[发明专利]一种高精准显微图像自动聚焦方法及系统、计算机设备

说明书

本发明公开一种高精准显微图像自动聚焦方法及系统、计算机设备，该方法基于显微图像感兴趣区域来计算显微图像的清晰度值，可以提高单幅显微图像清晰度计算的准确度，同时节省计算时间，提高计算效率；基于感兴趣区域在显微图像中的位置计算相邻视野显微图像重叠区域的大小，从而动态调整重叠区域的宽度，一方面可以确保重叠区域包含足够的纹理信息，使显微图像清晰度计算准确，另一方面可以提高计算效率；本发明考虑到相邻视野间重叠区域显微图像内容相同，且相邻视野间位置变化不大，聚焦位置基本不变，因此采用上一视野得到的最佳聚焦位置作为当前视野的预聚焦位置，可显著节省聚焦所需的时间。

技术领域

本发明涉及显微图像处理技术领域，尤其是一种高精准显微图像自动聚焦方法及系统、计算机设备。

背景技术

从十七世纪初制造出第一台光学显微镜，到二十世纪初设计出第一台透视电子显微镜，人类对微观世界的探索逐渐深入。随着电子技术的迅猛发展，一些透射电子显微镜的分辨率能够达到亚埃级，人们可以清晰的看到原子的结构。由于获得的图像分辨率越来越高，显微镜逐渐在医学研究和生物学等领域中被广泛使用。随之也带来一个问题，得到的图像分辨率越高，显微镜的景深越小。在小景深条件下，样本表面任何轻微的起伏或硬件平台任何的精度缺陷都会导致无法获取到清晰图像，尤其是在全样本大范围视野扫描过程中，图像质量及扫描速度更是无法有效保证，这已经成为目前制约显微图像数字化及人工智能识别中的一个极为关键的因素。因此，在极小景深条件下，如何基于图像数据反馈进行光路系统在焦状态评估，并能在全样本数千个视野高速扫描过程中保持图像的在焦状态，是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明提供一种高精准显微图像自动聚焦方法及系统、计算机设备，用于克服现有技术中在极小景深条件下无法兼顾扫描速度和图像质量等缺陷。

为实现上述目的，本发明提出一种高精准显微图像自动聚焦方法，包括：

S1：采集当前视野下的N张显微图像，根据感兴趣区域计算所述显微图像的清晰度值，将最大清晰度值对应的显微图像作为当前视野下的聚焦显微图像，所述聚焦显微图像对应的Z轴位置作为当前视野下的最佳聚焦位置；

S2：将玻片载物台移动到下一视野，并将上一视野得到的最佳聚焦位置作为当前视野的预聚焦位置，在预聚焦位置采集当前视野的预聚焦显微图像，预聚焦显微图像与上一视野的聚焦显微图像具有相互重叠区域；相互重叠区域的大小根据上一视野的聚焦显微图像的感兴趣区域的位置进行调整；

S3：分别计算预聚焦显微图像与上一视野的聚焦显微图像中相互重叠区域的清晰度值，获得预聚焦显微图像与上一视野的聚焦显微图像中相互重叠区域的清晰度差值；

S4：将所述清晰度差值与预先设定的阈值进行比较，若所述清晰度差值小于预先设定的阈值，则将预聚焦位置作为最佳聚焦位置，预聚焦显微图像作为聚焦显微图像，并返回继续执行S2；若所述清晰度差值大于预设的阈值，则往下执行S5；

S5：计算显微镜物镜沿Z轴方向的移动步长，并计算上一视野聚焦显微图像和当前视野预聚焦显微图像中相互重叠区域的差值图像，根据所述差值图像计算所述差值图像的特征值，根据所述特征值判定当前视野的失焦方向；

S6：根据所述失焦方向和移动步长移动显微镜物镜，并重新采集当前视野的显微图像作为预聚焦显微图像，并返回执行S3和S4。

为实现上述目的，本发明提出一种高精准显微图像自动聚焦系统，包括：

初始聚焦模块，用于采集当前视野下的N张显微图像，根据感兴趣区域计算所述显微图像的清晰度值，将最大清晰度值对应的显微图像作为当前视野下的聚焦显微图像，所述聚焦显微图像对应的Z轴位置作为当前视野下的最佳聚焦位置；