[發明專利]一種數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法

有效

• 申請號: 201310549338.8
• 申請日: 2013-11-07
• 公開（公告）號: CN103592754A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 賈守禮;康軍;陳進;高志剛
• 申請（專利權）人: 麥克奧迪實業集團有限公司
• 主分類號: G02B21/36
• 分類號: G02B21/36;H04N5/232
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 連耀忠

技術領域

本發明涉及一種數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法。

背景技術

在用自動顯微鏡進行數字切片的掃描中,有兩個關鍵指標，一個是掃描切片的速度，一個是掃描圖像的質量，但這兩個關鍵指標又相互制約。

為了盡可能快速地掃描切片，比較經典的方法是實現對切片在掃描的物鏡下的組織區域中定義若干個點，對每個點逐一聚焦采集其X、Y位置和聚焦面Z位置，利用這個3維坐標點建立一個切片組織表面的整體聚焦數學模型，建立的數學模型可以是線性的，也可以是非線性的，這個數學模型代表切片組織表面的整體凸凹變化。在切片掃描過程中，根據事先建立的聚焦數學模型，在載物臺行進的X、Y位置，計算出該X、Y位置的Z聚焦補償位置，控制聚焦控制器移動到該位置，掃描成像裝置抓取視場圖像，因此在每個視場只需抓取一幅通過Z軸聚焦補償對應的Z平面位置，而不再對每個視場進行多層圖像抓取，提升掃描速度。但這種方法的缺點是預先建立的數學模型不能完全反映掃描過程中的聚焦面，任何環境變化都會使計算的聚焦面位置和實際焦面位置產生偏差，導致掃描成像裝置抓取的圖像聚焦不好，使掃描的數字切片質量降低。

為保證掃描圖像的質量，比較經典的方法是在每個掃描過程中載物臺移動到每個視場的X、Y坐標位置停下來，由聚焦控制器在該視場進行多層移動，完成聚焦，得到準確的聚焦圖像，得到高質量的掃描數字切片。但這種方法是需要在每個視場采集若干層的圖像，使掃描速度受到影響，其掃描速度會數倍地低于每個視場僅采集一幅圖像的掃描。

為解決既保證掃描速度，又保證掃描圖像質量，近年來出現了許多創新技術方案。這些創新方案都通過采用額外的硬件輔助進行自動聚焦，其中之一是采用一個單獨的聚焦攝像頭專用于掃描過程中的輔助對焦。其工作原理為：在掃描過程中，載物臺移動到每個視場的X、Y坐標位置停下來，由專用聚焦攝像頭進行快速聚焦，聚焦到位后掃描攝像頭再行抓圖。因專用聚焦攝像頭也需要在固定視場反復聚焦，也需要一定時間，因此為進一步提高掃描速度，一般都是采用大像素量較低速度的掃描攝像頭和更小像素量但高速度的聚焦攝像頭，這樣在大像素低速度的掃描攝像頭抓圖后的大數據量傳輸處理存儲過程中，高速聚焦攝像頭進行下一個視場的多層聚焦，在聚焦到位后大像素低速度攝像頭的數據傳輸工作也已完成，開始下一個圖像抓取。這樣兩個攝像頭的并行工作，達到即快速掃描，又得到高質量的掃描數字切片的目的。這種方法的主要缺點是掃描速度提升有限，這是因為顯微鏡的光學視場有一定大小，以20X物鏡為例，幾乎所有顯微鏡的鏡下觀察范圍都在1-1.3毫米之間，數碼攝像頭也僅覆蓋其中的一個矩形區域，其長邊約為0.9毫米，如果以業界數字切片掃描系統的標準分辨率為0.25微米/像素，那么水平方向一行最多像素為3600個像素點，超過這個值將超出可見視場范圍，因此數碼攝像頭的像素量最大應該不能超出8百萬像素，這也使得提升掃描速度受到局限。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術之不足，提供一種數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法，是在數字切片的快速連續掃描過程中，利用一個聚焦成像裝置在載物臺連續勻速移動不停下來的情況下快速跟蹤和獲取視場的聚焦面，建立動態局部切片表面數學模型，預測估計鄰近視場的聚焦面，通過不斷動態分析和聚焦定位，保證掃描成像裝置在載物臺連續勻速移動過程中能連續勻速地抓取到對應聚焦位置的圖像，掃描速度不受載物臺走停抓圖的機械限制，能獲得極高的掃描速度。該方法既可達到快速掃描，又能得到高質量掃描數字切片。