СПОСОБ ПОДАВЛЕНИЯ НЕРАВНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЯРКОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЙ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ПАНОРАМНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ МЕДИЦИНСКИХ МИКРОПРЕПАРАТОВ
METHOD OF ELIMINATING NON-UNIFORMITY OF IMAGE BRIGHTNESS WHEN GENERATING PANORAMIC IMAGES OF MEDICAL MICROSLIDES

Изобретение относится к способам электронной обработки фотографических изображений, в частности к способам их формирования, редактирования, систематизации и практического применения, например к распознаванию растровых изображений при создании панорамных изображений микропрепаратов, и предназначено для увеличения эффективности определения пороговых значений яркости пикселов либо характеристик, производных от них для заданных матриц растровых изображений и введения определенных корреляционных поправок. Технический результат - увеличение эффективности определения пороговых значений яркости пикселов и корреляция значений до установленных (заданных) пределов. В настоящем решении представлено описание способов и средств подавления неравномерной подсветки (например, яркости) препарата при получении панорамного изображения с микроскопа с установленной камерой и моторизованным приводом.
Известно техническое решение по патенту РФ №2311680, МПК G06K 9/00, G06K 9/36.
Изобретение относится к распознаванию растровых изображений и предназначено для увеличения эффективности определения пороговых значений яркости пикселов либо характеристик, производных от них для заданных матриц растровых изображений. Технический результат - увеличение эффективности определения пороговых значений яркости пикселов - достигается тем, что для заданного растрового изображения, у которого есть ряд уровней яркости пикселов, имеющих значения повторяемости и общий объем, вводится разбиение на группы подряд стоящих уровней яркости, причем в качестве показателя качества группы принимается момент инерции значений повторяемости относительно медианы группы, для которой суммы повторяемостей слева и справа равны между собой. Данный критерий позволяет эффективно выделять как оптимальное число N групп в гистограмме, так и состав групп в тех случаях, когда характер гистограммы позволяет сделать это.
Указанное решение имеет функциональные ограничения и недостаточную достоверность отображения после обработки исходного изображения (изображений), недостаточную эффективность определения пороговых значений яркости пикселов либо характеристик, производных от них для заданных матриц растровых изображений и введения определенных корреляционных поправок.
По мнению заявителя, в качестве прототипа возможно рассматривать техническое решение по патенту:
RU 2316816, МПК G06K 9/40 (2006.01), H04N 1/409 (2006.01), G06T 5/00 (2006.01).
Способ удаления шума в изображении включает в себя этапы, на которых получают от внешнего устройства многомерное изображение с кромками, состоящее из пикселей и имеющее шум; определяют в модуле координат яркость пикселей u0(х) для координат х=(х1, …, хn) всех пикселей многомерного изображения, где n - количество измерений; записывают массив данных яркости пикселей многомерного изображения в память;
производят в фильтре для всех пикселей многомерного изображения следующие операции:
задают зависимость яркости пикселей изображения двумерным уравнением диффузии недивергентной формы вида, где t - релаксационный параметр; ч = и(хД) - функция от координат пикселей многомерного пространства и релаксационного параметра; к - коэффициент диффузии, где m>2 - параметр сглаживания итогового изображения около кромок,
и чем больше значение этого параметра m, тем слабее сглаживание итогового изображения без шума около кромок; М - параметр сглаживания итогового изображения без шума в областях, где нет кромок,
чем больше значение этого параметра, тем слабее сглаживание итогового изображения без шума в областях, где нет кромок;
численно решают n-мерное уравнение диффузии (1) с начальным условием u(x,0)=u0(x), находя решение при значении релаксационного параметра t=T, которое определяет общую степень сглаживания итогового изображения без шума, чем больше эта величина, тем сильнее сглаживается изображение, при этом получают совокупность координат пикселей итогового изображения без шума;
записывают яркость пикселей итогового изображения без шума в память; выводят итоговое изображение без шума на устройство отображения.
При этом внешнее устройство выполнено в виде камеры стереозрения, сканера, цифрового фотоаппарата или других аналогичных устройств.
Однако известное решение также имеет функциональные ограничения и недостаточную достоверность отображения после обработки исходного изображения (изображений), недостаточную эффективность определения пороговых значений яркости пикселов либо характеристик, производных от них для заданных матриц растровых изображений и введения определенных корреляционных поправок.
Решаемая предлагаемым изобретением техническая задача состоит в том, чтобы расширить функциональные возможности, повысить достоверность отображения после обработки исходного изображения (изображений) и обеспечить функцию подавления неравномерности распределения яркости изображений при получении панорамных изображений медицинских микропрепаратов.
Технический результат - увеличение эффективности определения пороговых значений яркости пикселов и корреляция значений до установленных (заданных)пределов.
Существует система формирования панорамных изображений микропрепаратов, входящая в медицинский комплекс АТЛАНТ. Система формирования панорамных изображений микропрепаратов состоит из микроскопа с моторизованным приводом предметного столика и установленной на тринокуляр видеокамеры. Видеокамера и моторизованный привод предметного столика подключены к компьютеру, с помощью которого осуществляется управление предметным столиком и захват кадров с изображениями микропрепарата в разных местах. В процессе формирования панорамного изображения происходит перемещение предметного столика микроскопа с микропрепаратом и захват изображений микропрепарата. При получении изображения с камеры происходит его выравнивание (сглаживание) относительно предыдущего кадра. После получения необходимого числа кадров они формируются в панорамное изображение микропрепарата.
При просмотре одиночного изображения неравномерная подсветка препарата не бросается в глаза, но при создании панорамных изображений микропрепаратов неравномерность освещения становится более заметной.
В случае, когда засвеченный участок находится строго посередине кадра, при наличии неравномерности края изображения приблизительно одной яркости. При этом на панорамном изображении при виде общей картины будут хорошо заметны периодические изменения яркости, что вызывает небольшой дискомфорт при изучении наблюдателем. Наличие засвеченного участка в стороне от центра или около края приводит к тому, что одиночное изображение получается с более светлыми краями с одной стороны. На панорамном изображении это проявляется в том, что кадры в месте наложения имеют резкий перепад в яркости, что вызывает сильный дискомфорт при изучении наблюдателем. Также такое расположение источника света приводит к усложнениям в поиске расположений кадров при создании панорамных изображений и может являться причиной неправильного панорамного изображения.
Для устранения вышеописанных проблем в рамках рассматриваемой системы формирования панорамных изображений микропрепаратов предложены способ и средство подавления неравномерной подсветки в случае, когда этого нельзя добиться настройками микроскопа. Цель - повышение точности создания панорамных изображений микропрепаратов и улучшения их качества и распознаваемости.
Согласно предлагаемому в настоящей заявке техническому решению разработана следующая последовательность и техническое содержание действий (операций) обработки в рамках рассматриваемой системы формирования панорамных изображений микропрепаратов:
1. Определяют неравномерность подсветки стекла предметного столика на изображении фона без микропрепарата. Для этого предметный столик микроскопа сдвигают в положение, при котором в камеру попадает только участок чистого стекла без микропрепарата и производится захват (например, электронная фиксация) изображения стекла без микропрепарата.
2. Строят распределение неравномерности значений яркости (изображение разделяют на участки, считается и фиксируется средняя яркость каждого сектора, фиксируют значения распределения яркости):
2.1. Изображение стекла разделяют на участки размером 32×32 (возможны другие размеры, в зависимости от чистоты стекла и размера кадра) точек.
2.2. Определяют и фиксируют среднюю яркость каждого участка.
2.3. Определяют и фиксируют абсолютную разницу показателей яркости среди каждой пары участков.
2.4. Определяют и фиксируют относительную разность показателей яркости среди каждой пары участков.
3. Производят захват (например, электронная фиксация) изображения микропрепарата.
4. Для каждого участка изображения микропрепарата производится непосредственное вычитание найденной ранее неравномерности значений яркости:
4.1. Изображение микропрепарата разделяют на точно такие же участки, что и изображение стекла.
4.2. Определяют и фиксируют среднюю яркость каждого участка.
4.3. Определяют и фиксируют абсолютную разницу показателей яркости среди каждой пары участков.
4.4. Определяют и фиксируют относительную разность показателей яркости среди каждой пары участков.
4.5. Сглаживают кромки изображения микропрепарата путем вычитания соответствующих значений показателей яркости участков изображения стекла без микропрепарата (абсолютных и относительных) из значений показателей яркости участков изображения микропрепарата.
5. Для дальнейшего повышения качества панорамного изображения при наложении кадров друг на друга во время формирования панорамного изображения микропрепарата перекрывающиеся участки накладывают с плавным переходом от одного кадра к другому.
На фиг.1 показано изображение стекла с разбиением на секторы.
На фиг.2 показано изображение стекла с разбиением на секторы и построение распределения неравномерностей яркости секторов.
Для обеспечения предложенной последовательности операций были разработаны программные средства применения предложенного технического решения. С помощью этих средств была проведена серия испытаний на панорамных изображениях с площадью 11×11 полей зрения камеры для гематологического и гистологического микропрепаратов. Результирующие изображения были получены визуально существенно лучшего качества. Абсолютный перепад яркости на изображениях фона при размере сектора 32×32 после обработки составил всего 5 градаций (2% относительный), при 40 у необработанного (18% относительный).