一种基于局部二值模式的显微图像清晰度测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于局部二值模式的显微图像清晰度测量方法，其首先采用固定区域的方法提取出显微灰度图像中的所有目标区域；然后确定每个目标区域的方向；接着构建每个目标区域的局部二值模式图像；再采用五个清晰度判定函数，获得每个目标区域的局部二值模式图像的五个清晰度值；最后确定显微灰度图像的五个清晰度值；优点是利用固定区域的方法来提取目标区域，提高了后续清晰度值获取的精度；在获取目标区域的局部二值模式图像的过程中，利用了目标区域中的每个图像块中除中心像素点外的所有像素点各自的二值化结果及目标区域的方向，可以获得最佳的局部二值模式图像，从而能够更加准确的得到图像的清晰度值。
【专利说明】一种基于局部二值模式的显微图像清晰度测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种显微图像的信号处理方法，尤其是涉及一种基于局部二值模式(LBP, Local Binary Pattern)的显微图像清晰度测量方法。
【背景技术】
[0002]数码显微镜在组装前需对镜头进行齐焦性检测，齐焦性检测的本质就是对图像清晰度的测量。目前，图像清晰度测量方法有很多，按照算法原理可以分为三大类:(I)基于微分的算法，这类方法相当于频域中的高通滤波器，其具有较高精度、对噪声敏感、判断值越大图像越清晰等特点，主要算法有绝对梯度阈值、梯度平方值、Tenenbaum梯度、修改拉普拉斯和、能量拉普拉斯等；(2)基于统计的算法，采用统计的方法对图像信息进行计算处理，主要算法有方差、归一化方差、自相关判定等；(3)基于直方图的算法，这类方法是在直方图统计的基础上，对信息进行处理分析，基本算法有幅度算法、熵算法、直方图阈值法等。然而，上述这些方法在测量图像清晰度时受光照因素影响很大，因此这就需要研究对光照具有较强鲁棒性的图像清晰度测量方法。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种对光照具有较强鲁棒性的基于局部二值模式的显微图像清晰度测量方法，其能够有效地消除或抑制光照对图像清晰度测量的影响。
[0004]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种基于局部二值模式的显微图像清晰度测量方法，其特征在于包括以下步骤:
[0005]①将利用数码显微镜对标定板进行采集获得的显微图像从真彩图像转换为灰度图像，得到显微灰度图像；然后采用固定区域的方法，提取出显微灰度图像中的所有目标区域；
[0006]②采用大律法对显微灰度图像中的每个目标区域进行二值化处理，得到显微灰度图像中的每个目标区域的二值化图像；然后利用水平线性检测模板对显微灰度图像中的每个目标区域的二值化图像进行处理，得到对应的第一计算值，并利用竖直线性检测模板对显微灰度图像中的每个目标区域的二值化图像进行处理，得到对应的第二计算值；再根据显微灰度图像中的每个目标区域的二值化图像对应的第一计算值与第二计算值，判定显微灰度图像中的每个目标区域的方向为水平方向还是为竖直方向；
[0007]③采用3X3的滑动窗口在显微灰度图像中的每个目标区域中逐个像素点移动，将显微灰度图像中的每个目标区域划分成多个相互重叠的尺寸大小为3X3的图像块；然后对显微灰度图像中的每个目标区域中的每个图像块中除中心像素点外的所有像素点进行二值化处理，得到显微灰度图像中的每个目标区域中的每个图像块中除中心像素点外的所有像素点各自的二值化结果；接着根据显微灰度图像中的每个目标区域的方向，确定显微灰度图像中的每个目标区域中的每个图像块中除中心像素点外的所有像素点的二值化结果组成八位二进制数的顺序及起点；之后针对显微灰度图像中的每个目标区域中的每个图像块，将每个图像块中除中心像素点外的所有像素点的二值化结果按确定的顺序及起点组成一个八位二进制数；再将显微灰度图像中的每个目标区域中的每个图像块对应的八位二进制数转化成一个十进制数，并将该十进制数作为对应图像块的响应值；最后根据显微灰度图像中的每个目标区域中的所有图像块的响应值，构建得到显微灰度图像中的每个目标区域的局部二值模式图像；
[0008]④采用五个清晰度判定函数，获得显微灰度图像中的每个目标区域的局部二值模式图像的五个清晰度值；然后根据显微灰度图像中的所有目标区域的局部二值模式图像的第一个清晰度值，确定显微灰度图像的第一个清晰度值；同样根据显微灰度图像中的所有目标区域的局部二值模式图像的第二个清晰度值，确定显微灰度图像的第二个清晰度值；根据显微灰度图像中的所有目标区域的局部二值模式图像的第三个清晰度值，确定显微灰度图像的第三个清晰度值；根据显微灰度图像中的所有目标区域的局部二值模式图像的第四个清晰度值，确定显微灰度图像的第四个清晰度值；根据显微灰度图像中的所有目标区域的局部二值模式图像的第五个清晰度值，确定显微灰度图像的第五个清晰度值。
[0009]所述的步骤②中水平线性检测模板为
【权利要求】
1.一种基于局部二值模式的显微图像清晰度测量方法，其特征在于包括以下步骤: ①将利用数码显微镜对标定板进行采集获得的显微图像从真彩图像转换为灰度图像，得到显微灰度图像；然后采用固定区域的方法，提取出显微灰度图像中的所有目标区域； ②采用大律法对显微灰度图像中的每个目标区域进行二值化处理，得到显微灰度图像中的每个目标区域的二值化图像；然后利用水平线性检测模板对显微灰度图像中的每个目标区域的二值化图像进行处理，得到对应的第一计算值，并利用竖直线性检测模板对显微灰度图像中的每个目标区域的二值化图像进行处理，得到对应的第二计算值；再根据显微灰度图像中的每个目标区域的二值化图像对应的第一计算值与第二计算值，判定显微灰度图像中的每个目标区域的方向为水平方向还是为竖直方向； ③采用3X3的滑动窗口在显微灰度图像中的每个目标区域中逐个像素点移动，将显微灰度图像中的每个目标区域划分成多个相互重叠的尺寸大小为3X3的图像块；然后对显微灰度图像中的每个目标区域中的每个图像块中除中心像素点外的所有像素点进行二值化处理，得到显微灰度图像中的每个目标区域中的每个图像块中除中心像素点外的所有像素点各自的二值化结果；接着根据显微灰度图像中的每个目标区域的方向，确定显微灰度图像中的每个目标区域中的每个图像块中除中心像素点外的所有像素点的二值化结果组成八位二进制数的顺序及起点；之后针对显微灰度图像中的每个目标区域中的每个图像块，将每个图像块中除中心像素点外的所有像素点的二值化结果按确定的顺序及起点组成一个八位二进制数；再将显微灰度图像中的每个目标区域中的每个图像块对应的八位二进制数转化成一个十进制数，并将该十进制数作为对应图像块的响应值；最后根据显微灰度图像中的每个目标区域中的所有图像块的响应值，构建得到显微灰度图像中的每个目标区域的局部二值模式图像； ④采用五个清晰度判定函数，获得显微灰度图像中的每个目标区域的局部二值模式图像的五个清晰度值；然后根据显微灰度图像中的所有目标区域的局部二值模式图像的第一个清晰度值，确定显微灰度图像的第一个清晰度值；同样根据显微灰度图像中的所有目标区域的局部二值模式图像的第二个清晰度值，确定显微灰度图像的第二个清晰度值；根据显微灰度图像中的所有目标区域的局部二值模式图像的第三个清晰度值，确定显微灰度图像的第三个清晰度值；根据显微灰度图像中的所有目标区域的局部二值模式图像的第四个清晰度值，确定显微灰度图像的第四个清晰度值；根据显微灰度图像中的所有目标区域的局部二值模式图像的第五个清晰度值，确定显微灰度图像的第五个清晰度值。
2.根据权利要求1所述的一种基于局部二值模式的显微图像清晰度测量方法，其特征在于所述的步骤②中水平线性检测模板为
3.根据权利要求1或2所述的一种基于局部二值模式的显微图像清晰度测量方法，其特征在于所述的步骤②中判定显微灰度图像中的每个目标区域的方向的具体过程为:②-1、将显微灰度图像中当前待处理的第i个目标区域定义为当前目标区域，其中，l^i^L,L表示显微灰度图像中包含的目标区域的总个数，L^l； ②-2、如果当前目标区域的二值化图像对应的第一计算值大于当前目标区域的二值化图像对应的第二计算值，则判定当前目标区域的方向为水平方向；如果当前目标区域的二值化图像对应的第一计算值小于当前目标区域的二值化图像对应的第二计算值，则判定当前目标区域的方向为竖直方向； ②-3、令i=i+l，然后将显微灰度图像中下一个待处理的目标区域作为当前目标区域，再执行步骤②-2，直至显微灰度图像中的所有目标区域的方向判定结束，其中，i=i+l中的“=”为赋值符号。
4.根据权利要求3所述的一种基于局部二值模式的显微图像清晰度测量方法，其特征在于所述的步骤③的具体过程为: ③-1、将显微灰度图像中当前待处理的第i个目标区域定义为当前目标区域，其中，
L，L表示显微灰度图像中包含的目标区域的总个数，L^l； ③-2、采用3X3的滑动窗口在当前目标区域中逐像素点移动，将当前目标区域划分成多个相互重叠的尺寸大小为3X3的图像块； ③-3、将当前目标区域中当前待处理的第j个图像块定义为当前图像块，其中，I ( j SM，M表示当前目标区域中包含的图像块的总个数； ③-4、对当前图像块中除中心像素点外的所有像素点进行二值化处理，得到当前图像块中除中心像素点外的所有像素点各自的二值化结果，将当前图像块中坐标位置为(x，y)
fl I1 Αχ^ν}>1 -(2,2)的像素点的像素值的二值化结果记为Ii/(x，y)，Uw)=/ 其[O I ,JxiVjK Jij (2,2)中，1≤x≤3，1≤y≤3且^;关2，7关2, Ii；J(x, y)表示当前图像块中坐标位置为(x, y)的像素点的像素值，Ii，j(2，2)表示当前图像块中坐标位置为(2，2)的像素点的像素值即表示当前图像块中的中心像素点的像素值； ③-5、根据当前目标区域的方向，确定当前图像块中除中心像素点外的所有像素点的二值化结果组成八位二进制数的顺序及起点，如果当前目标区域的方向为水平方向，则确定当前图像块中除中心像素点外的所有像素点的二值化结果组成八位二进制数的顺序为逆时针方向及起点为当前图像块中的右上角像素点；如果当前目标区域的方向为竖直方向，则确定当前图像块中除中心像素点外的所有像素点的二值化结果组成八位二进制数的顺序为逆时针方向及起点为当前图像块中的左上角像素点； 或如果当前目标区域的方向为水平方向，则确定当前图像块中除中心像素点外的所有像素点的二值化结果组成八位二进制数的顺序为顺时针方向及起点为当前图像块中的右上角像素点；如果当前目标区域的方向为竖直方向，则确定当前图像块中除中心像素点外的所有像素点的二值化结果组成八位二进制数的顺序为顺时针方向及起点为当前图像块中的左上角像素点； ③-6、针对当前图像块，将当前图像块中除中心像素点外的所有像素点的二值化结果按确定的顺序及起点组成一个八位二进制数； ③_7、将当前图像块对应的八位二进制数转化成一个十进制数，并将该十进制数作为当前图像块的响应值； ③-8、令j=j+l，然后将当前目标区域中下一个待处理的图像块作为当前图像块，再执行步骤③-4，直至获得当前目标区域中的所有图像块各自的响应值，其中，j=j+l中的“=”为赋值符号； ③-9、将当前目标区域中的所有图像块的响应值作为像素点的像素值，构建得到当前目标区域的局部二值模式图像； ③-10、令i=i+l，然后将显微灰度图像中下一个待处理的目标区域作为当前目标区域，再执行步骤③-2，直至显微灰度图像中的所有目标区域处理完毕，其中，i=i+l中的“=”为赋值符号。
5.根据权利要求4所述的一种基于局部二值模式的显微图像清晰度测量方法，其特征在于所述的步骤④的具体过程为: ④-1、将显微灰度图像中当前待处理的第i个目标区域定义为当前目标区域，其中，
L，L表示显微灰度图像中包含的目标区域的总个数，L^l； ④-2、在当前目标区域的局部二值模式图像中选取一个矩形区域，其中，选取的矩形区域的尺寸小于或等于当前目标区域的局部二值模式图像的尺寸； ④-3、采用五个清晰度判定函数，获得当前目标区域的局部二值模式图像的五个清晰度值；其中，第一个清晰度值通过绝对梯度阈值函数获得，将第一个清晰度值记为Fth
6.根据权利要求5所述的一种基于局部二值模式的显微图像清晰度测量方法，其特
征在于所述的步骤④-3中取Θ =20 ;水平Sobel算子为
7.根据权利要求6所述的一种基于局部二值模式的显微图像清晰度测量方法，其特征在于所述的步骤④-2中选取的矩形区域中的中心像素点与当前目标区域的局部二值模式图像中的中心像素点一致。
【文档编号】G06K9/38GK103761521SQ201410010572
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2014年1月9日
【发明者】王一刚, 赖建宁, 范胜利 申请人:浙江大学宁波理工学院