本发明专利技术实施例公开了一种用于显微镜的自动对焦方法和装置。该方法包括：将所述显微镜调整到一个或多个训练平面上拍摄包含至少一根对焦线的训练图像，从该图像中找到所述对焦线，为每个训练平面确定对应的训练对焦线梯度轮廓图；所述计数池底面设置有所述至少一根对焦线；将所述显微镜调整到第一平面拍摄实际图像，从该图像中找到所述对焦线，计算所述第一平面的一个或多个实测对焦线梯度轮廓图；确定与所述一个或多个实测对焦线梯度轮廓图匹配的训练对焦线梯度轮廓图，根据该匹配的训练对焦线梯度轮廓图对应的第二平面与准确对焦平面的相对位置关系，将所述显微镜从所述第一平面调整到所述准确对焦平面。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及显微镜
，尤其涉及一种用于显微镜的自动对焦方法和装置。
技术介绍
应用图像处理和模式识别技术对细胞和其他微小粒子（比如尿液有形成分粒子 等）的显微镜图像进行处理时，研究人员需要先获得精确对焦的图像。采用自动对焦系统 进行图像捕获，比由人来拍摄照片更节省时间，且对焦性能更好、更一致。随着诸如尿沉渣 分析仪等快速自动分析仪器在生物、医学等领域的引入，高速显微镜变得越来越重要。在高 速自动显微镜图像捕捉过程中，一个关键的步骤是瞬时对焦。快速、可靠的自动对焦方法对 于大规模地显微镜图像采集、捕获是必不可少的。 传统技术中，对于基于多个焦平面成像的自动对焦显微镜，其最高对焦速度约为 2-3秒。这一速度对用于尿沉渣分析仪等快速自动分析仪器中的显微镜而言是不能接受的， 因为该显微镜每秒需要捕获3-7张清晰的照片，当然并非每次图像捕获都要重新对焦。对 于低倍率（约6x)的手术显微镜，可以在预览之后进行自动对焦，并修改显微镜的照明或光 路。但是，这种方法不适用于在尿沉渣分析中使用到的高倍率显微成像系统。 需要指出，主动自动对焦系统使用传感器、控制系统和电机对显微镜视野（F0V， field of view)内的点或区域进行对焦。对于主动自动对焦系统，其工作原理与数码相机 类似，具体包括：测量光学系统到被摄对象的距离，调整光学系统以得到正确的对焦。在上 述系统的实现中，测量距离的方式有多种，包括超声波测距、红外线测距等。例如，可从数码 相机发出声波，并测量声波的反射延迟，据此计算出被摄对象的距离。 然而，对于显微镜而言，由于被摄对象过小，需要使用被动自动对焦系统，通过被 动获取进入光学系统的图像确定出正确的对焦。目前，有两种类型的被动自动对焦方法：对 比度检测和相位检测。对比度检测通过镜头测量传感器区域内的对比度，实现自动对焦。在 图像对焦正确时，传感器的相邻像素之间的强度差增大。在相位检测中，入射光被分到多对 图像，并且需要对这多对图像进行比较。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种用于显微镜的自动对焦方法和装置，使得显微镜的对 焦更为即时、快捷。 为达到上述目的，本专利技术的技术方案具体是这样实现的： 本专利技术的一个实施例提供了一种用于显微镜的自动对焦方法，包括： 将所述显微镜调整到一个或多个训练平面上拍摄（202)包含至少一根对焦线的 训练图像，从该图像中找到（102)所述对焦线，为每个训练平面确定（203)对应的训练对焦 线梯度轮廓图；其中，所述一个或多个训练平面包括：所述显微镜的准确对焦平面；所述计 数池底面设置（101，201)有至少一根对焦线； 将所述显微镜调整到第一平面拍摄（204)实际图像，从该图像中找到（102)所述 对焦线，计算（205)所述第一平面的一个或多个实测对焦线梯度轮廓图； 将所述第一平面的一个或多个实测对焦线梯度轮廓图与所述一个或多个训练平 面的训练对焦线梯度轮廓图比较（103,206)，确定与所述一个或多个实测对焦线梯度轮廓 图匹配的训练对焦线梯度轮廓图，根据该匹配的训练对焦线梯度轮廓图对应的第二平面与 所述准确对焦平面的相对位置关系，将所述显微镜从所述第一平面调整到（207)所述准确 对焦平面。 本专利技术的一个实施例提供了一种用于显微镜的自动对焦控制装置（1002)，包括： 训练梯度生成单元（1012)、实际梯度生成单元（1022)，以及焦距调整单元（1032); 所述训练梯度生成单元（1012)用于：响应于所述显微镜（1001)在与计数池底面 平行的一个或多个训练平面上拍摄的包含至少一根对焦线的训练图像，从该图像中找到所 述对焦线，为每个训练平面确定对应的训练对焦线梯度轮廓图；其中，所述一个或多个训练 平面包括：所述显微镜的准确对焦平面；所述计数池底面设置有所述至少一根对焦线； 所述实际梯度生成单元（1022)用于：响应于所述显微镜（1001)在第一平面上拍 摄的实际图像，从该图像中找到所述对焦线，计算所述第一平面的一个或多个实测对焦线 梯度轮廓图； 所述焦距调整单元（1032)用于：将所述第一平面的一个或多个实测对焦线梯度 轮廓图与所述一个或多个训练平面的训练对焦线梯度轮廓图比较，确定与所述一个或多个 实测对焦线梯度轮廓图匹配的训练对焦线梯度轮廓图，根据该匹配的训练对焦线梯度轮廓 图对应的第二平面与所述准确对焦平面的相对位置，指示所述显微镜（1001)从所述第一 平面调整到所述准确对焦平面。 下文将以明确易懂的方式通过对实施例的说明并结合附图来对本专利技术上述方案、 技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。【附图说明】 图1为本专利技术一个实施例中用于显微镜的自动对焦方法的流程示意图； 图2为本专利技术一个实施例中用于显微镜的自动对焦方法的流程示意图； 图3(a) -图3(e)为本专利技术实施例中小尺寸的尿沉渣粒子的示意图； 图3(f) -图3 (i)为本专利技术实施例中大尺寸的尿沉渣粒子的示意图； 图4为本专利技术一个实施例中对焦线与尿沉渣中的所有粒子都位于准确对焦平面 的不意图； 图5(a) -图5(h)为本专利技术一个实施例中准确对焦平面之上的工作平面和准确对 焦平面之下的工作平面上的图像示意图； 图6为本专利技术一个实施例中采用的线性霍夫变换（LHT)的示意图； 图7(a)为本专利技术一个实施例中采用线条检测方法找到Θ落在之间 的3根线条的示意图； 图7(b)为图7(a)中示出的3根线条在霍夫空间的取值示意图； 图8(a)示出本专利技术一个实施例中显微镜拍摄到的对焦线和管型的原始图像； 图8(b)为对图8(a)所示的原始图像进行线条检测后的结果示意图； 图9为本专利技术一个实施例中多个训练对焦线梯度轮廓图； 图10为本专利技术一个实施例中显微成像系统的组成示意图。【具体实施方式】 为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对 本专利技术进一步详细说明。 本专利技术实施例提供了一种自动对焦方法和显微成像系统，可实现实时对焦。图1 为本专利技术一个实施例中用于显微镜的自动对焦方法的流程示意图，包括以下步骤。 步骤101 :预先在计数池底面设置至少一根对焦线。 对于用于细胞计数的显微镜载玻片，在载玻片的中央有一个凹槽，该凹槽作为计 数池（counting chamber),其深度方向为z轴方向。本专利技术一个实施例中，可以在凹槽底 面（x-y平面）标记上网格形状的对焦线。在一个具体实现中，设置对焦线时，可使得该显 微镜的每个视野（FOV，field of view)包括至少一根水平对焦线（X轴方向）和/或坚直 对焦线（y轴方向）。 步骤102 :通过特征检测找到显微镜所拍摄图像中的对焦线。 具体实现时，可以采用传统的特征检测方法确定对焦线。在本专利技术一个实施例 中，查找对焦线的方法包括：计算所拍摄图像中像素点的信号强度的梯度值，找出所述梯度 值大于预设门限的有效像素点；对所述有效像素点进行线性霍夫变换（LHT，linear Hough Tra当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于显微镜的自动对焦方法，包括：将所述显微镜调整到一个或多个训练平面上拍摄(202)包含至少一根对焦线的训练图像，从该图像中找到(102)所述对焦线，为每个训练平面确定(203)对应的训练对焦线梯度轮廓图；其中，所述一个或多个训练平面包括：所述显微镜的准确对焦平面；所述计数池底面设置(101，201)有所述至少一根对焦线；将所述显微镜调整到第一平面拍摄(204)实际图像，从该图像中找到(102)所述对焦线，计算(205)所述第一平面的一个或多个实测对焦线梯度轮廓图；将所述第一平面的一个或多个实测对焦线梯度轮廓图与所述一个或多个训练平面的训练对焦线梯度轮廓图比较(103，206)，确定与所述一个或多个实测对焦线梯度轮廓图匹配的训练对焦线梯度轮廓图，根据该匹配的训练对焦线梯度轮廓图对应的第二平面与所述准确对焦平面的相对位置关系，将所述显微镜从所述第一平面调整到(207)所述准确对焦平面。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：迟颖，沈宏，
申请(专利权)人：西门子医疗保健诊断公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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