用于生成减少反射对比图像的方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种减少反射的对比成像方法以及一种用于生成减少反射的对比图像的装置，优选来自显微图像，特别是用于读取对象表面的高度信息。减少反射的对比成像方法具有：通过照明序列(11)照明(10)对象，为照明序列(11)的每个对象照明创建(20)对象的照明图像(21)，确定(70)每个照明图像(21)的反射校正的照明图像(71)，叠加(30)相对于第一个轴(35)相邻的两个反射校正照明图像(71)以形成第一个轴(35)的第一个全轴图像(31)，其中将叠加(30)相对于第二个轴(36)相邻的两个反射校正照明图像(71)以形成第二个轴(36)的第二个全轴图像(32)，基于第一个全轴图像(31)创建(40)第一个色彩渐变图像(41)，基于第二个全轴图像(32)创建(40)第二个色彩渐变图像(42)，将第一个色彩渐变图像(41)和第二个色彩渐变图像(42)转换(50)为色彩空间(51)‑基于转换(50)为色彩空间(51)的第一个色彩渐变图像(41)和第二个色彩渐变图像(42)生成(60)对比图像(61)。

Method and device for generating reduced reflection contrast image

The invention relates to a contrast reduction imaging method for reducing reflection, and a device for generating contrast images to reduce reflection, preferably from microscopic images, especially for reading height information of object surfaces. \u51cf\u5c11\u53cd\u5c04\u7684\u5bf9\u6bd4\u6210\u50cf\u65b9\u6cd5\u5177\u6709\uff1a\u901a\u8fc7\u7167\u660e\u5e8f\u5217(11)\u7167\u660e(10)\u5bf9\u8c61\uff0c\u4e3a\u7167\u660e\u5e8f\u5217(11)\u7684\u6bcf\u4e2a\u5bf9\u8c61\u7167\u660e\u521b\u5efa(20)\u5bf9\u8c61\u7684\u7167\u660e\u56fe\u50cf(21)\uff0c\u786e\u5b9a(70)\u6bcf\u4e2a\u7167\u660e\u56fe\u50cf(21)\u7684\u53cd\u5c04\u6821\u6b63\u7684\u7167\u660e\u56fe\u50cf(71)\uff0c\u53e0\u52a0(30)\u76f8\u5bf9\u4e8e\u7b2c\u4e00\u4e2a\u8f74(35)\u76f8\u90bb\u7684\u4e24\u4e2a\u53cd\u5c04\u6821\u6b63\u7167\u660e\u56fe\u50cf(71)\u4ee5\u5f62\u6210\u7b2c\u4e00\u4e2a\u8f74(35)\u7684\u7b2c\u4e00\u4e2a\u5168\u8f74\u56fe\u50cf(31)\uff0c\u5176\u4e2d\u5c06\u53e0\u52a0(30)\u76f8\u5bf9\u4e8e\u7b2c\u4e8c\u4e2a\u8f74(36)\u76f8\u90bb\u7684\u4e24\u4e2a\u53cd\u5c04\u6821\u6b63\u7167\u660e\u56fe\u50cf(71)\u4ee5\u5f62\u6210\u7b2c\u4e8c\u4e2a\u8f74(36)\u7684\u7b2c\u4e8c\u4e2a\u5168\u8f74\u56fe\u50cf(32)\uff0c\u57fa\u4e8e\u7b2c\u4e00\u4e2a\u5168\u8f74\u56fe\u50cf(31)\u521b\u5efa(40)\u7b2c\u4e00\u4e2a\u8272\u5f69\u6e10\u53d8\u56fe\u50cf(41)\uff0c\u57fa\u4e8e\u7b2c\u4e8c\u4e2a\u5168\u8f74\u56fe\u50cf(32)\u521b\u5efa(40)\u7b2c\u4e8c\u4e2a\u8272\u5f69\u6e10\u53d8\u56fe\u50cf(42)\uff0c\u5c06\u7b2c\u4e00\u4e2a\u8272\u5f69\u6e10\u53d8\u56fe\u50cf(41)\u548c\u7b2c\u4e8c\u4e2a\u8272\u5f69\u6e10\u53d8\u56fe\u50cf(42)\u8f6c\u6362(50)\u4e3a\u8272\u5f69\u7a7a (51) based on the conversion between (50) for color space (51) of the first color gradient image (41) and second (42) to generate color gradient image contrast image (60) (61).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生成减少反射对比图像的方法及其装置
本专利技术涉及一种用于生成减少反射的对比图像，特别是用于读取优选数字显微图像中对象表面的高度和/或相位信息的方法及其装置。
技术介绍
在传统生物显微镜和材料显微镜中，除了正常的明场成像之外，还使用各种形式的对比技术，以获得关于被观察对象的附加信息。例如相位对比方法(例如Zernike，差分干涉对比，即DIC)或者替代性图像生成方法(例如暗场)。目前，描述了如何通过个别图像计算对比图像的不同方法。在以前的出版物中，描述了DIC替代方案，这通常会导致灰色图像，并且计算出的对比图像的质量严重依赖于方向。通常情况下，所有描述的对比度都具有这样的缺点，即会突出显示对象的特定属性，而忽略其他属性。例如，DIC方法或者形成相对于照明方向(DPC)的图像的差异的数字模拟的缺点在于只能生成与方向相关的灰度值图像。此外，在用具有照明的光学系统进行图像采集时，可能会由于照明、对象和系统之间的相互作用而产生不需要的反射，并且损害图像采集或者图像质量。图像的重要细节可能由于这些反射而消失。这些反射可能有两个不同的原因：一方面由于光学系统内的多重反射(系统反射)而导致图像反射，另一方面由于被检查对象在特定方向上(特别是在反射光照射的情况下)的高反射率而导致图像反射。在现有技术中，将部分尝试通过图像后数字处理的手段纠正发生的反射，其方法是在成像对象的部分图像中补偿增加的亮度差，或者通过数学模型为对象的反射性质建模，并尝试从图像中计算出得到的反射。这些后处理方法的缺点在于只能在特殊情况下在很大程度上消除图像中发生的反射。另一个缺点是成像对象可能失真。因此，可能需要通过某种方法，进行对象表面(特别是高度和/或相位信息)的定向色彩编码，并且可以在显微镜照片中迅速和可靠地去除通过对象照明发生的反射，从而提高必要的对比度的表现效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为避免或至少减少当前技术中已知的部分缺点提供一种可能性。根据本专利技术，通过符合独立权利要求的方法以及通过符合从属权利要求的装置实现了这一任务。独立权利要求涉及用于生成减少反射对比图像的减少反射对比成像方法，其中优选通过显微图像产生(例如数字显微镜)，主要用于读取对象表面的高度和/或相位信息。减少反射的对比成像方法具有：·通过照明序列照亮对象。对象通过一个或多个(两个或以上)照明源照亮。在照明序列中，每个照明源分别照亮对象。·为照明序列对象的每个照明创建照明图像。·确定每个照明图像的反射校正照明图像，分别通过相应的照明图像与相对于第一个轴相邻的照明图像以及与相对于第二个轴相邻的另一个照明图像的适当叠加实现。·分别将相对于第一个轴相邻的两个反射校正照明图像叠加到第一个轴的第一个全轴图像。·分别将相对于第二个轴相邻的两个反射校正照明图像叠加到第二个轴的第二个全轴图像。·基于第一个全轴图像创建第一个色彩渐变图像。·基于第二个全轴图像创建第二个色彩渐变图像。·将第一个色彩渐变图像和第二个色彩渐变图像转换为色彩空间。并且·基于转换为色彩空间的第一个色彩渐变图像和第二个色彩渐变图像生成一个对比图像，以显示对象表面高度分布的四个方向信息。方法步骤可以自动执行。根据本专利技术，对象表面的高度分布信息可以提供在所有三个空间维度上对象特征信息。根据本专利技术，照明序列可以是具体的照明顺序。为此，可以分别激活一个照明源，而其余照明源被禁用。根据本专利技术，照明源可以是用于照明对象的光源。通过在对象周围布置若干这种照明源，可以实现对象的角度选择性照明。例如，照明源可以是布置在透镜上具有多个单光源(例如LED)的环形光照明装置，借助它们可以通过不同象限(北-东-南-西)或者不同单独LED(N-NO-O-SO-S-SW-W-NW)按照指定的顺序单独或组合实现对象的照明。根据本专利技术，照明图像可以是照明序列内的对象拍照。根据本专利技术，在将相应的照明图像与相对于一个轴相邻的照明图像叠加时，可以放大或衰减两个图像的相同图像部分。例如，这可以通过像素实现。根据本专利技术，全轴图像可以是通过照明图像的叠加或组合而产生的图像。这样，可以使用分别与同一个轴相邻的照明图像。根据本专利技术，色彩渐变图像可以是在全轴图像上创建相应的色彩渐变时所产生的图像。例如，在笛卡尔坐标系中，可以为x轴创建第一个色彩渐变，例如蓝黄渐变，并为y轴创建另一个色彩渐变，例如红绿渐变。x轴全轴图像的色彩渐变图像具有蓝黄色彩渐变。然后，该颜色渐变可以指示对象在水平轴上的高度，而y轴全轴图像色彩渐变图像的色彩渐变则可以显示对象在垂直轴上的高度。特别地，色彩渐变也可以是对比度。如果色彩渐变是对比度，则可以通过使用亮度信息作为彩色编码，从而彩色编码显示对象表面的高度信息，并且图像中的亮度或者像素的亮度表示高度信息。根据本专利技术，色彩空间可以是数字定义的色彩空间，例如用于计算机屏幕和/或打印区域中。根据本专利技术，反射校正的照明图像可以是通过其中发生的反射来校正的图像。根据本专利技术，其优点在于，材料特征信息以及对象的高度和/或相位信息都可以在一个图像中经反射纠正后进行显示。此外，对象可采用原始色彩演示，并且可以通过亮度实现空间分配。因此，可以简单而快速地实现单个图像中单一对比度的组合，从而在对象图像中显示关于对象的更多信息。本专利技术的从属权利要求涉及一种用于生成对比图像的减少反射对比成像的装置，其中可优选通过显微图像产生，主要用于读取对象表面的高度信息，特别优选用于光学显微镜观察，这种减少反射对比成像装置具有图像采集装置和减少反射对比成像装置。图像采集装置被用于采集对象图像，并将其发送给减少反射的对比成像装置。并且，减少反射对比成像装置还被用于执行本专利技术中的减少反射对比成像方法。根据本专利技术，图像采集装置可以是适于扫描并光学显示对象的装置。特别地，图像采集装置可以是显微镜，特别是光学显微镜。此外，图像采集装置可以具有用于被成像对象角度选择性照明的多个照明源。根据本专利技术，减少反射的对比成像装置可以具有这样的装置，其中可以根据在图像采集时的对象照明产生的图像生成对比度并校正所发生的反射。为此，减少反射的对比成像装置可以具有CPU和相关的架构。特别地，减少反射的对比成像装置可集成到显微镜的图像处理单元中，或者是经过相应设置的计算机。根据本专利技术，其优点在于，可以低成本地提供设备，用于角度选择性照亮对象，并采集多个图像，以及将采集到的图像的多个对比度组合在单个图像中，从而在对象图像中显示对象的更多相关信息，同时可以对采集到的图片在图像采集时产生的反射进行校正。本专利技术的另一个从属权利要求是，为本专利技术中按照本专利技术的减少反射对比成像方法运行的减少反射对比成像装置提供计算机程序产品。该计算机程序包括程序代码装置，其中通过图像处理来现本专利技术中的减少反射对比成像方法的步骤。该计算机程序可采用实时图像处理单元中的硬件代码形式实现，或者以纯图像后处理形式实现。如果将用于减少反射对比成像方法的程序代码正确地集成到硬件中(光学显微镜的数字图像处理单元)，则可以实现极快的图像处理速度，并且其结果可被视作“实时”图像，因为单个图像的采集及其图像加工比实时图像的播放频率还要快。根据本专利技术，其优点在于，减少反射的对比成像方法可以自动运行，并且可以通过简单经济的方式提供适合本专利技术的各种装置。特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生成减少反射的对比图像的减少反射的对比成像方法，优选来自显微图像，特别是用于读取对象表面的高度信息，它包括以下步骤：‑通过在一个照明序列(11)中分别照亮对象的两个或多个照明源(111)照亮(10)对象；‑为照明序列(11)对象的每个照明创建(20)照明图像(21)；‑确定(70)每个照明图像(21)的反射校正照明图像(71)，分别通过相应的照明图像(21)与相对于第一个轴(35)相邻的照明图像(22)以及与相对于第二个轴(36)相邻的另一个照明图像(22)的叠加(72)实现；‑分别将相对于第一个轴(35)相邻的两个反射校正照明图像(71)叠加(30)到第一个轴(35)的第一个全轴图像(31)；‑分别将相对于第二个轴(36)相邻的两个反射校正照明图像(71)叠加(30)到第二个轴(36)的第二个全轴图像(32)；‑基于第一个全轴图像(31)创建(40)第一个色彩渐变图像(41)；‑基于第二个全轴图像(32)创建(40)第二个色彩渐变图像(42)；‑将第一个色彩渐变图像(41)和第二个色彩渐变图像(42)转换(50)为色彩空间(51)；以及基于转换(50)为色彩空间(51)的第一个色彩渐变图像(41)和第二个色彩渐变图像(42)生成(60)一个对比图像(61)，从而以色彩编码形式显示对象表面高度分布的四个方向信息(351、352、361、362)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.30 DE 102015208087.01.一种用于生成减少反射的对比图像的减少反射的对比成像方法，优选来自显微图像，特别是用于读取对象表面的高度信息，它包括以下步骤：-通过在一个照明序列(11)中分别照亮对象的两个或多个照明源(111)照亮(10)对象；-为照明序列(11)对象的每个照明创建(20)照明图像(21)；-确定(70)每个照明图像(21)的反射校正照明图像(71)，分别通过相应的照明图像(21)与相对于第一个轴(35)相邻的照明图像(22)以及与相对于第二个轴(36)相邻的另一个照明图像(22)的叠加(72)实现；-分别将相对于第一个轴(35)相邻的两个反射校正照明图像(71)叠加(30)到第一个轴(35)的第一个全轴图像(31)；-分别将相对于第二个轴(36)相邻的两个反射校正照明图像(71)叠加(30)到第二个轴(36)的第二个全轴图像(32)；-基于第一个全轴图像(31)创建(40)第一个色彩渐变图像(41)；-基于第二个全轴图像(32)创建(40)第二个色彩渐变图像(42)；-将第一个色彩渐变图像(41)和第二个色彩渐变图像(42)转换(50)为色彩空间(51)；以及基于转换(50)为色彩空间(51)的第一个色彩渐变图像(41)和第二个色彩渐变图像(42)生成(60)一个对比图像(61)，从而以色彩编码形式显示对象表面高度分布的四个方向信息(351、352、361、362)。2.根据权利要求1所述的对比成像方法，其中，分别将相对于第一个轴(35)相邻的两个反射校正照明图像(71)叠加(30)到第一个轴(35)的第一个全轴图像(31)，以及分别将相对于第二个轴(36)相邻的两个反射校正照明图像(71)叠加(30)到第二个轴(36)的第二个全轴图像(32)，并且：-将相对于第一个轴(35)或者第二个轴(36)相邻的减少反射照明图像(71)换算(33)成相对于第一个轴(35)或者第二个轴(36)的相应的中间图像(23、24)，-并将相应的中间图像(23、24)换算(34)成相应的第一个全轴图像(31)或第二个全轴图像(32)，对相应的计算(33、34)进行加法或减法。3.根据权利要求1或2所述的对比成像方法，其中，分别将相应的反射校正照明图像(71)叠加(30)到第一个轴(35)的第一个全轴图像(31)或者第二个轴(36)的第二个全轴图像(32)，并分别进行相应的灰度值图像转换。4.根据上述任一项权利要求所述的对比成像方法，其中，将第一个色彩渐变图像(41)和第二个色彩渐变图像(42)转换(50)为色彩空...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉斯·斯托普，托马斯·米尔德，约翰内斯·温特罗特，克里斯托弗·休斯曼，
申请(专利权)人：卡尔蔡司显微镜有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE