[發明專利]電子顯微鏡的自動聚焦方法

有效

• 申請號: 201610171466.7
• 申請日: 2016-03-23
• 公開（公告）號: CN105845534B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 蘇增識
• 申請（專利權）人: 浙江東方光學眼鏡有限公司
• 主分類號: H01J37/21
• 分類號: H01J37/21;H04N5/232
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司31220
• 代理人: 鄭立

技術領域

本發明涉及圖像處理領域，尤其涉及一種電子顯微鏡的自動聚焦方法。

背景技術

電子顯微鏡在現代生活和科學研究中使用越來越廣泛，而自動聚焦技術是顯微鏡系統中的重要技術。現有技術中，自動聚焦技術主要分成兩大類：第一類是通過距離信息來實現自動聚焦的主動式，第二類是基于數字圖像技術的被動式，其中，被動式的自動聚焦方法通過采集圖像序列以分析系統的聚焦狀態而不需要額外的設備而被廣泛應用。近年來，針對電子顯微鏡的特性，出現了許多自適應聚焦的方法，但通常設定一定的前提條件，比如環境不變化，被攝物簡單無變化。然而其實際應用中，由于電子顯微鏡的使用環境并不是一成不變的，當被攝物體表面在不同環境光照下或被攝物體表面材料發生變化，被攝物體圖像會呈現光照不均勻現象。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種電子顯微鏡的自動聚焦方法，在被攝物體表面處在不同環境光照下的情況下實現快速自動聚焦，同時提高聚焦精度。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是在被攝物體表面處在不同環境光照下和被攝物體材料表面不同的情況下實現快速自動聚焦，同時提高聚焦精度。

為實現上述目的，本發明提供了一種電子顯微鏡的自動聚焦方法，該自動聚焦方法基于機器視覺的圖像處理，步驟如下：

步驟1、初始化步進電機，將步進電機設置在初始位置處，使用相機采集第一張圖像；

步驟2、對第一張圖像進行全圖圖像處理，得到圖像變化最明顯的t個區域，同時計算并輸出t個區域的梯度跳變值；

步驟3、使步進電機向前移動λ步長，并使用相機采集下一張圖像；

步驟4、在步驟3采集的圖像中，僅處理第一張圖像中所標記的圖像變化最明顯的t個區域對應的位置，計算并輸出t個區域的梯度跳變值；

步驟5、重復步驟3和步驟4，直到步進電機走完整個行程；

步驟6、將上述t個區域得到的所有梯度跳變值和所對應的電機位置分別擬合成t個二次曲線，從二次曲線中找到峰值所對應的電機位置，該位置即為可拍攝到最清晰圖像對應的焦距；

步驟7、使步進電機移動到上述電機位置，完成對焦，同時采集圖像并顯示。

進一步地，上述步驟2具體包括以下步驟：

步驟2.1、使用分塊法將整幅圖均勻分成n*m個區域；

步驟2.2、分別對每個小區域使用灰度直方圖分析法進行灰度分析和統計；

步驟2.3、確定n*m個區域的二值化閾值，并對n*m個區域進行blob區域分析；

步驟2.4、根據灰度分析統計結果和blob區域分析結果找出圖像變化最明顯的t個區域，同時計算并輸出t個區域對應的梯度跳變值。

進一步地，上述步驟2.3中采用最大類間方差法獲得二值化閾值。

進一步地，上述述步驟2.3中采用迭代法獲得二值化閾值。

進一步地，上述述步驟2.3中采用基于均值和方差的動態閾值法獲得二值化閾值。

進一步地，λ步長設定為大于等于1。

進一步地，初始位置為最遠焦距處，使得步進電機從遠到近移動，相機從遠到近采集圖像。

進一步地，初始位置為最近焦距處，使得步進電機從近到遠移動，相機從近到遠采集圖像

進一步地，基于機器視覺的圖像處理的步驟如下：

步驟11、收集采集到的圖像；

步驟12、判斷要處理的圖像是否是采集到的第一張圖像，如果判斷是采集到的第一張圖像，則對第一張圖像進行全圖處理，得到圖像變化最明顯的t個區域，計算并輸出所述t個區域的梯度跳變值；如果判斷采集到的圖片不是第一張圖片，僅處理所述第一張圖像中所標記的圖像變化最明顯的t個區域對應的位置，計算并輸出所述t個區域的梯度跳變值。

在本發明的較佳實施方式中，一種電子顯微鏡的自動聚焦方法，步驟如下：

步驟1、初始化步進電機，將步進電機設置在初始位置處，使用相機采集第一張圖像；初始位置為最遠焦距處，使得步進電機從遠到近移動，相機從遠到近采集圖像；初始位置為最近焦距處，使得步進電機從近到遠移動，相機從近到遠采集圖像。

步驟2、對第一張圖像進行全圖圖像處理，得到圖像變化最明顯的t個區域，同時計算并輸出t個區域的梯度跳變值；

其中，上述步驟2具體包括以下步驟：

步驟2.1、使用分塊法將整幅圖均勻分成n*m個區域；

步驟2.2、分別對每個小區域使用灰度直方圖分析法進行灰度分析和統計；