本發(fā)明涉及光學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于光強(qiáng)的物鏡定位方法。

背景技術(shù)：

由于全自動(dòng)顯微鏡的成像質(zhì)量與光路的光通量息息相關(guān)，并且光通量受物鏡偏離光軸的程度影響，又因?yàn)楣饴返耐ü饬繒?huì)隨著物鏡的光軸偏離程度增加而減小，使成像質(zhì)量也隨之降低，因此物鏡定位與校正是完成自動(dòng)聚焦并實(shí)現(xiàn)清晰成像的前提。通常使用標(biāo)記物對(duì)物鏡進(jìn)行標(biāo)記，再通過傳感器檢測(cè)標(biāo)記物進(jìn)行定位并校正。但這些基于傳感電路的測(cè)定方法不僅增加機(jī)械復(fù)雜度，而且傳感器本身也會(huì)帶來誤差。

根據(jù)主光軸的光通量會(huì)隨著物鏡中心偏離光軸的程度增加而減小，圖像能量也隨之降低的這一特性，利用圖像能量均值來表征物鏡偏離光軸的程度，可對(duì)物鏡進(jìn)行定位。但是在物鏡中心接近主光軸時(shí)，由于主光軸的光通量的變化減緩會(huì)導(dǎo)致定位誤差提升。所以有效降低定位誤差，提升定位魯棒性是該方法所面臨問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是，提供一種基于光強(qiáng)的物鏡定位方法，可有效提高定位精度，提升魯棒性。

為實(shí)現(xiàn)該目的，提供了一種基于光強(qiáng)的物鏡定位方法，該方法包括如下處理步驟：

步驟1：實(shí)時(shí)將對(duì)物鏡移動(dòng)所采集到的圖像的像素值進(jìn)行取整處理，然后對(duì)圖像進(jìn)行濾波處理；

步驟2：將濾波后的圖像根據(jù)設(shè)定的灰度閾值進(jìn)行二值化處理，然后統(tǒng)計(jì)出達(dá)到設(shè)定亮度的像素總量及其比例；

步驟3：當(dāng)實(shí)時(shí)采集的圖像中的設(shè)定亮度的像素比例達(dá)到設(shè)定值，則將當(dāng)前位置的圖像作為基準(zhǔn)幀；

步驟4：實(shí)時(shí)將所采集的圖像以圖像亮度的評(píng)價(jià)值進(jìn)行圖像亮度評(píng)定，直到找到圖像亮度的評(píng)價(jià)值最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的位置，則定位完成。

優(yōu)選地，在步驟2中，達(dá)到設(shè)定亮度的像素的比例計(jì)算公式為，

其中，pn為達(dá)到設(shè)定亮度的像素的比例，sn為達(dá)到設(shè)定亮度的像素總量，n為圖像的長(zhǎng)度，m為圖像的寬度。

優(yōu)選地，在步驟2中，還對(duì)基準(zhǔn)幀進(jìn)行能量均值計(jì)算，計(jì)算公式為，

其中，epx為基準(zhǔn)幀的能量均值，ix為基準(zhǔn)幀，n為基準(zhǔn)幀的長(zhǎng)度，m為基準(zhǔn)幀的寬度。

優(yōu)選地，在步驟4中，所述圖像亮度的評(píng)價(jià)值計(jì)算公式為，

其中，fn為圖像亮度的評(píng)價(jià)值，d為達(dá)到設(shè)定亮度的像素的比例的設(shè)定值，epn為實(shí)時(shí)采集圖片的能量均值，其中，d的設(shè)定為90％—99.5％。

優(yōu)選地，所述epn的計(jì)算過程與基準(zhǔn)幀的能量均值計(jì)算過程相同。

基于光強(qiáng)的物鏡定位方法

本發(fā)明涉及光學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于光強(qiáng)的物鏡定位方法。

背景技術(shù)

由于全自動(dòng)顯微鏡的成像質(zhì)量與光路的光通量息息相關(guān)，并且光通量受物鏡偏離光軸的程度影響，又因?yàn)楣饴返耐ü饬繒?huì)隨著物鏡的光軸偏離程度增加而減小，使成像質(zhì)量也隨之降低，因此物鏡定位與校正是完成自動(dòng)聚焦并實(shí)現(xiàn)清晰成像的前提。通常使用標(biāo)記物對(duì)物鏡進(jìn)行標(biāo)記，再通過傳感器檢測(cè)標(biāo)記物進(jìn)行定位并校正。但這些基于傳感電路的測(cè)定方法不僅增加機(jī)械復(fù)雜度，而且傳感器本身也會(huì)帶來誤差。

根據(jù)主光軸的光通量會(huì)隨著物鏡中心偏離光軸的程度增加而減小，圖像能量也隨之降低的這一特性，利用圖像能量均值來表征物鏡偏離光軸的程度，可對(duì)物鏡進(jìn)行定位。但是在物鏡中心接近主光軸時(shí)，由于主光軸的光通量的變化減緩會(huì)導(dǎo)致定位誤差提升。所以有效降低定位誤差，提升定位魯棒性是該方法所面臨問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，提供一種基于光強(qiáng)的物鏡定位方法，可有效提高定位精度，提升魯棒性。

為實(shí)現(xiàn)該目的，提供了一種基于光強(qiáng)的物鏡定位方法，該方法包括如下處理步驟：

步驟1：實(shí)時(shí)將對(duì)物鏡移動(dòng)所采集到的圖像的像素值進(jìn)行取整處理，然后對(duì)圖像進(jìn)行濾波處理；

步驟2：將濾波后的圖像根據(jù)設(shè)定的灰度閾值進(jìn)行二值化處理，然后統(tǒng)計(jì)出達(dá)到設(shè)定亮度的像素總量及其比例；

步驟3：當(dāng)實(shí)時(shí)采集的圖像中的設(shè)定亮度的像素比例達(dá)到設(shè)定值，則將當(dāng)前位置的圖像作為基準(zhǔn)幀；

步驟4：實(shí)時(shí)將所采集的圖像以圖像亮度的評(píng)價(jià)值進(jìn)行圖像亮度評(píng)定，直到找到圖像亮度的評(píng)價(jià)值最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的位置，則定位完成。

優(yōu)選地，在步驟2中，達(dá)到設(shè)定亮度的像素的比例計(jì)算公式為，

其中，pn為達(dá)到設(shè)定亮度的像素的比例，sn為達(dá)到設(shè)定亮度的像素總量，n為圖像的長(zhǎng)度，m為圖像的寬度。

優(yōu)選地，在步驟2中，還對(duì)基準(zhǔn)幀進(jìn)行能量均值計(jì)算，計(jì)算公式為，

其中，epx為基準(zhǔn)幀的能量均值，ix為基準(zhǔn)幀，n為基準(zhǔn)幀的長(zhǎng)度，m為基準(zhǔn)幀的寬度。

優(yōu)選地，在步驟4中，所述圖像亮度的評(píng)價(jià)值計(jì)算公式為，

其中，fn為圖像亮度的評(píng)價(jià)值，d為達(dá)到設(shè)定亮度的像素的比例的設(shè)定值，epn為實(shí)時(shí)采集圖片的能量均值，其中，d的設(shè)定為90％—99.5％。

優(yōu)選地，所述epn的計(jì)算過程與基準(zhǔn)幀的能量均值計(jì)算過程相同。

優(yōu)選地，在步驟1中，所述像素值進(jìn)行取整處理為對(duì)像素值進(jìn)行四舍五入處理。

優(yōu)選地，在步驟1中，對(duì)圖像進(jìn)行的濾波處理為中值濾波。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果在于：

本發(fā)明通過評(píng)定圖像能量大小來確定物鏡偏離程度來搜索光軸中心，可有效提高定位精度，提升魯棒性。通過本發(fā)明能夠避免傳感電路的測(cè)定方法中機(jī)械復(fù)雜度操作，而且能夠避免傳感器本身帶來誤差。通過本發(fā)明能夠簡(jiǎn)化操作并且能夠提高物鏡定位自動(dòng)化程度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制，任何在本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的有限次的修改，仍在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種基于光強(qiáng)的物鏡定位方法，其特征在于，該方法包括如下處理步驟：

步驟1：實(shí)時(shí)將對(duì)物鏡移動(dòng)所采集到的圖像的像素值進(jìn)行取整處理，然后對(duì)圖像進(jìn)行濾波處理；

步驟2：將濾波后的圖像根據(jù)設(shè)定的灰度閾值進(jìn)行二值化處理，然后統(tǒng)計(jì)出達(dá)到設(shè)定亮度的像素總量及其比例；

步驟3：當(dāng)實(shí)時(shí)采集的圖像中的設(shè)定亮度的像素比例達(dá)到設(shè)定值，則將當(dāng)前位置的圖像作為基準(zhǔn)幀；

步驟4：實(shí)時(shí)將所采集的圖像以圖像亮度的評(píng)價(jià)值進(jìn)行圖像亮度評(píng)價(jià)，直到找到圖像亮度的評(píng)價(jià)值最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的位置，則定位完成。

在步驟1中，所述像素值進(jìn)行取整處理為對(duì)像素值進(jìn)行四舍五入處理。在步驟1中，對(duì)圖像進(jìn)行的濾波處理為中值濾波。

在本實(shí)施例中，采集的圖像為物鏡轉(zhuǎn)換器以旋轉(zhuǎn)1.36度的速度所采集到的圖像，物鏡轉(zhuǎn)換器在定位過程中沿一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)并利用爬山法來搜索光軸中心，直到找到圖像亮度的評(píng)價(jià)值最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的位置。設(shè)定的灰度閾值為30或40或60或80。光源在20流明—300流明間可調(diào)。在步驟2中，設(shè)定亮度可以為光源亮度的80％或90％。

在本實(shí)施例中，中值濾波是一種非線性平滑技術(shù)，為將每一像素點(diǎn)的灰度值設(shè)置為該點(diǎn)所選鄰域窗口內(nèi)的所有像素點(diǎn)灰度值的中值。其過程為：通過從圖像中的選定采樣窗口取出奇數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序；用排序后的中值作為當(dāng)前像素點(diǎn)的灰度值。通過中值濾波目可以讓灰度圖像的層次更加分明，各層次邊緣更加平滑，從而減少噪聲干擾。

在本實(shí)施例中，二值化處理為將圖像上的像素點(diǎn)的灰度值設(shè)置為0或255，將整個(gè)圖像呈現(xiàn)出明顯的黑白效果，即將256個(gè)亮度等級(jí)的灰度圖像通過設(shè)定的閾值獲得仍然可以反映圖像整體和局部特征的二值化圖像。在檢測(cè)時(shí)，圖像中存在較多的0灰度值像素，或者局部較暗時(shí)，表明物鏡光軸偏離度較大。

在步驟2中，達(dá)到設(shè)定亮度的像素的比例計(jì)算公式為，

其中，pn為達(dá)到設(shè)定亮度的像素的比例，sn為達(dá)到設(shè)定亮度的像素總量，n為圖像的長(zhǎng)度，m為圖像的寬度。

在步驟2中，還對(duì)基準(zhǔn)幀進(jìn)行能量均值計(jì)算，計(jì)算公式為，

其中，epx為基準(zhǔn)幀的能量均值，ix為基準(zhǔn)幀，n為基準(zhǔn)幀的長(zhǎng)度，m為基準(zhǔn)幀的寬度。

在步驟4中，在步驟4中，所述圖像亮度的評(píng)價(jià)值計(jì)算公式為，

其中，fn為圖像亮度的評(píng)價(jià)值，d為達(dá)到設(shè)定亮度的像素的比例的設(shè)定值，epn為實(shí)時(shí)采集圖片的能量均值，其中，d的設(shè)定為99％。epn的計(jì)算過程與基準(zhǔn)幀的能量均值計(jì)算過程相同，都依次經(jīng)過步驟1、步驟2后再計(jì)算處理。

在本實(shí)施例中，d的設(shè)定可以為90％或95％或98％或99.5％。

本實(shí)施例的工作過程：需要定位時(shí)，調(diào)節(jié)光強(qiáng)為200流明，物鏡轉(zhuǎn)換器以旋轉(zhuǎn)1.36度的速度并且每轉(zhuǎn)一步設(shè)備采集當(dāng)前位置的圖片，然后對(duì)圖像的像素值進(jìn)行四舍五入取整處理，再對(duì)圖像進(jìn)行中值濾波處理；濾波后的圖像根據(jù)設(shè)定的灰度閾值35進(jìn)行二值化處理，然后統(tǒng)計(jì)出達(dá)到設(shè)定亮度的像素總量及其比例，當(dāng)實(shí)時(shí)采集的圖像中的設(shè)定亮度的像素比例超過設(shè)定值99％，則將當(dāng)前位置的圖像作為基準(zhǔn)幀；實(shí)時(shí)將所采集的圖像以圖像亮度的評(píng)價(jià)值進(jìn)行圖像亮度評(píng)價(jià)，直到找到圖像亮度的評(píng)價(jià)值最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的位置，則定位完成。

通過本發(fā)明可有效提高定位精度，提升設(shè)備的魯棒性。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明結(jié)構(gòu)的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，這些都不會(huì)影響本發(fā)明實(shí)施的效果和專利的實(shí)用性。