾处理,多幅图像去雾算法是常用的方法之一。多幅图像去雾算法也有多种形式,部分算法面临硬件实现困难、获取途径受限或者可实施性弱等问题,而且多幅图像比对处理时常常涉及图像配准,造成算法的实时性差、计算复杂度高等问题。针对以上问题,提出的算法为多幅图像去雾提供了新的思路,基于双目传感器硬件架构能够同时捕获近红外和可见光图像,将近红外传感器图像作为新的数据源,近红外传感器能够在一定程度上穿透雾霾,在雾天捕获可见光传感器无法捕获的图像细节,而且硬件实现简单。可见光图像的颜色信息较丰富,近红外传感器图像对近处场景细节的描述能力较好,捕获的图像稍加校正就能实现完全配准,将近红外图像与可见光图像进行融合,在去雾的同时,可以将近红外传感器图像中的原始细节提取融合到彩色可见光传感器图像中,得到边缘、轮廓等细节信息更加丰富的去雾图像。基于上述思路,借助近红外传感器对边缘细节的描述能力和可见光传感器对颜色信息的反映能力,提出了一种基于近红外与可见光双通道传感器图像融合的去雾算法。首先,将彩色可见光图像转换到HIS彩色空间,分别得到亮度通道图像、色调通道图像和饱和度通道图像。先将其亮度通道图与近红外图像进行融合去雾处理。采用非下采样Shearlet变换（NSST）进行分解,对得到的高频系数进行双指数边缘平滑滤波器保边滤波处理,对低频系数进行反锐化掩蔽处理,通过融合规则和反向变换得到新的亮度通道图像。然后,在对可见光图像的色彩处理中,建立饱和度图的退化模型,采用暗原色原理对参数进行估计,得到估计的饱和度图。最后,将新的亮度通道图像,估计的饱和度图像和原色调图像反映射到RGB空间得到去雾图像。为了验证新算法的有效性,特选取四组雾天拍摄的真实近红外图像与可见光图像进行融合去雾处理,将融合结果与其他两种去雾方法对于彩色可见光图像的去雾效果进行比较。实验结果表明,该算法在提高图像的边缘对比度和视觉清晰度上有较好的效果。并提出将近红外传感器图像作为新的数据源,采用双通道图像融合方法进行去雾处理,为图像去雾提供的新的技术思路是可行的。该算法的优势在于：首先提出将图像融合方法与去雾算法相结合,得到了新的去雾算法的思路。将彩色可见光图像转换到HSI色彩空间,将其亮度通道图与近红外图像采用非下采样Shearlet变换方法进行融合处理,在去雾的同时,可以将近红外传感器图像中的原始细节提取融合到彩色可见光传感器图像中,使得去雾图像中的边缘、轮廓等细节信息更加丰富。其次,提出了在图像去雾算法中采用新的数据源--近红外传感器图像,从图像处理的角度,近红外传感器能够在一定程度上穿透雾霾,对于近处场景细节的描述能力较好,而且硬件实现简单,捕获的图像稍加校正就能实现完全配准,为后续的融合去雾算法带来了便利,为图像去雾提供了新的技术途径和路线。再次,采用的是多幅图像去雾算法,该算法基于双目传感器获取图像,可见光图像的颜色信息较丰富,近红外图像对于近处场景细节的描述能力较好,相对于单幅图像去雾算法,有更好的效果。最后,将可见光传感器图像映射到其他色彩空间,对于每个通道的图像根据其特征有针对性地进行处理。可见光图像的亮度通道图和近红外图像的处理采用了图像融合和增强处理,对于可见光图像饱和度通道的处理采用了图像复原算法,可以从整体上提升去雾效果,对细节特征有了进一步增强。该算法为图像去雾提供了新的技术途径和路线。