近场光学扫描显微镜图像的噪音处理.pdfVIP

第35 卷第 6 期 2006 年 6 月 光 子 学 报 ACTA PHOTONI CA SI NI CA Vol .35 No .6 June 2006 广东省自然科学基金资助项目 () Tel C 020 Email C t dh w @ nu .edu .cn 收稿日期 C 2005 11 18 近场光学扫描显微镜图像的噪音处理 狄红卫 薄利军 ( 暨南大学光电工程研究所 9 广州 510632 摘 要 在近场光学扫描显微镜及其!一些以扫描方式成像的系统中 9 由于图像是逐行扫描而成 9 因此扫描图像行与行之间存在较大的噪音 . 针对这种情况及相应的含噪近场光学图像模型 9 并结 合对近场光学扫描图像及其行噪音持或的分析 9 提出了恨据图像行间相关性#行噪音补偿因子 . 同时考虑图像背景波动性选$噪音补偿因子 9 以此进行行噪音的消除 . 在此基础上 9 利用小波变换 进一步处理 9 消除随机起伏噪音 . 实验结果表明 9 本方法可以%速有效地去除扫描图像行噪音 9 且 适用于各类扫描图像的处理 . 关键词 扫描图像 S 行噪音 S 行间相关性 中图分类号 TP391 .41 文献标识码 A 0 引言 近场光学扫描显微镜成像是通过逐行扫描来完 成的 1 . 这种逐行扫描成像的方法获取的图像 9 除 随机起伏的噪音外 9 还有较大的行噪音 . 行噪音信 号在沿图像的扫描行方向上 9 噪音变化缓慢 9 几乎是 一致的 9 而在图像的列方向上 9 噪音的随机起伏性较 大 9 在图像上易形成较明显的横向暗线或亮线 . 这 种依赖于方向的噪音是一种远大于随机噪音的乘性 噪音 . 传统的去噪通过空域或频域滤波来实现 9 一 般针对加性噪音 2 9 3 . 由于行噪音的特点 9 这些去噪 方法很难取得明显的效果 . 为了消除这种行噪音 9 文献 4 提出基于统计分析的自适应迭代处理方法 . 本文从含噪近场光学图像模型出发 9 并结合对近场 光学扫描图像及其行噪音特点的分析 9 提出根据图 像行与行之间的相关性寻找行噪音补偿因子 9 同时 考虑背景波动性选择噪音补偿因子 9 以此进行行噪 音的消除 9 在此基础上 9 进一步利用小波变换消除随 机起伏噪音 9 得到了较好的实验结果 . 1 行噪音的去除 令 f ( i 9 j 表示原始图像数据 9 g ( i 9 j 表示系统 对 f ( i 9 j 进行扫描成像输出的图像数据 . 图像的 噪音由两部分构成 : 行噪音和随机起伏噪音 . 设列 方向第 i 行的乘性噪音因子为 a i 9 整幅图像的加性 随机起伏噪音为 n ( i 9 j . 这样扫描图像信号可以表 示为 g ( i 9 j =a i f ( i 9 j +n ( i 9 j ( 1 由于加性随机起伏噪音相对于列方向的乘性噪音很 小 9 为了讨论方便 9 在 g ( i 9 j 的表达式中暂略去加 性随机起伏噪音 n ( i 9 j . 由此式 ( 1 简化为 g ( i 9 j =a i f ( i 9 j ( 2 这样 9 乘性行噪音去除问题就简化为寻找一个行噪 音补偿因子 b i =1 / a i 9 然后对输出图像进行 g ( i 9 j = g ( i 9 j b i 的处理来去除 g ( i 9 j 中的行噪音 . 首先 9 对近场光学扫描图像及其行噪音的特点 进行观察和分析 . 图 1 ( a 是一幅光盘表面的近场 光学扫描图像 9 图 1 ( b 是该图像的中间一行数据分 布曲线 . 由图 1 ( b 不难看出 9 如果不考虑噪音 9 图 像数据在水平方向上是缓慢变化分布的 . 通过对整 幅图像的观察可以发现 9 图像数据在水平和竖直方 向分布是同性的 9 即如果没有行噪音的影响 9 在竖直 方向上 9 数据也应该是缓慢变化分布的 . 图 1 待处理图像数据分布特征分析 Fi g .1 Datas distri buti on anal y si s of t he i ma g e 下面分析两相邻行的数据关系 . 在没有行噪音 影响的情况下 9 由于数据在列方向上是缓变分布的 9 因此两行的对应列数据变化很小 9 即差值很小 9 并且 上下行对应列数据的数值大小关系是不确定的 9 因 此如果对两行数据求和 9 其和 su m i 与 su m i +1 的差 值应该较小 9 其中 su m i = j g ( i 9 j . 图 2 是待处理 图像中间行噪音较小的相邻两行数据的分布图 .