[发明专利]基于图像融合的显微镜聚焦方法

说明书

一种显微镜聚焦方法，本发明涉及显微镜聚焦方法。本发明的目的是为了解决因载物平台不平整引发的聚焦之后一张图片上一部分区域清晰，一部分区域不清晰的问题。为解决这个问题，本发明提出新的显微镜聚焦方法：使用平台前，通过测量并学习载物平台的平整度作为平台参数；使用平台时，根据不同的平整度参考之前学习的平台参数，使用不同的策略进行图像采集并融合。采用多图像融合的方式，将同一视野下处于多个焦平面的清晰图像融合到一张图片上。实验表明，通过融合不同深度的清晰图像明显提高了图像质量。本发明应用于显微镜聚焦领域。

技术领域

本发明涉及显微镜聚焦方法。

背景技术

近年来宫颈癌高发，已经成为威胁妇女生命的社会问题。在宫颈癌诊断方面，传统方法是采集人体宫颈脱落细胞制片，然后染色并置于显微镜下观察发现病变细胞后做出诊断；随着技术发展，显微镜自动阅片技术发展起来，采集标本后放置显微镜下自动扫描识别并分析异常细胞，这种技术增加了病理医生的诊断效率，同时提高了医生诊断的准确度。

使用显微镜自动阅片技术的前提是可以获得清晰的细胞图像，用于细胞的识别与分析；由于载玻片上的细胞可能不是散落在同一个焦平面下的，并且显微镜对细胞进行高倍放大，载物台移动时任何细微的偏差都会导致镜头下的图像模糊，所以自动聚焦在自动阅片系统中起着关键性的作用。

目前聚焦效率较好的是使用变步爬山搜索策略加清晰度评价函数的方法，但是这种聚焦方法仅能应用于载物平台绝对平整的理想条件下使用，载物平台稍有不理想都会导致聚焦后的图像上一部分清晰，一部分不清晰的问题，图1是理想载物平台模型，图2是实际载物平台模型；问题的原因是物镜与载玻片没有构成成像最清楚的垂直角度，有一部分细胞不在焦平面上，不在焦平面上的细胞显示模糊，图3是非平整平台三维结构图，其中椭圆p是物镜在载玻片上的映射，虚线椭圆q是真实焦平面，高度差h为焦平面的偏移量；针对这个问题，发明基于图像融合的聚焦方法，在使用平台前先学习平台各个位置的平整度作为平台参数，使用平台时根据不同的位置对应的平整度调整聚焦策略；这种方法不仅能获得效果更好的图像，而且其普遍适用性较高；因此本发明中的方法的提出具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决载物平台平整度不理想造成聚焦后的图片一部分不清晰的问题。

上述发明目的主要通过以下技术方案实现：

步骤一、建立平台三维空间模型。

使用平台前，首先使用变步爬山法配合灰度非零值统计法(GZV)和低灰度值统计法(LGV)两个聚焦评价函数，以盖玻片的中心为原点，环绕原点取三个较均匀的位置聚焦并记录坐标点，求三个坐标点的z轴坐标的均值代替三个点的原z坐标，新的三个点可以确定一个平面作为零平面，并且此平面垂直于物镜；再以载玻片中心为原点，蛇形扫描的方式扫描整个载玻片的有效区域，扫描路径如图4，并记录在每一个视野位置的三维坐标；扫描完成后将所有的点在零平面上还原出来，得到载物平台在三维空间中的位置模型。

变步爬山法的步长有三种：

第一种情况是距离焦点很远但是隐约看见图像区域，采用较大步长S₁寻找焦点。

第二种情况是距离焦点较远并能看见模糊图像，采用较小步长S₂寻找焦点。

第三种情况是在焦点附近，视野图像较模糊，采用小步长S₃寻找焦点；其清晰度评价函数形式如公式(1)：

)

其中，GZV(x)为灰度非零值统计法函数，LGV(x)为低灰度值统计法，M是门限步长；灰度非零值统计法是统计灰度直方图中出现的像素个数不为零的个数作为聚焦的标准，具体如式(2)：

其中G(i)表示灰度值为i的像素点个数。