防止荧光淬灭、保持图像亮度一致处理的方法及其应用与流程

本发明涉及光学成像，特别是一种涉及防止荧光淬灭、保持图像亮度一致处理的方法及其应用。

背景技术：

1、近年来，在生物医学研究、材料科学检测以及其它微观结构分析等领域中，荧光成像技术因其高灵敏度和优异的空间分辨率被广泛应用。然而，荧光成像过程中普遍存在一个问题，即荧光淬灭现象。荧光分子在光源长时间照射下，会发生不可逆的激发态衰减，导致荧光强度逐渐减弱，从而严重影响了荧光图像的质量。这一现象表现为采集到的图像对比度降低，细节变得模糊不清，特别是在连续或长时间的成像实验中，荧光信号的衰减尤为显著，使得同一样本在不同时间点采集的图像亮度差异明显，前期采集的图片由于荧光强度尚未严重淬灭而较为明亮，后期则明显变暗，从而影响数据的一致性和准确性。

2、现有技术中，尽管采取了诸如减少曝光时间、优化光源强度控制策略等多种手段来缓解荧光淬灭问题，但在某些需要长时程监测的应用场景中，这些措施仍无法彻底消除荧光强度的非线性变化，进而限制了荧光成像在定量分析和动态追踪方面的性能。

3、因此，亟需开发一种新的荧光图像增强方法，以克服荧光淬灭带来的不良影响，确保图像的清晰度、轮廓分明度以及整套荧光图像亮度的一致性，从而提升荧光成像技术在科学研究和实际应用中的可靠性和实用性。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了防止荧光淬灭、保持图像亮度一致处理的方法及其应用，针对目前技术存在的淬灭、样本不清晰或者图片亮度不均匀等问题。

2、本发明核心技术主要是一种基于智能权重调整与图像分块处理的荧光图像亮度均衡和淬灭补偿方法，通过实时分析图像亮度、动态调节增强参数以及逐块亮度匹配，有效克服荧光成像过程中的淬灭效应，实现荧光图像的清晰化与亮度一致性优化。

3、第一方面，本发明提供了防止荧光淬灭、保持图像亮度一致处理的方法，所述方法包括以下步骤：

4、s00、计算采集图像的亮度并进行背景剔除，仅保留具有荧光信息的彩色像素；

5、其中，采集图像为彩色图像；

6、s10、判断当前图像的平均亮度是否低于原始未淬灭图像，若两者差别大于设定阈值，则认定该图像已发生淬灭现象；

7、s20、对于淬灭的图像，采用预设的增强权重进行图像增强；

8、s30、增强后再次比较图像亮度，根据与目标图像亮度的一致性，通过增加或减少权重值并重新计算图像，直至达到期望的亮度水平；

9、s40、将整幅图像划分为多个预设大小的小图块，分别计算各小图块的亮度，并执行上述步骤的亮度调整过程，确保各个小图块的亮度与目标亮度相匹配；

10、s50、将所有处理完毕的小图块按原位置拼接回整幅图像中，以覆盖原始图片的值，完成局部亮度均衡调整；

11、s60、将整个处理流程完成后得到的荧光图像进行保存。

12、进一步地，s00步骤的具体步骤为：

13、将采集图像转换至hsv颜色空间；

14、根据预设阈值排除黑色的背景像素，仅保留具有荧光信息的彩色像素；

15、计算剩余有效像素的平均亮度值，用于后续的图像亮度比较。

16、进一步地，s20步骤中，采用如下转换公式对淬灭的图像的每个像素进行调整：

17、p = 255–[w * (255–p0)^2] / 255

18、其中，w表示增强权重，且0<w ≤ 1 ，p0为可设定的起始像素值，且像素值范围为[0,255]，p为处理后的像素值。

19、进一步地，s20步骤中，增强权重w选用中间值0.5，p0设定为10。

20、进一步地，s30步骤中，每一次增加或减少权重值的变化为0.05。

21、进一步地，s40步骤中，每个小图块的大小为256*256。

22、进一步地，s50步骤中，将所有处理完毕的小图块按照其原始位置拼接回整幅图像的具体步骤为：

23、记录每个小图块在原始图像中的位置信息；

24、按照记录的位置信息将其放置回原始图像相应的位置。

25、第二方面，本发明提供了一种防止荧光淬灭、保持图像亮度一致处理装置，包括：

26、图像采集模块，计算采集图像的亮度并进行背景剔除，仅保留具有荧光信息的彩色像素；其中，采集图像为彩色图像；

27、亮度计算与淬灭判断模块，判断当前图像的平均亮度是否低于原始未淬灭图像，若两者差别大于设定阈值，则认定该图像已发生淬灭现象；

28、图像增强模块，对于淬灭的图像，采用预设的增强权重进行图像增强；

29、反馈调整模块，增强后再次比较图像亮度，根据与目标图像亮度的一致性，通过增加或减少权重值并重新计算图像，直至达到期望的亮度水平；

30、分块处理模块，将整幅图像划分为多个预设大小的小图块，分别计算各小图块的亮度，并执行上述步骤的亮度调整过程，确保各个小图块的亮度与目标亮度相匹配；

31、合并图像模块，将所有处理完毕的小图块按原位置拼接回整幅图像中，以覆盖原始图片的值，完成局部亮度均衡调整；

32、保存模块，将整个处理流程完成后得到的 荧光图像进行保存。

33、第三方面，本发明提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器被设置为运行计算机程序以执行上述的防止荧光淬灭、保持图像亮度一致处理的方法。

34、第四方面，本发明提供了一种可读存储介质，可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序包括用于控制过程以执行过程的程序代码，过程包括根据上述的防止荧光淬灭、保持图像亮度一致处理的方法。

35、本发明的主要贡献和创新点如下：1、与现有技术相比，本发明采用了智能权重调整算法，对荧光图像的亮度进行实时分析和动态调节，能精准识别出因荧光淬灭造成的图像亮度下降，并通过预设的增强权重对淬灭图像进行针对性增强。同时，该方法还包括细致的背景剔除步骤，借助hsv颜色空间转换有效排除背景干扰，精确计算荧光信息的有效像素亮度。

36、2、与现有技术相比，本发明创新性的图像分块处理技术是本发明另一亮点。将整幅图像分割为多个小图块，分别计算并调整各个小图块的亮度，确保与目标亮度相匹配，这一策略既解决了整幅图像亮度不均问题，又能深入到局部细节进行精细化处理。

37、3、与现有技术相比，本发明还设计了一种防止荧光淬灭、保持图像亮度一致的处理装置，包含图像采集、亮度计算与淬灭判断、图像增强、反馈调整、分块处理、合并图像以及保存等模块，形成了一个完整的闭环系统，确保荧光图像在长时间或连续成像条件下依然能保持较高的对比度、清晰度和亮度一致性，从而极大地提高了荧光成像技术在生物医学、材料科学等领域内的定量分析和动态追踪性能。

38、本发明的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本发明的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

技术特征：

1.防止荧光淬灭、保持图像亮度一致处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的防止荧光淬灭、保持图像亮度一致处理的方法，其特征在于，s00步骤的具体步骤为：

3.如权利要求1所述的防止荧光淬灭、保持图像亮度一致处理的方法，其特征在于，s20步骤中，采用如下转换公式对淬灭的图像的每个像素进行调整：

4.如权利要求3所述的防止荧光淬灭、保持图像亮度一致处理的方法，其特征在于，s20步骤中，增强权重w选用中间值0.5，p0设定为10。

5.如权利要求3所述的防止荧光淬灭、保持图像亮度一致处理的方法，其特征在于，s30步骤中，每一次增加或减少权重值的变化为0.05。

6.如权利要求1所述的防止荧光淬灭、保持图像亮度一致处理的方法，其特征在于，s40步骤中，每个小图块的大小为256*256。

7.如权利要求1-6任意一项所述的防止荧光淬灭、保持图像亮度一致处理的方法，其特征在于，s50步骤中，将所有处理完毕的小图块按照其原始位置拼接回整幅图像的具体步骤为：

8.一种防止荧光淬灭、保持图像亮度一致处理装置，其特征在于，包括：

9.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行权利要求1至7任一项所述的防止荧光淬灭、保持图像亮度一致处理的方法。

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序包括用于控制过程以执行过程的程序代码，所述过程包括根据权利要求1至7任一项所述的防止荧光淬灭、保持图像亮度一致处理的方法。

技术总结本发明提出了防止荧光淬灭、保持图像亮度一致处理的方法及其应用，首先，通过计算并剔除彩色荧光图像的背景像素，仅保留有效荧光信息。接着，依据亮度差判断图像是否发生淬灭，并对淬灭图像采用预设权重实施增强。随后，运用闭环反馈机制调整权重，实现与目标图像亮度一致。进一步，将图像分割为多个小图块独立进行亮度校正，确保各小图块亮度均衡。校正后的小图块按原位置拼接回整幅图像，完成局部亮度调整。最后，保存经处理后亮度一致、淬灭现象得以改善的高质量荧光图像。技术研发人员：王子晗,邝国涛,农建华,靳杰,黄强受保护的技术使用者：深圳市生强科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1