一种面向显微成像的图像自动对焦算法制造技术

本发明专利技术公开了一种面向显微成像的图像自动对焦算法，其主要方法包括：对原始图像进行灰度化；对灰度图进行中值滤波；对中值滤波的图像进行Canny边缘检测；对Canny边缘检测的图像进行形态学闭运算操作；对形态学闭运算操作的图像进行取反；对第一次取反的图像进行连通域滤波，去除羊毛纤维内部的小孔洞噪声；对第一次连通域滤波的图像(二值图)进行取反；对第二次取反的图像进行连通域滤波，去除黑色背景中的小团块噪声；对两次连通域滤波的图像作为蒙版，再进行蒙版叠加得到最大蒙版；每张羊毛原图应用最大蒙版筛选拷贝得到相应的羊毛ROI图；先进行直方图均衡化，再进行图像清晰度计算；调整物镜与载玻片的位置继续拍摄原图，输出最清晰图像。出最清晰图像。出最清晰图像。

【技术实现步骤摘要】
一种面向显微成像的图像自动对焦算法


[0001]本专利技术设计利用一种面向显微成像的图像自动对焦算法进行无参考羊绒羊毛纤维图像的清晰度评价。

技术介绍

[0002]这里的显微成像以羊绒羊毛纤维图像为例，利用图像处理技术在同一位置拍摄的一系列羊绒羊毛纤维图像(显微成像)中寻找出清晰度最高的那张图像(自动对焦)，能够减少投入生产的劳动力，提高工作效率。也是为要送入到卷积神经网络进行训练学习的羊绒羊毛纤维图像进行清晰度质量上的把控，如果羊绒羊毛纤维图像本身较为模糊，则会降低网络识别的准确率，甚至造成识别类别的错误。传统的羊绒羊毛纤维图像的对焦方法是根据国家标准来进行人工对焦的，具体过程是：先将显微镜的物镜调整到一定位置，观察目镜中的羊绒羊毛纤维图像，图像中的羊毛纤维的两侧边缘若显示白色的边线，则说明物镜过于靠近盖玻片；图像中的羊毛纤维的两侧边缘若显示黑色的边线，则说明物镜过于远离盖玻片；图像中的羊毛纤维的边缘若显示一细线，没有白色或黑色边线，则说明羊毛纤维在焦平面上，对焦完毕。很明显，这个过程比较依赖操作人员的熟练度和经验，主观性因素较大，而且比较耗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向显微成像的图像自动对焦算法，其主要方法包括：(1)对原始图像I0进行灰度化处理得到I1；(2)对灰度化后的图像I1进行中值滤波处理得到I2；(3)对中值滤波后的图像I2进行Canny边缘检测得到I3；(4)对Canny边缘检测后的图像I3进行形态学闭运算操作(先膨胀后腐蚀)得到I4；(5)对形态学闭运算操作后的图像I4进行取反操作得到I5，此步骤主要是将羊毛纤维内部存在的一些黑色的小孔洞变为白色；(6)对第一次取反后的图像I5进行连通域滤波得到I6，此步骤主要是去除羊毛纤维内部的黑色小孔洞噪声；(7)对第一次连通域滤波后的图像(二值图)I6进行取反操作得到I7，此步骤主要是将第一次连通域滤波后的图像中的白色像素点变为黑色，黑色像素点变为白色；(8)对第二次取反后的图像I7进行连通域滤波得到I8，此步骤主要是去除黑色背景中的白色小团块噪声；(9)以经过两次连通域滤波后的图像I8作为蒙版，对同一水平位置拍摄下的每张羊毛纤维图像通过上述(1)—(8)步骤得到对应的蒙版I
8i
(i＝1,2,3,
……
)(i表示同一水平位置拍摄下的羊毛纤维图像序列号)，再把这些蒙版I
8i
(i＝1,2,3,
……
)进行叠加得到此水平位置拍摄下对应的最大蒙版I
8max
；(10)以(9)步骤得到的最大蒙版I
8max
作为最终蒙版来对同一水平位置拍摄下的每张羊毛纤维图像分别进行筛选拷贝，得到每张羊毛纤维图像对应的羊毛ROI图像I
9i
(i＝1,2,3,
……
)(i表示同一水平位置拍摄下的羊毛纤维图像序列号)；(11)对(10)步骤得到的每张羊毛ROI图像I
9i
(i＝1,2,3,
……
)分别进行直方图均衡化处理得到I
10i
(i＝1,2,3,
……
)；(12)对经过直方图均衡化处理后的羊毛ROI图像I
10i
(i＝1,2,3,
……
)运用Tenagrad梯度函数法进行图像清晰度评价，具体是计算出每张羊毛ROI图像I
10i
(i＝1,2,3,
……
)的平均梯度grad_Aver
i
(i＝1,2,3,
……
)，先将平均梯度grad_Aver
i
(i＝1,2,3,
……
)归一化到[0,1]范围内，再判断图像序列中是否存在平均梯度达到经验阈值T3(T3根据操作人员的显微成像对焦经验来整定，0<T3<1)的图像，若存在，则将此图像认定为在同一水平位置拍摄下的最清晰的羊毛纤维图像I
11
，此过程记为P
y
，若不存在，则调整拍摄位置(改变物镜到羊毛纤维载玻片的距离，但这个距离的档位数量有限)，继续获取一系列的羊毛纤维原始图像I
0j
(j＝1,2,3,4,5)(j表示上述距离的档位)，重复上述(1)—(12)的步骤，此过程记为P
n
，若在(12)步骤中存在平均梯度达到经验阈值T3的图像，则进行P
y
；若不存在，则进行P
n
，若调整完所有的拍摄位置后，还未存在平均梯度达到经验阈值T的图像，则选出当前已计算好平均梯度的图像中平均梯度最大的图像作为最清晰的图像I
clearest
。2.根据权利要求1所述的一种面向显微成像的图像自动对焦算法，其特征在于：对形态学闭运算后的图像进行取反；由于形态学闭运算后的图像中羊毛纤维内部存在一些黑色的小孔洞，对闭运算的结果图进行取反，黑色的小孔洞就变为白色了；再进行连通域分析，统计出取反图中的各个连通域所包含像素点的个数，再设定一个较大的阈值对这些连通域进行筛选，滤除面积较小的连通域(即羊毛纤维内部的黑色小孔洞噪声)；具体伪代码如下：
只记录flag＝1的连通域对应的索引号，将其画在新的纯黑画布上，即可完成第一次连通域滤波操作；其中，condo:每个连通域，condos:所有连通域，singleArea:单个连通域的面积，T1:连通域的面积阈值，在这里基于羊绒羊毛的平均直径和摄像头标定尺寸关系的经验可以取为1800(单位：像素)，flag:连通域标识符(1:连通域不为噪声，0:连通域为噪声)。3.根据权利要求1所述的一种面向显微成像的图像自动对焦算法，其特征在于：对第一次连通域滤波后的图像(二值图)进行取反；取反是将二值图中白色像素点变为黑色，黑色像素点变为白色；由于第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李子印，瞿瑞德，汪小东，叶飞，孔繁圣，
申请(专利权)人：湖州市质量技术监督检测研究院湖州市纤维质量监测中心，国家茧丝质量监督检验中心，
类型：发明
国别省市：