[发明专利]用于在自动聚焦系统中使用的图像处理装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于确定自动聚焦系统(13)，特别是被动式自动聚焦系统(13)中的经聚焦输出图像(O_AF(x_i))的图像处理装置(1)。所述图像处理装置(1)可以是观察设备的一部分并且例如是显微镜(2a)或内窥镜。为了提供更可靠的自动聚焦功能，根据本发明的装置和方法被配置为检索一组(11)输入图像(I(x_i))；为一组输入图像中的至少一个输入图像计算至少一个基线估计(f(x_i))，所述至少一个基线估计表示具有大于预定图像特征长度尺度(fl_j)的长度尺度的图像结构；计算一组(31)输出图像(O(x_i))；基于(a)输入图像组的不同输入图像和此输入图像的至少一个基线估计和(b)用于相应的不同输入图像的至少一个基线估计中的一个计算一组输出图像的每个输出图像；将输出图像组中的一个输出图像确定为经聚焦输出图像。通过计算基线估计来识别基线，其中基线表示仅具有一定长度尺度的图像特征，去除模糊，从而更容易识别输出图像以进行自动聚焦。

技术领域

本发明涉及一种用于自动聚焦系统，特别是被动式自动聚焦系统的图像处理装置和方法，诸如显微镜或内窥镜中的自动聚焦系统。

背景技术

特别是在广角显微镜中，基于软件的被动式自动聚焦会比较在不同焦点位置/焦点距离处获取的一组堆叠的输入图像的对比度，以找到最清晰的输入图像。然后最清晰的输入图像定义最佳焦距或用作要显示给用户的输出图像。基于这种自动聚焦的装置和方法既可以用于寻找焦点，即找到最佳对焦位置，也可以用于保持焦点，即将移动的物体保持对焦。

显微镜的自动聚焦系统是例如从US 4,958,920已知的。此系统结合了第一主动自动聚焦系统和第二被动式自动聚焦系统。主动自动聚焦系统将至少一个光点投射到物体上，并根据光点的反射特性产生聚焦信号。被动式自动聚焦系统产生代表物体图像的视频信号，然后使用该视频信号的图像对比度作为聚焦标准。视频信号是一种模拟信号，其经过高通滤波后被整合并转换为数字信号。模拟视频信号需要调整积分器才能正确聚焦。

基于对比度的自动聚焦的一个缺点是计算量大。另一个缺点是结果对于漫反射样本不是最佳的。

发明内容

因此，需要一种快速可靠的、特别是被动式的、特别是基于软件的自动聚焦，它适用于漫反射探针，并且可以用于寻找和保持焦点。

这种需要由用于确定自动聚焦系统，特别是被动式自动聚焦和/或软件自动聚焦系统中的经聚焦输出图像的图像处理装置解决，其中图像处理装置被配置为检索一组输入图像；为所述组输入图像中的至少一个，优选每个输入图像计算至少一个基线估计，所述至少一个基线估计表示所述至少一个输入图像中的图像结构，所述图像结构具有大于预定图像特征长度尺度的长度尺度；计算一组输出图像；基于(a)所述组输入图像的一不同输入图像和用于此输入图像的至少一个基线估计(b)以及用于相应的不同输入图像的至少一个基线估计中的一个，计算所述组输出图像的每个输出图像；以及将所述组输出图像中的一个输出图像确定为经聚焦输出图像。

上述需要通过一种用于在自动聚焦系统中提供经聚焦输出图像的计算机实现的图像处理方法进一步解决，包括以下步骤：检索一组输入图像；为所述组输入图像中的输出图像的计算至少一个基线估计，该至少一个基线估计表示具有大于预定图像特征长度尺度的长度尺度的图像结构；计算一组输出图像；计算所述组输出图像的步骤包括以下步骤：基于以下之一计算所述组输出图像的每个输出图像：(a)所述组输入图像的一不同输入图像和此输入图像的至少一个基线估计，以及(b)用于相应的不同输入图像的至少一个基线估计；以及选择所述组输出图像中的一个输出图像作为经聚焦输出图像。

该目的进一步通过以下来解决，一种存储使计算机执行要求保护的方法的程序的非暂时性计算机可读介质；当计算机程序在处理器上运行时，通过具有用于执行要求保护的方法的程序代码的计算机程序；通过作为执行要求保护的方法的结果的输出图像；和/或通过输入和输出图像数据训练的神经网络设备或机器学习设备，其中输出图像数据是通过要求保护的方法从输入图像数据创建的。