[發(fā)明專利]全自動顯微圖像景深拓展系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911059420.6
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN110824689B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 左超;薛國飛;張巖;陳錢;孫佳嵩;盧林芃;李加基;張佳琳;顧國華
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: G02B21/36
• 分類號: G02B21/36
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 唐代盛

本發(fā)明公開了一種全自動顯微圖像景深拓展系統(tǒng)及其方法，包括圖像采集部分和自動控制部分，所述圖像采集部分包括彩色相機(jī)、筒鏡、物鏡、載物臺、光源；所述自動控制部分包括步進(jìn)電機(jī)、導(dǎo)軌、傳感器、中間設(shè)備，整個系統(tǒng)是在每個視野的聚焦面上下范圍內(nèi)等間隔不同位置采集圖像，將這一系列圖像經(jīng)過圖像融合處理后得到景深拓展后的結(jié)果。本發(fā)明采用基于圖像融合的方式進(jìn)行景深拓展，從而獲得每個視野的最清晰圖像，相對傳統(tǒng)的景深拓展方式不會削弱光學(xué)系統(tǒng)的光通量和分辨率；圖像采集、圖像融合全自動化，并且實現(xiàn)的融合算法簡單不會丟棄圖像細(xì)節(jié)信息。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)成像技術(shù)，特別是一種全自動顯微圖像景深拓展系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)

景深是顯微鏡的非常重要的參數(shù)之一，是指為能夠保證成像清晰時物體前后移動的范圍。通常普通光學(xué)顯微鏡的景深范圍是非常有限的，尤其是需要在高倍鏡下觀察時，景深更加小，更加不利于觀察者對圖像的采集和觀察。隨著計算機(jī)數(shù)字圖像處理的技術(shù)提升，可以將圖像進(jìn)行融合，去噪等等處理，景深拓展顯微鏡應(yīng)運而生，目前對景深拓展的方法主要有兩種實現(xiàn)方式：非圖像融合方式；基于圖像的融合方式。非圖像融合方式是利用光學(xué)成像原理對傳統(tǒng)顯微鏡進(jìn)行改造，剛開始人們提出應(yīng)用環(huán)形孔徑方法，該方法通過改變顯微鏡孔徑光闌形狀，在此基礎(chǔ)上后來有人提出振幅濾波法，該方法主要通過改變孔徑形式，改進(jìn)后的振幅分布滿足高斯分布或者超高斯分布，這種方式雖然有效得到了景深拓展，但是削弱了系統(tǒng)的光通量和分辨率?；趫D像融合的方式是按照一定的位置采集若干圖像，并按照一定的融合算法進(jìn)行融合得到圖像(趙紅波.景深合成算法研究及其在超景深顯微鏡設(shè)計中的應(yīng)用[D].2017)?？傮w來看通過非圖像融合的方法會帶來很多缺點，不是一個很理想的實現(xiàn)方案。

在整個景深拓展系統(tǒng)中，首先要進(jìn)行的就是自動聚焦操作，使得物體聚焦在焦平面位置，這樣才能進(jìn)入景深區(qū)域，通過在聚焦平面上下進(jìn)行圖像采集。所以選取一個合適的自動聚焦算法對于整個系統(tǒng)尤為重要，聚焦平面圖像相對離焦圖像更為清晰，細(xì)節(jié)信息更豐富，在空間域上體現(xiàn)的是梯度值更大，在頻率域上體現(xiàn)的是高頻分量更多?；陬l率域的清晰度評價函數(shù)主要是基于傅里葉變換，主要是由圖像中的高頻信息決定，雖然靈敏度較高，但是計算量相對較大。我們選擇基于清晰度的高低來判斷是否達(dá)到聚焦面，而基于空間域的清晰度評價函數(shù)有平方梯度函數(shù)、Tenengrad函數(shù)、Brenner函數(shù)、Reblur二次模糊，基于頻域的清晰度評價函數(shù)主要是傅里葉變換函數(shù)(陳國秋.數(shù)字圖像自動聚焦技術(shù)研究及系統(tǒng)實現(xiàn)[D].西安電子科技大學(xué).2007)。