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| 奧林巴斯顯微鏡數字圖像處理 |
| 發布時間:2018-08-01 16:42:42 | 瀏覽次數： |
奧林巴斯顯微鏡數字圖像處理 根據光照條件下，試樣的完整性，及其制備方法，數字圖像在光學顯微鏡中可能需要相當數量的康復之間實現平衡，科學準確，化妝品的平衡，和審美的組成。 當第一次獲得的電荷耦合器件（ CCD ）或互補金屬氧化物半導體（ CMOS ）圖像傳感器，從顯微鏡下的數字圖像通常遭受貧困的信號噪聲特性，光照不均，聚焦和失焦的灰塵和碎片，眩光，顏色的變化，和許多其他疾病，降低圖像的整體質量。 在圖像被從顯微鏡獲得的，它通常被稱為 原圖像 并應編目和保存的圖像處理和分析操作開始之前。 這一步將確保圖像的原始副本的情況下，不可逆的錯誤可在圖像處理或圖像丟失或者變得不可恢復了。 除了原始圖像，一個 背景圖像 或 平場圖 也應與試件移出光路無試樣產生的背景圖像的記錄。 最好的方法是將視場的包含安裝介質和蓋玻片滑區，但沒有碎片顯著水平，為了模擬背景照度分布。 另一種方法是散焦顯微鏡與地方的試樣，然后記錄背景圖像。 雖然后者的技術是不可取的，有時是唯一的選擇，特別是如果試樣占據大部分在蓋玻片的地區。 在這種情況下，定量的信息必須來自試樣，不同背景的圖像可以一起平均降低噪聲水平。 除了背景圖像，它往往是明智的，也記錄了一個 暗幀 建立黑暗（電子和熱）的數碼相機系統的噪聲水平。 暗框應使用相同的曝光為原始圖像，但沒有打開相機快門獲得。 在某些情況下，可能需要從顯微鏡鏡頭蓋脫離鏡頭蓋或一段黑色紙板安裝適配器。 與平場圖片或背景圖像，多個暗幀可以收集和計算的平均值。 在所有必要的圖像已聚集（原，背景，和黑暗），圖像處理操作可以繼續進行。 一個典型的圖像傾斜照明與耦合至數字攝像系統的光學顯微鏡是在圖1（a）。 標本固定和染色小海星（變態后）準備為包埋介質整體安裝，并夾玻片蓋玻片之間。 由于光照不均的問題經常遇到的離軸照明技術，這個標本被選擇來說明，強調由于大的可見的背景區域的問題。 從顯微鏡照明裝置斜光產生稍微不均勻背景（通常是梯度強度出現），如圖1中的亮度變化的證據（一）。 有，此外，綠色鑄造的整個圖像，是由不正確的白平衡調整的CCD圖像傳感器引起的。 此外，像是在一個相對較低的光捕獲，這增加了在圖像中的隨機噪聲的量（注意的背景和試樣的顆粒狀的外觀）。 灰度圖像的直方圖（圖1）的原始圖像顯示的CCD圖像傳感器的動態范圍的一小部分被用于生產的圖像。 在圖像中的灰度級的巨大多數集中在60和210之間的值，用很少的像素表現出的水平，或高或低的地區。 這個限制的直方圖的灰度值規模的中心產生的圖像的對比度差（見圖1（a）），必須在圖像處理過程中糾正。 在灰度級的大穗以140對應于代表背景顏色的強度水平。 作為背景更加均勻（減少灰度級的數目）在加工過程中，該分布的寬度窄，和像素數將增加。 的光學顯微照片如圖1所示的圖像處理可以與一些商業上可用的軟件包的實現。 推薦低成本售后圖像編輯軟件，包括Adobe PS圖象處理軟件，Corel照片涂料，Macromedia Fireworks，和油漆店親。 此外，高端的軟件程序，專門設計用于從顯微鏡數字圖像，可用于執行必要的圖像編輯功能。 許多這些程序納入算法，簡化步驟中常用的光學顯微圖像處理，如背景減法，平場校正，直方圖操作，和伽瑪校正。 在圖像處理的第一步是去除亮度波動（由于不均勻背景光）和噪聲引入的標本或攝像系統。 對于大多數的數字圖像，簡單的背景減法算法是足夠的，會產生校正后的圖像，即使在圖像的亮度值。 然而，與圖像定量分析的要求注定光度準確度，平場校正是首選的技術。 原海星的圖像如圖1所示（一）是一個背景減法算法調整（圖2（a））產生校正的圖像呈現在圖2（b）。 該算法采用用戶選擇的控制點，可以將圖像周圍的背景在選定區域內的亮度值指定。 控制點的位置后，他們的代表亮度值是用來適應的人工背景創建曲面函數。 計算出的背景，然后減去樣本圖像獲得一個最小二乘擬合的曲面函數近似的背景如何會出現均勻的照明。 在實踐中，控制點的選擇應使它們均勻地分布在整個的圖像（如在圖2（a）），并在每個控制點的亮度水平應整體背景強度代表。
背景減法或平場校正調整后，已應用于圖像，下一步是恢復亮度和對比度水平相匹配的試樣在顯微鏡的外觀（通過目鏡或現場視頻飼料的攝像頭接口軟件）。 直方圖拉伸和滑動操作通常顯示為 亮度 和 對比 在常見的圖像編輯軟件調整滑塊。 的直方圖分布更復雜的操作在高端軟件包通常是可能的，但在所有的圖像編輯現有的基本工具通常可以用來進行調整的圖像。 在處理的下一步是γ使同時顯示光明和黑暗的在計算機顯示器上的圖像特征指數縮放調整的目的。 在圖4（a）是海星標本圖像后，伽瑪校正。 調整顯示器，將用于圖像處理時，伽瑪校正取決于，在部分，在顯示器上的對比度和亮度控制設置。 顯示器控制使技術人員或數字藝術家改變以適應個人不同的愛好和補償之間的表示格式變異伽瑪校正，如各種計算機操作系統平臺的個人網頁瀏覽器。 為了減少或消除圖像中的隨機噪聲，一個專門的卷積核，稱為 平滑濾波器 經常應用于圖像。 在大多數的圖像編輯軟件，這種類型的操作被稱為 噪聲 （通常是指定給灰塵和劃痕）， 模糊的 ，或 高斯模糊 濾波器 有些算法具有用戶可配置的控制，而其他人只適用于一系列固定設置圖像。 適當的平滑濾波器的應用可以有效地去除噪聲，劃痕，和其他高空間頻率的文物從數字圖像。 在海星標本圖像噪聲（背景很明顯）已在圖4（b）過濾去除產生平滑的背景，但明顯更柔軟（越模糊）圖像特征。 一旦噪聲和其他缺陷已經從圖像中去除，銳化算法可以應用于以除去其中的低頻空間信息和提高精細邊緣細節的定義。 許多流行的圖像編輯程序包含一個 反銳化 掩模算法，是理想的用于此目的。 在其他的銳化濾波器的非銳化掩模濾波的主要優點之一是控制的靈活性，因為大多數的其他過濾器不提供任何用戶可調參數。 圖5（a）是海星標本后，反銳化掩模濾波來增加邊緣細節。 相比，圖4（b），這是一個高斯模糊濾鏡的應用在相同的圖像，細節的戲劇性的增強是顯而易見的。 注意不要過度使用銳化濾波器，它可以重新引入噪聲和類似的文物圖像，當從一個極端，在邊緣產生嚴重的像素化。 在處理的最后一步是正確的色彩平衡和調整圖像的飽和度以去除不想要的顏色點和恢復圖像的顏色在顯微鏡下觀察。 大多數的圖像編輯軟件的程序包含一個設置面板，使操作者調整色調，飽和度，和顯微鏡拍攝的圖像色彩平衡。 色算法的滑塊通過使用用于校正（或文本輸入框）可以增加或減少飽和，或過渡通過各種色調和色彩平衡比。 在經過圖像處理步驟已經完成，調整后的圖像可以相對于原始圖像（見圖6（a）和6（b））確定多少有了提高。 這是顯而易見的，從圖6，整體圖像的對比度，亮度和飽和度，處理后的圖像中顯著的。 此外，在非均勻背景已經被幾乎均勻灰色磨砂的替代品所取代，隨著綠色鑄造的消除。 噪聲也有所降低，和精細的圖像細節明顯的銳利。 如上所述，處理步驟可以與流行的圖像編輯軟件或通過接口包含在軟件包附帶很多數碼相機系統的實現。 雖然一些相機的軟件程序，包含基本的圖像處理算法，充分履行，許多更復雜的程序，專門設計用于圖像編輯包含額外的功能，可以用來創建特殊效果，或在任何階段的處理方案進行測量。 例如，Adobe PS圖象處理軟件包含廣泛的過濾算法，使運營商能夠適用于程式化特點，去斑點或扭曲的形象，并添加如刷紋理和鏡頭光暈特效。 事實上，這個計劃是如此全面，顯微鏡拍攝的圖像可以被渲染成完全不同的表現形式，它承擔的原始圖像的相似性很小。 如果圖像處理的目的是恢復和科學測試或演示圖像恢復，然后使用輔助圖像編輯算法應保持在最低限度的應用只在必要的時候。 然而，如果圖像是注定要被修改為藝術的目的，然后在現代軟件程序的特殊效果的寬光譜可用于無關于科學的準確性。
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