[发明专利]基于激光图像的显微镜自动聚焦方法、系统及计算机设备

权利要求书

1.一种基于激光图像的显微镜自动聚焦方法，其特征在于，所述显微镜自动聚焦方法包括：

采集样本的激光光斑图像；所述激光光斑图像为激光器发射的矩形激光束正入射到显微镜的物镜中，经过显微镜物镜投射到样本表面，并在样本表面经反射后在图像采集器内成像而形成的矩形激光光斑图像；

将所述激光光斑图像转化为二维灰度图像，根据所述二维灰度图像的灰度重心获得所述样本的失焦方向；

获取所述二维灰度图像的平滑图像，根据所述平滑图像的最佳阈值对所述平滑图像进行二值化分割，获得所述激光光斑图像的二值化图像；

提取所述二值化图像中的边缘轮廓，采用边界矩形方式拟合所述边缘轮廓，得到对应的矩形边缘轮廓，并计算所述对应的矩形边缘轮廓的长宽比；

提取所述边缘轮廓中的边缘直线，根据所述边缘直线求解点扩散函数的参数，根据所述点扩散函数的参数获得离焦半径；

根据所述长宽比以及所述离焦半径，获得所述样本的失焦距离；

根据所述失焦方向以及所述失焦距离，得到聚焦位置。

2.如权利要求1所述的显微镜自动聚焦方法，其特征在于，将所述激光光斑图像转化为二维灰度图像，根据所述二维灰度图像的灰度重心获得所述样本的失焦方向，包括：

将所述激光光斑图像转化为二维灰度图像；

根据所述二维灰度图像中各点的激光强度以及所述二维灰度图像的长度和宽度，计算所述二维灰度图像的灰度重心；

根据所述灰度重心获得所述样本的失焦方向。

3.如权利要求2所述的显微镜自动聚焦方法，其特征在于，根据所述二维灰度图像中各像素点的激光强度以及所述二维灰度图像的长度和宽度，计算所述二维灰度图像的灰度重心，包括：

根据所述二维灰度图像中各像素点的激光强度以及所述二维灰度图像的长度和宽度，计算所述二维灰度图像的灰度重心，

，（1）

式中，M、N分别表示二维灰度图像的宽度和长度；表示二维灰度图像在点处的激光强度值；(x₀,y₀)表示二维灰度图像的灰度重心。

4.如权利要求1所述的显微镜自动聚焦方法，其特征在于，获取所述二维灰度图像的平滑图像，根据所述平滑图像的最佳阈值对所述平滑图像进行二值化分割，获得所述激光光斑图像的二值化图像，包括：

利用自适应均值滤波算法处理所述二维灰度图像，获得所述二维灰度图像的平滑图像；

利用最大类间方差法寻找所述平滑图像的最佳阈值；

根据所述最佳阈值对所述平滑图像进行二值化分割，获得所述激光光斑图像的二值化图像。

5.如权利要求４所述的显微镜自动聚焦方法，其特征在于，利用最大类间方差法寻找所述平滑图像的最佳阈值，包括：

设所述平滑图像的前景和背景的分割阈值设为T，所述平滑图像中灰度值大于T的像素点为前景，所述前景的占比为、平均灰度为，所述平滑图像中灰度值小于T的像素点为背景，所述背景的占比为、平均灰度为；

利用最大类间方差法寻找所述平滑图像的最佳阈值，

（2）

（3）

式中，表示平滑图像的总平均灰度；表示类间方差，使得为最大值时的分割阈值T为平滑图像的最佳阈值。

6.如权利要求1所述的显微镜自动聚焦方法，其特征在于，提取所述二值化图像中的边缘轮廓，采用边界矩形方式拟合所述边缘轮廓，得到对应的矩形边缘轮廓，并计算所述对应的矩形边缘轮廓的长宽比，包括：

采用Canny边缘检测算子从所述二值化图像中提取边缘轮廓；

采用边界矩形方式拟合所述边缘轮廓，得到对应的矩形边缘轮廓，并计算所述对应的矩形边缘轮廓的长宽比。