[发明专利]一种放大成像系统快速对焦装置的异色光源匹配检测方法

说明书

本发明涉及一种放大成像系统快速对焦装置的异色光源匹配检测方法，取一组待检测光源中的两只分别为光源O和光源P；采集光源所发光在样片空白区域中所成的像ImgO\ImgP；分别计算ImgO和ImgP中所有像素的红、绿、蓝通道均值；计算出ImgO和ImgP的不同颜色通道两两组合X与Y的匹配指数，若Index(O,P)大于或等于预设阈值，则此次检测的两只光源匹配合格，若Index(O,P)小于预设阈值，则此次检测的两只光源匹配不合格。可以通过本发明中方法对所选用的两点单色点光源之间进行快速的匹配性检测。当放大成像系统快速对焦装置上配置有超过两只点光源的情况下，可以实际使用环节中根据不同的样本或光照情况下选用不同的两只单色点光源进行齐焦检测。

技术领域

本发明涉及数字化病理成像领域，具体涉及一种放大成像系统快速对焦装置的异色光源匹配检测方法。

背景技术

在数字化病理领域，实现代替人工操作并且可以捕获、记录经过高倍率放大且不失真的微观结构，是重要目标之一。

如图1、图2所示，在放大成像系统的快速齐焦目的是在光学轴向(通常是垂直上下)上将被观察的样本准确放置在光学放大系统的物平面上，在放大倍率不变的前提下，使得在设计像平面上固定不动的相机能捕获到清晰、锐利的投影(也就是齐焦)。如果样本离开物平面，由于衍射作用，相机拍摄到的图像不但模糊，而且由于丢失了信息，是无法通过计算重建出正确的图像的。显微镜为了达到更强的光学解析力，需要选用数值孔径很高的物镜，使得景深非常浅，因而对齐焦的运动精度要求很高。

现有解决方法一般应用如下原理之一：

1、最大对比度法。在齐焦状态下，衍射作用最小，“模糊”程度也就最低，即对比度最高。因此通过比较不同位置上的对比度，就可以找到齐焦的距离。代表发明如201610508675.6和201510961654.5。但是，某一距离上的：“模糊”程度无法揭示其与齐焦位置的距离和方向，因此往往需要在很多平面上进行探索、对比锐利度，才能找到齐焦位置，这需要花费大量时间。

2、衍射效应估算法。通过估算衍射效应造成的同心圆状的点扩散函数(pointspread function)分布的某些指标估算离焦距离。代表发明如201510330496.3。在实际应用中，此衍射效应图像收到样本本身图像的干扰极大，难以估算，并且离焦程度稍高则呈现为均匀、连续的模糊，无法进行估算。

3、测距法。使用超高精度的测距工具，测量样本到某一预设位置(通常是光路上的某点)的距离，此类测距工具价格不菲，而且精度上限较低，如201610589541.1和201510239075.X。

4、相差法。利用半透半反射镜将光路分割“复制”多份，每一份的设计“像”平面相同。在每一份的设计像平面的前或后安置副成像元件，近似等价于同时在多个距离上测量对比度。对于均匀、连续的样本，样本的齐焦距离变化也均匀连续。齐焦时，主成像元件对比度高于副成像元件；一定程度失焦时，某个副成像元件对比度将高于主成像元件和其他成像元件。如此通过对比各个成像元件的对比度，可以监测齐焦距离的变化，对应的进行补偿移动。这样的光学系统复杂度极大提高，还存在各“镜像”光路间一致性的问题，成本较高。

为此，申请人提出一种无需增加昂贵外部辅助设施就能够快速实现放大成像系统的齐焦方法和装置。

如图1、图2所示，在一个发射角广阔的点光源照亮样本时，在成像元件上产生样本的“像”(Image)。当样本在放大单元的齐焦距离上(也就是与成像元件共轭)时，“像”最为锐利(也就是对准了焦)。此时，一方面根据基本原理，无论光源相对光路中轴(简称中轴)位置如何，“像”相对光路中轴的位置都不会改变。另一方面，并且相对一个“不变”的放大单元其齐焦距离也是固定不变的，其齐焦面至其距离始终不变。