[發明專利]一種高精準顯微圖像自動聚焦方法及系統、計算機設備

有效

• 申請號: 202110268972.9
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN112995517B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 向北海;丁凡;許會
• 申請（專利權）人: 湖南國科智瞳科技有限公司
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 陳俊好

1.一種高精準顯微圖像自動聚焦方法，其特征在于，包括：

S1：采集當前視野下的N張顯微圖像，根據感興趣區域計算所述顯微圖像的清晰度值，將最大清晰度值對應的顯微圖像作為當前視野下的聚焦顯微圖像，所述聚焦顯微圖像對應的Z軸位置作為當前視野下的最佳聚焦位置；

S2：將玻片載物臺移動到下一視野，并將上一視野得到的最佳聚焦位置作為當前視野的預聚焦位置，在預聚焦位置采集當前視野的預聚焦顯微圖像，預聚焦顯微圖像與上一視野的聚焦顯微圖像具有相互重疊區域；相互重疊區域的大小根據上一視野的聚焦顯微圖像的感興趣區域的位置進行調整；

S3：分別計算預聚焦顯微圖像與上一視野的聚焦顯微圖像中相互重疊區域的清晰度值，獲得預聚焦顯微圖像與上一視野的聚焦顯微圖像中相互重疊區域的清晰度差值；

S4：將所述清晰度差值與預先設定的閾值進行比較，若所述清晰度差值小于預先設定的閾值，則將預聚焦位置作為最佳聚焦位置，預聚焦顯微圖像作為聚焦顯微圖像，并返回繼續執行S2；若所述清晰度差值大于預設的閾值，則往下執行S5；

S5：計算顯微鏡物鏡沿Z軸方向的移動步長，并計算上一視野聚焦顯微圖像和當前視野預聚焦顯微圖像中相互重疊區域的差值圖像，根據所述差值圖像計算所述差值圖像的特征值，根據所述特征值判定當前視野的失焦方向；

S6：根據所述失焦方向和移動步長移動顯微鏡物鏡，并重新采集當前視野的顯微圖像作為預聚焦顯微圖像，并返回執行S3和S4。

2.如權利要求1所述的高精準顯微圖像自動聚焦方法，其特征在于，根據感興趣區域計算所述顯微圖像的清晰度值，包括：

利用感興趣區域檢測算法檢測所述顯微圖像中的感興趣區域，得到N張顯微圖像對應的N個感興趣區域；

利用清晰度評價函數計算每個感興趣區域對應的清晰度值，并用感興趣區域對應的清晰度值表示整個顯微圖像的清晰度值。

3.如權利要求2所述的高精準顯微圖像自動聚焦方法，其特征在于，所述清晰度評價函數為梯度函數、灰度方差函數、能量函數和熵函數中的一種。

4.如權利要求1所述的高精準顯微圖像自動聚焦方法，其特征在于，相互重疊區域的大小根據上一視野的聚焦顯微圖像的感興趣區域的位置進行調整，計算公式如下：

式中，w表示重疊區域默認寬度；w′表示重疊區域實際寬度；W表示顯微圖像的寬度；W_roi表示感興趣區域的寬度。

5.如權利要求1所述的高精準顯微圖像自動聚焦方法，其特征在于，分別計算預聚焦顯微圖像與上一視野的聚焦顯微圖像中相互重疊區域的清晰度值，包括：

利用清晰度評價函數分別計算預聚焦顯微圖像與上一視野的聚焦顯微圖像中相互重疊區域的清晰度值。

6.如權利要求1所述的高精準顯微圖像自動聚焦方法，其特征在于，計算上一視野聚焦顯微圖像和當前視野預聚焦顯微圖像中相互重疊區域的差值圖像，根據所述差值圖像計算所述差值圖像的特征值，包括：

設上一視野聚焦顯微圖像和當前視野預聚焦顯微圖像中相互重疊區域分別為I₁和I₂，則差值圖像I＝I₂-I₁，根據所述差值圖像計算所述差值圖像的特征值為：

式中，feature表示差值圖像的特征值；f(·)表示差值圖像的邊緣特征提取函數；∑(·)表示對提取的邊緣特征的像素求和；m和n分別表示差值圖像的寬度和高度。

7.如權利要求1所述的高精準顯微圖像自動聚焦方法，其特征在于，計算顯微鏡物鏡沿Z軸方向的移動步長，包括：

根據所述清晰度差值dif、顯微鏡物鏡默認移動速率V以及速率因子α計算顯微鏡物鏡沿Z軸方向的移動步長v為：

v＝α×V×dif²。