本发明实施例涉及图像处理技术领域，具体涉及一种手术显微成像中渐晕现象的消除方法。
背景技术：
在光学成像系统中，距离光轴较远的物点相对于光轴附近的物点进光量逐渐减少，从而导致像面的照度从光轴中心向边缘非线性衰减，这种现象称为渐晕效应。手术显微成像在显微外科手术领域应用越来越广泛，而光学渐晕效应直接影响着手术显微成像采集系统的图像质量，从而影响了手术显微成像的效果。
现有的解决方法有以下两种方式，一种是根据显微成像渐晕的半径缩小成像范围，故所成图像中心以渐晕半径为圆的范围内呈现画面，其他范围都是黑色，但该方法减小了视野范围；另一种是根据图像周边的渐晕区域的照度来整体调节图像的白平衡，虽然该方法在不改变视野范围的情况下可有效的减轻渐晕现象，但是当渐晕效果较明显的时图像中心很容易产生过曝。
由此可见，以上两种方式具有一定的缺陷，均不是最优的方案，不能很好的解决手术显微成像中的渐晕现象。
技术实现要素：
本发明实施例的目的在于提供一种手术显微成像中渐晕现象的消除方法，用以解决现有手术显微成像中存在的渐晕现象影响成像的效果的问题。
为实现上述目的，本发明实施例主要提供如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供了一种手术显微成像中渐晕现象的消除方法，所述方法包括：获取手术显微成像系统的响应函数和最大照度比；构建渐晕补偿模型；对所述渐晕补偿模型进行修正；获取显微手术图像的渐晕强度，设置渐晕补偿阈值和伽马校正阈值，其中，渐晕补偿阈值大于伽马校正阈值；判断所述渐晕强度与渐晕补偿阈值和伽马校正阈值的大小关系，进行迭代校正，得到无渐晕效果的输出图像。
进一步地，所述获取手术显微成像系统的响应函数和最大照度比，具体包括：根据灰度均值选取预设图像，计算预设图像中心坐标的相对辐照量，根据灰度均值与相对辐照量的关系得到响应函数；根据图像中心坐标的相对辐照量与距离图像中心最远点的相对辐照量的比值得到最大照度比。
进一步地，所述构建渐晕补偿模型，包括：计算图像任意一点坐标与图像中心点坐标的距离，结合手术显微成像系统的响应函数和最大照度比构建图像渐晕补偿函数。
进一步地，对所述渐晕补偿模型进行修正，具体包括：利用sift特征匹配模型对手术显微镜的左右视图图像进行特征匹配；利用手术显微镜的左目镜成像的图像修复右目镜的渐晕补偿模型，利用手术显微镜的右目镜成像的图像修复左目镜的渐晕补偿模型，得到修复后的图形渐晕补偿函数。
进一步地，所述渐晕强度为图像边缘与图像中心的辐照量的比值。
进一步地，所述进行迭代校正，具体包括：当渐晕强度大于渐晕补偿阈值时，直接输出无渐晕效果的图像；当渐晕强度小于渐晕补偿阈值时，对图像进行颜色空间变换后，利用渐晕补偿模型进行补偿校正。
进一步地，所述包括：若所述渐晕强度小于渐晕补偿阈值且大于伽马校正阈值，则选取任意一种颜色空间转换方式进行颜色空间变换；若渐晕强度小于伽马校正阈值，则通过伽马校正方式进行颜色空间转换。
进一步地，所述方法还包括：在利用渐晕补偿模型对图像进行补偿校正后，利用转换公式将图片的颜色空间转换回rgb，再比较图像的渐晕强度、渐晕补偿阈值和伽马校正阈值之间的大小关系，进行迭代。
本发明实施例提供的技术方案至少具有如下优点：
本发明实施例通过构建渐晕补偿模型对图像进行校正，针对图片不同的渐晕强度选择不同的颜色空间变换方式，获取更好的校正效果，并进行校正迭代，直至输出不存在渐晕现象的图像，能够在视野范围不变的情况下有效的消除渐晕现象。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种手术显微成像中渐晕现象的消除方法步骤图。
图2为本发明实施例提供的一种手术显微成像中渐晕现象的消除方法的细化流程图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
显微成像系统是指显微镜下观察样品拍照成像的系统。通过调节物镜成像的位置，成像介于目镜的一倍焦距与两倍焦距之间，使物镜所成的像位于目镜前焦点的外侧，经目镜放大得到一个经二次放大的正立实像，当光源足够强时，相机或摄像机的光电元件感光成像。显微成像系统是显微镜与摄像技术相结合的产物，可对人眼无法看到的微生物进行观察拍照，也常被应用在手术场景，用于辅助手术治疗。在显微镜上加接专用连接镜头，接上ccd摄录镜头，再把动态的图像传送到计算机，获得动态图像，从而观察手术中或术后的细胞状态和组织恢复程度。然而现有的显微成像系统得到的图像存在渐晕现象，为了消除此渐晕现象，因此，本发明实施例提供一种手术显微成像中渐晕现象的消除方法，在执行此方法时默认手术显微成像系统已经过精密调校，显微成像中心与光学成像光轴重合，若显微成像中心与光学成像光轴不重合，则可通过平移图像像素等方式实现二者重合。
具体地，参考图1，该方法包括：
步骤s1：获取手术显微成像系统的响应函数和最大照度比；
获取响应函数的方法包括：根据灰度均值选取预设图像，计算预设图像中心坐标的相对辐照量，根据灰度均值与相对辐照量的关系得到响应函数。
详细地，在固定焦距、固定光圈下拍摄标准灰度板，拍摄一组不同曝光时间下的数字图像i0～in，其曝光时间分别记为t0～tn；
计算图像ii中心小范围的灰度均值，记为
取图像中
记图像ip上某一感光像元上的辐照量为hp，图像ip的曝光时间为tp，记相对辐照量为h*，则相对辐照量为
记图像ip的像素中心坐标为(xp1,yp2)，因为像元上的照度与曝光时间t无关，故图像的相对辐照量可以表示为
通过该方法，获得每个图像中心灰度均值
获取最大照度比的方法包括：根据图像中心坐标的相对辐照量与距离图像中心最远点的相对辐照量的比值得到最大照度比。
详细地，记距离图像中心最远点为(xo1,yo2)，图像ip的像素中心坐标为(xp1,yp2)，则其最大照度比值为s，则
步骤s2：构建渐晕补偿模型；
计算图像任意一点坐标与图像中心点坐标的距离，结合手术显微成像系统的响应函数和最大照度比构建图像渐晕补偿函数。
记图像上任意一点坐标为(xi,yj)，中心点坐标为(xs1,ys2)，任意一点(xi,yj)与图像中心(xs1,ys2)的距离为d(xi,yj)，
则
基于距离d(xi,yj)以及步骤s1中获取的手术显微成像采集系统的响应函数g＝f(h*)以及最大照度比s，构建图像渐晕补偿函数为：
步骤s3：对所述渐晕补偿模型进行修正；
具体地，利用sift特征匹配模型对手术显微镜的左右视图图像进行特征匹配；利用手术显微镜的左目镜成像的图像修复右目镜的渐晕补偿模型，利用手术显微镜的右目镜成像的图像修复左目镜的渐晕补偿模型，得到修复后的图形渐晕补偿函数。其中，sift，即尺度不变特征变换，scale-invariantfeaturetransform，是用于图像处理领域的一种描述，这种描述具有尺度不变性，可在图像中检测出关键点，是一种局部特征描述子，可在现有技术查询。
详细地，修复后的渐晕补偿模型为
步骤s4：获取显微手术图像的渐晕强度，设置渐晕补偿阈值和伽马校正阈值；
记手术显微成像采集系统的渐晕强度为l，该强度的计算为实时图像采集时，使用图像边缘与图像中心的辐照量的比值。
需要说明的是渐晕补偿阈值大于伽马校正阈值。其中，记进行渐晕补偿阈值为l0，该值可通过实验效果获得，优选的l0＝0.9。记伽马校正的阈值为l1，该值可通过实验效果获得，优选的l1＝0.75。
步骤s5：判断所述渐晕强度与渐晕补偿阈值和伽马校正阈值的大小关系，进行迭代校正，得到无渐晕效果的输出图像。
参考图2，具体包括：
当l＞l0时，即渐晕强度大于渐晕补偿阈值时，无需进行渐晕补偿，直接输出无渐晕效果的图像；
当l<l0，时，即渐晕强度小于渐晕补偿阈值时，对图像进行rgb颜色空间到ycbcr颜色空间的转换，再利用渐晕补偿模型进行补偿校正。
其中，若l1<l<l0，即渐晕强度小于渐晕补偿阈值且大于伽马校正阈值，其暗部细节还是可以显现出来，则选取任意一种颜色空间转换方式进行颜色空间变换，包括但不限于伽马校正方式，此时，rgb颜色空间到ycbcr颜色空间的转换计算公式如下：
若l<l1时，即渐晕强度小于伽马校正阈值，此时暗部细节不容易显现出来，则通过伽马校正方式进行颜色空间转换，此时，rgb颜色空间到ycbcr颜色空间的转换计算公式如下：
将颜色空间变换后，针对y或者y′分量，使用渐晕补偿模型进行校正，获取渐晕补偿后新的y或者y′分量；再利用转换公式：
将l1<l<l0的图片的颜色空间转换回rgb；
利用公式：
将l<l1的图片的颜色空间转换回rgb。
将所有图片的颜色空间转换回rgb后，再获取图像的渐晕强度，并根据图像的渐晕强度、渐晕补偿阈值和伽马校正阈值之间的大小关系，进行上述步骤的迭代，直至输出不存在渐晕现象的图像，优选的最大迭代次数为3。
本发明实施例通过构建渐晕补偿模型对图像进行校正，针对图片不同的渐晕强度选择不同的颜色空间变换方式，获取更好的校正效果，并进行校正迭代，直至输出不存在渐晕现象的图像，能够在视野范围不变的情况下有效的消除渐晕现象。
本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件与软件组合来实现。当应用软件时，可以将相应功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。
1.一种手术显微成像中渐晕现象的消除方法，其特征在于，所述方法包括：
获取手术显微成像系统的响应函数和最大照度比；
构建渐晕补偿模型；
对所述渐晕补偿模型进行修正；
获取显微手术图像的渐晕强度，设置渐晕补偿阈值和伽马校正阈值，其中，渐晕补偿阈值大于伽马校正阈值；
判断所述渐晕强度与渐晕补偿阈值和伽马校正阈值的大小关系，进行迭代校正，得到无渐晕效果的输出图像。
2.如权利要求1所述的一种手术显微成像中渐晕现象的消除方法，其特征在于，所述获取手术显微成像系统的响应函数和最大照度比，具体包括：
根据灰度均值选取预设图像，计算预设图像中心坐标的相对辐照量，根据灰度均值与相对辐照量的关系得到响应函数；
根据图像中心坐标的相对辐照量与距离图像中心最远点的相对辐照量的比值得到最大照度比。
3.如权利要求1所述的一种手术显微成像中渐晕现象的消除方法，其特征在于，所述构建渐晕补偿模型，包括：
计算图像任意一点坐标与图像中心点坐标的距离，结合手术显微成像系统的响应函数和最大照度比构建图像渐晕补偿函数。
4.如权利要求1所述的一种手术显微成像中渐晕现象的消除方法，其特征在于，对所述渐晕补偿模型进行修正，具体包括：
利用sift特征匹配模型对手术显微镜的左右视图图像进行特征匹配；
利用手术显微镜的左目镜成像的图像修复右目镜的渐晕补偿模型，利用手术显微镜的右目镜成像的图像修复左目镜的渐晕补偿模型，得到修复后的图形渐晕补偿函数。
5.如权利要求1所述的一种手术显微成像中渐晕现象的消除方法，其特征在于，所述渐晕强度为图像边缘与图像中心的辐照量的比值。
6.如权利要求1所述的一种手术显微成像中渐晕现象的消除方法，其特征在于，所述进行迭代校正，具体包括：
当渐晕强度大于渐晕补偿阈值时，直接输出无渐晕效果的图像；
当渐晕强度小于渐晕补偿阈值时，对图像进行颜色空间变换后，利用渐晕补偿模型进行补偿校正。
7.如权利要求6所述的一种手术显微成像中渐晕现象的消除方法，其特征在于，所述包括：若所述渐晕强度小于渐晕补偿阈值且大于伽马校正阈值，则选取任意一种颜色空间转换方式进行颜色空间变换；若渐晕强度小于伽马校正阈值，则通过伽马校正方式进行颜色空间转换。
8.如权利要求6所述的一种手术显微成像中渐晕现象的消除方法，其特征在于，所述方法还包括：在利用渐晕补偿模型对图像进行补偿校正后，利用转换公式将图片的颜色空间转换回rgb，再比较图像的渐晕强度、渐晕补偿阈值和伽马校正阈值之间的大小关系，进行迭代。
技术总结