[发明专利]一种基于双光源显微镜的控制方法

权利要求书

1.一种基于双光源显微镜的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、开启位于载物台下方的下光源，位于载物台上方的CCD相机拍摄样本的阴影图片；关闭所述下光源；

S2、处理模块获取阴影图片并对其进行图像识别，识别出多个目标物并确定它们的中心位坐标和目标物所在的最小圆形区域；

S3、水平运动模块根据中心位坐标控制物镜移动到一个目标物的上方并且使物镜的光轴穿过目标物的中心位；

S4、开启上光源，CCD相机拍摄目标物的半圆光斑图片；

S5、处理模块获取半圆光斑图片并对图像进行处理，计算出物镜当前位置的离焦量并转换成物镜的对焦运动量；

S6、竖直运动模块根据对焦运动量控制物镜运动至准确对焦；

S7、水平运动模块控制物镜在最小圆形区域内平移，同时竖直运动模块控制物镜在(-a，a)之间上下运动，CCD相机拍摄多张目标物的图像；

S8、水平运动模块根据另一个中心位坐标控制物镜移动到另一个目标物的上方并且使物镜的光轴穿过目标物的中心位；

S9、循环执行步骤S4-S8，直至获取阴影图片中所有目标物的清晰图像。

2.如权利要求1所述的一种基于双光源显微镜的控制方法，其特征在于：

0≤a≤0.2μm。

3.如权利要求2所述的一种基于双光源显微镜的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

处理模块对每个目标物的多个图像从中心位向外圆周的顺序进行排列。

4.如权利要求3所述的一种基于双光源显微镜的控制方法，其特征在于：

处理模块将半圆光斑图片image(x，y)_M×N转化为二维灰度图gray(x，y)_M×N，(x，y)表示图像像素坐标，_M×N表示图像分辨率；

使用自适应窗口中值滤波算法平滑二维灰度图gray(x，y)_M×N，输出图像

使用基于OSTU的Canny边缘检测算法：

首先使用OSTU算法计算图像的二值化阈值T，并以此阈值T对图像进行二值化，输出光斑二值化图像binary(x，y)_M×N；

然后使用Canny边缘检测处理得到光斑二值化图像binary(x，y)_M×N的完整边缘轮廓edge(x，y)_M×N；

将获取的完整边缘轮廓edge(x，y)_M×N作为掩膜处理光斑二值化图像binary(x，y)_M×N，得边缘轮廓AedgeA(x，y)_M×N；使用完整边缘轮廓edge(x，y)_M×N减去边缘轮廓AedgeA(x，y)_M×N，得边缘轮廓BedgeB(x，y)_M×N；

使用最小二乘法分别拟合边缘轮廓AedgeA(x，y)_M×N和边缘轮廓BedgeB(x，y)_M×N，得到对应的边缘轮廓A的拟合圆半径r_A和边缘轮廓B的拟合圆半径r_B；

比较拟合圆半径r_A与拟合圆半径r_B的大小，其中较大者对应的边缘轮廓为非半圆轮廓，较小者对应的边缘轮廓为半圆轮廓；

分别计算边缘轮廓AedgeA(x，y)_M×N和边缘轮廓BedgeB(x，y)_M×N的灰度重心点pointA(x_A，y_A)及pointB(x_B，y_B)，(x_A，y_A)表示边缘轮廓A的灰度重心点的像素坐标，(x_B，y_B)表示表示边缘轮廓B的灰度重心点的像素坐标；

比较x_A与x_B的大小，其中较大者对应的边缘轮廓在图像上位于较小者对应的边缘轮廓的右侧；据此得到非半圆轮廓与半圆轮廓的相对位置；

所述相对位置包括如下两种情况：

-非半圆轮廓位于半圆轮廓的左侧，与目标物的正离焦状态相对应；所述正离焦状态是指目标物超出物镜焦距的离焦情况；

-非半圆轮廓位于半圆轮廓的右侧，与目标物的负离焦状态相对应；所述负离焦状态是指目标物在物镜焦距内的离焦情况；

目标物判定为正离焦状态时，将拟合圆半径r_A、拟合圆半径r_B中的较小者直接代入光斑半径-离焦量线性关系模型；目标物判定为负离焦时，将拟合圆半径r_A、拟合圆半径r_B中的较小者乘以-1代入光斑半径-离焦量关系模型；计算当前目标物离焦量；

所述光斑半径-离焦量关系模型具体为：

光斑半径绝对值超出数值r_max时，光斑半径-离焦量之间为非线性关系；光斑半径绝对值小于数值r_min时，样本处于准焦状态下，r_max表示线性关系区间内的光斑半径最大值，r_min表示线性关系区间内的光斑半径最小值；样本处于正离焦状态或负离焦状态时，根据δ＝k·r+b计算离焦量，δ表示离焦量，k表示线性模型的斜率，r表示当前光斑半径，b表示目标物在物镜景深范围内时上述图像处理算法计算所得的光斑半径；其中正离焦状态时k＞0，负离焦状态时k＜0，r＝min{r_A，r_B}，k、b的具体数值由实验数据进行线性回归分析得到。

5.如权利要求4所述的一种基于双光源显微镜的控制方法，其特征在于：

所述上光源为激光光源，所述下光源为LED光源。