技術(shù)特征：

1.基于3D數(shù)字顯微成像系統(tǒng)的高動(dòng)態(tài)范圍圖像成像方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，針對(duì)顯微鏡載物臺(tái)上的待觀測(cè)物體，通過(guò)調(diào)節(jié)載物臺(tái)的高度，并利用相機(jī)獲取自待觀測(cè)物體底部到待觀測(cè)物體頂部的每個(gè)層面的高動(dòng)態(tài)多聚焦圖像，以獲得三維立體成像所需的原始高動(dòng)態(tài)多聚焦序列圖像；

步驟2，采用相位匹配方法對(duì)所得原始高動(dòng)態(tài)多聚焦序列圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，以使得所述原始高動(dòng)態(tài)多聚焦序列圖像中前后相連的圖像對(duì)的空間位置、縮放尺度和圖像尺寸對(duì)應(yīng)一致，從而得到配準(zhǔn)好的高動(dòng)態(tài)多聚焦序列圖像；

步驟3，針對(duì)配準(zhǔn)好的高動(dòng)態(tài)多聚焦序列圖像，采用背景累積的前景背景分割方法提取需要生成三維立體的觀測(cè)樣本區(qū)域；

步驟4，對(duì)所述觀測(cè)樣本區(qū)域采用四叉樹(shù)分割方法進(jìn)行分割，且檢測(cè)高動(dòng)態(tài)多聚焦序列圖像的每一幅圖像中的清晰部分，并記錄每一幅圖像所對(duì)應(yīng)的高度信息；

步驟5，對(duì)檢測(cè)出來(lái)的各幅圖像中的清晰部分進(jìn)行融合，從而生成待觀測(cè)物體的三維立體形狀。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高動(dòng)態(tài)范圍圖像成像方法，其特征在于，所述步驟1中利用相機(jī)獲取每個(gè)層面的高動(dòng)態(tài)范圍圖像的過(guò)程包括：

(a)標(biāo)定相機(jī)的相應(yīng)曲線(xiàn)；(b)獲取對(duì)于同一場(chǎng)景中不同曝光值的圖像；(c)利用標(biāo)定的相機(jī)的所述相應(yīng)曲線(xiàn)，生成所述場(chǎng)景的32位的光照譜圖；(d)利用局部色調(diào)映射將所述32位的光照譜圖映射至8位的普通圖像，并保存所述普通圖像為計(jì)算機(jī)能夠顯示和儲(chǔ)存的格式。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高動(dòng)態(tài)范圍圖像成像方法，其特征在于，在步驟1中，所述原始高動(dòng)態(tài)多聚焦序列圖像的獲得過(guò)程包括：

在步驟1中，首先，通過(guò)移動(dòng)載物臺(tái)的高度，改變待觀測(cè)物體與顯微鏡的物鏡之間的距離，實(shí)現(xiàn)單目顯微鏡不同聚焦平面圖像序列；其次，記錄每一幅聚焦平面圖像高度信息的要求；再次，對(duì)于每一幅聚焦平面圖像進(jìn)行聚焦檢測(cè)，并記錄所述每一幅聚焦平面圖像中具有最大聚焦清晰度的像素點(diǎn)，以用于后續(xù)的三維立體形狀重建。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高動(dòng)態(tài)范圍圖像成像方法，其特征在于，在步驟2中，所述相位匹配方法對(duì)所得原始高動(dòng)態(tài)多聚焦序列圖像進(jìn)行配準(zhǔn)的過(guò)程包括：

首先，在所述原始高動(dòng)態(tài)多聚聚序列圖像中，針對(duì)每?jī)煞昂笙噙B的各圖像對(duì)，將圖像對(duì)中的各圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，從而得到灰度圖像對(duì)；

其次，采用復(fù)數(shù)帶通濾波器從轉(zhuǎn)換后的灰度圖像對(duì)中提取出各個(gè)頻段的相位信息；

再次，利用提取的所述相位信息，通過(guò)傅里葉變換實(shí)現(xiàn)所述灰度圖像對(duì)在超像素層級(jí)上的移動(dòng)，以保證前后相連兩幅圖像的位置的一致性；

最后，對(duì)于原始高動(dòng)態(tài)多聚焦序列圖像中的每一組圖像對(duì)，重復(fù)該過(guò)程，直到高動(dòng)態(tài)多聚焦圖像序列中所有圖像的縮放尺度和位移保持一致。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高動(dòng)態(tài)范圍圖像成像方法，其特征在于，所述步驟4中采用四叉樹(shù)分割方法分割觀測(cè)樣本區(qū)域的過(guò)程包括：

首先，將原始高動(dòng)態(tài)多聚焦序列圖像作為四叉樹(shù)根的一層輸入到四叉樹(shù)中；

其次，設(shè)定圖像分解條件，并根據(jù)四叉樹(shù)中的各層圖像是否滿(mǎn)足分解條件進(jìn)行處理：

如果對(duì)于一層圖像滿(mǎn)足所述的圖像分解條件，則對(duì)這層圖像進(jìn)行四叉分解，并輸入到四叉樹(shù)的下一層；依次類(lèi)推，直到圖像序列被分解所得的最小圖像塊都不滿(mǎn)足所述的圖像分解條件，則結(jié)束四叉樹(shù)分解過(guò)程；其中，設(shè)定的圖像分解條件為：

對(duì)于四叉樹(shù)中圖像序列中每一層被分解的圖像塊分別計(jì)算其聚焦因子最大差異值MDFM和梯度差異值SMDG；其中，聚焦因子最大差異值MDFM和梯度差異值SMDG的計(jì)算公式分別如下：

MDFM＝FM_max-FM_min；

$\begin{array}{c}SMDG=\mathrm{\Σ}\mathrm{\Σ}\[{\mathrm{grad}}_{\max }\left(x,y\right)-{\mathrm{grad}}_{\min }\left(x,y\right)\]\\ ={\mathrm{\Σ\Σgrad}}_{\max }\left(x,y\right)-{\mathrm{\Σ\Σgrad}}_{\min }\left(x,y\right)\end{array};$

其中，F(xiàn)M_max表示焦距測(cè)量的最大值，F(xiàn)M_min表示焦距測(cè)量的最小值；grad_max(x,y)表示最大梯度值，grad_min(x,y)表示最小梯度值；

針對(duì)四叉樹(shù)中的一層圖像塊，如果滿(mǎn)足MDFM≥0.98×SMDG，表面該層圖像序列中存在完全聚焦的圖像塊，則該層圖像塊將不會(huì)繼續(xù)向下分解；反之，該層圖像塊將會(huì)繼續(xù)分解下去，直到四叉樹(shù)中所有圖像都被分解到無(wú)法分解的子圖像塊。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高動(dòng)態(tài)范圍圖像成像方法，其特征在于，所述焦距測(cè)量的最大值FM_max、焦距測(cè)量的最小值FM_min的獲取過(guò)程為：

首先，計(jì)算四叉樹(shù)根的一層圖像中每一個(gè)像素的梯度矩陣，計(jì)算公式為：

GM_i＝gradient(I_i),i＝1,2,…,n；

其中，I_i為第i個(gè)原始高動(dòng)態(tài)多聚焦圖像，GM_i為與I_i相對(duì)應(yīng)的梯度矩陣；n為原始高動(dòng)態(tài)多聚焦序列圖像中的圖像總個(gè)數(shù)；

其次，找到這一層圖像每一點(diǎn)的所有梯度矩陣中最大的梯度矩陣以及最小的梯度矩陣，公式如下：

GM_max＝max(GM_i(x,y)),i＝1,2,…,n；

GM_min＝min(GM_i(x,y)),i＝1,2,…,n；

再次，計(jì)算這一層圖像所有點(diǎn)的梯度矩陣之和，計(jì)算公式如下：

FM_i＝Σ_xΣ_ygrad_i(x,y),i＝1,2,…,n；

最后，分別找到上述梯度矩陣之和的最大值和最小值，計(jì)算公式如下：

FM_max＝max{FM_i},i＝1,2,…,n；

FM_min＝min{FM_i},i＝1,2,…,n。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高動(dòng)態(tài)范圍圖像成像方法，其特征在于，所述步驟5中針對(duì)各幅圖像的清晰部分進(jìn)行融合的過(guò)程包括：針對(duì)所得所有的清晰部分作為清晰的子圖像塊，分別記錄其高度信息，并將所有的清晰的子圖像塊融合成一幅完整的觀測(cè)樣本的三維立體圖像。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高動(dòng)態(tài)范圍圖像成像方法，其特征在于，所述步驟5中還包括：采用中值濾波方法對(duì)生成的三維立體形狀進(jìn)行濾波，以消除三維立體形狀因采樣頻率不足而引起的鋸齒效果，從而使得生成的三維立體形成更加平滑。