Multi-focus microscopic image fusion method using local area feature extraction

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

To obtain all-in-focus image, it is important to extract the focus area from local focus images. This paper proposed a multi focus image fusion method to obtain an all-in-focus image. First, the focus areas are extracted using frequency domain transformation. By using a band-pass filter, noise can be removed and enhanced the detailed parts of the image that local focus area. The edge detection of the focus area was then performed through a Laplacian filter using the secondary differential of the image. The Laplacian filtered image extracts conjunctival goblet cell features shown in the local focus image. The focus area was detected through thresholding because it reacts strongly to the thin lines or isolation points in the Laplacian filtered image. A final focus area was also determined as a morphological operation to expand the focus area. The final focus area produced weights with the guided filter, which preserves the edges, to obtain fused images with no prominent boundaries in image connection. A window-size-updating method is adopted in the guided filter to reduce the number of parameters.
This paper presents a novel algorithm that can operate on a large number of input images (10 or more) and obtain an all-in-focus image. Experimental results demonstrate that this algorithm is robust to noise and capable of preserving local focus information through focal area extraction. It is also relatively simple because processing is carried out through methods such as frequency domain transformation and morphological computation. All-in-focus images can be obtained by using camera taken images as well as microscopic images. It is expected that the proposed method for all-in-focus images will be contributed to the quantitative analysis of the research for conjunctival goblet cells.

국문 초록 (Abstract)

한 장의 융합 영상을 만들기 위해서는 국소 초점 현미경 영상에서 초점이 맞는 영
역을 추출하는 것이 중요하다.
본 논문은 초점 영역이 좁은 현미경 영상들을 이용하여 한 장의 융합 영상을 만드
는 방법에 관하여 연구하였다. 초점이 맞는 영역을 추출하기 위하여 주파수 영역 변
환을 이용한 영상 대비 조정을 진행하였다. 대역 필터를 이용함으로써 영상의 잡음을
제거함과 동시에 영상의 세밀한 부분, 즉 초점 영역의 정보가 강조되는 효과를 얻을
수 있다. 이후 영상의 2차 미분을 이용하는 라플라시안 필터를 통해 초점 영역의 에
지 검출을 하였다. 라플라시안 필터가 적용된 영상은 국소 초점 영상에서 보이는 결
막 술잔 세포를 특징점으로 잡는다. 이 때 영상 내의 가는 선이나 고립점에 강하게
반응하기 때문에 적절한 임계처리를 통해 초점 영역을 검출하였다. 또한 초점 영역
확장을 위해 형태학적 연산으로 최종적인 초점 영역을 결정하였다. 최종 초점 영역은
가장자리를 보존하는 스무딩 필터인 guided 필터로 가중치를 생성하여 영상 연결
시 경계가 두드러지지 않는 자연스러운 연결을 가지는 융합 영상을 얻었다. 또한 윈
도우 크기가 업데이트 되도록 함으로써 조정해야 하는 매개변수의 개수를 줄일 수 있
었다.
본 논문은 여러 장의 입력 영상에 대하여 융합 영상을 얻을 수 있는 새로운 방법을
제시하였다. 이 알고리즘을 통해 얻은 융합 영상은 잡음에 강인하며 초점 영역 추출
을 통해 국소 초점 영역의 정보를 보존한다. 또한 주파수 영역 변환, 형태학적 연산과
같은 방법을 통해 처리가 진행되기 때문에 비교적 간단하며 현미경 영상뿐만 아니라
카메라로 촬영된 영상을 사용해도 융합 영상을 얻을 수 있다. 제안한 알고리즘을 통
해 융합 영상을 제공함으로써 결막 술잔 세포 연구의 정량적 분석에 기여할 수 있을
것으로 기대된다.