一种显微镜下纤维横截面切片对焦数字图像获取方法

摘要

一种显微镜下纤维横截面切片对焦数字图像获取方法，包括以下步骤：(1)获取初步全景图，对于系统中涉及到的三向移动载物台，记录下载物台水平面XY方向起始位置，移动Z方向至先验对焦位置，设置XY方向移动轨迹和移动步长后启动载物台，结束后将移动过程中定点拍摄的图像拼接成完整纤维切片大图，并移动载物台至起始位置；(2)对于初步全景图，计算XY方向投影，投影最小值位置即为纤维横截面切片中心位置；(3)将中心位置换算成载物台XY方向移动距离，移动载物台，镜头对准切片中心位置，基于先验对焦位置的两阶段搜索策略完成自动对焦。本发明使得人工得以节约，减少后续图像处理的误判。

主权项

一种显微镜下纤维横截面切片对焦数字图像获取方法，其特征在于所述方法采用设备包括带有三向移动载物台的显微镜、安装在显微镜上的摄像头和计算机控制器，所述的计算机控制器与摄像头、三向移动载物台的对应控制信号端相连，所述的图像获取方法具体包括以下步骤：(1)采用三向移动载物台获取初步全景图：首先，由计算机控制器记录三向移动载物台水平面XY方向起始位置，将纤维横截面切片放置在三向移动载物台上，移动Z方向至先验对焦位置，采用计算机控制器设置三向移动载物台在XY方向的移动轨迹和移动步长，启动载物台；三向移动载物台按照前述设置轨迹进行工作，计算机控制器启动摄像头对于显微镜下的图像在三向移动载物台的移动步长停顿点处进行定点拍摄，结束后摄像头将移动过程中定点拍摄的图像发送至计算机控制器，计算机控制器拼接成完整的纤维横截面切片大图，三向移动载物台移动至起始位置；(2)对于初步全景图即完整的纤维横截面切片大图，计算机控制器计算纤维横截面切片大图在X、Y方向的投影，得到纤维横截面切片的中心位置；(3)将中心位置换算成载物台XY方向移动距离，计算机控制器驱动三向移动载物台将显微镜的镜头移至切片中心位置，采用基于先验对焦位置的两阶段搜索策略完成Z方向的自动对焦，并重复步骤(1)，在XY平面再次扫描获取最终对焦的纤维横截面切片全景图；步骤(1)中，所述的先验对焦位置是指计算机控制器记录的三向移动载物台前次使用后产生的对焦位置；步骤(3)中，采用基于先验对焦位置的两阶段搜索策略完成Z方向的自动对焦具体包括，第一步搜索采用较大的载物台Z方向步长，当对焦算子大小发生转变趋势时采用较小步长搜索；步骤(3)中，找到纤维横截面切片中心位置，移动载物台，使得显微镜的物镜中心对准切片中心位置，载物台完成切片图像自动对焦，采用梯度算子C作为对焦算子在Z方向一段范围内进行对焦搜索，C取最大值时为最佳对焦位置，算子如下式：$C\left(z\right)=\underset{i=1}{\overset{M-1}{\Sigma }}\underset{j=1}{\overset{N-1}{\Sigma }}({(I(i+1,j)-I(i,j))}^2+{(I(i,j+1)-I(i,j))}^2))$z的取值范围是载物台Z方向游程；M为图像X方向像素个数，N为图像Y方向象素个数，I(i+1,j)是坐标为(i+1,j)的像素点灰度I(i,j)是坐标为(i,j)的像素点灰度；I(i,j+1)是坐标为(i,j+1)的像素点灰度。