一种显微高光谱成像平台及大区域数据立方体采集的方法技术

本发明专利技术公开了一种显微高光谱成像平台及大区域数据立方体采集的方法，本发明专利技术采用光学显微镜、三轴电动载物台、分光器、声光可调谐滤波器、灰度相机及工业控制计算机构成成像平台，并应用成像平台依次完成生成任务采集序列、显微高光谱图像的采集、对显微高光谱图像进行拼接及生成大区域数据立方体的步骤，本发明专利技术利用高光谱图像具有较大空间冗余度的特点，通过对显微高光谱图像各子区域图像的有效拼合，形成大视场、大区域的显微高光谱图像，为医生诊断提供完整的显微图像，有效提升诊断的准确率与工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种显微高光谱成像平台及大区域数据立方体采集的方法
本专利技术涉及显微图像拼接
，尤其是一种显微高光谱成像平台及大区域数据立方体采集的方法。
技术介绍
随着高光谱成像技术的发展，从大地探测到医学领域，高光谱图像在许多领域逐渐发挥着越来越重要的作用。高光谱图像有着精细的空间分辨率和光谱分辨率，在单幅图像上可以传达更多的信息，为物体高精度的识别和分类提供了基石。但是在医学领域，医生仍然使用光学或者电子显微镜来获取载玻片上的单点信息，具有视场较小，光谱范围窄的缺点，因此将显微高光谱成像拼接技术应用在医学领域的需求越来越强烈。另外，为了解决单张图像视场较小的问题，现有技术在图像领域有很多的图像拼合技术纷纷涌现了出来，主要分为基于特征点与基于区域的图像匹配与拼合方法，其要求图像具有较丰富的色彩信息与纹理信息。存在的问题是，在显微高光谱图像领域，尤其在高倍率物镜的情况下，视场中的图像大多为部分组织，其不具备完整的纹理信息；在高倍率的情况下，组织的边缘也会被放大导致边缘不明显，因此一些基于边缘梯度的特征匹配方法也会造成错误匹配；此外，在显微高光谱成像方面，如何选定一个波长作为特征匹配的参考图像也是一个问题，不同物质在不同波长所体现的透射率均是不同的。因此如何有效地利用显微高光谱图像的光谱维信息来有效地拼合各子区域图像，形成一个大区域显微高光谱图像提供给医生进行诊断是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足而提供的一种显微高光谱成像平台及大区域数据立方体采集的方法，本专利技术采用光学显微镜、三轴电动载物台、分光器、声光可调谐滤波器、灰度相机及工业控制计算机构成成像平台，并应用成像平台依次完成生成任务采集序列、显微高光谱图像的采集、对显微高光谱图像进行拼接及生成大区域数据立方体的步骤，本专利技术利用高光谱图像具有较大空间冗余度的特点，通过对显微高光谱图像各子区域图像的有效拼合，形成大视场、大区域的显微高光谱图像，为医生诊断提供完整的显微图像，有效提升诊断的准确率与工作效率。实现本专利技术目的的具体技术方案是：一种显微高光谱成像平台，其特点包括光学显微镜、三轴电动载物台、分光器、声光可调谐滤波器、灰度相机及工业控制计算机；所述声光可调谐滤波器上设有C卡口转接环；所述三轴电动载物台上设有PCI控制卡；所述工业控制计算机设有图像采集区域及空白图像区域的输入界面，还设有中央处理器、内存、计算机外设接口及PCI控制卡；所述光学显微镜分别与三轴电动载物台及分光器相连；所述分光器与声光可调谐滤波器相连，声光可调谐滤波器通过C卡口转接环与灰度相机及工业控制计算机相连，工业控制计算机与三轴电动载物台及灰度相机相连。一种使用成像平台实施大区域数据立方体采集的方法，该方法包括如下步骤：步骤1：生成任务采集序列由工业控制计算机的输入界面手动选定图像采集区域及空白图像区域的范围，由工业控制计算机按手动选定的范围设定三轴电动载物台按行列依次移动的轨迹及采集点；依次对图像采集区域即载玻片上有组织的区域及空白图像区域即载玻片上无组织的区域分别进行采集点的录入，生成采集任务序列。步骤2：显微高光谱图像的采集依据采集任务序列，由工业控制计算机控制三轴电动载物台相对于光学显微镜按设定的移动轨迹移动到相应采集点，将光学显微镜获取的信息通过分光器、声光可调谐滤波器及灰度相机生成多幅有组织的与两副无组织的显微高光谱图像，以下称有组织图像与无组织图像。步骤3：对显微高光谱图像进行拼接将多幅有组织图像及两副无组织图像依次输入工业控制计算机，工业控制计算机按行列顺序对相邻两幅有组织图像读取，并存入工业控制计算机的内存，由工业控制计算机逐一将有组织的图像与无组织图像进行比对、矫正白平衡及去噪处理；然后由工业控制计算机的中央处理器依次进行加速稳健特征值的计算，并根据此特征值计算图像转换矩阵，最后对多幅有组织图像逐幅进行图像拼接，构造出拼接后的显微高光谱图像。步骤4：生成大区域数据立方体工业控制计算机在构造出拼接后的显微高光谱图像的同时，还储存了高光谱图像的元数据，其中包含了图像的分辨率、图像数据的组合形式、图像的名称、图像的曝光时长、图像拍摄时的物镜倍数、图像的起始波段图像、图像的终止波段、图像的波段数及图像的物理三维坐标，将拼接后的显微高光谱图像与元数据的结合，生成大区域数据立方体。本专利技术采用光学显微镜、三轴电动载物台、分光器、声光可调谐滤波器、灰度相机及工业控制计算机构成成像平台，并应用成像平台依次完成生成任务采集序列、显微高光谱图像的采集、对显微高光谱图像进行拼接及生成大区域数据立方体的步骤，本专利技术利用高光谱图像具有较大空间冗余度的特点，通过对显微高光谱图像各子区域图像的有效拼合，形成大视场、大区域的显微高光谱图像，为医生诊断提供完整的显微图像，有效提升诊断的准确率与工作效率。附图说明图1为本专利技术成像平台的结构示意图；图2为本专利技术成像平台的工作流程图。具体实施方式本专利技术成像平台包括光学显微镜1、三轴电动载物台2、分光器3、声光可调谐滤波器4、灰度相机5及工业控制计算机7；所述声光可调谐滤波器4上设有C卡口转接环；所述三轴电动载物台2上设有PCI控制卡；所述工业控制计算机7设有图像采集区域及空白图像区域的输入界面，还设有中央处理器、内存、计算机外设接口及PCI控制卡；所述光学显微镜1分别与三轴电动载物台2及分光器3相连；所述分光器3与声光可调谐滤波器4相连，声光可调谐滤波器4通过C卡口转接环与灰度相机5及工业控制计算机7相连，工业控制计算机7与三轴电动载物台2及灰度相机5相连。本专利技术使用成像平台实施大区域数据立方体采集的方法包括如下步骤：步骤1：生成任务采集序列由工业控制计算机7的输入界面手动选定图像采集区域及空白图像区域的范围，由工业控制计算机7按手动选定的范围设定三轴电动载物台2按行列依次移动的轨迹及采集点；依次对图像采集区域即载玻片上有组织的区域及空白图像区域即载玻片上无组织的区域分别进行采集点的录入，生成采集任务序列。步骤2：显微高光谱图像的采集依据采集任务序列，由工业控制计算机7控制三轴电动载物台2相对于光学显微镜1按设定的移动轨迹移动到相应采集点，将光学显微镜1获取的信息通过分光器3、声光可调谐滤波器4及灰度相机5生成多幅有组织的与两副无组织的显微高光谱图像，以下称有组织图像与无组织图像。步骤3：对显微高光谱图像进行拼接将多幅有组织图像及两副无组织图像依次输入工业控制计算机7，工业控制计算机7按行列顺序对相邻两幅有组织图像读取，并存入工业控制计算机7的内存，由工业控制计算机7逐一将有组织的图像与无组织图像进行比对、矫正白平衡及去噪处理；然后由工业控制计算机7的中央处理器依次进行加速稳健特征值的计算，并根据此特征值计算图像转换矩阵，最后对多幅有组织图像逐幅进行图像拼接，构造出拼接后的显微高光谱图像。步骤4：生成大区域数据立方体工业控制计算机7在构造出拼接后的显微高光谱图像的同时，还储存了高光谱图像的元数据，其中包含了图像的分辨率、图像数据的组合形式、图像的名称、图像的曝光时长、图像拍摄时的物镜倍数、图像的起始波段图像、图像的终止波段、图像的波段数及图像的物理三维坐标，将拼接后的显微高光谱图像与元数据的结合，生成大区域数据立方体。实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种显微高光谱成像平台，其特征在于，它包括光学显微镜（1）、三轴电动载物台（2）、分光器（3）、声光可调谐滤波器（4）、灰度相机（5）及工业控制计算机（7）；所述声光可调谐滤波器（4）上设有C卡口转接环；所述三轴电动载物台（2）上设有PCI控制卡；所述工业控制计算机（7）设有图像采集区域及空白图像区域的输入界面，还设有中央处理器、内存、计算机外设接口及PCI控制卡；所述光学显微镜（1）分别与三轴电动载物台（2）及分光器（3）相连；所述分光器（3）与声光可调谐滤波器（4）相连，声光可调谐滤波器（4）通过C卡口转接环与灰度相机（5）及工业控制计算机（7）相连，工业控制计算机（7）与三轴电动载物台（2）及灰度相机（5）相连。

【技术特征摘要】
1.一种显微高光谱成像平台，其特征在于，它包括光学显微镜（1）、三轴电动载物台（2）、分光器（3）、声光可调谐滤波器（4）、灰度相机（5）及工业控制计算机（7）；所述声光可调谐滤波器（4）上设有C卡口转接环；所述三轴电动载物台（2）上设有PCI控制卡；所述工业控制计算机（7）设有图像采集区域及空白图像区域的输入界面，还设有中央处理器、内存、计算机外设接口及PCI控制卡；所述光学显微镜（1）分别与三轴电动载物台（2）及分光器（3）相连；所述分光器（3）与声光可调谐滤波器（4）相连，声光可调谐滤波器（4）通过C卡口转接环与灰度相机（5）及工业控制计算机（7）相连，工业控制计算机（7）与三轴电动载物台（2）及灰度相机（5）相连。2.一种使用权利要求1所述成像平台实施大区域数据立方体采集的方法，其特征在于，它包括如下步骤：步骤1：生成任务采集序列由工业控制计算机（7）的输入界面手动选定图像采集区域及空白图像区域的范围，由工业控制计算机（7）按手动选定的范围设定三轴电动载物台（2）按行列依次移动的轨迹及采集点；依次对图像采集区域即载玻片上有组织的区域及空白图像区域即载玻片上无组织的区域分别进行采集点的录入，生成采集任务序列；步骤2：显微高光谱图像的采...

【专利技术属性】
技术研发人员：李庆利，袁晨，周梅，孙力，邱崧，胡孟晗，刘洪英，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：上海,31