基于主成分分析（PCA）的显微图像算法的研究(3)

菜单

在现今的能得到物体表面全焦二维成像的仪器中，几乎所有的设备都相当昂贵，包括很多三维成像的仪器，比如说，三坐标测量机，能得到精确的物体三维坐标，然而其测量时间长，价格也较本文设计的系统昂贵得多。本文提出方法，利用图像融合技术对传统显微图像进行处理，对被检测对象进行多层面的融合，从而产生一幅二维全焦清晰的显微物体表面图像，并恢复出其深度信息。在计算机已经普及的今天，只需有一台传统显微镜，一个普通CCD摄像头和安装上本系统软件，就能得到显微物体的高清晰全焦图像，因此它具有适用范围广，实用性强，可靠性好，检测精度高等特点，对于节约社会资源以及提高社会整体的检测水平具有重要的价值和意义。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 图像融合技术研究现状

1.2.2 显微图像融合技术现状

2 图像融合

2.1 显微图像融合基本理论

显微图像融合是图像融合的一个重要领域，它已广泛应用于生物学、病理学、细胞组织学、药物化学、遗传基因、临床诊断、材料检测、航空与空间技术、地质和考古、电子元件性能检测和分析等各个领域。显微图像融合是图像融合研究中一类具有代表性的问题，是解决显微图像景深的有效的研究方法。在显微光学成像系统中，低倍显微镜工作距离长，景深比较大，由于显微镜物镜焦深范围小，随着放大倍数的增大，景深会相应减小，只有那些在聚焦平面或其附近的结构才是可见的，这使得即便是结构最简单的、三维深度相对平坦的物体也不可能在一副图像中聚焦清晰。这个问题可以通过显微图像融合来解决。文献综述

要研究显微图像融合算法，首先要了解显微成像的基本原理及特点。本章先对显微图像的成像特点加以介绍，然后介绍图像融合的基本理论及现有算法。

2.1.1 光学显微镜透镜成像的几何光学原理

显微镜的基本放大原理图如下图2 - 1所示。其放大作用主要由焦距很短的物镜和焦距较长的目镜来完成。

显微镜的光学成像原理图

为了便于说明，图中的物镜和目镜都简化为单透镜。物体 AB 位于物镜的前焦点外但很靠近焦点的位置上，经过物镜形成一个倒立的放大实像 CD，这个像位于目镜的物方焦距内很靠近焦点的位置上，作为目镜的物体。目镜将物镜放大的实像在放大成倒立（相对于样品而言）虚像 EF，位于观察者的明视距离处，供人眼观察，并在视网膜上成像。这个虚像 EF 不能显示在屏幕上也不能使照相的底片感光。

而我们要使用 CCD 来采集视频图像信号，则需要利用 CCD 取代人的眼睛来获取显微镜图像信息，其成像过程必然发生改变。

由于这时电荷耦合器件 CCD 是感光器件，而它是以光注入的方式将图像成像在CCD 的像敏感面上的，所以 CCD 实际感应到的像只能是显微镜光路中的实像。

如图2 - 2所示，显微镜下的实际物体经物镜第一次放大后得到一个中间像，这是一个实像，该实像经过目镜二次放大后得到最终的实像。经过二次放大的实像被投影在CCD感光平面上。与显微镜的光学成像原理图不同的是，显微镜的光学成像原理图中人眼观察到的是被目镜放大后的虚像，而显微镜视频采集成像光路图中CCD接收的是被放大的实像。