景深合成算法研究及其在超景深顯微鏡設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.pdf

1、隨著人類對(duì)微觀世界的觀察需求，顯微鏡被廣泛應(yīng)用，但是傳統(tǒng)顯微鏡在使用過程中有諸多不便，如對(duì)焦緩慢、景深限制等。基于圖像序列的超景深圖像融合算法，是根據(jù)采集于同一場(chǎng)景但部分對(duì)焦清晰的圖像序列，合成得到一副全局對(duì)焦清晰的超景深圖像。這樣的算法可以打破傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的景深限制，設(shè)計(jì)出方便實(shí)用的超景深顯微鏡。超景深顯微鏡在放大倍數(shù)較高的情況下能方便清晰地觀察起伏較大的樣品，在醫(yī)療、生物、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。故本文研究了多種圖像融合算法，如基

2、于圖像金字塔的圖像融合算法、基于小波變換的圖像融合算法和基于最優(yōu)化的圖像融合算法，并又提出一種高效的景深擴(kuò)展算法用于超景深顯微鏡設(shè)計(jì)。
　　首先，在本文提出的方法中，通過設(shè)計(jì)一個(gè)根據(jù)圖像紋理和分辨率自適應(yīng)的聚焦度量用于檢測(cè)圖像序列中所有圖像的所有位置的聚焦清晰程度。為了增強(qiáng)系統(tǒng)魯棒性，針對(duì)顯微鏡光學(xué)特點(diǎn)，把對(duì)焦度量結(jié)果用一個(gè)高斯分布表示，用以模擬還原真實(shí)場(chǎng)景的深度信息和對(duì)焦?fàn)顩r。
　　然后，為了降低噪聲和特殊樣品對(duì)融合結(jié)果的

3、影響，以便適應(yīng)更多的應(yīng)用場(chǎng)景，本文的方法將圖像中每個(gè)像素根據(jù)不同的聚焦情況分為三種類型，并針對(duì)不同的聚焦特點(diǎn)使用不同的融合規(guī)則。這里稱這個(gè)步驟為局部加權(quán)平均的融合規(guī)則。在圖像區(qū)域清晰且噪聲少的情況下僅僅使用一張圖像執(zhí)行融合;在圖像區(qū)域含有噪聲的情況下使用兩張或者三張比較清晰的圖像執(zhí)行融合;在信息質(zhì)量差的圖像區(qū)域使用附近區(qū)域的規(guī)則替代當(dāng)前位置的融合規(guī)則。
　　最后，為了評(píng)估本文所提出算法的有效性，本文在大量模擬數(shù)據(jù)和真實(shí)數(shù)據(jù)上進(jìn)行廣