[发明专利]用于宽视场高分辨率显微镜相机阵列成像控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种用于宽视场高分辨率显微镜相机阵列成像控制方法及系统，其中，方法包括：生成相机阵列的第一TTL方波触发信号和第二TTL方波触发信号，以使相机阵列的每个相机根据第一TTL方波触发信号和第二TTL方波触发信号以预设规则进行曝光；采集每个相机反馈的TTL方波反馈信号；根据每个相机的TTL方波反馈信号的个数和每个相机的第一TTL方波触发信号的个数之差得到每个相机丢帧总数，并且任意一个相机的丢帧总数大于报警阈值时，在进行报警的同时，控制相机阵列停止工作。该方法不仅可以提供同步曝光触发信号，还可实时反馈相机丢帧故障，有效控制相机阵列成像，确保相机阵列能够顺利获取全局显微图像。

技术领域

本发明涉及自动化控制和自动化测量系统技术领域，特别涉及一种用于宽视场高分辨率显微镜相机阵列成像控制方法及系统。

背景技术

神经科学、肿瘤学为代表的生命科学和医学研究，迫切需要实现兼备大尺度宏观和高分辨率微观观测的新一代成像仪器。为此，以光学、微电子、计算机视觉以及信号处理等学科交叉为基础，围绕计算摄像原理，采用计算光场、计算光照和计算传感的全计算方案，研制大规模像感器阵列，构建具有宽视场、高动态、十亿像素级的多维多尺度成像能力的光学显微系统。其中，多维成像是指对生命活动进行涵盖空间、时间及不同组分的时空连续观测；多尺度成像则是指从亚细胞、细胞、组织、器官到系统进行不同尺度的机体结构观测。

大视场高分辨率光学显微镜依靠单物镜系统和多采集镜系统，将观测目标投影到摄像机阵列上进行成像，然后将相机阵列中各分视场图像进行拼接合成，以获得具有超宽视场、超亿级像素分辨率的全局图像。当相机阵列中各分视场相机在相同曝光设置下进行同步拍摄，才能通过拼接分视场图像得到正确的全局图像。首先，拍摄时各个相机设置相同的曝光时间，可以保证全局图像的视觉一致性。其次，当拍摄具有快速移动目标的生物样本时，必须确保各分视场相机是在同一时刻进行曝光和采图，否则全局图像中的拍摄目标会出现拼接错乱。

若相机阵列中某个或某几个相机出现采集丢帧问题，逐一排查相机阵列中的每个相机是极其繁琐的。当长时间对生物样本进行图像采集后，如果发现存在丢帧问题再重新进行拍摄，这样不仅会浪费图像存储资源，而且生物样本可能已经失活，从而错过最佳拍摄时间。

相关技术中，(1)一种针对多相机阵列的同步拍照控制方法，通过建立软件多线程的方式，实现相机阵列同步拍照。但是此类基于软件的方式，往往受限于和相机阵列相连接的服务器硬件性能。对于宽视场、高分辨率显微镜的相机阵列，其相机个数较多且单视场图像分辨率较高(4K)，多线程的图像捕捉程序会消耗大部分服务器硬件资源，图像存储执行受阻，导致丢帧问题。(2)一种阵列式相机快门有线控制装置，通过手动控制按键，实现多相机阵列同步拍摄。但是该方法无法实现自动连续拍摄，且不具备相机运行反馈功能。

为了解决上述问题，针对宽视场、高分辨率显微镜中的相机阵列，急需研发一种新的成像控制系统，来实现相机阵列的同步触发拍摄和工作状态反馈。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种用于宽视场高分辨率显微镜相机阵列成像控制方法，该方法不仅可以提供同步曝光触发信号，还可实时反馈相机丢帧故障，有效控制相机阵列成像，确保相机阵列能够顺利获取全局显微图像。

本发明的另一个目的在于提出一种用于宽视场高分辨率显微镜相机阵列成像控制系统。