專利名稱：用于處理通過包含多個光纖的波導(dǎo)獲取的圖像的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于處理通過包含多個光纖的波導(dǎo)獲取的圖像的方法。如果將本發(fā)明應(yīng)用于醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，那么是非常有優(yōu)勢的。但是，本發(fā)明具有更廣的適用范圍，這是因為它可以應(yīng)用于任何領(lǐng)域，只要在這一領(lǐng)域當(dāng)中是通過包含多個光纖的波導(dǎo)來實現(xiàn)成像的。該圖像波導(dǎo)使得可以獲得圖像。這樣一種裝置使得可以進(jìn)行激光掃描，并且使得光源和接收機(jī)可以遠(yuǎn)離所要觀察的目標(biāo)精確地移動。例如，在其中獲得了共焦圖像的激光掃描系統(tǒng)中，該圖像波導(dǎo)包含幾千個光纖，并且該圖像波導(dǎo)的空間結(jié)構(gòu)在進(jìn)光口和出光口處是一樣的。由于在光纖之間的信息損失，因此可以將通過該波導(dǎo)觀察物體與通過柵格進(jìn)行觀察相比。因此，由于光纖的存在導(dǎo)致顯示受到阻礙光纖的圖案出現(xiàn)在所獲取圖像上。這使得必須進(jìn)行特定的處理，從而可以消除這種圖案并且提高圖像的可讀性。
在目前的系統(tǒng)中，這種特定的處理僅限于對所獲取圖像進(jìn)行線性濾波。
本發(fā)明的目的在于提出一種使得通過多光纖波導(dǎo)獲取的圖像具有可讀性的新方法。
本發(fā)明的另一目的在于在對所獲取圖像進(jìn)行處理時，考慮到由獲取裝置導(dǎo)致的寄生效應(yīng)的因素。
利用用于處理通過由多個光纖構(gòu)成的波導(dǎo)獲取的圖像的新方法，可以實現(xiàn)上述目的中的至少一個。根據(jù)本發(fā)明，對于每個光纖而言，在所獲取的圖像上隔離出對應(yīng)于該光纖的一個區(qū)域，對每個區(qū)域都單獨(dú)進(jìn)行局部處理，然后重新構(gòu)建該所獲取圖像從而消除由光纖導(dǎo)致的圖案。
通過根據(jù)本發(fā)明的方法，可以將在圖像上隔離出光纖分解為在對應(yīng)于每個光纖的區(qū)域的圖像上進(jìn)行隔離。當(dāng)隔離出就表面(有影響的區(qū)域)而言代表進(jìn)入到光纖中的大多數(shù)注入量的象素時，就可以對每個光纖進(jìn)行局部處理。波導(dǎo)的低串?dāng)_和注入的設(shè)置使得可以保證每個光纖的信息內(nèi)容并不依賴于相鄰的光纖，而只是依賴于所觀察的物體的空間相關(guān)性。設(shè)置實現(xiàn)圖像獲取的裝置，從而對于每個光纖來說具有足夠的象素因此可以準(zhǔn)確地估計該光纖所探測到的和分布在代表該光纖的象素上的信息。
因此，不是如現(xiàn)有技術(shù)中那樣通過簡單的線性濾波從而實現(xiàn)對圖像進(jìn)行全局處理，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在所獲取圖像上隔離出每個光纖并且對每個光纖探測到的信息都進(jìn)行處理。有優(yōu)勢的是，監(jiān)視實現(xiàn)圖像獲取的裝置，從而確保根據(jù)本發(fā)明的方法的最小效率條件。為此，可以改變采樣率、對光纖進(jìn)行注入的質(zhì)量以及探測鏈的設(shè)置，從而確?！奥押小鳖愋偷妮喞?，特別是在參考圖像上。
有利的是，當(dāng)在圖像上隔離出光纖時和當(dāng)對每個隔離出的區(qū)域進(jìn)行處理時，可以設(shè)想出多種應(yīng)用，例如-重新構(gòu)建沒有光纖圖案的圖像光纖阻礙了可讀性和對圖像的后續(xù)處理；-監(jiān)視波導(dǎo)表面的粗糙程度，這種粗糙會干擾注入現(xiàn)象并且使得注入現(xiàn)象在空間上發(fā)生變化；-重新設(shè)置圖像或者使圖像穩(wěn)定；光纖的圖案防止了圖像相對于彼此之間的重新設(shè)定，而獲知關(guān)于光纖的位置和所觀察到的信息使得圖像可以對準(zhǔn)；-超分辨率在獲取一系列圖像時可以使用小的移動，從而以更小的空間周期對圖像進(jìn)行重新采樣，并且因此獲得更高的分辨率；-圖像的量化可以更容易和準(zhǔn)確地提取關(guān)于圖像的信息，而沒有光纖的圖案，-對獲取裝置的內(nèi)部參數(shù)的時間控制獲知關(guān)于每個光纖的位置和它們的最佳注入值使得可以監(jiān)視波導(dǎo)上的磨損，以及某些光電參數(shù)的變化。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，為了隔離出每個區(qū)域，可以將對應(yīng)于光纖圖案的掩模施加到所獲取的圖像上?？梢栽诟鶕?jù)參考圖像探測光纖的步驟期間獲得該對應(yīng)于代表每個光纖的相關(guān)成分的圖像的掩模。
該參考圖像是使得光纖彼此之間可以很好地區(qū)分開的一種圖像?？梢酝ㄟ^對反射境、均勻散射介質(zhì)和均勻熒光介質(zhì)的觀察而得到該圖像，也可以通過對光纖束內(nèi)部特定的背向散射而得到該圖像。但是，該圖像也可以是所獲取的圖像。因此，當(dāng)離開該探測步驟時，就可以獲得代表每個光纖的相關(guān)成分(段)的圖像。每個灰度級代表單個指數(shù)，該指數(shù)表示波導(dǎo)中的一個光纖。
根據(jù)本發(fā)明，探測光纖的步驟包含以下步驟-對參考圖像進(jìn)行預(yù)濾波，-使用本文中稱作LPE的“分水嶺(watershed)”算法，按照區(qū)域進(jìn)行分段，-對具有異常大的表面的段進(jìn)行校正，以及-對具有異常小的表面的段進(jìn)行校正。
這兩個校正步驟是可以互換的，并且可以反復(fù)執(zhí)行這兩個步驟。
有利的是，該預(yù)濾波步驟可以包含形態(tài)打開步驟和跟在其后的圖像反轉(zhuǎn)步驟。使用該數(shù)字形態(tài)打開，以便尋求消除位于光纖上的寄生最大值。這是在按照區(qū)域進(jìn)行分段期間執(zhí)行的LPE“分水嶺”算法的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)處理。
在預(yù)濾波步驟的輸出端處，可以獲得這樣一種圖像，其中光纖經(jīng)過濾波從而消除了它們的局部最大值，并且在光纖間的區(qū)域是平滑的。
該圖像反轉(zhuǎn)步驟之前可以有一個分級類型各向異性散射步驟。
根據(jù)本發(fā)明，該預(yù)濾波還可以包含這樣一個步驟，在該步驟期間，執(zhí)行對最近相鄰者的內(nèi)插，從而使圖像的尺寸在垂直方向和水平方向變?yōu)樵瓉淼膬杀丁?br> 通過該內(nèi)插步驟，尋求模擬半徑小于1的數(shù)學(xué)形態(tài)結(jié)構(gòu)元素。圖像變?yōu)樵瓉淼膬杀?，從而接下來的形態(tài)打開并不影響被隔離出來的最大值，而只是影響那些與8相關(guān)但與4無關(guān)的值(對角線相鄰者)。這樣做的好處在于選出了通過該打開消除的最大值。
而且，當(dāng)存在多個獲取圖像時，預(yù)濾波還可以包含時間濾波的步驟。
有利的是，對每個區(qū)域的局部處理可以包含計算為所獲取圖像的每個區(qū)域(對應(yīng)于給定的光纖)探測到的光子通量，以及校正每個如此算得的通量值的偏差。
優(yōu)選的是，使用根據(jù)每個光纖的特定注入輪廓算得的最大似然估計量來對通量進(jìn)行計算。更確切的是，可以將該最大似然估計量用于計算每個光纖中特定注入輪廓的幅度分布。該輪廓是代表注入率的曲線，其中注入率是關(guān)于光在光纖末端與橫截面中心的距離的函數(shù)。通常用高斯濾波來模擬該輪廓。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還將掩模應(yīng)用于代表寄生背景的圖像，也計算為背景圖像的每個區(qū)域探測到的光子通量，并且從所獲取圖像的每個區(qū)域的每個通量值中減去對應(yīng)的背景圖像的每個區(qū)域的通量值，而且對該減法的結(jié)果執(zhí)行偏差校正。
背景圖像可以是在獲取裝置的光學(xué)系統(tǒng)上的寄生反射，因而包含在圖像波導(dǎo)的出射端處的那些反射，但是它也可以是獲取裝置的數(shù)字化鏈的偏差、電子噪聲。如果該偏差在圖像上占據(jù)了主導(dǎo)地位，那么不能通過簡單地移走圖像而獲得背景，這是因為該偏差依賴于內(nèi)容，并且因此不再是相同的。在這種情況下，使用柱狀圖的分位數(shù)來估計它。如將在下面看到的，該柱狀圖是實時測量期間所獲取圖像的柱狀圖和調(diào)整步驟期間調(diào)整圖像的柱狀圖。
寄生背景可能來自背景圖像或來自探測鏈的偏差。
根據(jù)本發(fā)明，偏差校正可以包含在空間上將光纖分成不同的塊，估計每個塊中的偏差值，對偏差值進(jìn)行內(nèi)插從而獲得每個光纖的偏差值，以及對于每個區(qū)域，將在前一個步驟獲得的通量值除以如此獲得的對應(yīng)偏差的值。
在局部處理之后，所獲取圖像的重新構(gòu)建可以包含用于校準(zhǔn)所獲取圖像的通量的校準(zhǔn)步驟，以及馬賽克重新構(gòu)建步驟。也可以使用其它類型的重新構(gòu)建，例如通過內(nèi)插或以徑向函數(shù)為基礎(chǔ)。
而且，可以在不使用調(diào)整和校準(zhǔn)步驟的情況下實施本發(fā)明。在這種情況下，參考圖像可以是所獲取圖像。
為了進(jìn)行校準(zhǔn)并且對于所獲取圖像的每個區(qū)域而言，可以將局部處理之后獲得的通量值除以在調(diào)整步驟之后獲得的通量值。該除法操作使得可以補(bǔ)償對某些光纖的錯誤注入。
根據(jù)本發(fā)明的有利特征，該調(diào)整步驟包含-通過將對應(yīng)于光纖圖案的掩模施加到調(diào)整圖像從而隔離出該調(diào)整圖像的每個區(qū)域，-計算為該調(diào)整圖像的每個區(qū)域探測到的光子通量，以及-校正每個這樣算得的通量值的偏差。
在完成調(diào)整時獲得的圖像可以作為用于所獲取圖像的標(biāo)準(zhǔn)，從而獲得一種所獲取圖像，其中對于該所獲取圖像來說，已經(jīng)通過相同的方式對波導(dǎo)的全部光纖進(jìn)行注入。
優(yōu)選的是，使用根據(jù)每個光纖的特定注入輪廓算得的最大似然估計量計算通量。而且，也將掩模施加到代表寄生背景的圖像，可以計算為背景圖像的每個區(qū)域探測到的光子通量，并且從調(diào)整圖像的每個區(qū)域的每個通量值中減去對應(yīng)的背景圖像的每個區(qū)域的通量值，而且可以對該減法的結(jié)果執(zhí)行偏差校正。
換句話說，在調(diào)整步驟所執(zhí)行的操作與測量期間執(zhí)行的操作相同，該測量期間即為處理實時獲取的圖像期間。除此之外，將調(diào)整圖像用于調(diào)整，該調(diào)整圖像大致顯示了光纖的圖案。該調(diào)整使得可以在參考圖像上探測光纖之后生成圖像，其中注入率將會作為實時測量期間的標(biāo)準(zhǔn)。在測量期間，還根據(jù)所獲取圖像來校正注入率，并且將觀察到的通量作為標(biāo)準(zhǔn)圖像的函數(shù)進(jìn)行校正，從而重新構(gòu)建沒有光纖圖案的所獲取圖像。
偏差意味著低頻成分，并且該成分可能是由多種原因產(chǎn)生的。
可以在調(diào)整期間和實時測量期間執(zhí)行偏差校正。在第一種情況下，之所以能執(zhí)行偏差校正是因為例如對平面反射鏡進(jìn)行了調(diào)整，并且因為場曲率將會降低返回到邊緣時的注入質(zhì)量(這些邊緣是位于焦點之外的)。在測量物體上或者在均勻散射介質(zhì)中，在邊緣上的注入仍不令人滿意，并且這在偏差上得到了體現(xiàn)，而該偏差就其形式而言與第一種是類似的。該偏差還可能是由漸暈問題引起的。通常，該偏差幾乎具有圓對稱性。實際上可以通過將圖像分成具有固定尺寸的N×N個塊，然后估計每塊上的偏差，來估計該偏差。為此，有必要考慮所觀察物體的特性。當(dāng)觀察均勻物體時，可以通過取塊的平均值或中值來獲取該偏差。當(dāng)有一個物體時，有必要知道該物體比圖像的其余部分是暗一些還是亮一些。例如，該偏差可以是乘法性的，并且因此更可能采用平均值運(yùn)算或是中值運(yùn)算符(與用于加法性偏差的最大值和最小值相比較而言)。因此，可以獲得N×N的圖像測量，在內(nèi)插之后將該圖像測量用于確定每個光纖所觀察到的偏差值。例如，可以使用雙線性內(nèi)插。
馬賽克重新構(gòu)建可以包含在所獲取圖像的每個區(qū)域的整個表面上分配在校準(zhǔn)步驟之后獲得的每個區(qū)域的通量值。然后，可以執(zhí)行低通遞歸濾波，從而使重新構(gòu)建的所獲取圖像變得平滑。
根據(jù)本發(fā)明的一個有利實施例，參考圖像和調(diào)整圖像是相同的。
如果參照對實施例的詳細(xì)描述和附圖，則可以清楚地了解本發(fā)明的其它優(yōu)勢和特點，而該實施例并不起到限制作用，在附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的圖像處理方法的全局示意圖；圖2是詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的調(diào)整方法的主要步驟的流程圖；圖3是詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的測量方法的主要步驟的流程圖；以及圖4是詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的最后步驟的流程圖，其中考慮到了用于重新構(gòu)建沒有可見光纖的所獲取圖像的調(diào)整和測量方法。
在圖1中，顯示了根據(jù)本發(fā)明的方法的全局示意圖。
可以將該方法分為四部分與光纖探測相關(guān)的部分1，調(diào)整部分2，測量部分3以及重新構(gòu)建部分4。部分1和部分2對應(yīng)于圖2中的框圖，而部分3對應(yīng)于圖3的框圖，以及圖4對應(yīng)于圖4的框圖。
在圖1中，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)希望獲取多個圖像時，首先要執(zhí)行調(diào)整步驟。為此，考慮參考圖像5，而該參考圖像5受制于探測光纖6的步驟，從而獲得代表每個光纖的相關(guān)成分的圖像7。參考圖像5是通過包含波導(dǎo)的系統(tǒng)獲取的圖像，其中該波導(dǎo)包含多個光纖，例如包含10000到30000個光纖。獲得參考圖像5，從而區(qū)分出光纖圖案，即“卵盒”類型的圖案在圖像輪廓上，光纖出現(xiàn)在被脊和谷包圍的小山中。參考圖像5經(jīng)歷了探測光纖的過程，從而獲得了代表光纖圖案的一種掩模。該掩模是代表每個光纖的相關(guān)成分的圖像。每個灰度級代表單個指數(shù)，該指數(shù)表示波導(dǎo)中的光纖。
然后，將圖像7用于圖像獲取系統(tǒng)的調(diào)整2。該調(diào)整的目的在于確定一個光纖接一個光纖光子注入率的圖像。就目前情況而言，該調(diào)整步驟是必要的，這是因為光纖之間具有略微不同的物理特征。因此，就每個光纖傳導(dǎo)相同的光子通量的能力而言存在一定的差異。
為了執(zhí)行調(diào)整2，考慮通過在圖像波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)之前放置反射鏡而獲得的圖像8，下文中將該圖像8稱作反射鏡圖像。該圖像也可以是均勻散射介質(zhì)、均勻熒光介質(zhì)或?qū)饫w束內(nèi)部特別的背向散射的圖像。該圖像8也可以與在步驟5中使用的圖像相同，即參考圖像。掩模7用于確定在步驟9期間由每個光纖觀察到的反射鏡圖像8的光子通量?？蛇x的是，可以為寄生背景圖像10確定在步驟11期間由每個光纖觀察到的光子通量。該圖像10不僅可以對應(yīng)于獲取系統(tǒng)的光學(xué)器件上的寄生反射，還可以對應(yīng)于由獲取系統(tǒng)的數(shù)字化鏈導(dǎo)致的偏移和/或電子噪聲。步驟11的通量計算還涉及掩模7，從而標(biāo)識出對應(yīng)于每個光纖的區(qū)域。在步驟12中，對于每個光纖，將反射鏡圖像8的光子值減去背景圖像10的光子通量值。在步驟13中，對于每個光纖，估計在步驟12中獲得的差值對應(yīng)于每個光纖的標(biāo)準(zhǔn)注入率(步驟13)。
在步驟14中，對步驟13的圖像進(jìn)行偏差校正。因此，通過步驟14得到的圖像是代表對應(yīng)于光纖的每個區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)值和校正后光子通量值的圖像。通過步驟14得到的圖像用作由獲取系統(tǒng)實時獲取的多個圖像的參考。該實時獲取和處理的圖像經(jīng)歷了部分3和4中顯示的處理。
測量部分3接收所獲取圖像15，該圖像典型地為測量物體的圖像。如在調(diào)整部分2中實現(xiàn)的那樣，在此處步驟18中也計算關(guān)于所獲取圖像15的每個光纖觀察到的光子通量。為此，使用了掩模7從而在所獲取圖像15上標(biāo)識出對應(yīng)于每個光纖的區(qū)域?？蛇x的是，如前面那樣，考慮寄生背景圖像16，該圖像可以是真實的圖像，即對應(yīng)于所獲取圖像15的背景的圖像，或者該圖像可以是對應(yīng)于獲取系統(tǒng)的噪聲的估計得到的圖像。這個背景圖像16還經(jīng)歷了使用掩膜7的步驟17，從而確定每個光纖觀察到的光子通量。在步驟19中執(zhí)行減法操作。該減法的結(jié)果是代表對應(yīng)于給定光纖的每個區(qū)域的可用光于通量的圖像。步驟21是可選的步驟，在此步驟期間對圖像20實施偏差校正。
重新構(gòu)建部分4一方面接收校正后的圖像20，另一方面接收校正后的(消除偏差的)圖像13，以執(zhí)行校準(zhǔn)操作22，從而將觀察到的物體的通量(通過步驟21得到的成分)除以標(biāo)準(zhǔn)通量(通過步驟14得到的成分)。在步驟22中，也執(zhí)行重新構(gòu)建，從而獲得沒有可見光纖圖案的重新構(gòu)建的圖像23。
在圖2中，更詳細(xì)地描述了探測光纖的方法1和調(diào)整方法2。探測光纖的操作6涉及四種操作-預(yù)濾波，-對應(yīng)于按照區(qū)域進(jìn)行分段的LPE“分水嶺”；-對具有異常大表面的段進(jìn)行校正；以及-對具有異常小表面的段進(jìn)行校正。
這兩種校正操作是可以互換的，并且可以循環(huán)執(zhí)行這些操作。
預(yù)濾波操作61在入口處接收參考圖像5并且生成濾除了這些局部最大值并且在光纖間區(qū)域變得平滑的光纖圖像。該預(yù)濾波包含形態(tài)打開操作，可選的是隨后進(jìn)行分級型各向異性散射，然后進(jìn)行圖像反轉(zhuǎn)。當(dāng)有幾個相同的固定物體的圖像時，可以執(zhí)行圖像的時間濾波。為了使圖像的尺寸在垂直方向和水平方向變?yōu)樵瓉淼亩?，還可以執(zhí)行向最近相鄰者的內(nèi)插。
由預(yù)濾波61生成的圖像然后經(jīng)歷分水嶺操作62，從而使得可以從受探測光纖的相關(guān)成分中獲得圖像。常規(guī)類型的分水嶺操作將會使得可以對位于圖像邊緣處的段做標(biāo)記，從而使它們從最后的結(jié)果中去除。然后，計算所獲得的這些段的特性(平均尺寸、標(biāo)準(zhǔn)偏差、近似度)。通過操作62得到的圖像將會經(jīng)歷兩次連續(xù)的校正63和64。操作63是對具有異常大的表面的段進(jìn)行校正。為此，選擇出相對于平均尺寸過大并且相對于光纖的正常表面具有過多的相鄰元素的段。通過在原始圖像上或者在探測到的段內(nèi)部的距離卡圖像(在一個段中，在每個象素和段的邊緣之間的距離)上的分水嶺，來對這些段進(jìn)行重新分段。然后，計算獲得的段的特性(平均尺寸、尺寸的標(biāo)準(zhǔn)偏差)。
在步驟64中，對具有異常小的表面的段進(jìn)行校正。還計算這些段的相鄰圖形，然后確定哪些光纖必須熔合以及哪些光纖僅僅為候選光纖。在每種情況下，可能進(jìn)行熔合的光纖集合是與每個相鄰光纖進(jìn)行熔合的光纖集合。對于必須進(jìn)行熔合的光纖而言，采用給出最小密度值的可能的熔合。對于其它僅僅作為候選的光纖，需要連續(xù)使用三個濾波器，從而消除會產(chǎn)生錯誤結(jié)果的熔合。第一個濾波器檢查熔合后的尺寸是否是過大。第二個濾波器檢查熔合后的密度是否超過最大值。最后一個濾波器檢查熔合是否提高了密度。如果還留有幾個熔合，那么就保留那些產(chǎn)生較好(最小的)密度結(jié)果的熔合。一旦已經(jīng)對相鄰圖形執(zhí)行了所有的熔合，那么就在出口處將結(jié)果反映到相關(guān)成分的圖像上。然后，計算獲得的段的特性(平均尺寸、尺寸的標(biāo)準(zhǔn)偏差)。第二個校正64使得可以生成相關(guān)成分的圖像，其中該相關(guān)成分的圖像用作調(diào)整2和測量3的掩模。
圖2的右邊的部分涉及如圖1中所示的調(diào)整方法2，但是以一種簡化的形式表示出來?？蛇x的操作10和11并沒有在圖2中出現(xiàn)。
施加掩模步驟91包含在反射鏡8上標(biāo)識出對應(yīng)于波導(dǎo)的每個光纖的區(qū)域或表面。相關(guān)成分的圖像7起到掩模的作用。在步驟92中，為每個光纖計算來自觀察的物體的通量。使用對每個光纖的特定注入輪廓確定的最大似然估計量計算該通量。在步驟14中，執(zhí)行偏差校正，如將在圖3中詳細(xì)描述的那樣。在步驟14的輸出端處，在步驟24獲得每個光纖的光子注入率的標(biāo)準(zhǔn)值。
圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的測量方法。該方法以實時的方式進(jìn)行。在所獲取圖像15上，通過使用掩模7執(zhí)行施加掩模操作181來標(biāo)識出對應(yīng)于每個光纖的區(qū)域。然后，在步驟182中，為每個光纖計算來自觀察的物體的通量。如前所述，使用對每個光纖的特定注入輪廓確定的最大似然估計量執(zhí)行計算。在寄生背景圖像16上進(jìn)行相同的施加掩模操作171和通量計算操作172。
在步驟19中，對于對應(yīng)于光纖的每個區(qū)域而言，從所獲取圖像的通量(182)中減去背景通量(172)。
如果沒有提供背景圖像并且該背景存在，那么必須減去該背景，從而使用所獲取圖像15的柱狀圖的分位數(shù)來計算該測量系統(tǒng)的偏差和/或電子噪聲。
然后在步驟21中，可以對通過減法19得到的圖像執(zhí)行偏差校正。在這種情況下，在步驟211中將對應(yīng)于光纖的區(qū)域在空間上分成不同的塊。在步驟212中，使用給定的運(yùn)算符計算這些塊的每個塊中的偏差值。然后在步驟213中，對偏差值進(jìn)行內(nèi)插從而獲得每個光纖的值。然后在步驟214中，將每個光纖觀察到的通量值除以獲得的偏差值。
在步驟21的最后，為每個光纖生成代表觀察到的通量的圖像25。
最后的重新構(gòu)建步驟將標(biāo)準(zhǔn)注入率24的圖像和觀察到的通量25的圖像考慮在內(nèi)。校準(zhǔn)操作的目的在于通過使所有光纖的注入率相等從而獲得一種圖像來補(bǔ)償注入損失，其中以相同的方式注入該圖像的所有光纖。為此，在步驟221中，將觀察到的圖像通量25除以注入率24的圖像。
然后，通過在步驟222中在對應(yīng)于每個光纖的整個表面上分配校正(除法)之后獲得的值來執(zhí)行馬賽克重新構(gòu)建。為了生成更規(guī)則的外表，可以執(zhí)行例如高斯低通濾波223。
當(dāng)然，本發(fā)明并不限于上述的實施例，并且可以在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下實現(xiàn)多種變化。
權(quán)利要求
1.用于處理通過包含多個光纖的波導(dǎo)獲取的圖像的方法，該方法的特征在于，對于每個光纖，在所獲取圖像上隔離出對應(yīng)于該光纖的區(qū)域，對每個區(qū)域單獨(dú)進(jìn)行局部處理，然后重新構(gòu)建所獲取圖像，從而消除由光纖導(dǎo)致的圖案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，特征在于，為了隔離出每個區(qū)域，向所獲取圖像施加對應(yīng)于光纖圖案的掩模。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，特征在于，該掩模是在根據(jù)參考圖像探測光纖的步驟期間獲得的，其中該掩模對應(yīng)于代表每個光纖的相關(guān)成分的圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，特征在于，該探測光纖的步驟包含下面的步驟-對該參考圖像進(jìn)行預(yù)濾波，-按照區(qū)域進(jìn)行分段，-對具有異常大的表面的段進(jìn)行校正，以及-對具有異常小的表面的段進(jìn)行校正。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，特征在于，該兩個校正步驟是可以互換的。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，特征在于，重復(fù)執(zhí)行該兩個校正步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求4到6中任意一項所述的方法，特征在于，該預(yù)濾波步驟包含形態(tài)打開步驟，以及而后的圖像反轉(zhuǎn)步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，特征在于，該圖像反轉(zhuǎn)步驟之前是分級類型各向異性散射步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求4到8中任意一項所述的方法，特征在于，該預(yù)濾波還包含這樣一個步驟，在該步驟期間執(zhí)行向最近相鄰者的內(nèi)插，從而使圖像的尺寸在垂直方向和水平方向都變?yōu)樵瓉淼亩丁?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求4到9中任意一項所述的方法，特征在于，當(dāng)存在多個獲取圖像時，該預(yù)濾波還包含時間濾波步驟。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任意一項所述的方法，特征在于，對每個區(qū)域的局部處理包含計算為所獲取圖像的每個區(qū)域探測到的光子通量，以及校正每個由此算得的通量值的偏差。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，特征在于，使用對每個光纖的特定注入輪廓算得的最大似然估計量來計算該通量。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，特征在于，還在代表寄生背景的圖像上施加掩模，另外還計算為背景圖像的每個區(qū)域探測到的光子通量，并且從所獲取圖像的每個區(qū)域的每個通量值中減去對應(yīng)的背景圖像的每個區(qū)域的通量值，以及對該減法的結(jié)果進(jìn)行偏差校正。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，特征在于，該寄生背景來自圖像的背景。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，特征在于，該寄生背景來自對探測鏈的偏離的計算。
16.根據(jù)權(quán)利要求11到15中任意一項所述的方法，特征在于，該偏差校正包含在空間上將光纖分為不同的塊，估計每個塊中的偏差值，對偏差值進(jìn)行內(nèi)插從而獲得每個光纖的偏差值，以及對于每個區(qū)域，將在前面的步驟中獲得的通量值除以由此獲得的對應(yīng)的偏差值。
17.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任意一項所述的方法，特征在于，對所獲取圖像的重新構(gòu)建包含在局部處理之后的用于對所獲取圖像的通量進(jìn)行校準(zhǔn)的校準(zhǔn)步驟，以及馬賽克重新構(gòu)建步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，特征在于，對于該校準(zhǔn)，并且對于所獲取圖像的每個區(qū)域，將局部處理之后獲得的通量值除以在調(diào)整步驟之后獲得的通量值。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，特征在于，該調(diào)整步驟包含-隔離出調(diào)整圖像的每個區(qū)域，-將對應(yīng)于光纖圖案的掩模施加到該調(diào)整圖像，-計算為該調(diào)整圖像的每個區(qū)域探測到的光子通量，以及-對每個如此算得的通量值的偏差進(jìn)行校正。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，特征在于，使用對每個光纖的特定注入輪廓算得的最大似然估計量來計算該通量。
21.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的方法，特征在于，還向代表寄生背景的圖像上施加掩模，另外還計算為背景圖像的每個區(qū)域探測到的光子通量，并且從調(diào)整圖像的每個區(qū)域的每個通量值中減去對應(yīng)的背景圖像的每個區(qū)域的通量值，以及對該減法的結(jié)果進(jìn)行偏差校正。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，特征在于，該寄生背景來自圖像的背景。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，特征在于，該寄生背景來自對偏離的計算和探測鏈的噪聲。
24.根據(jù)權(quán)利要求17到23中任意一項所述的方法，特征在于，該馬賽克重新構(gòu)建包含在所獲取圖像的每個區(qū)域的整個表面上分布在校準(zhǔn)步驟之后獲得的每個區(qū)域的通量值。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，特征在于，進(jìn)行低通濾波從而使得該重新構(gòu)建的所獲取圖像更加規(guī)則。
26.根據(jù)權(quán)利要求3到25中任意一項所述的方法，特征在于，該參考圖像是通過在波導(dǎo)的對面放置反射鏡而獲得的圖像。
27.根據(jù)權(quán)利要求3到25中任意一項所述的方法，特征在于，該參考圖像是通過均勻散射介質(zhì)獲得的圖像。
28.根據(jù)權(quán)利要求3到25中任意一項所述的方法，特征在于，該參考圖像是通過均勻熒光介質(zhì)獲得的圖像。
29.根據(jù)權(quán)利要求3到25中任意一項所述的方法，特征在于，該參考圖像是通過在組成波導(dǎo)的光纖束的內(nèi)部的背向散射獲得的圖像。
30.根據(jù)權(quán)利要求3到25中任意一項所述的方法，特征在于，該參考圖像是所獲取圖像。
31.根據(jù)權(quán)利要求19到30中任意一項所述的方法，特征在于，該參考圖像與該調(diào)整圖像是相同的。
32.用于使用包含多個光纖的波導(dǎo)獲取圖像并且實施根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項所述的方法的裝置，特征在于，對于每個光纖而言，該裝置包含-用于在所獲取圖像上隔離出對應(yīng)于該光纖的區(qū)域的裝置，-用于單獨(dú)對每個區(qū)域進(jìn)行局部處理的裝置，以及-用于重新構(gòu)建所獲取圖像，從而消除由光纖導(dǎo)致的圖案的裝置。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，特征在于，該裝置包含用于改變采樣率、注入到光纖的質(zhì)量以及探測鏈的設(shè)置從而確?！奥押小陛喞难b置。
34.將根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項所述的圖像處理方法的應(yīng)用于下面的領(lǐng)域之一-監(jiān)視波導(dǎo)表面的粗糙度；-重新設(shè)置圖像，或者穩(wěn)定圖像；-所獲取圖像的超分辨率；-圖像的量化；以及-獲取裝置的內(nèi)部參數(shù)的時間控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于處理通過包含多個光纖的波導(dǎo)獲取的圖像的方法。本發(fā)明的特征在于，對于每個光纖而言，其包含在所獲取圖像上隔離出對應(yīng)于所述光纖的區(qū)域，單獨(dú)對每個光纖進(jìn)行局部處理從而校正在每個光纖中探測到的光子通量，然后通過消除由光纖導(dǎo)致的圖案重新構(gòu)建所獲取圖像。該方法還包含采樣過程，用于為每個光纖并根據(jù)采樣圖像獲得可用于重新構(gòu)建所獲取圖像的采樣注入率。本發(fā)明還包含預(yù)先的步驟，該步驟包含通過目標(biāo)探測光纖。
文檔編號A61B1/04GK1679053SQ03821031
公開日2005年10月5日 申請日期2003年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月18日
發(fā)明者A·佩爾尚特, G·勒古阿爾赫爾, F·伯里爾 申請人:莫納基技術(shù)公司