一种方法，用于从对象(107)的多个图像获得所述对象的表面的模型，其中所述对象由一个或多个照射源照射，该方法包括：获得图像的集合，每个图像包括像素阵列且表示对象的类似视图，其中所述类似视图在不同的照射条件下获得；依据下列未知的模型分量定义表达所述图像的已知像素强度值的模型函数：第一模型分量(A)，表示所述对象在每一个像素位置的反射率，并且是对于所述多个图像都相同的反射率值；第二模型分量(L)，表示每个图像的照射强度，其是对于每个图像的所有像素都相同的照射源强度值；第三模型分量(V)，表示特定的照射方向，对于每个图像是不同的，并且是对于每个图像的所有像素都相同的照射向量；第四模型分量(N)，表示所述对象表面在每一个像素位置的表面法向量方向，并且是对于所有图像都是相同的法线向量；执行一个或多个序列的最小化运算来最小化从所述图像的集合获得的像素值与使用所述模型函数计算得到的像素值之间的差函数，每个最小化运算通过允许所述模型分量(A、L、V、N)的其中之一变动而其他模型分量保持不变来执行；‑输出所述第四模型分量(N)作为所述对象表面的所述模型。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术设及一种用于从对象的多个图像生成该对象表面的立体地形图（raised relief map)的方法、系统和计算机程序产品。
技术介绍
在图像处理领域，光度立体法是用于生成对象的表面的立体地形图的公知方法。 光度立体法通过使用对象的多个图像进行操作，运些图像是在一个或多个照射源提供不同 方向的照射时，W固定位置处的相机拍摄的。光度立体法的目标是通过对与拍摄的图像相 关的数据应用特定的算法，来提供对象的表面的立体地形图。在生物分析的领域，例如，对 象包括微生物。使用运样的方法得到的例如为微生物的对象的立体地形图允许鉴别该微生 物的若干特点，例如其表面的纹理和地形(relief)的类型。因此，该算法产生该对象的表面 的立体地形图或深度地图（deepness map),也被称作深度图（ckpth map)。 此外，在生物分析的特定领域中，执行生物样品的体外分析，W确定可能存在于生 物样品中的微生物类型。特定环境与生物样品关联，W允许微生物的生长。特定环境例如可 W位于皮式培养皿中。在包括生物样品的皮式培养皿培养W后，皮式培养皿的表面可W被 成像系统照射，如在已公布的欧洲专利申请EP2520923中描述的那样。成像系统包括位于生 物样品周围的若干照射源。每个照射源可W从不同方向照射生物样品。固定位置相机可W 拍摄皮式培养皿的同一个表面的不同图像。与不同照射方向相关的多个照射源代表复杂的 照射条件。 在现有技术中，如在参考文献中公开的光度立体法包括运样的算法：当照射 发生时，其考虑了与描述灰度图像的图像特性的Ξ个分量有关的Ξ个矩阵。第一矩阵A设及 表示入射光被对象的表面反射的比例的反射率值。当整个表面假定由相同材料制成时，矩 阵A对于所有像素包括相同值。第二矩阵V表示对于被相机捕捉的每个图像而言照射源的位 置。第Ξ矩阵N表示在Ξ维空间中每个图像的每个像素的法向量值(normal value)。然而， 运样的算法仅在如果照射源为点光源并且照射源的方向已知时才起作用。在生物分析领域 中，举例来说，照射源不是点光源并且照射源的位置或者未知或者不易于建模。因此，所述 算法不能被应用到运样的图像。另外，生物对象表面的光学性质或取向不是已知的。因此， 用于运样的对象的反射率不是已知的。此外，在该算法中没有考虑到与照射源的强度相关 的参数。因此，在重构处理期间，与对象表面的特性相关的信息可能缺乏或不够，从而导致 对对象表面的错误表示。结果，运样的算法并不总是适用于生物分析领域中拍摄的图像的 光度立体重构，也不适用于由固定位置相机在复杂的照射条件或未知照射方向下拍摄的任 何图像的光度立体重构。 参考文献公开了一种用于光度立体法的改进算法。该算法考虑了与值L相关 的第四矩阵，值L表示照射源的各种强度。然而，运样的算法仅在如果照射源的位置和/或图 像的特定像素的法向量已知时才起作用。在一些情形中，运样的信息或者不可利用，或者难 w获得。因此，近似值对应用该算法来说是所必需的。结果，如果如生物分析领域中通常的 情形那样，照射条件是未知的，那么运样的算法不适于生成对象表面的精确图像。另外，近 似值可能在图像重构处理结束时导致对对象表面图像的错误表示。 结果，存在运样的需求:改进标准光度立体法来允许生成对象表面的立体地形图， W在对象没有先前信息可利用且与多个具有不同照射方向的照射源关联的情况下实现该 对象的表面的重构。 专利技术目的 本专利技术的目的是克服与现有技术关联的至少一些问题。 本专利技术的进一步目的是提供一种方法、系统和计算机程序产品，用于利用光度立 体法产生对象的表面的立体地形图或模型，而不需要使用与照射对象的照射源的位置和/ 或方向相关的任何信息且不需要使用与对象的表面的法向量相关的任何信息。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于产生对象的表面的立体地形图的方法、系统和计算机程序产 品，如在所附权利要求中陈述的那样。 根据本专利技术的一方面，提供了一种方法，用于从对象的多个图像获得所述对象的 表面的模型，其中所述对象由一个或多个照射源照射，该方法包括： -获得图像的集合，每个图像包括像素阵列且表示所述对象的类似视图，其中所述 类似视图在不同的照射条件下获得； -依据下列未知的模型分量定义表达所述图像的已知像素强度值的模型函数： -第一模型分量，表示所述对象在每一个像素位置的反射率，并且所述第一模型分 量是对于所述多个图像都相同的反射率值； -第二模型分量，表示用于每个图像的照射强度，所述第二模型分量是对于每个图 像的所有像素都相同的照射源强度值； -第Ξ模型分量，表示特定的照射方向，所述第Ξ模型分量是对于每个图像都不同 但对于每个图像的所有像素都相同的照射向量； -第四模型分量，表示所述对象表面在每一个像素位置的表面法向量方向，所述第 四模型分量是对于所有图像都相同的法线向量； -执行一个或多个序列的最小化运算来最小化从所述图像的集合获得的像素值与 使用所述模型函数计算得到的像素值之间的差函数，每个最小化运算通过允许所述模型分 量其中之一变动而其他模型分量保持不变来执行； -输出所述第四模型分量作为所述对象表面的所述模型。 优选地，所述序列的最小化运算包括迭代循环，在所述迭代循环中每个所述模型 分量在后续迭代之前轮流改变至少一次，所述迭代循环重复直到满足结束条件。 优选地，所述迭代循环包括一个或多个内部循环，其中所述模型分量的子集在所 述模型分量的另一个子集变动之前变动多次。 优选地，一个内部循环包括改变所述第Ξ模型分量和所述第四模型分量多次。 优选地，一个内部循环包括改变所述第一模型分量和所述第二模型分量。 优选地，改变所述第Ξ模型分量和所述第四模型分量的最小化运算在改变所述第 一模型分量和所述第二模型分量的最小化被执行前执行多次。 优选地，所述第一模型分量包括第一模型子分量和第一结构分量，其中所述第一 结构分量调适所述第一模型子分量来复制所述对象的表面特性。 优选地，所述第二模型分量包括第二模型子分量和第二结构分量，其中所述第二 结构分量调适所述第二模型子分量来复制所述照射源的照射条件。 优选地，所述第Ξ模型分量包括第Ξ模型子分量和第Ξ结构分量，其中所述第Ξ 结构分量调适所述第Ξ模型子分量来复制所述照射源的所述照射条件。 优选地，所述第一结构分量表示对于所述多个图像都相同的系数，该系数包括对 于所述多个图像的每个像素都相同的反射率值。 优选地，所述第二结构分量表示对于来自所述多个图像中一个图像的所述像素都 相同的强度系数。 优选地，所述第Ξ结构分量表示与所述多个图像中一个图像关联的一个照射源的 照射方向，运对于来自所述多个图像中一个图像的所有像素都是相同的。 优选地，所述一个或多个照射源包括红色通道、绿色通道和蓝色通道。 优选地，所述第一模型分量对于用于所述多个图像的每个像素和每个色彩通道都 是相同的，并且所述第二模型分量对于用于每个图像的所有像素的每个色彩通道都是相同 的。 优选地，所述第一结构分量包括对于用于多个图像的每个色彩通道的每个像素都 相同的反射率。 优选地，所述第二结构分量表示对于用于每个图像的所有像素的每个色彩通道都 相同的强度系数。 优选地，模型函数包括修改后的模型函数，其中与所述第一本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种方法，用于从对象(107)的多个图像获得所述对象的表面的模型，其中所述对象(107)由一个或多个照射源(104、105、106)照射，该方法包括：‑获得图像的集合，每个图像包括像素阵列且表示对象的类似视图，其中所述类似视图在不同的照射条件下获得；‑依据下列未知的模型分量定义表达所述图像的已知像素强度值的模型函数(f)：‑第一模型分量(A)，表示所述对象(107)在每一个像素位置的反射率，并且所述第一模型分量是对于所述多个图像都相同的反射率值；‑第二模型分量(L)，表示用于每个图像的照射强度，所述第二模型分量是对于每个图像的所有像素都相同的照射源强度值；‑第三模型分量(V)，表示特定的照射方向，所述第三模型分量为对于每个图像不同但对于每个图像的所有像素都相同的照射向量；‑第四模型分量(N)，表示所述对象表面在每一个像素位置的表面法向量方向，所述第四模型分量是对于所有图像都相同的法线向量；‑执行一个或多个序列的最小化运算来最小化从所述图像的集合获得的像素值与使用所述模型函数(f)计算得到的像素值之间的差函数，每个最小化运算通过允许所述模型分量(A、L、V、N)的其中之一变动而其他模型分量保持不变来执行；‑输出所述第四模型分量(N)作为所述对象表面的所述模型。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：L·阿兰诺，K·吉尔吉佐瓦，
申请(专利权)人：生物梅里埃公司，原子能与替代能源署，
类型：发明
国别省市：法国;FR
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