用于对异步触发采集到的图像进行校正的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于对异步触发采集到的图像进行校正的方法，其中，图像采集基于图像传感器成像的样本图像的运动和/或位置通过触发信号触发；所述方法包括：测量样本图像的运动和/或位置，基于所述测量测定曝光时间，以及基于所述测定曝光时间和预期曝光时间校正采集到的图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对异步触发采集到的图像进行校正的方法相关专利申请的交叉引用本申请要求于2013年11月6日提交的申请号为61/900,804的美国临时专利申请的权益。美国临时专利申请61/900,804的公开内容特此通过引用并入此案。
本专利技术涉及图像采集和图像处理领域，尤其涉及一种用于对异步触发采集到的图像进行校正的方法。
技术介绍
由于外部刺激会导致预期曝光时间与真正积分周期之间出现误差，因此，为了生成高品质量图像，有必要对无法由成像器限定积分周期(曝光时间)的系统中的图像进行校正。这尤其适用于时间延迟积分(TDI)成像系统的强度校正。在某些TDI系统中，图像强度在TDI扫描期间会发生明显变化。这种变化与载物台的速度变化密切相关。由于快照TDI将预期曝光时间转换为了载物台速度，因此，相应的触发计数、每次触发对应的编码器计数以及某些物理效应(如，载物台速度变化、摩擦、传播延迟、时钟抖动等)都会影响实际曝光时间。图像强度出现这种变化的主要原因是因为模型计算的结果被应用到了真实世界系统中。在已知实际曝光的情况下，采用强度校正方法，对本领域技术人员而言是众所周知的。简言之，由于照明是恒定的，因此，焦平面阵列上的强度积累会随时间呈线性增长。因此，可通过逐帧利用预期曝光时间与实际曝光时间之比乘以所获强度的方式来按比例校正强度差。然而，这种获取曝光时间的方法几乎无法被攻克，尤其是在使用TDI的情况下。曝光校正之前也从未在快照TDI上使用过。传统TDI方法基本上是采用连续曝光，且无法定义离散帧(如，传统TDI会生成许多构成连续图像的数据线)。但是，快照TDI含有若干离散曝光时间，而由于存在离散帧，所以，可定义曝光时间。因此，需要一种用于对通过异步触发(如，TDI扫描)采集到的图像进行校正的方法。
技术实现思路
TDI玻片(slide)扫描系统采用了一种自身由XY载物台运动触发的相机触发机构。其有益效果在于，可生成已经进行空间“分块”的图像，这是因为相机是经由载物台位置触发而进行图像采集。不利点在于，图像曝光时间由载物台移动某一帧距离所花的时间界定，而载物台的移动速度并不十分稳定。根据相机触发器位置以及载物台速度波动的最终结果生成的合成图像具有非常精确的空间配准，但图像分块间的强度存在变化。为了解决这一问题，本专利技术一实施例采用了“选通”信号，使相机可在曝光和捕捉照片的同时进行切换。对捕获到的每一帧的选通脉冲宽度进行测量，并利用测得的选通脉冲宽度对最后获得的图像进行校正。例如，如果每一帧的预期曝光时间为5000毫秒，且任意帧的选通脉冲为4200毫秒，那么将该帧的所有像素值乘以5000/4200，使其像素达到应有的强度水平。在一实施例中，利用外部设备对脉冲实施测量，并通过串行通信将信息发送至主机。然后，在主机上进行后续处理。在一优选实施例中，实施测量的目的旨在让相机上的处理器监控自身的选通信号，并通过另一机载处理器(如，现场可编程门阵列FPGA)执行逐像素相乘。本专利技术的某一实施例提供了一种用于对异步触发采集到的图像进行校正的方法，其中，图像采集基于图像传感器成像的样本图像的运动和/或位置通过触发信号触发；所述方法包括：测量样本图像的运动和/或位置，基于所述测量测定曝光时间，以及基于所述测定曝光时间和预期曝光时间校正采集到的图像。本专利技术的另一实施例提供了一种成像装置，包括：移动载物台，用于支撑待成像的样本；载物台控制器，用于控制所述移动载物台的移动；图像传感器，通过异步触发采集来获取样本图像；图像传感器控制器，触发图像传感器采集图像；曝光测量装置，测量所述图像传感器的曝光时间；以及图像处理器，处理采集到的图像；其中，载物台控制器输出指示移动载物台位置的位置信号；其中，图像传感器控制器输出基于位置信号的触发信号；其中，曝光时间基于所述位置信号进行确定；以及其中的图像处理器基于确定的曝光时间和预期曝光时间对采集到的图像实施校正。附图说明图1为根据本专利技术一实施例的具有曝光校正功能的TDI系统的方框图；图2为根据本专利技术一实施例的载物台移动和TDI控制器流程的示图；和图3为根据本专利技术一实施例的触发信号与选通信号的关系图。具体实施方式根据本专利技术原理对说明性实施例进行描述的目的旨在结合附图对其进行解读，其将被视作整个书面描述的一部分。在文中所公开的本专利技术的实施例的说明中，任何方向或方位参考都仅仅旨在便于进行说明，而并非旨在以任何方式限制本专利技术的范围。如“下”、“上”、“水平”、“垂直”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶部”和“底部”等相对性用语及其派生词(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)应当被视作是如后面所述或如所述附图中所示的方位。使用这些相对性用语仅仅旨在便于进行说明，而并非要求所述设备必须以某一特定方位进行构造或操作，但有明确表示的除外。除非另有明确说明，否则，如“附接”、“附连”、“连接”、“联接”、“互连”等类似用语是指其中结构直接地或通过介入结构间接地相互固定或附连的关系，以及活动或刚性附接或关联。此外，本专利技术的特征和有益效果通过参照示例性实施例示出。因此，明显地，本专利技术不应当被限定于示出的一些可能可单独存在的非限制性特征组合或其他特征组合的示例性实施例，本专利技术的范围由所附权利要求限定。本公开描述了目前所能预期的本专利技术的最佳实施方式或若干最佳实施方式。此描述并非旨在从限制意义上理解本专利技术，而仅仅出于示例目的结合附图提供本专利技术的示例，以告知本领域普通技术人员本专利技术的优点和构造。在附图的各个示图中，相同的参考号表示相同或相似的零件。本专利技术中描述的隔行时间延迟积分(TDI)是一种用于隔行转移设备的典型TDI方法的变体。在本方法中，电荷从光电二极管阵列转移至存储区(也称为垂直电荷耦合器件或VCCD)中，然后响应外部信号通过模拟其在帧转移TDI传感器中的位移，使一行或多行电荷信号位移。重复该流程时，电荷通过持续转移和位移蓄积。隔行TDI的一个主要有益效果在于，可生成静止物体的二维图像，并且可在TDI与传统视频或快照模式之间来回切换。本专利技术中描述了一种用于实施TDI方法的设备。在图1中，XY机动载物台101(如，ThorlabsMLS203)被安装至显微镜(为简洁起见，未示出)，并承载玻片102。数字相机103(如，带TDI功能的Thorlabs1500M-GE相机)被安装到相机端口上。在某些实施例中，所用图像传感器为时间延迟积分(TDI)电荷耦合器件(CCD)相机、逐行扫描相机、隔行扫描CCD相机、帧转移型CCD相机或金属氧化物半导体(CMOS)相机。来自载物台的编码器脉冲被路由至载物台控制器105，缓冲编码器脉冲，并与配置所需的通信信道一起发送至TDI控制器106。相机103和载物台控制器105被连接至可控制整个系统、采集图像数据并提供用户界面的主机或处理器107。配置相机，使载物台的一条运动轴与TDI电荷转移方向平行，并以适当方式调节显微镜光，以照射玻片并聚焦相机焦平面上的玻片的放大图像。在快照TDI扫描期间，主机107配有相机103、TDI控制器106，以及具有预期触发数量、脉冲计数和预期速度的载物台控制器105。该载物台控制器105控制载物台101运动，并输出指示载物台101位置的正交编码器信号。该信号是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对异步触发采集到的图像进行校正的方法，其中，图像采集基于图像传感器成像的样本的运动或位置通过触发信号触发，所述方法包括：测量样本的运动或位置；基于所述测量测定曝光时间；以及基于所述测定曝光时间和预期曝光时间校正采集到的图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.06 US 61/900,8041.一种用于对异步触发采集到的图像进行校正的方法，其中，图像采集基于可移动载物台的运动或位置通过触发信号触发，所述可移动载物台支撑用于图像传感器成像的样本，所述方法包括：输出位置信号,所述位置信号是正交编码器信号，所述正交编码器信号指示微镜载物台在每次信号跃迁时已经移动的一段已知距离和固定距离；基于所述位置信号输出触发信号以触发图像传感器采集图像；基于所述触发信号测定曝光时间；以及通过按照预期曝光时间与测定曝光时间之比缩放像素强度值来校正采集到的图像；其中载物台遍历生成所需数量触发的距离所花的时间等于用户设定的曝光时间。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述图像传感器为时间延迟积分(TDI)电荷耦合器件(CCD)图像传感器。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述图像传感器为逐行扫描图像传感器。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述图像传感器为隔行扫描CCD图像传感器。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述图像传感器为帧转移型CCD图像传感器。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述图像传感器为金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述异步触发采集基于时间延迟积分(...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·戈西奇，J·埃里克森，
申请(专利权)人：统雷有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US