基于CPU并行计算加速的显微镜图像拼接方法、设备、介质及产品技术

本发明专利技术涉及基于CPU并行计算加速的显微镜图像拼接方法、设备、介质及产品，包括以下步骤：获取用户设置的拼接参数，拼接参数包括拼接物镜倍数、拼接区域的起点、拼接图像的高度和宽度、拼接的行数和列数、图像重叠比例；按照拼接物镜倍数切换显微镜的物镜倍数，按照拼接区域的起点移动载物平台，获取当前显微镜图像；根据显微镜图像大小和图像重叠比例确定移动步长；按照确定的移动步长和预设移动方向移动载物平台至下一个拍摄位置并获取图像，对当前图像与其相邻的图像进行拼接，直至完成获取所有位置的图像。本发明专利技术结合相位相关法和遍历位移向量，引入CPU并行加速技术，能准确快速地找到位移向量且完成一组显微镜生物医学图像的拼接。的拼接。的拼接。

【技术实现步骤摘要】
基于CPU并行计算加速的显微镜图像拼接方法、设备、介质及产品


[0001]本专利技术涉及显微镜
，特别涉及基于CPU并行计算加速的显微镜图像拼接方法、设备、介质及产品。

技术介绍

[0002]由于显微镜的视野局限，在保证一定分辨率的前提下，通常只能获取到局部的图像，严重影响到用户的观察及后续的处理。因此为了得到高分辨率且视野足够大的显微图像，需要对多张局部的显微图像进行拼接。
[0003]现有的图像拼接算法主要有以下几种：
[0004]一是基于图像特征点匹配寻找待拼接图像的位移向量。通过提取两幅图像重叠区域的特征点，并进行匹配，计算图像整体的位移。常用的图像特征算子有HARRIS、SURF、SIFT等，对于特征性较强的自然界图像效果较好。而显微镜生物图像的图像具有噪声大，特征细节不稳定等特点，因此这种算法存在特征点难以提取，匹配误差大的困难。
[0005]二是基于相位相关法寻找待拼接图像的位移向量。通过在频域下计算两幅待匹配的图像的位移向量，在空域实现图像拼接。这种方法容易产生像素级别的误差，当显微镜图像放大倍数较高时，容易放大误差，影响拼接视觉效果。
[0006]三是通过遍历位移向量计算不同位移向量下的重叠区域相关度，以相关度最高的位移向量作为待拼接图像的位移向量进行拼接。这种方法虽然能提高拼接的准确度，但计算时间却大大增加，严重影响算法的可使用性。

技术实现思路

[0007]为了实现根据本专利技术的上述目的和其他优点，本专利技术的第一目的是提供基于CPU并行计算加速的显微镜图像拼接方法，包括以下步骤：
[0008]获取用户设置的拼接参数，所述拼接参数包括拼接物镜倍数、拼接区域的起点、拼接图像的高度和宽度、拼接的行数和列数、图像重叠比例；
[0009]按照所述拼接物镜倍数切换显微镜的物镜倍数，按照所述拼接区域的起点移动载物平台，获取当前显微镜图像；
[0010]根据显微镜图像大小和所述图像重叠比例确定移动步长；
[0011]按照确定的移动步长和预设移动方向移动载物平台至下一个拍摄位置并获取图像，对当前图像与其相邻的图像进行拼接，直至完成获取所有位置的图像。
[0012]进一步地，所述图像重叠比例包括左右图像重叠比例和上下图像重叠比例。
[0013]进一步地，所述移动步长包括左右移动步长和上下移动步长；其中，所述左右移动步长公式为：
[0014]StepW＝w*(1
‑
OLw)*Res
[0015]其中，StepW为左右移动步长，w为拼接图像的宽度，OLw为左右图像重叠比例，Res
为像素尺寸到实际物理尺寸的转换比例；
[0016]所述上下移动步长公式为：
[0017]StepH＝h*(1
‑
OLh)*Res
[0018]其中，StepH为上下移动步长，h为拼接图像的高度，OLh为上下图像重叠比例，Res为像素尺寸到实际物理尺寸的转换比例。
[0019]进一步地，所述对当前图像与其相邻的图像进行拼接包括以下步骤：
[0020]计算两幅重叠图像的相对平移量；
[0021]分别计算x方向的平移量和y方向的平移量不同组合情况下的重叠区域图像相似度，获取相似度最大的位移向量；
[0022]在获取的相似度最大的位移向量附近搜索最优的位移向量，使重叠区域图像相似度最大；
[0023]选择图像相似度最大的位移向量作为最终确定的位移向量，将后一待拼接图像按照位移向量覆盖到前一待拼接图像上。
[0024]进一步地，所述计算两幅重叠图像的相对平移量具体为采用相位相关法计算两幅图像的相对平移量；
[0025]所述采用相位相关法计算两幅图像的相对平移量包括以下步骤：
[0026]设两幅图像f1、f2之间的偏移量为(dx，dy)，则
[0027]f2(x，y)＝f1(x
‑
dx，y
‑
dy)
[0028]对两幅图像进行快速傅立叶变换，其中F1、F2是两幅图像的傅立叶变换；F2(u，v)＝F1(u，v)*e
‑
i*2π*(u*dx+v*dy)
[0029]计算两幅图像的互功率谱：
[0030][0031]对互功率谱做傅立叶反变换后得到脉冲函数：
[0032]IFFT(H(u，v))＝δ(u
‑
dx，v
‑
dy)
[0033]寻找其峰值MAX(δ)，该峰值点的位置为(xpeak，ypeak)。
[0034]进一步地，所述重叠区域图像相似度的计算公式为：
[0035][0036]进一步地，所述在获取的相似度最大的位移向量附近搜索最优的位移向量具体为采用OpenMP开启多个线程并行处理，每个线程处理若干个不同的位移向量，分别计算其对应的重叠区域图像相似度。
[0037]本专利技术的第二目的是提供一种电子设备，包括：存储器，其上存储有程序代码；处理器，其与所述存储器联接，并且当所述程序代码被所述处理器执行时，实现基于CPU并行计算加速的显微镜图像拼接方法。
[0038]本专利技术的第三目的是提供一种计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，所述程序指令被执行时实现基于CPU并行计算加速的显微镜图像拼接方法。
[0039]本专利技术的第四目的是提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现基于CPU并行计算加速的显微镜图像拼接方法。
[0040]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0041]本专利技术提供了基于CPU并行计算加速的显微镜图像拼接方法，通过在传统相位相关法确定位移向量的基础上，进行像素级别的遍历搜寻，找到最精确的位移向量，提升了拼接算法的精确度，同时避免了出现像素误差倒置的错位现象。
[0042]本专利技术通过引入CPU并行加速，大大提升了遍历搜寻的计算速度，显著提升算法效率和可用性，有利于实现显微镜图像的实时拼接。
[0043]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本专利技术的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
[0044]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0045]图1为实施例1的基于CPU并行计算加速的显微镜图像拼接方法流程图；
[0046]图2为显微镜图像示意图；
[0047]图3为实施例2的电子设备示意图；
[0048]图4为实施例3的计算机可读存储介质示意图。
具体实施方式
[0049]下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于CPU并行计算加速的显微镜图像拼接方法，其特征在于，包括以下步骤：获取用户设置的拼接参数，所述拼接参数包括拼接物镜倍数、拼接区域的起点、拼接图像的高度和宽度、拼接的行数和列数、图像重叠比例；按照所述拼接物镜倍数切换显微镜的物镜倍数，按照所述拼接区域的起点移动载物平台，获取当前显微镜图像；根据显微镜图像大小和所述图像重叠比例确定移动步长；按照确定的移动步长和预设移动方向移动载物平台至下一个拍摄位置并获取图像，对当前图像与其相邻的图像进行拼接，直至完成获取所有位置的图像。2.根据权利要求1所述的基于CPU并行计算加速的显微镜图像拼接方法，其特征在于：所述图像重叠比例包括左右图像重叠比例和上下图像重叠比例。3.根据权利要求2所述的基于CPU并行计算加速的显微镜图像拼接方法，其特征在于：所述移动步长包括左右移动步长和上下移动步长；其中，所述左右移动步长公式为：StepW＝w*(1
‑
OLw)*Res其中，StepW为左右移动步长，w为拼接图像的宽度，OLw为左右图像重叠比例，Res为像素尺寸到实际物理尺寸的转换比例；所述上下移动步长公式为：StepH＝h*(1
‑
OLh)*Res其中，StepH为上下移动步长，h为拼接图像的高度，OLh为上下图像重叠比例，Res为像素尺寸到实际物理尺寸的转换比例。4.根据权利要求1所述的基于CPU并行计算加速的显微镜图像拼接方法，其特征在于，所述对当前图像与其相邻的图像进行拼接包括以下步骤：计算两幅重叠图像的相对平移量；分别计算x方向的平移量和y方向的平移量不同组合情况下的重叠区域图像相似度，获取相似度最大的位移向量；在获取的相似度最大的位移向量附近搜索最优的位移向量，使重叠区域图像相似度最大；选择图像相似度最大的位移向量作为最终确定的位移向量，将后一待拼接图像按照位移向量覆盖到前一待拼接图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵凌霄，陈振鑫，陈奕博，王佳俊，党世杰，
申请(专利权)人：苏州深捷信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：