[發(fā)明專利]一種傅里葉疊層顯微彩色成像方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110606617.8
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113341553B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙巨峰;張培偉;崔光茫;吳小輝
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: G02B21/36
• 分類號: G02B21/36;G02B21/06;G06T3/40;G06T5/10;G06T7/90
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 劉正君

本發(fā)明公開了一種傅里葉疊層顯微彩色成像方法，包括：控制RGB三色二維LED可編程矩陣中不同角度LED燈的點(diǎn)亮；待測樣品的出射波傳播到單色CMOS上，獲取灰色低分辨率的強(qiáng)度圖像；重復(fù)步驟S1?S3獲取到多幅低分辨率的強(qiáng)度圖像；將獲取到的三色低分辨率灰度圖像合成為RGB模型的彩色低分辨率強(qiáng)度圖像并轉(zhuǎn)化為lαβ模型的圖像；對lαβ模型中的參數(shù)進(jìn)行處理融合得到lαβ模型的彩色高分辨率圖像；將lαβ模型的彩色高分辨率圖像轉(zhuǎn)化為RGB模型的彩色高分辨率圖像。即可得到一種高分辨率的彩色圖像，使得灰度圖像轉(zhuǎn)化為彩色圖像，提升了成像結(jié)果的觀感，并且大大縮短了成像時(shí)間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種傅里葉疊層顯微彩色成像方法。

背景技術(shù)

在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域如數(shù)字病理學(xué)，血液病學(xué)等方面，對于使用顯微鏡進(jìn)行病理細(xì)胞進(jìn)行檢查的需求日益增加，但是使用傳統(tǒng)顯微鏡進(jìn)行觀察存在觀察的分辨率與視場不可兼得的問題。

傅里葉疊層成像技術(shù)(Fourier ptychographic microscopy，F(xiàn)PM)是一種新興的計(jì)算成像技術(shù)，該技術(shù)可有效地解決傳統(tǒng)顯微成像領(lǐng)域中觀察的分辨率與視場不可兼得的問題。該技術(shù)結(jié)合了相位恢復(fù)和合成孔徑的概念，在顯微鏡平臺采集不同角度光照下樣品的低分辨率圖像，這不同角度的低分辨率圖像對應(yīng)著頻域不同的樣品頻譜信息。然后利用相位恢復(fù)和合成孔徑的思想將這一系列低分辨率圖像在頻域里迭代，擴(kuò)展頻域最終恢復(fù)出樣品的高分辨、大視場的灰度圖像。而灰度圖像攜帶的信息是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及彩色圖像的，在病理細(xì)胞觀察，醫(yī)學(xué)研究等情況下彩色顯微圖片都有很重要的作用。

有資料顯示，傳統(tǒng)的彩色傅里葉疊層成像技術(shù)：需要分別采集紅綠藍(lán)(RGB)三種Led燈照射下樣品的低分辨率圖像，然后分別對其進(jìn)行高分辨率的圖像重建，再合成為高分辨率彩色圖像，這種方法的主要缺點(diǎn)是：由于采集的時(shí)候需要點(diǎn)亮三種顏色的LED燈所以需要的時(shí)間是普通FPM技術(shù)的三倍，所獲取的數(shù)據(jù)量也增大了三倍，在重建的時(shí)候也需要三倍的時(shí)間，所以這種方式是十分的影響重建的效率。并且由于需要采用不同波長的光源，物鏡或套筒透鏡產(chǎn)生的色差也會(huì)影響到圖片的質(zhì)量。

因此本文提出了一種傅里葉疊層顯微彩色成像方法，主要將獲取的低分辨率圖像由RGB顏色空間轉(zhuǎn)換到lαβ顏色空間，其中l(wèi)分量表示亮度信息，而αβ分量表示彩色信息。然后對lαβ的圖像的l分量進(jìn)行重建，得到高分辨率的l分量圖像。得到的高分辨率l分量圖像需要和αβ分量圖像進(jìn)行合成為高分辨的lαβ圖片，但是由于αβ分量圖片是低分辨率的和l分量圖片不匹配，所以本文又提出了一種低分辨率到高分辨率的轉(zhuǎn)換模型將低分辨率的αβ分量圖片的轉(zhuǎn)換為高分辨率αβ分量圖片。接著將重建得到的l分量圖像和高分辨率的αβ分量圖像結(jié)合得到lαβ圖像，再由lαβ顏色空間轉(zhuǎn)換到RGB顏色空間即可得到一種高分辨率的彩色圖像。本發(fā)明提出的彩色化算法使得灰度圖像轉(zhuǎn)化為彩色圖像，提升了成像結(jié)果的觀感。

中國專利文獻(xiàn)CN111610623A公開了一種“基于傅里葉疊層的顯微成像方法”。采用了點(diǎn)亮環(huán)形LED面陣明場區(qū)域的燈珠，采集明場圖像；依次點(diǎn)亮環(huán)形LED面陣暗場區(qū)域的燈珠，采集12幅暗場圖像。用采集到的明場圖像進(jìn)行圖像信息頻譜的初始化；用拍攝到的明場圖像進(jìn)行約束，恢復(fù)圖像的明場頻譜信息；用拍攝到的暗場圖像進(jìn)行約束，恢復(fù)圖像的暗場頻譜信息；重復(fù)約束過程直到圖像收斂。上述技術(shù)方案最終恢復(fù)出樣品的高分辨、大視場的灰度圖像，而灰度圖像攜帶的信息是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及彩色圖像的，在病理細(xì)胞觀察，醫(yī)學(xué)研究等情況下彩色顯微圖片都有很重要的作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決原有的技術(shù)方案采集重建圖像效率低，采用不同波長的光源、物鏡或套筒透鏡產(chǎn)生的色差影響圖片質(zhì)量的技術(shù)問題，提供一種傅里葉疊層顯微彩色成像方法，將獲取的低分辨率圖像由RGB顏色空間轉(zhuǎn)換到lαβ顏色空間，然后對lαβ的圖像的l分量進(jìn)行重建，得到高分辨率的l分量圖像，將重建得到的l分量圖像和高分辨率的αβ分量圖像結(jié)合得到lαβ圖像，再由lαβ顏色空間轉(zhuǎn)換到RGB顏色空間即可得到一種高分辨率的彩色圖像，使得灰度圖像轉(zhuǎn)化為彩色圖像，提升了成像結(jié)果的觀感，并且大大縮短了成像時(shí)間。