一種基于局部二值模式的顯微圖像清晰度測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于局部二值模式的顯微圖像清晰度測量方法，其首先采用固定區(qū)域的方法提取出顯微灰度圖像中的所有目標(biāo)區(qū)域；然后確定每個(gè)目標(biāo)區(qū)域的方向；接著構(gòu)建每個(gè)目標(biāo)區(qū)域的局部二值模式圖像；再采用五個(gè)清晰度判定函數(shù)，獲得每個(gè)目標(biāo)區(qū)域的局部二值模式圖像的五個(gè)清晰度值；最后確定顯微灰度圖像的五個(gè)清晰度值；優(yōu)點(diǎn)是利用固定區(qū)域的方法來提取目標(biāo)區(qū)域，提高了后續(xù)清晰度值獲取的精度；在獲取目標(biāo)區(qū)域的局部二值模式圖像的過程中，利用了目標(biāo)區(qū)域中的每個(gè)圖像塊中除中心像素點(diǎn)外的所有像素點(diǎn)各自的二值化結(jié)果及目標(biāo)區(qū)域的方向，可以獲得最佳的局部二值模式圖像，從而能夠更加準(zhǔn)確的得到圖像的清晰度值。
【專利說明】一種基于局部二值模式的顯微圖像清晰度測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種顯微圖像的信號處理方法，尤其是涉及一種基于局部二值模式(LBP, Local Binary Pattern)的顯微圖像清晰度測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)碼顯微鏡在組裝前需對鏡頭進(jìn)行齊焦性檢測，齊焦性檢測的本質(zhì)就是對圖像清晰度的測量。目前，圖像清晰度測量方法有很多，按照算法原理可以分為三大類:(I)基于微分的算法，這類方法相當(dāng)于頻域中的高通濾波器，其具有較高精度、對噪聲敏感、判斷值越大圖像越清晰等特點(diǎn)，主要算法有絕對梯度閾值、梯度平方值、Tenenbaum梯度、修改拉普拉斯和、能量拉普拉斯等；(2)基于統(tǒng)計(jì)的算法，采用統(tǒng)計(jì)的方法對圖像信息進(jìn)行計(jì)算處理，主要算法有方差、歸一化方差、自相關(guān)判定等；(3)基于直方圖的算法，這類方法是在直方圖統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，對信息進(jìn)行處理分析，基本算法有幅度算法、熵算法、直方圖閾值法等。然而，上述這些方法在測量圖像清晰度時(shí)受光照因素影響很大，因此這就需要研究對光照具有較強(qiáng)魯棒性的圖像清晰度測量方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種對光照具有較強(qiáng)魯棒性的基于局部二值模式的顯微圖像清晰度測量方法，其能夠有效地消除或抑制光照對圖像清晰度測量的影響。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種基于局部二值模式的顯微圖像清晰度測量方法，其特征在于包括以下步驟:
[0005]①將利用數(shù)碼顯微鏡對標(biāo)定板進(jìn)行采集獲得的顯微圖像從真彩圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，得到顯微灰度圖像；然后采用固定區(qū)域的方法，提取出顯微灰度圖像中的所有目標(biāo)區(qū)域；
[0006]②采用大律法對顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行二值化處理，得到顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域的二值化圖像；然后利用水平線性檢測模板對顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域的二值化圖像進(jìn)行處理，得到對應(yīng)的第一計(jì)算值，并利用豎直線性檢測模板對顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域的二值化圖像進(jìn)行處理，得到對應(yīng)的第二計(jì)算值；再根據(jù)顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域的二值化圖像對應(yīng)的第一計(jì)算值與第二計(jì)算值，判定顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域的方向?yàn)樗椒较蜻€是為豎直方向；
[0007]③采用3X3的滑動(dòng)窗口在顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域中逐個(gè)像素點(diǎn)移動(dòng)，將顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域劃分成多個(gè)相互重疊的尺寸大小為3X3的圖像塊；然后對顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域中的每個(gè)圖像塊中除中心像素點(diǎn)外的所有像素點(diǎn)進(jìn)行二值化處理，得到顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域中的每個(gè)圖像塊中除中心像素點(diǎn)外的所有像素點(diǎn)各自的二值化結(jié)果；接著根據(jù)顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域的方向，確定顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域中的每個(gè)圖像塊中除中心像素點(diǎn)外的所有像素點(diǎn)的二值化結(jié)果組成八位二進(jìn)制數(shù)的順序及起點(diǎn)；之后針對顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域中的每個(gè)圖像塊，將每個(gè)圖像塊中除中心像素點(diǎn)外的所有像素點(diǎn)的二值化結(jié)果按確定的順序及起點(diǎn)組成一個(gè)八位二進(jìn)制數(shù)；再將顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域中的每個(gè)圖像塊對應(yīng)的八位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化成一個(gè)十進(jìn)制數(shù)，并將該十進(jìn)制數(shù)作為對應(yīng)圖像塊的響應(yīng)值；最后根據(jù)顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域中的所有圖像塊的響應(yīng)值，構(gòu)建得到顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域的局部二值模式圖像；
[0008]④采用五個(gè)清晰度判定函數(shù)，獲得顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域的局部二值模式圖像的五個(gè)清晰度值；然后根據(jù)顯微灰度圖像中的所有目標(biāo)區(qū)域的局部二值模式圖像的第一個(gè)清晰度值，確定顯微灰度圖像的第一個(gè)清晰度值；同樣根據(jù)顯微灰度圖像中的所有目標(biāo)區(qū)域的局部二值模式圖像的第二個(gè)清晰度值，確定顯微灰度圖像的第二個(gè)清晰度值；根據(jù)顯微灰度圖像中的所有目標(biāo)區(qū)域的局部二值模式圖像的第三個(gè)清晰度值，確定顯微灰度圖像的第三個(gè)清晰度值；根據(jù)顯微灰度圖像中的所有目標(biāo)區(qū)域的局部二值模式圖像的第四個(gè)清晰度值，確定顯微灰度圖像的第四個(gè)清晰度值；根據(jù)顯微灰度圖像中的所有目標(biāo)區(qū)域的局部二值模式圖像的第五個(gè)清晰度值，確定顯微灰度圖像的第五個(gè)清晰度值。
[0009]所述的步驟②中水平線性檢測模板為
【權(quán)利要求】
1.一種基于局部二值模式的顯微圖像清晰度測量方法，其特征在于包括以下步驟: ①將利用數(shù)碼顯微鏡對標(biāo)定板進(jìn)行采集獲得的顯微圖像從真彩圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，得到顯微灰度圖像；然后采用固定區(qū)域的方法，提取出顯微灰度圖像中的所有目標(biāo)區(qū)域； ②采用大律法對顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行二值化處理，得到顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域的二值化圖像；然后利用水平線性檢測模板對顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域的二值化圖像進(jìn)行處理，得到對應(yīng)的第一計(jì)算值，并利用豎直線性檢測模板對顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域的二值化圖像進(jìn)行處理，得到對應(yīng)的第二計(jì)算值；再根據(jù)顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域的二值化圖像對應(yīng)的第一計(jì)算值與第二計(jì)算值，判定顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域的方向?yàn)樗椒较蜻€是為豎直方向； ③采用3X3的滑動(dòng)窗口在顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域中逐個(gè)像素點(diǎn)移動(dòng)，將顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域劃分成多個(gè)相互重疊的尺寸大小為3X3的圖像塊；然后對顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域中的每個(gè)圖像塊中除中心像素點(diǎn)外的所有像素點(diǎn)進(jìn)行二值化處理，得到顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域中的每個(gè)圖像塊中除中心像素點(diǎn)外的所有像素點(diǎn)各自的二值化結(jié)果；接著根據(jù)顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域的方向，確定顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域中的每個(gè)圖像塊中除中心像素點(diǎn)外的所有像素點(diǎn)的二值化結(jié)果組成八位二進(jìn)制數(shù)的順序及起點(diǎn)；之后針對顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域中的每個(gè)圖像塊，將每個(gè)圖像塊中除中心像素點(diǎn)外的所有像素點(diǎn)的二值化結(jié)果按確定的順序及起點(diǎn)組成一個(gè)八位二進(jìn)制數(shù)；再將顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域中的每個(gè)圖像塊對應(yīng)的八位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化成一個(gè)十進(jìn)制數(shù)，并將該十進(jìn)制數(shù)作為對應(yīng)圖像塊的響應(yīng)值；最后根據(jù)顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域中的所有圖像塊的響應(yīng)值，構(gòu)建得到顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域的局部二值模式圖像； ④采用五個(gè)清晰度判定函數(shù)，獲得顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域的局部二值模式圖像的五個(gè)清晰度值；然后根據(jù)顯微灰度圖像中的所有目標(biāo)區(qū)域的局部二值模式圖像的第一個(gè)清晰度值，確定顯微灰度圖像的第一個(gè)清晰度值；同樣根據(jù)顯微灰度圖像中的所有目標(biāo)區(qū)域的局部二值模式圖像的第二個(gè)清晰度值，確定顯微灰度圖像的第二個(gè)清晰度值；根據(jù)顯微灰度圖像中的所有目標(biāo)區(qū)域的局部二值模式圖像的第三個(gè)清晰度值，確定顯微灰度圖像的第三個(gè)清晰度值；根據(jù)顯微灰度圖像中的所有目標(biāo)區(qū)域的局部二值模式圖像的第四個(gè)清晰度值，確定顯微灰度圖像的第四個(gè)清晰度值；根據(jù)顯微灰度圖像中的所有目標(biāo)區(qū)域的局部二值模式圖像的第五個(gè)清晰度值，確定顯微灰度圖像的第五個(gè)清晰度值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于局部二值模式的顯微圖像清晰度測量方法，其特征在于所述的步驟②中水平線性檢測模板為
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于局部二值模式的顯微圖像清晰度測量方法，其特征在于所述的步驟②中判定顯微灰度圖像中的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域的方向的具體過程為:②-1、將顯微灰度圖像中當(dāng)前待處理的第i個(gè)目標(biāo)區(qū)域定義為當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域，其中，l^i^L,L表示顯微灰度圖像中包含的目標(biāo)區(qū)域的總個(gè)數(shù)，L^l； ②-2、如果當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域的二值化圖像對應(yīng)的第一計(jì)算值大于當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域的二值化圖像對應(yīng)的第二計(jì)算值，則判定當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域的方向?yàn)樗椒较颍蝗绻?dāng)前目標(biāo)區(qū)域的二值化圖像對應(yīng)的第一計(jì)算值小于當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域的二值化圖像對應(yīng)的第二計(jì)算值，則判定當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域的方向?yàn)樨Q直方向； ②-3、令i=i+l，然后將顯微灰度圖像中下一個(gè)待處理的目標(biāo)區(qū)域作為當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域，再執(zhí)行步驟②-2，直至顯微灰度圖像中的所有目標(biāo)區(qū)域的方向判定結(jié)束，其中，i=i+l中的“=”為賦值符號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于局部二值模式的顯微圖像清晰度測量方法，其特征在于所述的步驟③的具體過程為: ③-1、將顯微灰度圖像中當(dāng)前待處理的第i個(gè)目標(biāo)區(qū)域定義為當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域，其中，
L，L表示顯微灰度圖像中包含的目標(biāo)區(qū)域的總個(gè)數(shù)，L^l； ③-2、采用3X3的滑動(dòng)窗口在當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域中逐像素點(diǎn)移動(dòng)，將當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域劃分成多個(gè)相互重疊的尺寸大小為3X3的圖像塊； ③-3、將當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域中當(dāng)前待處理的第j個(gè)圖像塊定義為當(dāng)前圖像塊，其中，I ( j SM，M表示當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域中包含的圖像塊的總個(gè)數(shù)； ③-4、對當(dāng)前圖像塊中除中心像素點(diǎn)外的所有像素點(diǎn)進(jìn)行二值化處理，得到當(dāng)前圖像塊中除中心像素點(diǎn)外的所有像素點(diǎn)各自的二值化結(jié)果，將當(dāng)前圖像塊中坐標(biāo)位置為(x，y)



fl I1 Αχ^ν}>1 -(2,2)的像素點(diǎn)的像素值的二值化結(jié)果記為Ii/(x，y)，Uw)=/ 其[O I ,JxiVjK Jij (2,2)中，1≤x≤3，1≤y≤3且^;關(guān)2，7關(guān)2, Ii；J(x, y)表示當(dāng)前圖像塊中坐標(biāo)位置為(x, y)的像素點(diǎn)的像素值，Ii，j(2，2)表示當(dāng)前圖像塊中坐標(biāo)位置為(2，2)的像素點(diǎn)的像素值即表示當(dāng)前圖像塊中的中心像素點(diǎn)的像素值； ③-5、根據(jù)當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域的方向，確定當(dāng)前圖像塊中除中心像素點(diǎn)外的所有像素點(diǎn)的二值化結(jié)果組成八位二進(jìn)制數(shù)的順序及起點(diǎn)，如果當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域的方向?yàn)樗椒较?，則確定當(dāng)前圖像塊中除中心像素點(diǎn)外的所有像素點(diǎn)的二值化結(jié)果組成八位二進(jìn)制數(shù)的順序?yàn)槟鏁r(shí)針方向及起點(diǎn)為當(dāng)前圖像塊中的右上角像素點(diǎn)；如果當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域的方向?yàn)樨Q直方向，則確定當(dāng)前圖像塊中除中心像素點(diǎn)外的所有像素點(diǎn)的二值化結(jié)果組成八位二進(jìn)制數(shù)的順序?yàn)槟鏁r(shí)針方向及起點(diǎn)為當(dāng)前圖像塊中的左上角像素點(diǎn)； 或如果當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域的方向?yàn)樗椒较颍瑒t確定當(dāng)前圖像塊中除中心像素點(diǎn)外的所有像素點(diǎn)的二值化結(jié)果組成八位二進(jìn)制數(shù)的順序?yàn)轫槙r(shí)針方向及起點(diǎn)為當(dāng)前圖像塊中的右上角像素點(diǎn)；如果當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域的方向?yàn)樨Q直方向，則確定當(dāng)前圖像塊中除中心像素點(diǎn)外的所有像素點(diǎn)的二值化結(jié)果組成八位二進(jìn)制數(shù)的順序?yàn)轫槙r(shí)針方向及起點(diǎn)為當(dāng)前圖像塊中的左上角像素點(diǎn)； ③-6、針對當(dāng)前圖像塊，將當(dāng)前圖像塊中除中心像素點(diǎn)外的所有像素點(diǎn)的二值化結(jié)果按確定的順序及起點(diǎn)組成一個(gè)八位二進(jìn)制數(shù)； ③_7、將當(dāng)前圖像塊對應(yīng)的八位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化成一個(gè)十進(jìn)制數(shù)，并將該十進(jìn)制數(shù)作為當(dāng)前圖像塊的響應(yīng)值； ③-8、令j=j+l，然后將當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域中下一個(gè)待處理的圖像塊作為當(dāng)前圖像塊，再執(zhí)行步驟③-4，直至獲得當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域中的所有圖像塊各自的響應(yīng)值，其中，j=j+l中的“=”為賦值符號； ③-9、將當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域中的所有圖像塊的響應(yīng)值作為像素點(diǎn)的像素值，構(gòu)建得到當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域的局部二值模式圖像； ③-10、令i=i+l，然后將顯微灰度圖像中下一個(gè)待處理的目標(biāo)區(qū)域作為當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域，再執(zhí)行步驟③-2，直至顯微灰度圖像中的所有目標(biāo)區(qū)域處理完畢，其中，i=i+l中的“=”為賦值符號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于局部二值模式的顯微圖像清晰度測量方法，其特征在于所述的步驟④的具體過程為: ④-1、將顯微灰度圖像中當(dāng)前待處理的第i個(gè)目標(biāo)區(qū)域定義為當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域，其中，
L，L表示顯微灰度圖像中包含的目標(biāo)區(qū)域的總個(gè)數(shù)，L^l； ④-2、在當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域的局部二值模式圖像中選取一個(gè)矩形區(qū)域，其中，選取的矩形區(qū)域的尺寸小于或等于當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域的局部二值模式圖像的尺寸； ④-3、采用五個(gè)清晰度判定函數(shù)，獲得當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域的局部二值模式圖像的五個(gè)清晰度值；其中，第一個(gè)清晰度值通過絕對梯度閾值函數(shù)獲得，將第一個(gè)清晰度值記為Fth


6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于局部二值模式的顯微圖像清晰度測量方法，其特


征在于所述的步驟④-3中取Θ =20 ;水平Sobel算子為
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于局部二值模式的顯微圖像清晰度測量方法，其特征在于所述的步驟④-2中選取的矩形區(qū)域中的中心像素點(diǎn)與當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域的局部二值模式圖像中的中心像素點(diǎn)一致。
【文檔編號】G06K9/38GK103761521SQ201410010572
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】王一剛, 賴建寧, 范勝利 申請人:浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院