專利名稱：微結構顯微成像增強方法
技術領域：
本發(fā)明涉及顯微圖像處理領域，尤其涉及一種樣品表面微細結構成像增強的方 法。
背景技術：
羊絨與其它動物纖維識別主要基于顯微鏡觀察其鱗片特征，包括鱗片距離，總體 模式，形狀等因素。因此對樣品表面細微鱗片結構的清晰成像直接決定后期識別難度。目 前對于羊絨等動物纖維顯微圖像獲取，一般基于顯微鏡外接數(shù)字相機或直接使用工業(yè)數(shù)字 相機結合顯微鏡頭拍攝的方式。無論傳統(tǒng)光源還是LED光源照明情況下，樣品圖像表面微 細結構線條都不夠清晰，特別是直接使用顯微鏡頭拍攝情況下，由于鏡頭工作距離長，入光 角很小，相機接收到得光信號幾乎垂直于樣品鱗片斷面方向，加之樣品有一定透明性，因此 采用普通照明方式幾乎看不到樣品上細微的鱗片結構。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服背景技術中微結構輪廓不清晰或不可見的問題，通過控制照明 系統(tǒng)和圖像融合技術，提供一種低成本易于實現(xiàn)的樣品表面微細結構的數(shù)字圖像獲取方法。本發(fā)明涉及具體方法包括利用顯微成像系統(tǒng)多次曝光(照明方向不同)拍攝樣品順光和逆光顯微圖像；調(diào)整兩圖像間的相對位置，使其圖像對齊；降低順光圖像亮度，并提高逆光圖像亮度，順光圖像中高亮部分，和逆光圖像中暗 部亮度相仿；圖像相減獲得細節(jié)增強圖像；根據(jù)輸出需要對圖像進行調(diào)整。通過以上技術方案，通過本發(fā)明對于樣品表面微細結構顯微成像可以獲得細節(jié)線 條明顯增強效果，并且實現(xiàn)方便。下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。


圖1為本發(fā)明方法流程圖；圖2為本方法實施例顯微成像系統(tǒng)結構圖；圖3為本方法照明結構圖；圖中1.計算機，2.數(shù)字相機，3.顯微鏡頭，4散射片，5LED照明模塊，5A LED1,5B LED2，5CLED3，5D LED4，5E LED5。具體實施例實施例以工業(yè)300萬像素的CMOS相機(2)，工作距離9mm的5倍顯微鏡頭(3)，LED照明單元和計算機(1)構成顯微成像系統(tǒng)，有效成像面積約0. 36mm2，以拍攝羊絨表面鱗片 形狀為例。根據(jù)本發(fā)明提供方法，首先拍攝樣品偏順光和偏逆光數(shù)字圖像。具體操作可首 先對樣品對焦，使樣品邊沿成像清晰。根據(jù)羊絨樣品軸向確定照明方向，應在顯微鏡頭接收 角內(nèi)且偏向羊絨樣品軸向，沿羊絨鱗片排列方向照明為偏順逆光方向，反向為偏逆光方向。實施例所用LED照明單元結構如圖3，由散射片⑷和LED照明模塊(5)組成，其 中LED1(5A)方向與鏡頭光軸重合，LED2-5 (5B-5E)方向如圖3所示與光軸成一定夾角，夾 角大小由鏡頭接收角決定，各LED亮度單獨可調(diào)由計算機(1)控制，其目的為對樣品以不 同方向照明，同時保留足夠的其它方向漫射光，防止圖像向光面和背光面呈現(xiàn)過大的亮度 反差，使樣品邊界線條形成加粗的陰影。通過控制單元，拍攝樣品偏順光和偏逆光圖像，送入計算機(1)進行處理。由于照 射角度不同，樣品紋理線條可能存在平移。為此計算機(1)首先根據(jù)樣品圖像邊界對圖像 進行對位，也可根據(jù)事先標定的方向偏移系數(shù)直接對圖像進行平移，使順光圖像和偏逆光 圖像對準。根據(jù)樣品表面灰度平均值，對偏順光圖像和偏逆光圖像的整體灰度進行調(diào)節(jié)，使 偏順光圖像變暗，偏逆光圖像變亮。對兩圖像進行相減操作得樣品鱗片線條的加強圖像，并 根據(jù)輸出要求對圖像亮度、對比度進行調(diào)整。本實施例只提供一種在本發(fā)明所提出方法指導下的樣品微細結構圖像增強實施 方案，并不限定本方法實施方式和應用領域，任何不脫離本方法精神的對本發(fā)明的修改和 變形，應涵蓋于本發(fā)明所覆蓋范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種控制顯微成像系統(tǒng)照明強度及方向分布，并結合圖像融合技術的樣品表面圖像 增強方法，其特征在于包括以下步驟使用顯微成像系統(tǒng)在靜態(tài)條件下分別拍攝樣品表面紋理偏順或偏逆光條件下的圖像；將兩圖像對準，并對兩幅圖像的亮度進行適當調(diào)整，使順光圖像(紋理圖像為亮)逆光 圖像(紋理圖像為暗)條紋處灰度相仿；使用圖像減法對順光圖像和逆光圖像進行減操作。
2.權利要求1中所述的顯微成像系統(tǒng)其特征在于由C⑶或CMOS工業(yè)相機(2)，顯微 鏡頭(3)，LED照明單元，圖像處理單元(1)組成，可實時拍攝樣品表面顯微數(shù)字圖像，并送 至圖像處理單元(1)進行處理，并保存或顯示圖像。
3.權利要求1中所述偏順光照明，其特征在于對于樣品照明時，與樣品表面紋理斷層 面相反反方向光強度大于其相對方向，使紋理在顯微圖像中為高亮條紋。
4.權利要求1中所述偏逆光照明，其特征在于對于樣品照明時，沿樣品表面紋理斷層 方向光強度大于其相對方向，使紋理成像在顯微中為暗條紋。
5.權利要求1中所述的圖像對準，其特征在于使用圖像對齊的方法，將偏順光圖像和 偏逆光圖像中對應樣品相同位置的像素一一對應。
6.權利要求2中所述的LED照明單元其特征在于至少包括散射片(4)和LED照明模 塊(5)兩部分組成，其中LED照明模塊5，由多個亮度可控的LED及其驅(qū)動器組成，LED分布 圍繞鏡頭光軸周圍，并與光軸保持一定夾角，夾角由鏡頭接收角，視場大小以及LED距離光 軸的水平距離決定。
7.權利要求2中所述圖像處理單元(1)其特征在于，由計算機或嵌入式圖像處理系統(tǒng) 組成的硬件平臺和圖像分析軟件組成。
全文摘要
一種控制顯微成像系統(tǒng)照明強度及方向分布，并結合圖像融合技術的樣品表面圖像增強方法，包括有根據(jù)樣品紋理走向，由顯微成像系統(tǒng)拍攝偏順光和偏逆光條件下樣品圖像；將拍攝到的顯微圖像進行圖像相減操作，并進行灰度直方圖修正后送輸出設備。本發(fā)明可以克服垂直漫射光照明條件下，羊絨纖維等樣品表面精細結構不清晰的問題，提高工業(yè)顯微成像系統(tǒng)拍攝樣品表面精細結構線條清晰度。
文檔編號G02B21/36GK102043241SQ20091026603
公開日2011年5月4日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權日2009年12月31日
發(fā)明者劉峰, 包杰, 李剛, 鄒明強, 馬彩霞 申請人:中國檢驗檢疫科學研究院