顯微鏡的自動(dòng)聚焦方法、系統(tǒng)及大便鏡檢顯微鏡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及顯微鏡自動(dòng)聚焦領(lǐng)域，特別是涉及顯微鏡的自動(dòng)聚焦方法、系統(tǒng)及大 便鏡檢顯微鏡。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的顯微鏡自動(dòng)聚焦，大都針對(duì)的圖像都是尿液等不是很復(fù)雜的圖像，通過(guò)利 用聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)自動(dòng)搜尋聚焦點(diǎn)，例如，在傳統(tǒng)爬山算法基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，構(gòu)造一個(gè)改進(jìn)的 自動(dòng)聚焦搜索算法，從而進(jìn)行自動(dòng)聚焦。
[0003] 而對(duì)于大便等復(fù)雜圖像來(lái)說(shuō)，由于其圖像復(fù)雜，現(xiàn)有的自動(dòng)聚焦效果較差，無(wú)法準(zhǔn) 確的尋找到最清晰的最佳聚焦位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于此，有必要的提供一種能在效的在復(fù)雜圖像中找到最佳聚焦位置的顯微鏡的 自動(dòng)聚焦方法、系統(tǒng)及大便鏡檢顯微鏡。
[0005] -種顯微鏡的自動(dòng)聚焦方法，包括：
[0006] 采集圖像聚焦區(qū)域的預(yù)設(shè)間隔步長(zhǎng)的若干圖像，并對(duì)圖像編寫(xiě)位置序號(hào)；
[0007] 采用第一拉普拉斯算子計(jì)算圖像的第一清晰度值并按位置序號(hào)存儲(chǔ)圖像對(duì)應(yīng)的 第一清晰度值以得到第一清晰度值集合；
[0008] 根據(jù)第一清晰度值集合獲取拐點(diǎn)信息、第一最長(zhǎng)拐點(diǎn)及具有第一最大清晰度值的 圖像；
[0009] 根據(jù)第一最大清晰度值的圖像的位置序號(hào)，及第一最大清晰度值的圖像的位置序 號(hào)與第一最長(zhǎng)拐點(diǎn)的關(guān)系得到第一聚焦位置對(duì)應(yīng)值；
[0010] 比較第一聚焦位置對(duì)應(yīng)值與零的大??；
[0011] 若第一聚焦位置對(duì)應(yīng)值大于零，則第一聚焦位置為有效的最佳聚焦位置。
[0012] -種顯微鏡的自動(dòng)聚焦系統(tǒng)，包括：
[0013] 采集模塊，用于采集圖像聚焦區(qū)域的預(yù)設(shè)間隔步長(zhǎng)的若干圖像，并對(duì)圖像編寫(xiě)位 置序號(hào)；
[0014] 第一計(jì)算模塊，用于采用第一拉普拉斯算子計(jì)算圖像的第一清晰度值并按位置序 號(hào)存儲(chǔ)圖像對(duì)應(yīng)的第一清晰度值以得到第一清晰度值集合；
[0015] 第一拐點(diǎn)計(jì)算模塊，用于根據(jù)第一清晰度值集合獲取拐點(diǎn)信息、第一最長(zhǎng)拐點(diǎn)及 具有第一最大清晰度值的圖像；
[0016] 第一聚焦位置計(jì)算模塊，用于根據(jù)第一最大清晰度值的圖像的位置序號(hào)，及第一 最大清晰度值的圖像的位置序號(hào)與第一最長(zhǎng)拐點(diǎn)的關(guān)系得到第一聚焦位置對(duì)應(yīng)值；
[0017] 比較模塊，用于比較第一聚焦位置對(duì)應(yīng)值與零的大小；
[0018] 最佳聚焦位置確定模塊，用于若比較第一聚焦位置對(duì)應(yīng)值大于零，確定第一聚焦 位置為有效的最佳聚焦位置。
[0019] -種大便鏡檢顯微鏡，包括上述的顯微鏡自動(dòng)聚焦系統(tǒng)。
[0020] 該顯微鏡的自動(dòng)聚焦方法，通過(guò)采用拉普拉斯算子計(jì)算采集的圖像的清晰度值得 到第一清晰度值集合，通過(guò)分析第一清晰度值集合，得到該集合中的拐點(diǎn)信息、第一最長(zhǎng)拐 點(diǎn)及具有第一最大清晰度度的圖像，從而計(jì)算第一聚焦位置值。由于該方法通過(guò)對(duì)采用拉 普拉斯算子計(jì)算的每幅圖像的清晰度值進(jìn)行分析，從而在較復(fù)雜的圖像中快速獲取集合中 的拐點(diǎn)信息、第一最長(zhǎng)拐點(diǎn)及具有第一最大清晰度值的圖像。因此，該顯微鏡的自動(dòng)聚焦方 法，能夠快速的在較復(fù)雜的圖像中找到最佳聚焦位置。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為一種實(shí)施方式的顯微鏡的自動(dòng)聚焦方法的流程圖；
[0022] 圖2是一種與清晰度值集合對(duì)應(yīng)的清晰度曲線的示意圖；
[0023] 圖3為另一種實(shí)施方式的顯微鏡的自動(dòng)聚焦方法的流程圖；
[0024] 圖4為又一種實(shí)施方式的顯微鏡的自動(dòng)聚焦方法的流程圖；
[0025] 圖5為一種清晰度曲線中的谷波/雙峰的示意圖；
[0026] 圖6為一種清晰度曲線中的雙峰的示意圖；
[0027] 圖7為另一種清晰度曲線中的雙峰的示意圖；
[0028] 圖8為另一種清晰度曲線中的雙峰的示意圖；
[0029] 圖9為一種清晰度曲線中的單峰的示意圖；
[0030] 圖10為一種實(shí)施方式的剔除第一清晰度集合中的虛假拐點(diǎn)的方法的流程圖；
[0031] 圖11為一種實(shí)施方式的剔除第二清晰度集合中的虛假拐點(diǎn)的方法的流程圖
[0032] 圖12為一種實(shí)施方式的顯微鏡的自動(dòng)聚焦方法的功能模塊示意圖；
[0033] 圖13為另一種實(shí)施方式的顯微鏡的自動(dòng)聚焦方法的功能模塊示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 如圖1所示，一種顯微鏡的自動(dòng)聚焦方法，包括以下步驟：
[0035] SlOl :采集圖像聚焦區(qū)域的預(yù)設(shè)間隔步長(zhǎng)的若干圖像，并對(duì)圖像編寫(xiě)位置序號(hào)。
[0036] 圖像聚焦區(qū)域?yàn)轱@微鏡的基準(zhǔn)位置上下300步對(duì)應(yīng)的圖像區(qū)域，在本實(shí)施方式 中，通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)CCD每預(yù)定間隔步長(zhǎng)采集對(duì)應(yīng)位置的圖像，同時(shí)按照?qǐng)D像的采集順 序?qū)D像編寫(xiě)位置序號(hào)。在具體的實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)裝置可以為步進(jìn)電機(jī)，預(yù)定間隔步長(zhǎng)為 5步。
[0037] S103:采用第一拉普拉斯算子計(jì)算圖像的第一清晰度值并按位置序號(hào)存儲(chǔ)圖像對(duì) 應(yīng)的第一清晰度值以得到第一清晰度值集合。
[0038] 拉普拉斯算子是η維歐幾里得空間中的一個(gè)二階微分算子，定義為梯度的散度。 其形式如下：
[0039]
[0040] 為了更適合于數(shù)字圖像處理，將該方程表示為離散形式：
[0041 ] V 2f (χ, y) = I 2f (x, y) -f (χ-l, y) -f (x+1, y) | + | 2f (x, y) -f (x, y-1) -f (x, y+1) | ； [0042] 其聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)為：
[0043]
[0044] 對(duì)于采集的每個(gè)圖像，采用拉普拉斯子計(jì)算該圖像的清晰度值，根據(jù)圖像的位置 序號(hào)存儲(chǔ)圖像對(duì)應(yīng)的第一清晰度值以得到第一清晰度值集合。驅(qū)動(dòng)裝置的移動(dòng)步長(zhǎng)是固定 的，根據(jù)預(yù)設(shè)位置圖像的序號(hào)可確定進(jìn)步電機(jī)的移動(dòng)步長(zhǎng)。例如，在具體的實(shí)施方式中，在 顯微鏡自動(dòng)聚焦時(shí)，步進(jìn)電機(jī)在基準(zhǔn)位置向上移動(dòng)300步至初始位置，從初始位置開(kāi)始每 移動(dòng)5個(gè)步長(zhǎng)采集一幅圖像，并記錄該圖像對(duì)應(yīng)的位置序號(hào)，以及該位置的坐標(biāo)信息。按照 圖像位置序號(hào)存儲(chǔ)圖像對(duì)應(yīng)的第一清晰度值以得到第一清晰度值集合。即在第一清晰度值 集合中，清晰度值根據(jù)圖像的位置序號(hào)的順序依次排列。在其它的實(shí)施方式中，也可以根據(jù) 計(jì)算的每幅圖像的第一清晰度值以及圖像對(duì)應(yīng)的位置序號(hào)得到第一清晰度值的列表信息， 建立按照?qǐng)D像的位置序號(hào)排序的列表，在列表中存儲(chǔ)該圖像的第一清晰度值和位置信息。
[0045] S105 :根據(jù)第一清晰度值集合獲取拐點(diǎn)信息、第一最長(zhǎng)拐點(diǎn)及具有第一最大清晰 度值的圖像。
[0046] 拐點(diǎn)又稱(chēng)反曲點(diǎn)，在數(shù)學(xué)上指改變曲線向上或向下方向的點(diǎn)。對(duì)于本實(shí)施方式而 言，是指在第一清晰度值集合中，根據(jù)圖像的位置序號(hào)大小排序，某一圖像相對(duì)于前一個(gè)圖 像的清晰度值相對(duì)變大或變小的元素。為便于理解本發(fā)明，可將第一清晰度值集合中的圖 像的第一清晰度值與其對(duì)應(yīng)的位置序號(hào)信息使用曲線表示，如圖2所示。
[0047] -般的，設(shè)y = f (X)在區(qū)間1上連續(xù)，X是1的內(nèi)點(diǎn)（除端點(diǎn)外的1內(nèi)的點(diǎn)）。如 果曲線y = f(x)在經(jīng)過(guò)點(diǎn)（x，f(x))時(shí)，曲線的凹凸性改變了，那么就稱(chēng)點(diǎn)（x，f(x))為這 曲線的拐點(diǎn)。如圖2所示，在該實(shí)施方式的清晰度值集合中，根據(jù)拐點(diǎn)的定義可知，序號(hào)2、 4、5、8和9為拐點(diǎn)。其形式為：
[0048] G (X) = {(X，f (X)) I (f (X) -f (x-1)) * (f (X) -f (x+1)) < 0}
[0049] 拐點(diǎn)又分為凹拐點(diǎn)和凸拐點(diǎn)，例如，取初始位置為xl，移動(dòng)固定步長(zhǎng)到x2、x3,比 較相鄰圖像的清晰度值的乘積，6^ = (;^2)-;^1))*(;^2)-;^3))，若6(1)〈0說(shuō)明12 位置為拐點(diǎn)，否則非拐點(diǎn)。若G (X)〈0且f (x2)-f (xl) >0說(shuō)明x2位置為凸拐點(diǎn)，若G (X)〈0 且f(x2)-f(xl)〈0,說(shuō)明x2位置為凹拐點(diǎn)。取任意相鄰拐點(diǎn)位置xl〈x2,比較拐點(diǎn)集合中相 鄰拐點(diǎn)位置間的距離的最大值LG(X) = max(G(X2)-G(xl))，則說(shuō)明xl位置為最長(zhǎng)拐點(diǎn)。以 圖2為例，序號(hào)2、5和9為凸拐點(diǎn)，序號(hào)4和8為凹拐點(diǎn)，而序號(hào)5為該清晰度值集合中的 最長(zhǎng)拐點(diǎn)。
[0050] 通過(guò)比較第一清晰度值集合中的每個(gè)清晰度值，獲取第一清晰度值集合中的拐點(diǎn) 信息、第一最長(zhǎng)拐點(diǎn)及具有第一最大清晰度值的圖像。。
[0051] S107:根據(jù)第一最大清晰度值的圖像的序號(hào)所在位置，及第一最大清晰度值的圖 像的序號(hào)與第一最長(zhǎng)拐點(diǎn)的關(guān)系計(jì)算第一聚焦位置對(duì)應(yīng)值。
[0052] S109 :比較第一聚焦位置對(duì)應(yīng)值與零的大小。
[0053] Slll :若第一聚焦位置對(duì)應(yīng)值大于零，則第一聚焦位置為有效的最佳聚焦位置。
[0054] 在確定有效的最佳聚焦位置后，根據(jù)該有效的最佳聚焦位置對(duì)應(yīng)第一聚集位置對(duì) 應(yīng)值能夠得到驅(qū)動(dòng)裝置的移動(dòng)步長(zhǎng)，控制驅(qū)動(dòng)裝置移動(dòng)至該移動(dòng)步長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的有效的最佳聚 焦位置。
[0055] 該顯微鏡的自動(dòng)聚焦方法，通過(guò)采用拉普拉斯算子計(jì)算采集的圖像的清晰度值得 到第一清晰度值集合，通過(guò)分析第一清晰度值集合，得到該集合中的拐點(diǎn)信息、第一最長(zhǎng)拐 點(diǎn)及具有第一最大清晰度值的圖像，從而計(jì)算第一聚焦位置對(duì)應(yīng)值。由于該方法通過(guò)對(duì)采 用拉普拉斯算子計(jì)算的每幅圖像的清晰度值進(jìn)行分析，從而在較復(fù)雜的圖像中快速獲取集 合中的拐點(diǎn)信息、第一