[发明专利]全自动显微图像景深拓展系统及其方法

权利要求书

1.一种全自动显微图像景深拓展方法，其特征在于步骤如下：

第一步：显微图像的自动聚焦处理，即多次移动步进电机(2)，带动物镜(6)移动采集图像，按照这种方式进行遍历，对采集到的图像进行处理，先是对图像进行高斯滤波，再对滤波后的图像求Tenengrad函数值，得到该图像的清晰度聚焦评价函数值，比较每一张图像的聚焦评价函数值，得到一个最大的聚焦评价函数值，回到该聚焦评价函数值对应的位置；

第二步：自动聚焦步骤完成后，按照聚焦到的位置进行景深拓展，对图像融合得到目标图像，通过照明系统(8)、物镜(6)、筒镜(5)组成显微成像系统，显微成像系统成像后，彩色相机(1)采集像面上的图像，步进电机(2)移动，带动物镜(6)在设置的上下范围内采集图像，通过彩色相机(1)采集到这一系列图像后，然后对所有图像中对应像素值进行比较，根据聚焦位置处亮度最小的特征，取每个像素位置处的最小像素值作为最佳像素值，依次遍历所有像素，得到目标图像每个像素的像素值，该目标图像就是景深拓展后的结果；

所述彩色相机(1)固定在筒镜(5)尾端，用于实时采集显微镜的成像，物镜(6)安装在筒镜(5)前端下方位置，筒镜(5)与步进电机(2)通过中间设备固定，通过前后左右移动步进电机(2)改变采集视野，通过上下移动步进电机(2)移动采集显微镜聚焦范围内图像；

其中，两次聚焦实现景深拓展的具体步骤如下：

第一步，假设目标图像总数目用行数row乘以列数col来表示，设置行方向运动步长row_d，列方向运动步长col_d，景深拓展中需要融合的图像数目为N，以及物镜(6)移动步长z_d，其次设置一次聚焦的总位移AF1_dis以及运动步长AF1_d，二次聚焦的总位移AF2_dis以及运动步长AF2_d，并且AF1_d大于AF2_d；

第二步，步进电机(2)按照上一步设置的参数首先移动到拍摄视野的第一行第一列的位置，首先进行第一次聚焦，进行步长AF1_d往下运动通过彩色相机(1)采集图像，并对图像进行自动聚焦处理，直到运动完AF1_dis总位移，会算出最清晰图像的位置，并返回该最清晰图像位置，该过程相当于粗聚焦，然后再往上移动二次聚焦总位移的一半距离AF2_dis/2，往下进行步长AF2_d的运动，进行第二次聚焦，同样运动完AF2_dis位移后会得到一个最清晰图像的位置，返回到第二次得到的最清晰图像的位置，即为该视野位置的聚焦点，第二次聚焦相当于细聚焦；

第三步，根据第二步第一行第一列聚焦到的位置，开始按照融合总张数N与运动步长z_d进行往上运动(N-1)*z_d/2位移，并从该位置开始进行采集图像，然后往下按运动步长z_d由步进电机(2)移动总共(N-1)*z_d位移，每移动一个步长，彩色相机(1)采集一次图像，采集完后返回到上一步的二次聚焦位置；

第四步，将第三步在该视野位置采集到的一系列图像进行图像融合处理，最终得到该视野位置经过景深拓展后的图像，即目标图像；

第五步，在上一步处理完后得到第一张目标图像后，再沿行方向移动一个步长row_d到第一行第二列位置，也就是下一个视野位置，和上一个视野一样先进行二次聚焦，聚焦到聚焦面后进行上下范围内图像采集，采集完图片后进行图像融合，得到第二张目标图像；后面的移动过程和上面一样，每移动一个步长进行一次景深内的图像采集、融合，继续往行方向移动，一直移动到第col列，再以col_d步长移动到第二行第col列，再按行方向移动到第col-1、第col-2列……第2列、第1列，再以col_d步长移动到下一行第1列，再按行方向移动到第2列、第3列……第col-1列、第col列......一直按上述方法切换视野，直到获得row*col张目标图像到达最后视野位置结束整个过程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于遍历的步骤如下：

步骤一，第一次遍历，步进电机(2)运动，带动物镜(6)一起移动，估计离焦距离使得物镜(6)移动到第一次遍历的起始位置a₁，并确定起始搜索域[a₁，b₁]，b₁是第一次遍历的结束位置，以大步长遍历整个搜索区域，得到第一次遍历的聚焦位置1，步进电机(2)移动使得物镜(6)移动到第一次遍历的聚焦位置1处；

步骤二，步进电机(2)驱动物镜(6)运动到第一次遍历的聚焦位置1处上一段距离，设置第二次搜索域[a₂，b₂]，a₂、b₂分别是第二次遍历的起始位置、结束位置，以小步长进行第二次搜索，得到第二次遍历的聚焦位置2；

步骤三，不断减小移动步长，重复步骤二，当步长小于阈值聚焦结束，步进电机(2)控制物镜(6)返回到聚焦位置处。