[發明專利]一種尿沉渣分析儀中顯微鏡的自動對焦方法、裝置和電子設備

有效

• 申請號: 201310302672.3
• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN103345756A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 周厚奎;葛品森;王陳燕
• 申請（專利權）人: 浙江農林大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G01N21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種顯微鏡的自動對焦方法，特別涉及一種基于尿沉渣分析儀的高精度顯微鏡的自動對焦方法、裝置和電子設備。

背景技術

隨著尿沉渣分析儀和計算機技術結合的不斷深入，作為其核心技術的顯微鏡自動對焦算法已經成為計算機視覺中的一個重要研究方向。能否獲取清晰輪廓的尿沉渣圖像對于之后的醫學分析，診斷等十分重要，也影響到儀器的精確度。

臨床上檢查尿液中的有形成分均采用顯微鏡下人工進行分析判別。自動對焦一方面可以減輕操作者的勞動強度，減少或避免操作者因反復調焦造成的主觀誤差。另一方面，它省去了復雜的調焦動作，大大方便了操作者。相比普通的成像系統，顯微鏡物鏡的焦深是十分有限的，并且隨著放大倍數的增大，它的焦深會不斷減小。尤其是在高倍顯微物鏡下，只有那些在聚焦平面或其附近的結構才是清晰的，遠離焦平面的結構會比較模糊甚至不可見，系統成像質量受高倍物鏡的焦深限制而下降的現象也會十分嚴重。因此，對于尿沉渣顯微圖像的獲取來說，控制顯微鏡的自動對焦以獲取最清晰的顯微圖像就成為尿液尿沉渣分析系統正常分析的前提。

目前應用于顯微鏡自動對焦系統的對焦方式多為無源方式。這種方式是采用圖像處理技術來確定樣本圖像是否對焦。這種圖像處理技術是根據圖像來分析圖像的質量，從而獲得當前的成像狀態，并通過對焦評價函數計算不同位置的成像圖像的評價函數值，找出評價函數值最大的成像位置，完成對焦操作。

已提出的各種圖像評價方法，請參考圖1所示。一類是時域的評價方法，直接用銳化算子對圖像進行處理，然后取處理后的數據作為判定依據，具有簡潔、快速的特點，但對噪聲較敏感，常見的有梯度評價算法、laplacian評價算法等，會得到如圖2所示的關系曲線；另一類是頻域的評價方法，主要采用傅里葉變換、小波變換等方法，通過分析圖像的頻率成分來評價圖像的清晰度，會得到如圖3所示的關系曲線。

理想的清晰度評價函數應該滿足單峰性和無偏性，在實際的圖像采集中，由于噪聲、樣本表面的塵埃以及樣本的背景干擾等因素的影響，導致評價函數出現多個局部極大值，并且最大峰偏離圖像最清晰的位置，影響到樣本檢測結果準確性。目前已提出了各種方法消除對焦曲線的局限極值，但是大部分都不具有普遍意義，在某些情況下，無論采用哪種對焦評價函數，都可能導致自動對焦的失敗。因而消除多峰和背景干擾，構建一個可靠、快速和高精度的的顯微鏡自動對焦系統具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于針對尿沉渣分析儀提供一種在顯微視野下的圖像清晰度評價算法，是可確保顯微鏡對焦動作完成后，顯示屏上的圖像是正確清晰的。

一種尿沉渣分析儀中基于NSCT的顯微鏡自動對焦方法，該對焦處理包括下列步驟：

A1首先分別連續在X個不同物距獲取預攝圖像X張，每一張預攝圖像Px皆有相應的第X物距位置；

A2載入所述源圖像；

A3將連續的X張預攝圖像進行N級NSCT分解，每張圖像得到個高頻子帶系數和1個低頻子帶系數；

A4利用子帶系數構造基于改進的拉普拉斯能量和函數，低頻子帶系數拉普拉斯能量和函數值與高頻子帶系數拉普拉斯能量和函數值的比值即為清晰度評價函數值；

A5利用所述的比值作為參考數據得到焦點估計值；

A6利用焦點估計值不斷調整對焦位置；

A7重復上述過程，決定當前圖像的最佳對焦位置。

所述的方法，所述的步驟A3，具體方法為：首先采用非下采樣塔式濾波器組對輸入圖像F進行多尺度分解，得到低頻子帶系數和高頻子帶系數；然后對已經得到的塔形結構進行非下采樣方向濾波器組多方向分解，得到不同尺度、不同方向的子帶系數：