[发明专利]一种体视显微镜的快速自动聚焦方法

摘要

本发明公开了一种体视显微镜的快速自动聚焦方法，其计算立体显微标定图像序列中的每对立体显微图像的视差，然后从立体显微标定图像序列中提取出一个清晰立体显微图像序列，接着从清晰立体显微图像序列中的所有立体显微图像的视差中找出值最小和值最大的视差，再在选定的倍率下任意获取一对立体显微图像，最后根据该对立体显微图像的视差及由值最小和值最大的视差确定的视差范围，实现该对立体显微图像内的目标对象的自动聚焦；优点是在同样的倍率下只需一次离线标定得到清晰立体显微图像的视差范围，就能使用于任意时刻的自动聚焦；在自动聚焦时，只需对拍摄的任意立体显微图像经过少量迭代次数的计算视差和比较运算，因此节省了大量的聚焦时间。

主权项

一种体视显微镜的快速自动聚焦方法，其特征在于包括以下步骤：①获取一个包含有M对立体显微图像的立体显微标定图像序列，立体显微标定图像序列中的M对立体显微图像按序从模糊到清晰再到模糊，且M对立体显微图像内的目标对象为同一个，将立体显微标定图像序列中的第i对立体显微图像记为Ii，其中，M≥50，1≤i≤M；②计算立体显微标定图像序列中的每对立体显微图像的视差，将Ii的视差记为di；③从立体显微标定图像序列中提取出一个清晰立体显微图像序列，具体过程为：③‑1、利用Tenengrad清晰度算子计算立体显微标定图像序列中的每对立体显微图像的左视点图像的Tenengrad函数值；③‑2、从M个Tenengrad函数值中找出值最大的Tenengrad函数值，记为然后根据选定的倍率的景深范围，选取对应的立体显微图像的前m对立体显微图像和后m对立体显微图像；再将对应的立体显微图像的前m对立体显微图像、对应的立体显微图像、对应的立体显微图像的后m对立体显微图像按序构成一个清晰立体显微图像序列；其中，m的取值与采用的体视显微镜的物镜的放大倍率β有关，它们之间的关系为：n表示放置于垂直升降台上的物体与采用的体视显微镜的物镜之间的介质的折射率，λ表示光波波长，e表示采用的体视显微镜的成像面上相邻的两感光元件之间可分辨的最小物理距离，β表示采用的体视显微镜的物镜的放大倍率，NA表示采用的体视显微镜的物镜的数值孔径，NA＝n×sinθ，θ表示离采用的体视显微镜的物镜中心光轴最远的折射光形成的角度，Δh表示垂直升降台每次移动的距离，单位为微米，2≤Δh≤20；④从清晰立体显微图像序列中的所有立体显微图像的视差中找出值最小的视差和值最大的视差，对应记为dCmin和dCmax，将区间[dCmin,dCmax]作为选定的倍率下的清晰立体显微图像的视差范围；⑤在选定的倍率下，利用体视显微镜任意获取一对成像的立体显微图像，记为Itest；然后计算Itest的视差，记为dtest；再根据dtest和[dCmin,dCmax]实现Itest内的目标对象的自动聚焦，具体过程为：⑤‑1、判断|dtest‑dmc|<T是否成立，如果成立，则确定Itest已为最清晰的图像，完成了Itest内的目标对象的自动聚焦；如果不成立，则执行步骤⑤‑2；其中，符号“||”为取绝对值符号，dmc表示[dCmin,dCmax]中最清晰的图像对应的视差，T表示设定的判定阈值，T∈(0,1]；⑤‑2、假设垂直升降台每次移动的距离为Δh微米，则计算Itest内的目标对象聚焦到最清晰位置时垂直升降台所需的移动次数，记为step，然后根据step确定Itest内的目标对象聚焦到最清晰位置时垂直升降台的移动方向，如果step小于0，则确定移动方向为向上，如果step大于0，则确定移动方向为向下，其中，2≤Δh≤20，dperstep表示垂直升降台向上移动一次或向下移动一次后，移动前获得的立体显微图像的视差与移动后获得的立体显微图像的视差的差值的绝对值；⑤‑3、按照Itest内的目标对象聚焦到最清晰位置时垂直升降台所需的移动次数step和移动方向移动垂直升降台；⑤‑4、在垂直升降台移动好后利用体视显微镜获取一对成像的立体显微图像，记为Itest'；然后计算Itest'的视差，记为dtest'；接着令Itest＝Itest'，并令dtest＝dtest'，再返回步骤⑤‑1继续执行，进行自动聚焦迭代，其中，Itest＝Itest'和dtest＝dtest'中的“＝”为赋值符号。