激光共焦扫描显微镜中的图像复原方法.pdfVIP

第 36 卷第 4 期 2007 年 4 月 光 子 学 报 ACTA PHOTONI CA SI NI CA Vol .36 No .4 A p ril 2007 Tel : 025 Email : hli n2096 @ si na .co m 收稿日期: 2005 12 02 激光共焦扫描显微镜中的图像复原方法 黄琳 陶纯堪 胡茂海 南京理工大学 电光学院,南京 210094 摘 要:在非负值和有限支撑域的递归逆滤波( NAS RIF )盲图像复原算法的基础上 根据激光共 焦扫描显微镜( LCSM )采集到的图像特点 提出了改进方法 . 首先对 LCSM 采集到的显微图像进 行高斯滤波以提高退化图像的信噪比 然后进行局部直方图均衡以突出显微图像的细节 最后在代 价函数中加入空间自适应正则化项 较好地恢复了具有丰富细节信息的显微图像 . 关键词:激光共焦扫描显微镜;图像复原; NAS RIF 算法 中图分类号~ TN911 .73 文献标识码~ A 文章编号~ 1004 4213 2007 04 0642 3 0 引言 激光共焦扫描显微镜 Laser Conf ocal Scanni n g Micr osco py , LCSM 可 以 把 物 体 分 为 若 干 光 学 断 层,逐层扫描成像,层与层之间有高的纵深分辨率[1] . 激光共焦扫描显微镜在图像的采集过程中,由于诸 多因素的影响,获得的图像经常会存在不同程度的 模糊,这就是所谓的图像退化 . 为了便于后续的分 析~识别等处理,对所采集到的图像首先要进行图像 复原以提高退化图像的质量 . 图像复原技术是围绕 着 点 扩 展 函 数 Poi nt S p read Functi on , PSF 展 开 的 . 根据点扩展函数的情况,可以将图像复原归为两类~ 一类是已知点扩展函数的图像复原,另一类是未知 点扩展函数的图像复原 . 对于点扩展函数已知的图像复原方法有很多, 其基本运算是解卷积或求逆,真实图像可以通过逆 滤波或维纳滤波等线性反卷积技术复原[2 ] . 但在许 多实际情况下,点扩展函数是未知的,而且有关原图 像的先验知识很少或根本没有,只能从退化图像恢 复原图像 . 这种仅利用退化图像和退化原图像的部 分先验知识恢复图像的方法称为盲图像恢复或盲解 卷积,由于可以利用的先验知识非常少,盲图像恢复 比较困难,但它有着较强的应用背景[3 ] . Kundur 等提出了一种基于非负值和有限 支 撑 域 的 递 归 逆 滤 波 器 Nonne g ati vit y and su pp ort constrai ns recursi ve i nverse filt eri n g , NAS RIF 盲 图像复原算法[4 ] . 这种算法仅以原图像的支撑域范 围作为图像的复原条件,算法结构简单,迭代次数较 少,并且由于算法在一个凸集上进行迭代,解的唯一 性和收敛性都可以得到保证 . 但此算法对噪音的影 响较敏感 . 为解决此问题,根据 LCSM 采集到的显 微图像的特点,本文首先对显微图像进行滤波以提 高退化图像的信噪比,然后进行局部直方图均衡以 突出显微图像的细节 . 为了避免噪音的过分放大, 最后在图像复原时引入了空间自适应正则化思想, 在 NAS RIF 算法的代价函数中加入空间自适应正 则化项,较好地恢复了具有丰富细节信息的显微图 像 . 实验证明了这种改进算法的有效性 . 1 NAS-RIF 算法 NAS RIF 算法是一种逆滤波的方法,其具体流 程如图 1. 图中 g f , y 为退化图像, u f , y 为自适 应 FI R 滤 波 器 的 系 数,自 适 应 FI R 滤 波 器 的 输 出 图 1 NAS- RIF 算法流程 Fi g .1 Str uct ure of NAS- RIF al g orit h m f / f , y 是原始图像的估计,为 g f , y 与 u f , y 的 卷积, f / NL f , y 为 f / f , y 在 满 足 非 负 和 支 持 域 约 束条件下的真实图像空间上的投影, f / NL f , y 的定 义为 f / NL f , y = f / f , y , 当 f , y su p 且 f / f , y 2 0 0 , 当 f , y su p 且 f / f , y 0 B , 当 f , y su ( L p 1 式中 su p 为支 持 域 内 所 有 像 素 的 集 合, su p 为