[发明专利]在屏幕上按准确倍率显示与标示显微镜镜下景象的方法

说明书

技术领域

本发明属于屏幕成像和显示方法技术领域，具体涉及显微镜镜下景象的屏幕(包括电视机屏幕、计算机屏幕和投影屏幕)显示及其准确倍率标示的技术。

背景技术

现在，随着计算机技术和电子成像技术的发展，人们已经不满足于只用肉眼观察显微镜目镜下的微观景象，越来越多的技术已经被用来把显微镜镜下景象传递到电视机屏幕、计算机显示屏幕和投影屏幕上观看，这样的技术被统称为显微成像技术。在将显微镜镜下景象传递到显示屏幕上观看的过程中，人们非常关注两方面的问题：一、屏幕显示图像对显微镜镜下景象的还原程度(也可称之为保真度)，包括屏幕显示图像的几何形状有无畸变和图像色彩的鲜艳程度与明暗强弱的重现；二、屏幕显示图像的大小较之原始样本大小的准确倍率及其标示显示。

在显微成像技术中除了光学显微镜外，还需要图像传感器(也称为摄像头)、计算机(数字成像时需要)以及图像显示屏幕。被观察样本首先通过显微镜的光学系统被投影到图像传感器的感光表面上，图像传感器对其感光表面的光学信号进行转换，经传输、处理最后在显示屏幕上显示出来。

人们已经发现，尽管现在的电子成像技术已取得了极大的进步，屏幕显示图像与显微镜镜下观察景象之间的几何畸变很小，但是，屏幕显示图像还原镜下景象的色彩和明暗强弱经常存在较大的差异(即失真)。

本发明只涉及到目前发展最快应用面最广的数字化显微成像范畴也称为显微数字成像技术，其中图像传感器还需经数字化转换设备(即图像采集卡)将信号数字化后接入计算机，或直接采用数字化的图像传感器并将输出的信号接入计算机的数字输入端口(如USB、1394或Camera link等)。目前，所有的显微数字成像技术都是通过成像软件调节图像传感器的某些参数来提高屏幕显示图像还原镜下景象的再现程度。通过成像软件调节图像传感器的参数包含红、绿、蓝各通道的增益、白平衡以及亮度与对比度等等。

分别调整红、绿、蓝各通道增益的方法操作比较琐碎，需要对图像传感器的各参数进行逐一或组合调试，观察调试效果，直到屏幕显示的图像满意为止。这种方法每次操作的效果不确定，常常要反复多次调试，对于不同的成像标本或同一成像标本的不同成像区域常常需重新调试，只有对图像传感器成像软件可调参数的理论作用有较好的理解和相当丰富实践经验的操作人员才能获得理想的调试效果。

白平衡调整就是操作者利用成像软件在所成图像上选取操作者认为应该是“白”色的小区域作为基准，由成像软件自动调整红、绿、蓝各通道的增益，使得在此“白”色区域处红、绿、蓝三色的贡献达到一致(即呈现真正的白色)，这样计算机会将上述的增益值应用到整幅图像的每一个像素，从而达到调整色彩的目的。白平衡调整技术的操作比较简单，调整效果的好坏与其所选取的小“白”区域的代表性有关，当同一标本上不同成像区域的色彩发生改变时，往往需重新进行白平衡调整，方可获得较好的成像效果。由于不同的操作者或同一操作者可在所成图像上选取不同的小“白”区域作为白色基准，经白平衡调整后重新显示的图像常常会产生不同的调整效果。

在显微镜上人们通过显微镜的物镜和目镜可以观察到细微的景物如生物切片上的组织细胞等；通过物镜放大倍率和目镜放大倍率的配合，人们可以按比较准确的组合放大倍率观察到实际样本的放大景象，但这个组合放大倍率仅仅是针对人眼在显微镜目镜内观察到的镜下放大景象。

在显微成像领域中人们一直问这样一个问题，屏幕(包括电视机屏幕、计算机屏幕和投影屏幕)上显示的镜下景物图像究竟是原始样本的多少倍。遗憾的是，到目前为止除本发明外还没有人能够准确回答这个问题和实现在计算机显示屏幕、电视机屏幕和投影屏幕上按任意或指定的准确放大倍率显示镜下的微观景物，因为从原始样本经显微镜成像系统到图像传感器的感光表面经历着一个复杂的光学和电子放大过程，其准确的放大倍率很难通过设计和制造来保证，另外由图像传感器的感光表面到不同大小和分辨率的显示屏幕又经历着光电转换、模数转换、计算机图像处理(存储、增强、放大等)、数模转换等一系列的复杂过程，而且图像传感器感光表面的大小以及感光元素的大小和多少也严重影响着最终图像显示的大小。经过了这样的光学、电子学以及数字化处理后，屏幕图像显示的原始样本的实际几何信息已经发生了很大的变化。