[發明專利]基于激光圖像的顯微鏡自動聚焦方法、系統及計算機設備

有效

• 申請號: 202010615864.X
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111679418B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 谷秀娟;許會
• 申請（專利權）人: 湖南國科智瞳科技有限公司
• 主分類號: G02B21/24
• 分類號: G02B21/24;G02B7/28;G02B7/36
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

1.一種基于激光圖像的顯微鏡自動聚焦方法，其特征在于，所述顯微鏡自動聚焦方法包括：

采集樣本的激光光斑圖像；所述激光光斑圖像為激光器發射的矩形激光束正入射到顯微鏡的物鏡中，經過顯微鏡物鏡投射到樣本表面，并在樣本表面經反射后在圖像采集器內成像而形成的矩形激光光斑圖像；

將所述激光光斑圖像轉化為二維灰度圖像，根據所述二維灰度圖像的灰度重心獲得所述樣本的失焦方向；

獲取所述二維灰度圖像的平滑圖像，根據所述平滑圖像的最佳閾值對所述平滑圖像進行二值化分割，獲得所述激光光斑圖像的二值化圖像；

提取所述二值化圖像中的邊緣輪廓，采用邊界矩形方式擬合所述邊緣輪廓，得到對應的矩形邊緣輪廓，并計算所述對應的矩形邊緣輪廓的長寬比；

提取所述邊緣輪廓中的邊緣直線，根據所述邊緣直線求解點擴散函數的參數，根據所述點擴散函數的參數獲得離焦半徑；

根據所述長寬比以及所述離焦半徑，獲得所述樣本的失焦距離；

根據所述失焦方向以及所述失焦距離，得到聚焦位置。

2.如權利要求1所述的顯微鏡自動聚焦方法，其特征在于，將所述激光光斑圖像轉化為二維灰度圖像，根據所述二維灰度圖像的灰度重心獲得所述樣本的失焦方向，包括：

將所述激光光斑圖像轉化為二維灰度圖像；

根據所述二維灰度圖像中各點的激光強度以及所述二維灰度圖像的長度和寬度，計算所述二維灰度圖像的灰度重心；

根據所述灰度重心獲得所述樣本的失焦方向。

3.如權利要求2所述的顯微鏡自動聚焦方法，其特征在于，根據所述二維灰度圖像中各像素點的激光強度以及所述二維灰度圖像的長度和寬度，計算所述二維灰度圖像的灰度重心，包括：

根據所述二維灰度圖像中各像素點的激光強度以及所述二維灰度圖像的長度和寬度，計算所述二維灰度圖像的灰度重心，

，（1）

式中，M、N分別表示二維灰度圖像的寬度和長度；表示二維灰度圖像在點處的激光強度值；(x₀,y₀)表示二維灰度圖像的灰度重心。

4.如權利要求1所述的顯微鏡自動聚焦方法，其特征在于，獲取所述二維灰度圖像的平滑圖像，根據所述平滑圖像的最佳閾值對所述平滑圖像進行二值化分割，獲得所述激光光斑圖像的二值化圖像，包括：

利用自適應均值濾波算法處理所述二維灰度圖像，獲得所述二維灰度圖像的平滑圖像；

利用最大類間方差法尋找所述平滑圖像的最佳閾值；

根據所述最佳閾值對所述平滑圖像進行二值化分割，獲得所述激光光斑圖像的二值化圖像。

5.如權利要求４所述的顯微鏡自動聚焦方法，其特征在于，利用最大類間方差法尋找所述平滑圖像的最佳閾值，包括：

設所述平滑圖像的前景和背景的分割閾值設為T，所述平滑圖像中灰度值大于T的像素點為前景，所述前景的占比為、平均灰度為，所述平滑圖像中灰度值小于T的像素點為背景，所述背景的占比為、平均灰度為；

利用最大類間方差法尋找所述平滑圖像的最佳閾值，

（2）

（3）

式中，表示平滑圖像的總平均灰度；表示類間方差，使得為最大值時的分割閾值T為平滑圖像的最佳閾值。

6.如權利要求1所述的顯微鏡自動聚焦方法，其特征在于，提取所述二值化圖像中的邊緣輪廓，采用邊界矩形方式擬合所述邊緣輪廓，得到對應的矩形邊緣輪廓，并計算所述對應的矩形邊緣輪廓的長寬比，包括：

采用Canny邊緣檢測算子從所述二值化圖像中提取邊緣輪廓；

采用邊界矩形方式擬合所述邊緣輪廓，得到對應的矩形邊緣輪廓，并計算所述對應的矩形邊緣輪廓的長寬比。