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    光照融合與局部二值的熒光原位雜交圖像輪廓增強方法技術

    技術編號:44369460 閱讀:2 留言:0更新日期:2025-02-25 09:48
    光照融合與局部二值的熒光原位雜交圖像輪廓增強方法,涉及圖像處理領域,解決了現有的組織細胞熒光圖像預處理時,由于采集的圖像中存在局部光照不均勻、噪聲較大等圖像缺陷,染料濃度不同等問題。所述方法包括:采用中值濾波方法去除圖像中噪聲,計算線性方程得到圖像的紋理權重,利用紋理權重和平滑函數進行分析處理得到亮度圖像和平滑圖像,并進行灰度處理得到灰度分布信息;采用局部二值算法選取系數,對圖像進行增強處理,得到光照增強圖像;將輪廓特征圖像與光照增強圖像進行加權相加,對8個最大像素值周圍的8個鄰域進行分析,通過分段線性函數和熱力圖識別能量梯度高的區域,其高頻信號區域即為熒光原位雜交組織細胞圖像的輪廓區域。

    【技術實現步驟摘要】

    本專利技術涉及圖像處理,具體涉及一種基于光照融合與局部二值的熒光原位雜交圖像輪廓增強方法


    技術介紹

    1、熒光原位雜交(fish)是一種重要的分子檢測技術,通過使用熒光標記的核酸探針與特定靶基因進行雜交,使靶基因在熒光顯微鏡下呈現出特定的熒光信號。組織細胞是熒光原位雜交技術中常見的樣本類型,為了準確定位組織細胞,在雜交實驗中通常使用紫外光對細胞核進行染色,從而獲取組織細胞的熒光圖像,用于后續分析。然而,在對組織細胞熒光圖像進行預處理時,由于圖像質量差、染料結構復雜、光照不均勻、濃度不同等問題,提取細胞圖像的輪廓細節仍然十分困難,而輪廓細節是后續組織細胞分割定位的關鍵。

    2、近年來,為了優化和增強復雜組織圖像的輪廓特征信息,許多優秀的輪廓增強算法和網絡被應用到組織細胞圖像的處理中。然而光照不均問題依然突出,盡管lbp及其改進算法在細節提取上有所提升,但這些方法對光照不均和反射的分離優化不足,導致圖像整體質量和細節增強效果有限。其次,lbp及其改進方法在復雜背景和高噪聲場景中表現出局限性,容易受到噪聲干擾,提取的細節特征不夠全面,尤其是在復雜細胞輪廓提取中難以取得理想效果。再者,多特征融合算法雖提升了輪廓信息的表達能力,但其計算復雜性高,參數敏感性強,在高噪聲圖像中仍表現出魯棒性不足。

    3、此外,現有方法對fish組織細胞的特性適應性不強,亮區和暗區的細節增強容易失衡,輪廓連貫性較差,噪聲抑制能力也較為有限。最后,特征加權方案的優化不足以及對動態和復雜場景的適應性較差,進一步限制了這些方法的應用范圍。

    4、因此,需要一種能夠綜合改進上述問題的新方法,以更高效、魯棒地增強fish組織細胞圖像的輪廓特征。


    技術實現思路

    1、本專利技術為了解決現有技術中針對組織細胞熒光圖像預處理時,由于采集的圖像中存在局部光照不均勻、噪聲較大等圖像缺陷,染料濃度不同等問題。為解決上述技術問題本專利技術是通過以下技術方案實現的:

    2、方案一、本專利技術提出了一種基于光照融合與局部二值的熒光原位雜交圖像輪廓增強方法,所述方法包括以下步驟:

    3、步驟1、采用中值濾波方法去除圖像中椒鹽噪聲,通過計算線性方程得到圖像的紋理權重,利用紋理權重和平滑函數對圖像中的光照和紋理特征進行分析與處理得到亮度圖像和平滑圖像,將所述亮度圖像和平滑圖像進行灰度處理得到灰度分布信息;

    4、步驟2、基于圖像的灰度分布信息采用局部二值算法選取系數,用于提取的輪廓特征圖像,并對所述圖像進行增強處理,得到光照增強圖像;

    5、步驟3、將所述的輪廓特征圖像與光照增強圖像進行加權相加,利用熱力圖獲取能量梯度高的圖像;

    6、步驟4、對8個最大像素值周圍的8個鄰域進行分析,根據分析結果對線性函數設置斷點,確定線性函數對圖像的優化范圍,通過分段線性函數和熱力圖識別能量梯度高的區域,其高頻信號區域即為熒光原位雜交組織細胞圖像的輪廓區域。

    7、進一步的,提供一種優選實施方式,步驟1中通過線性方程計算得到圖像的紋理權重的方法為:通過求解所構建稀疏矩陣得到。

    8、進一步的,提供一種優選實施方式,步驟1中圖像的紋理權重還包括計算在垂直方向的差分和水平方向差分圖像紋理權重的步驟。

    9、進一步的,提供一種優選實施方式,步驟2中的系數通過選擇25%?和75%?分位點實現。

    10、進一步的,提供一種優選實施方式,計算圖像垂直方向的差分,即每個像素和其下一個像素的差值,將垂直方向的差分擴展到圖像邊界,形成周期性差分,并計算圖像水平方向的差分,并處理邊界像素,對水平和垂直差分分別應用一維平滑濾波。

    11、進一步的,提供一種優選實施方式,所述周期性差分的形成方法為:將垂直方向的差分擴展到圖像邊界通過首尾順次連接,形成周期性差分。

    12、進一步的,提供一種優選實施方式,步驟3中對所述圖像進行增強處理包括光照平滑、紋理增強和亮度調整的步驟。

    13、進一步的,提供一種優選實施方式,步驟4中還包括對圖像的16鄰域進行平均濾波計算的步驟。

    14、方案三、一種計算機設備,包括處理器和儲存介質,所述存儲器中存儲有計算機程序,當所述處理器運行所述存儲器存儲的計算機程序時,所述處理器執行方案一中任意一項所述的方法。

    15、方案四、一種計算機儲存介質,用于儲存計算機程序,當所述計算機程序被計算機讀取時,所述計算機執行方案一中任意一項所述的方法。

    16、本專利技術的有益之處在于:

    17、本專利技術所述一種基于光照融合與局部二值的熒光原位雜交圖像輪廓增強方法,通過結合中值濾波、光照平滑處理、改進的局部二值模式lbp算法以及熱力圖能量梯度分析,有效解決了fish組織細胞圖像增強中的主要問題。中值濾波在去除椒鹽噪聲的同時保留了圖像的關鍵特征;利用紋理權重和平滑函數生成的光照平滑圖像,顯著改善了光照不均的問題;動態調整lbp系數增強了圖像邊緣和細節的表達能力,減少了極值帶來的不連續性;通過特征圖與光照增強圖像的加權融合,進一步提升了輪廓特征的清晰度;結合熱力圖和分段線性函數識別高能量梯度區域,有效去除了低頻噪聲和背景雜質。

    18、本專利技術所述的一種基于光照融合與改進局部二值模式的熒光原位雜交圖像輪廓增強方法,通過鄰域均值濾波去除圖像中的高頻噪聲,如隨機噪點,保留細胞的主要結構和輪廓特征,使圖像更加平滑自然,為后續分析提供更干凈的基礎。隨后,提取圖像中最顯著的區域,如細胞邊界或高對比度區域,并對其鄰域統計局部特性,如最小值和最大值,實現動態調整處理參數的能力。最終,結合分段線性變換增強圖像的整體對比度和局部細節,通過適應不同亮度和對比度特性的細胞圖像,進一步突出細胞輪廓和結構,為組織細胞圖像的分割、目標檢測及特征提取等分析任務提供高質量的視覺輸入。

    19、本專利技術還適用于醫學診斷、腫瘤標志物檢測領域中。

    本文檔來自技高網
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    【技術保護點】

    1.光照融合與局部二值的熒光原位雜交圖像輪廓增強方法,其特征在于,所述方法包括以下步驟:

    2.根據權利要求1所述的光照融合與局部二值的熒光原位雜交圖像輪廓增強方法,其特征在于,步驟1中通過線性方程計算得到圖像的紋理權重的方法為:通過求解所構建稀疏矩陣得到。

    3.根據權利要求1所述的光照融合與局部二值的熒光原位雜交圖像輪廓增強方法,其特征在于,步驟1中圖像的紋理權重還包括計算在垂直方向的差分和水平方向差分圖像紋理權重的步驟。

    4.根據權利要求1所述的光照融合與局部二值的熒光原位雜交圖像輪廓增強方法,其特征在于,步驟2中的系數通過選擇25%?和75%?分位點實現。

    5.根據權利要求3所述的光照融合與局部二值的熒光原位雜交圖像輪廓增強方法,其特征在于,計算圖像垂直方向的差分,即每個像素和其下一個像素的差值,將垂直方向的差分擴展到圖像邊界,形成周期性差分,并計算圖像水平方向的差分,并處理邊界像素,對水平和垂直差分分別應用一維平滑濾波。

    6.根據權利要求5所述的光照融合與局部二值的熒光原位雜交圖像輪廓增強方法,其特征在于,所述周期性差分的形成方法為:將垂直方向的差分擴展到圖像邊界通過首尾順次連接,形成周期性差分。

    7.根據權利要求1所述的光照融合與局部二值的熒光原位雜交圖像輪廓增強方法,其特征在于,步驟3中對所述圖像進行增強處理包括光照平滑、紋理增強和亮度調整的步驟。

    8.根據權利要求1所述的光照融合與局部二值的熒光原位雜交圖像輪廓增強方法,其特征在于,步驟4中還包括對圖像的16鄰域進行平均濾波計算的步驟。

    9.一種計算機設備,包括存儲器和處理器,其特征在于,所述存儲器中存儲有計算機程序,當所述處理器運行所述存儲器存儲的計算機程序時,所述處理器執行權利要求1至8中任意一項所述的方法。

    10.一種計算機可讀存儲介質,其特征在于,所述計算機可讀存儲介質存儲有計算機程序,所述計算機程序被處理器執行時實現權利要求1至8中任一項所述的方法的步驟。

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    【技術特征摘要】

    1.光照融合與局部二值的熒光原位雜交圖像輪廓增強方法,其特征在于,所述方法包括以下步驟:

    2.根據權利要求1所述的光照融合與局部二值的熒光原位雜交圖像輪廓增強方法,其特征在于,步驟1中通過線性方程計算得到圖像的紋理權重的方法為:通過求解所構建稀疏矩陣得到。

    3.根據權利要求1所述的光照融合與局部二值的熒光原位雜交圖像輪廓增強方法,其特征在于,步驟1中圖像的紋理權重還包括計算在垂直方向的差分和水平方向差分圖像紋理權重的步驟。

    4.根據權利要求1所述的光照融合與局部二值的熒光原位雜交圖像輪廓增強方法,其特征在于,步驟2中的系數通過選擇25%?和75%?分位點實現。

    5.根據權利要求3所述的光照融合與局部二值的熒光原位雜交圖像輪廓增強方法,其特征在于,計算圖像垂直方向的差分,即每個像素和其下一個像素的差值,將垂直方向的差分擴展到圖像邊界,形成周期性差分,并計算圖像水平方向的差分,并處理邊界像素,對水平和垂直差分分別應用一維平滑濾...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:宮平宋殿鑫石樂民張悅劉朗熙池祥宇
    申請(專利權)人:長春理工大學
    類型:發明
    國別省市:

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