一種顯微影像檢測儀器及其自動調焦方法
【專利摘要】本申請公布了一種顯微影像檢測儀器及其自動調焦方法，該顯微影像檢測儀器包括顯微鏡、攝像裝置、驅動裝置、與被測物具有預定相對位置的標記圖案，所述標記圖案可被置于檢測區域和控制裝置，顯微鏡包括用于承載被測物的載物臺和用于放大被測物的物鏡攝像裝置設置在顯微鏡物鏡的上方，可控的拍攝被測物經物鏡放大后的圖像，并輸出圖像數據給控制裝置；驅動裝置能夠驅動載物臺和物鏡中的至少一者移動到預定位置；控制裝置用于對外部或內部數據進行處理和生成控制信息，分別耦合到攝像裝置和驅動裝置。本申請的顯微影像檢測儀器在保證被測物的拍照圖像清晰度的同時實現自動調焦。
【專利說明】—種顯微影像檢測儀器及其自動調焦方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及醫療設備領域，尤其涉及一種顯微影像檢測儀器及其自動調焦方法。【背景技術】
[0002]目前，公知的尿液有形成分分析儀的顯微影像系統都是定焦距形式的，都是從一個固定的復位光耦位置開始，使步進電機運行固定的步數到顯微鏡物鏡焦平面位置來實現，其圖像的清晰穩定性主要依靠機械運動的高精度和結構不變形來保證的。
[0003]但是，由于機械加工誤差、裝配誤差、運輸、振動等因素，顯微鏡載物臺在運動中會出現間隙、空回等非線性環節，這些環節對載物臺的定位精度影響很大，導致物距發生變化。另外，環境溫度的變化引起的顯微鏡結構熱變形也會導致物距發生變化和漂移。這使得顯微鏡物鏡在進行切換和載物臺運動的過程中，由于檢測池與物鏡之間的距離發生變化而導致圖像變得模糊或圖像清晰度不穩定。而良好的圖像質量對數字圖像分析與識別又非常重要，為獲得質量良好的圖像就需要反復調焦，目前主要依靠儀器使用者手動修改焦距控制參數來重新使圖像變得清晰，這樣就增加了使用者的難度，不能夠滿足全自動分析儀器的使用需求。
【發明內容】
[0004]本申請要解決的主要技術問題是，提供一種可自動調焦的顯微影像檢測儀器及其自動調焦方法。
[0005]本申請一方面提供一種顯微影像檢測儀器，包括:顯微鏡，顯微鏡包括用于承載被測物的載物臺和用于放大被測物的物鏡；攝像裝置，設置在物鏡上方，用于可控的拍攝經物鏡放大后的圖像，并輸出圖像數據；驅動裝置，用于驅動載物臺和物鏡中的至少一者移動到預定位置；與被測物具有預定相對位置的標記圖案，所述標記圖案可被置于檢測區域；用于對外部或內部數據進行處理和生成控制信息的控制裝置，控制裝置分別耦合到攝像裝置和驅動裝置，控制裝置接收檢測命令，獲取初始目標位置信息，根據初始目標位置信息控制顯微鏡的載物臺和物鏡中的至少一者在垂直與標記圖案的方向上移動到初始目標位置，在移動過程中控制攝像裝置對位于檢測區域內的標記圖案拍攝照片，控制裝置接收攝像裝置輸出的圖像數據，通過清晰度分析軟件計算拍攝照片的清晰度，將拍攝照片的清晰度和預存的清晰度標定曲線進行比對，得到補償值，根據補償值和標記圖案至被測物之間的距離差的和，計算用于確定被測物實際焦距的目標位置信息；清晰度是在攝像裝置分辨率不變的情況下，表示拍攝照片上圖案輪廓清晰性的參數；清晰度標定曲線為通過預先獲取的標記圖案照片的清晰度及其對應位置信息生成的曲線。
[0006]本申請又一方面提供一種顯微影像檢測儀器，包括:顯微鏡，顯微鏡包括用于承載被測物的載物臺和用于放大被測物的物鏡；攝像裝置，設置在物鏡上方，用于可控的拍攝經物鏡放大后的圖像，并輸出圖像數據；驅動裝置，用于驅動載物臺和物鏡中的至少一者移動到預定位置；與被測物具有預定相對位置的標記圖案，所述標記圖案可被置于檢測區域；用于對外部或內部數據進行處理和生成控制信息的控制裝置，控制裝置分別耦合到攝像裝置和驅動裝置，控制裝置接收檢測命令，獲取初始目標位置信息，根據初始目標位置信息控制顯微鏡的載物臺和物鏡中的至少一者在垂直與標記圖案的方向上移動到初始目標位置，在移動過程中控制攝像裝置對位于檢測區域內的標記圖案拍攝照片，控制裝置接收攝像裝置輸出的圖像數據，通過清晰度分析軟件計算拍攝照片的清晰度，判斷拍攝照片的清晰度是否符合預定的清晰度范圍，如果是，則根據初始目標位置信息和標記圖案至被測物之間的距離差計算用于確定被測物實際焦距的目標位置信息，否則將拍攝照片的清晰度和清晰度標定曲線進行比對，得到補償值，根據補償值和標記圖案至被測物之間的距離差計算用于確定被測物實際焦距的目標位置信息；清晰度是在攝像裝置分辨率不變的情況下，表示照片上圖案輪廓清晰性的參數；清晰度標定曲線為通過預先獲取的標記圖案照片的清晰度及其對應位置信息生成的曲線。
[0007]本申請又一方面還提供的一種用于顯微影像檢測儀器的自動調焦方法，包括:
[0008]獲取初始目標位置信息；
[0009]根據初始目標位置信息控制顯微鏡的載物臺和物鏡中的至少一者在垂直與標記圖案的方向上移動到初始目標位置；
[0010]在移動過程中控制顯微影像檢測儀器的攝像裝置對位于檢測區域的標記圖案拍攝照片；
[0011]計算拍攝照片的清晰度，所述清晰度是在攝像裝置分辨率不變的情況下，表示照片上圖案輪廓清晰性的參數；
[0012]將拍攝照片的清晰度和清晰度標定曲線進行比對，得到補償值，所述清晰度標定曲線為通過預先獲取的標記圖案照片的清晰度及其對應位置信息生成的曲線；
[0013]根據補償值和標記圖案至被測物之間的距離差的和，計算用于確定被測物實際焦距的目標位置信息。
[0014]本申請提供的另一種用于顯微影像檢測儀器的自動調焦方法，包括:
[0015]獲取初始目標位置信息；
[0016]根據初始目標位置信息控制顯微鏡的載物臺和物鏡中的至少一者在垂直與標記圖案的方向上移動到初始目標位置；
[0017]在移動過程中控制顯微影像檢測儀器的攝像裝置對位于檢測區域內的標記圖案拍攝照片；
[0018]計算拍攝照片的清晰度，所述清晰度是在攝像裝置分辨率不變的情況下，表示照片上圖案輪廓的清晰性的參數；
[0019]判斷拍攝照片的清晰度是否符合預定的清晰度范圍，如果是，則根據初始目標位置信息和標記圖案至被測物之間的距離差計算用于確定被測物實際焦距的目標位置信息，否則將拍攝照片的清晰度和清晰度標定曲線進行比對，得到補償值，根據補償值和標記圖案至被測物之間的距離差計算用于確定被測物實際焦距的目標位置信息，所述清晰度標定曲線為通過預先獲取的標記圖案照片的清晰度及其對應位置信息生成的曲線。
[0020]本申請又一方面提供一種用于顯微影像檢測儀器的自動調焦裝置，包括:
[0021]信息獲取單元,用于獲取初始目標位置信息；
[0022]第一控制單元，用于根據初始目標位置信息控制顯微鏡的載物臺和物鏡中的至少一者在垂直與標記圖案的方向上移動到初始目標位置；
[0023]第二控制單元，用于在移動過程中控制顯微影像檢測儀器的攝像裝置對位于檢測區域內的標記圖案拍攝照片；
[0024]第一計算單元，用于計算拍攝照片的清晰度，所述清晰度是在攝像裝置分辨率不變的情況下，表示照片上圖案輪廓清晰性的參數；
[0025]第二計算單元，用于判斷拍攝照片的清晰度是否符合預定的清晰度范圍，如果是，則根據初始目標位置信息和標記圖案至被測物之間的距離差計算用于確定被測物實際焦距的目標位置信息，否則將拍攝照片的清晰度和清晰度標定曲線進行比對，得到補償值，根據補償值和標記圖案至被測物之間的距離差計算用于確定被測物實際焦距的目標位置信息，所述清晰度標定曲線為通過預先獲取的標記圖案照片的清晰度及其對應位置信息生成的曲線。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1是本申請的一種顯微影像檢測儀器結構示意圖；
[0027]圖2是本申請的一種用于顯微影像檢測儀器的自動調焦方法流程圖；
[0028]圖3是本申請的一種用于顯微影像檢測儀器的自動調焦方法流程圖；
[0029]圖4是本申請用于顯微影像檢測儀器的自動調焦方法中曲線匹配定位法原理圖；
[0030]圖5是本申請的一種用于顯微影像檢測儀器的自動調焦裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面通過【具體實施方式】結合附圖對本發明作進一步詳細說明。在本申請實施例中，通過在顯微影像檢測儀器的載物臺上或檢測池上設置一標記圖案，標記圖案可以是圖形、符號、文字或其組合。在每個樣本拍照前，先根據默認焦距對標記圖案進行拍照，根據圖像清晰度值和已經標定的清晰度標定曲線比較，計算出焦距變化量。根據標記圖案和被測物之間的距離是穩定的這一關系，再間接計算被測物的實際焦距，然后在該實際焦距上進行拍照。本申請增加了一個對圖像清晰度進行評價的環節，參與顯微鏡調焦的控制，形成閉環控制，實現了顯微鏡的自動調焦。
[0032]下面以顯微影像檢測儀器為尿液有形成分分析儀為例進行說明。
[0033]實施例一
[0034]如圖1所示,一種尿液有形成分分析儀包括:
[0035]顯微鏡1、攝像裝置2、驅動裝置3和控制裝置4，顯微鏡I包括用于承載被測物的載物臺12和用于放大被測物的物鏡11，載物臺12上設有與被測物具有預定相對位置的標記圖案；攝像裝置2設置在物鏡11的上方，可控的拍攝被測物經物鏡11放大后的圖像，并輸出圖像數據給控制裝置4 ;驅動裝置3能夠驅動載物臺12和物鏡11中的至少一者移動到預定位置；控制裝置4用于對外部或內部數據進行處理和生成控制信息，分別耦合到攝像裝置2和驅動裝置3。其中，攝像裝置2可為CXD攝像頭，當然也可為其它具有攝像或拍照等功能的攝像頭，驅動裝置3包括步進電機31和驅動電路32，控制裝置4可以為計算機，計算機安裝有清晰度分析軟件，清晰度分析軟件用于分析攝像裝置2所拍攝照片的清晰度，本申請實施例中，清晰度是指在攝像裝置分辨率不變的情況下，表示照片上圖案輪廓清晰性的參數。清晰度分析軟件可以采用現有的或將來出現的軟件來分析照片的清晰度。
[0036]控制裝置4接收到檢測命令后，獲取初始目標位置信息，初始目標位置信息為根據理論上的焦距而得出的數值，其可以是坐標信息，也可以是步進電機31的移動步數，根據該初始目標位置信息控制驅動裝置3驅動顯微鏡I的載物臺12和物鏡11中的至少一者在垂直與標記圖案的方向上移動到初始目標位置，即理論上的焦平面。理論上認為載物臺12和物鏡11中的至少一者在該初始目標位置時，拍攝到的被測物的照片的清晰度最好，但是由于存在種種原因，例如機械結構的變形和溫度等，可能會導致最佳焦距處發生偏移，故需要計算得到補償值，根據該補償值和標記圖案至被測物之間的距離差的和，得到用于確定被測物實際焦距的目標位置信息。控制裝置4在得到被測物實際焦距的目標位置信息后控制載物臺12和物鏡11中的至少一者移動，使被測物位于檢測區域，并根據被測物實際焦距的目標位置信息控制載物臺12和物鏡11中的至少一者在垂直與被測物的方向上移動到最終目標位置。檢測區域是相對于物鏡而言，在需要拍照時，位于物鏡的拍攝范圍內的區域即為檢測區域。
[0037]通常情況下，檢測池5放置在載物臺12上，因此本實施例中，標記圖案可以設置在檢測池5上，例如檢測池的玻片上或池底或貼在底部的外側，標記圖案也可以設置在載物臺上，例如設置在檢測池附近或設置在載物臺上被檢測池覆蓋的區域。當然，本領域技術人員根據本申請公開的內容，也可以將標記圖案設置在攝像裝置2能夠拍攝照片的其它位置，無論哪種設置方式，標記圖案和被測物之間都應具有一定的距離關系，從而使兩者的焦距也存在該距離關系。
[0038]基于本實施例中的尿液有形成分分析儀，需要先生成清晰度標定曲線、然后根據初始目標位置信息對標記圖案進行拍攝照片，計算標記圖案照片的清晰度，根據標記圖案的照片的清晰度和清晰度標定曲線確定位置補償值，根據標記圖案和被測物之間的距離關系和補償值確定被測物的實際焦距位置。
[0039]清晰度標定曲線可以是出廠時預先存儲在儀器內部的，也可以由用戶在使用時生成，例如在儀器開機初始化時自動對標記圖案進行清晰度曲線標定，得到清晰度標定曲線，清晰度標定曲線為通過預先獲取的標記圖案照片的清晰度及其對應位置信息生成的曲線。其生成過程為:在控制載物臺和物鏡中的至少一者移動，使標記圖案位于檢測區域，然后控制載物臺和物鏡中的至少一者在垂直于標記圖案的方向上(例如Z向)移動，每移動設定距離即拍攝至少一張標記圖像的照片，計算與拍攝位置對應的照片的清晰度，生成清晰度及其對應位置信息的曲線，即清晰度標定曲線。
[0040]如圖2所示，一種用于顯微影像檢測儀器的自動調焦方法包括以下步驟:
[0041]步驟100，使標記圖案位于檢測區域。
[0042]控制設置在顯微鏡的載物臺或檢測池上的標記圖案位于檢測區域。如果標記圖案已經位于檢測區域，則不再移動，如果標記圖案不在檢測區域，則控制裝置控制驅動裝置驅動顯微鏡載物臺或物鏡中的至少一者移動，使載物臺或檢測池上的標記圖案位于檢測區域，該檢測區域即攝像裝置能夠對標記圖案進行拍照的區域。
[0043]步驟101,獲取初始目標位置信息。
[0044]控制裝置接收到檢測命令后,獲取初始目標位置信息，該初始目標位置信息可以是坐標信息，也可以是步進電機移動的步數。獲取初始目標位置信息一種方式為:直接將初始目標信息設置為預設的固定值；另一種方式為:從清晰度標定曲線上查找出清晰度值最大的位置，該最大清晰度值對應的位置信息(例如Z向坐標)即為初始目標位置信息。
[0045]步驟102，將載物臺和物鏡中的至少一者移動到初始目標位置。
[0046]根據初始目標位置信息控制顯微鏡的載物臺和物鏡中的至少一者在垂直與標記圖案的方向上移動到初始目標位置。
[0047]在一種具體實例中，控制裝置獲取到初始目標位置信息后，將Z向的坐標信息轉換為驅動裝置中的步進電機的運行步數，通過控制驅動裝置驅動物鏡在垂直與標記圖案的方向上(例如Z向)移動到該初始目標位置。
[0048]步驟103，對標記圖案拍照。
[0049]在移動過程中控制顯微影像檢測儀器的攝像裝置對標記圖案拍攝照片。
[0050]載物臺和物鏡中的至少一者在移動到初始目標位置時，控制裝置控制攝像裝置對標記圖案拍攝一張照片。
[0051]為了避免圖像噪聲和標記物偏移等影響，也可在移動的過程中控制攝像裝置每移動一段距離即對標記圖案拍攝至少一張照片，得到與位置對應的多張照片。例如等間隔拍攝多張照片(例如照片的數量可取10幀到20幀之間)并在后續步驟中對多張照片進行分析計算圖像清晰度。對于多張照片的拍攝，可以是在移動到距離初始目標位置還有一定距離時開始拍攝，直到移動到初始目標位置，即在初始目標位置處拍攝的是最后一張照片。也可以是移動到初始目標位置后，再通過向上或向下移動等間隔拍攝多張照片。步驟104，計算照片的清晰度。
[0052]控制裝置通過在其內設置的清晰度軟件對拍攝照片進行清晰度計算。
[0053]步驟105，獲取補償值。
[0054]將拍攝照片的清晰度和清晰度標定曲線進行比對，得到補償值。
[0055]在控制裝置控制攝像裝置對標記圖案拍攝一張照片的情況下，控制裝置接收攝像裝置輸出的圖像數據，計算這一張拍攝照片的清晰度，查找預先獲取的清晰度標定曲線上的最佳清晰度，計算這一張拍攝照片的清晰度對應的第四位置信息和最佳清晰度對應的第二位置信息之間的差值，如果差值小于設定閾值，則補償值為零，如果差值大于或等于設定閾值，則補償值為初始目標位置信息與最佳清晰度對應的第二位置信息之間的差值。
[0056]在拍攝了與位置對應的多張照片的情況下，控制裝置接收攝像裝置輸出的多張照片的圖像數據，計算每張照片的清晰度，將多張照片的清晰度按照位置順序生成的清晰度曲線段和清晰度標定曲線進行曲線形狀相似性匹配，在清晰度標定曲線上找到最佳匹配位置，在一種具體實例中，可通過Pearson相關系數法進行相關性匹配，尋找到最佳匹配位置。然后計算最佳匹配位置對應的第三位置信息和清晰度標定曲線上最佳清晰度對應的第二位置信息之間的差值，將差值作為補償值，其中第三位置信息為最后一張照片的清晰度在最佳匹配位置處對應的點在清晰度標定曲線上的位置信息。請參考圖4，圖中所示為曲線匹配定位法原理圖，縱坐標為清晰度，橫坐標為載物臺沿垂直于標記圖案的Z向移動的坐標，實線代表清晰度標定曲線，虛線代表多點形成的清晰度曲線段，其中，c點為清晰度標定曲線上最佳清晰度對應的第二位置，a-b之間的曲線段為最佳匹配位置，a點為載物臺沿Z向移動時拍攝第一張照片所對應的點，b點為拍攝最后一張照片所對應的點，最后一張照片也是載物臺在當前位置拍攝的照片，b點即為第三位置。b點坐標和c點坐標之間的差值即為補償值。
[0057]步驟106，計算被測物實際焦距的目標位置信息。
[0058]根據補償值和標記圖案至被測物之間的距離差的和，計算用于確定被測物實際焦距的目標位置信息。在控制載物臺移動的具體實例中，被測物實際焦距的目標位置等于載物臺的當前位置加上補償值再加上標記圖案至被測物之間的距離差，其中補償值和標記圖案至被測物之間的距離差根據移動的方向可以是正值或負值。
[0059]另外，當控制裝置得到被測物實際焦距的目標位置信息后，根據被測物實際焦距的目標位置信息控制載物臺和物鏡中的至少一者在垂直與被測物的方向上移動到最終目標位置，即移動到被測物的實際焦平面上，然后控制裝置控制攝像裝置對被測物進行拍照。如果被測物不在檢測區域內，則需要控制載物臺和物鏡中的至少一者移動，使被測物位于檢測區域，然后再進行拍照。
[0060]根據本申請公開的內容，本領域技術人員應當理解，上述步驟100也可以在步驟102之后執行，即在拍照時標記圖案位于檢測區域即可。
[0061]實施例二
[0062]本實施例與實施例一不同的是，在根據初始目標位置信息對標記圖案進行拍攝照片后先判斷照片的清晰度是否符合要求，如果符合則不需要計算焦距的補償值，如果不符合要求，再計算焦距的補償值，從而可避免不必要的運算。
[0063]如圖3所示，包括以下步驟:
[0064]步驟200，使標記圖案位于檢測區域。
[0065]步驟201,獲取初始目標位置信息。
[0066]步驟202，將載物臺和物鏡中的至少一者移動到初始目標位置。
[0067]步驟203，對標記圖案拍照。
[0068]步驟204，計算照片的清晰度。
[0069]步驟205，判斷清晰度是否符合預定的范圍。
[0070]判斷拍攝照片的清晰度是否符合預定的清晰度范圍。如果是，則執行步驟206，根據初始目標位置信息和標記圖案至被測物之間的距離差計算用于確定被測物實際焦距的目標位置信息，否則執行步驟207，將拍攝照片的清晰度和清晰度標定曲線進行比對，得到補償值，根據補償值和標記圖案至被測物之間的距離差計算用于確定被測物實際焦距的目標位置信息。
[0071]上述實施例通過圖像清晰度作為調焦控制系統的閉環反饋環節，控制步進電機運行，不僅減少了反復調焦的次數，不影響檢測速度，而且保證了圖像的清晰度和穩定性。同時，該方法不受檢測池污染程度、尿液透明度、運行時間、磨損情況等因素影響，實現了真正的自動調焦。
[0072]另外，通過多點清晰度與標定的清晰度曲線匹配算法，不僅可快速確定最佳清晰度的載物臺坐標或者步進電機的運行步數，而且可改善標記圖案、圖像噪聲或載物臺運動誤差導致的清晰度曲線具有毛刺和多峰的問題。
[0073]實施例三
[0074]本實施例與上述實施例不同的是，尿液有形成分分析儀中的顯微鏡機體內和機體外的設置有溫度傳感器，尿液有形成分分析儀器內存儲有溫度-位置信息曲線。溫度傳感器檢測實時溫度信息，控制裝置接收來自于溫度傳感器的溫度信息，根據溫度信息從預先存儲的溫度-位置信息曲線上得到對應的第一位置信息，將第一位置信息作為初始目標位置信息，在對被測物拍照之前，根據該初始目標位置信息控制顯微鏡的載物臺和物鏡中的至少一者在垂直與標記圖案的方向上移動到初始目標位置，先對標記圖案進行拍照，然后采用上述實施例中的方案對焦距進行補償。
[0075]顯微鏡機體內的溫度傳感器可設置多個，在本實施例中，在顯微鏡彎臂處設置第一溫度傳感器，在載物臺下方設置第二溫度傳感器，同時在尿液有形成分分析儀所處環境中放置第三溫度傳感器，控制裝置接收來自于溫度傳感器的溫度信息，根據溫度信息從預先存儲的溫度-位置信息曲線上得到對應的第一位置信息，將第一位置信息作為初始目標位置信息。在本實施例中，控制裝置接收來自于第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和第三溫度傳感器輸出的溫度信息，計算出當量溫度，從預先存儲的溫度-位置信息曲線上讀取與該當量溫度對應的第一位置信息。當量溫度為與尿液有形成分分析儀所處環境的環境溫度和尿液有形成分分析儀器內部溫度對尿液有形成分分析儀綜合作用等效的溫度，因此當量溫度為環境溫度和儀器內部溫度的函數。
[0076]當環境溫度和機體內溫度差別較大時，由于顯微鏡內部的密封性和金屬導熱快的特點，顯微鏡鏡架溫升快，變形大。當環境溫度緩慢上升，和顯微鏡溫度趨于平衡和穩定的時候，顯微鏡變形反而減小。為方便當量溫度的計算，在一種具體實例中，規定當量溫度Tv的計算公式為:
[0077]Tv=W1 (T1-T3) +W2 (T2-T3) +T3
[0078]W^W2=I
[0079]其中Wl、W2為權重因子反應該處的溫度變化對顯微鏡變形影響的程度，T1為顯微鏡機體內第一測溫點的溫度T2為顯微鏡機體內第二測溫點的溫度，T3為尿液有形成分分析儀周圍環境溫度。
[0080]當然，該當量溫度的計算公式還可有其他計算公式。
[0081]控制裝置在得到補償值后，會根據接收到的實時溫度信息和補償值更新溫度-位置信息曲線，為以后的使用提供更適合的初始目標位置信息。
[0082]儀器在溫度穩定的情況下焦距是穩定的，不同的溫度有不同的變形量，即不同的焦距，為了減少調焦的次數，進一步提高樣本分析的速度，預先將該溫度和對應的清晰圖像的焦距(例如步進電機的運行步數)記憶下來，并在分析儀器的顯微鏡支座的溫度變形敏感點和周圍環境增加若干測溫點，反應儀器內部和外部的溫度變化情況。在以后的儀器運行過程中根據實時的溫度情況決定初始焦距(即初始目標位置信息)，該初始焦距使得拍攝圖像的位置在最佳清晰圖像的位置附近，因而可減少載物臺或物鏡的移動量，盡快調整到最終目標位置。
[0083]實施例四
[0084]基于上述自動調焦方法，一種用于尿液有形成分分析儀的自動調焦裝置如圖5所示，包括信息獲取單元50、 第一控制單元51、第二控制單元52、第一計算單元53和第二計算單元54。
[0085]信息獲取單元50用于獲取初始目標位置信息；第一控制單元51用于根據初始目標位置信息控制驅動裝置55驅動顯微鏡的載物臺和物鏡中的至少一者在垂直與標記圖案的方向上移動到初始目標位置；第二控制單元52用于在移動過程中控制尿液有形成分分析儀的攝像裝置56對位于檢測區域內的標記圖案拍攝照片；第一計算單元53用于計算拍攝照片的清晰度，清晰度是在攝像裝置分辨率不變的情況下，表示照片上圖案輪廓清晰性的參數；第二計算單元54用于判斷拍攝照片的清晰度是否符合預定的清晰度范圍，如果是，則根據初始目標位置信息和標記圖案至被測物之間的距離差計算用于確定被測物實際焦距的目標位置信息，否則將拍攝照片的清晰度和清晰度標定曲線進行比對，得到補償值，根據補償值和標記圖案至被測物之間的距離差計算用于確定被測物實際焦距的目標位置信息，清晰度標定曲線為通過預先獲取的標記圖案照片的清晰度及其對應位置信息生成的曲線。第一控制單元51根據被測物實際焦距的目標位置信息控制載物臺和物鏡中的至少一者在垂直與被測物的方向上移動到最終目標位置。
[0086]顯微影像檢測儀器還可以為其他儀器。
[0087]以上內容是結合具體的實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。
【權利要求】
1.一種顯微影像檢測儀器，其特征在于，包括: 顯微鏡，所述顯微鏡包括用于承載被測物的載物臺和用于放大被測物的物鏡； 攝像裝置，設置在物鏡上方，用于可控的拍攝經物鏡放大后的圖像，并輸出圖像數據； 驅動裝置，用于驅動載物臺和物鏡中的至少一者移動到預定位置； 與被測物具有預定相對位置的標記圖案，所述標記圖案可被置于檢測區域； 用于對外部或內部數據進行處理和生成控制信息的控制裝置，所述控制裝置分別耦合到所述攝像裝置和驅動裝置，所述控制裝置接收檢測命令，獲取初始目標位置信息，根據所述初始目標位置信息控制顯微鏡的載物臺和物鏡中的至少一者在垂直與所述標記圖案的方向上移動到初始目標位置，在移動過程中控制所述攝像裝置對位于檢測區域內的標記圖案拍攝照片，所述控制裝置接收攝像裝置輸出的圖像數據，通過清晰度分析軟件計算拍攝照片的清晰度，將拍攝照片的清晰度和預存的清晰度標定曲線進行比對，得到補償值，根據所述補償值和標記圖案至被測物之間的距離差的和，計算用于確定被測物實際焦距的目標位置信息；所述清晰度是在攝像裝置分辨率不變的情況下，表示拍攝照片上圖案輪廓清晰性的參數；所述清晰度標定曲線為通過預先獲取的標記圖案照片的清晰度及其對應位置信息生成的曲線。
2.一種顯微影像檢測儀器，其特征在于，包括: 顯微鏡，所述顯微鏡包括用于承載被測物的載物臺和用于放大被測物的物鏡； 攝像裝置，設置在物鏡上方，用于可控的拍攝經物鏡放大后的圖像，并輸出圖像數據； 驅動裝置，用于驅動載物臺和物鏡中的至少一者移動到預定位置； 與被測物具有預定相對位置的標記圖案，所述標記圖案可被置于檢測區域； 用于對外部或內部數據進行處理和生成`控制信息的控制裝置，所述控制裝置分別耦合到所述攝像裝置和驅動裝置，所述控制裝置接收檢測命令，獲取初始目標位置信息，根據所述初始目標位置信息控制顯微鏡的載物臺和物鏡中的至少一者在垂直與所述標記圖案的方向上移動到初始目標位置，在移動過程中控制攝像裝置對位于檢測區域內的標記圖案拍攝照片，所述控制裝置接收攝像裝置輸出的圖像數據，通過清晰度分析軟件計算拍攝照片的清晰度，判斷拍攝照片的清晰度是否符合預定的清晰度范圍，如果是，則根據初始目標位置信息和標記圖案至被測物之間的距離差計算用于確定被測物實際焦距的目標位置信息，否則將拍攝照片的清晰度和清晰度標定曲線進行比對，得到補償值，根據補償值和標記圖案至被測物之間的距離差計算用于確定被測物實際焦距的目標位置信息；所述清晰度是在攝像裝置分辨率不變的情況下，表示照片上圖案輪廓清晰性的參數；所述清晰度標定曲線為通過預先獲取的標記圖案照片的清晰度及其對應位置信息生成的曲線。
3.如權利要求1或2所述的顯微影像檢測儀器，其特征在于，還包括: 用于容納被測物的檢測池； 所述標記圖案位于載物臺上或檢測池上。
4.如權利要求1至3中任一項所述的顯微影像檢測儀器，其特征在于，所述顯微影像檢測儀器還包括設置在顯微鏡機體內和機體外的溫度傳感器，所述控制裝置接收來自于所述溫度傳感器的溫度信息，根據所述溫度信息從預先存儲的溫度-位置信息曲線上得到對應的第一位置信息，將所述第一位置信息作為初始目標位置信息。
5.如權利要求4所述的顯微影像檢測儀器，其特征在于，所述溫度傳感器包括設置在顯微鏡彎臂處的第一溫度傳感器、設置在載物臺下方的第二溫度傳感器和放置在顯微影像檢測儀器所處環境中的第三溫度傳感器，所述控制裝置接收來自于所述第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和第三溫度傳感器輸出的溫度信息，計算當量溫度，從預先存儲的溫度-位置信息曲線上讀取與該當量溫度對應的第一位置信息，所述當量溫度為與顯微影像檢測儀器所處環境的環境溫度和顯微影像檢測儀器內部溫度對顯微影像檢測儀器綜合作用等效的溫度。
6.如權利要求1至3中任一項所述的顯微影像檢測儀器，其特征在于，根據被測物實際焦距的目標位置信息控制載物臺和物鏡中的至少一者在垂直與被測物的方向上移動到最終目標位置。
7.如 權利要求1至6中任一項所述的顯微影像檢測儀器，其特征在于，所述控制裝置在檢測到載物臺和物鏡中的至少一者移動到初始目標位置時控制攝像裝置對標記圖案拍攝一張照片，接收攝像裝置輸出的圖像數據，計算拍攝照片的清晰度，查找預先獲取的清晰度標定曲線上的最佳清晰度，計算拍攝照片的清晰度對應的第四位置信息和最佳清晰度對應的第二位置信息之間的差值，如果差值小于設定閾值，則補償值為零，如果差值大于或等于設定閾值，則補償值為所述初始目標位置信息與最佳清晰度對應的第二位置信息之間的差值。
8.如權利要求1至6中任一項所述的顯微影像檢測儀器，其特征在于，所述控制裝置在控制載物臺和物鏡中的至少一者移動的過程中控制攝像裝置每移動一段距離即對標記圖案拍攝至少一張照片，得到與位置對應的多張照片，接收攝像裝置輸出的多張照片的圖像數據，計算每張照片的清晰度，將多張照片的清晰度按照位置順序生成的曲線段和清晰度標定曲線進行曲線形狀相似性匹配，在清晰度標定曲線上找到最佳匹配位置對應的第三位置信息，計算第三位置信息和清晰度標定曲線上最佳清晰度對應的第二位置信息之間的差值，將差值作為補償值，所述第三位置信息為最后一張照片的清晰度在最佳匹配位置處對應的點在清晰度標定曲線上的位置信息。
9.一種用于顯微影像檢測儀器的自動調焦方法，其特征在于，包括: 獲取初始目標位置信息； 根據初始目標位置信息控制顯微鏡的載物臺和物鏡中的至少一者在垂直與標記圖案的方向上移動到初始目標位置； 在移動過程中控制顯微影像檢測儀器的攝像裝置對位于檢測區域的標記圖案拍攝照片; 計算拍攝照片的清晰度，所述清晰度是在攝像裝置分辨率不變的情況下，表示照片上圖案輪廓清晰性的參數； 將拍攝照片的清晰度和清晰度標定曲線進行比對，得到補償值，所述清晰度標定曲線為通過預先獲取的標記圖案照片的清晰度及其對應位置信息生成的曲線； 根據補償值和標記圖案至被測物之間的距離差的和，計算用于確定被測物實際焦距的目標位置信息。
10.一種用于顯微影像檢測儀器的自動調焦方法，其特征在于，包括: 獲取初始目標位置信息； 根據初始目標位置信息控制顯微鏡的載物臺和物鏡中的至少一者在垂直與標記圖案的方向上移動到初始目標位置； 在移動過程中控制顯微影像檢測儀器的攝像裝置對位于檢測區域內的標記圖案拍攝照片； 計算拍攝照片的清晰度，所述清晰度是在攝像裝置分辨率不變的情況下，表示照片上圖案輪廓的清晰性的參數； 判斷拍攝照片的清晰度是否符合預定的清晰度范圍，如果是，則根據初始目標位置信息和標記圖案至被測物之間的距離差計算用于確定被測物實際焦距的目標位置信息，否則將拍攝照片的清晰度和清晰度標定曲線進行比對，得到補償值，根據補償值和標記圖案至被測物之間的距離差計算用于確定被測物實際焦距的目標位置信息，所述清晰度標定曲線為通過預先獲取的標記圖案照片的清晰度及其對應位置信息生成的曲線。
11.如權利要求9或10所述方法，其特征在于，所述獲取初始目標位置信息包括: 接收來自于設置在顯微鏡機體內和機體外的溫度傳感器的溫度信息； 根據所述溫度信息從預先存儲的溫度-位置信息曲線上得到對應的第一位置信息，將所述第一位置信息作為初始目標位置信息。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，根據來自于設置在顯微鏡機體內和機體外的溫度傳感器的溫度信息計算當量溫度，從預先存儲的溫度-位置信息曲線上讀取與該當量溫度對應的第一位置信息，所述當量溫度為與顯微影像檢測儀器所處環境的環境溫度和顯微影像檢測儀器內部溫度對顯微影像檢測儀器綜合作用等效的溫度。
13.如權利要求11所述的方法，其特征在于，在得到補償值后還包括以下步驟，根據接收到的實時溫度信息和補償值更新所述溫度-位置信息曲線。
14.如權利要求9或10所述方法，其特征在于，在得到被測物實際焦距的目標位置信息后還包括:根據被測物實際焦距的目標位置信息控制載物臺和物鏡中的至少一者在垂直與被測物的方向上移動到最終目標位置。
15.如權利要求9至14中任一項所述的方法，其特征在于，當檢測到移動到初始目標位置時控制攝像裝置對標記圖案拍攝一張照片，所述將拍攝照片的清晰度和預先獲取的清晰度標定曲線進行比對得到補償值包括: 查找預先獲取的清晰度標定曲線上的最佳清晰度； 計算拍攝照片的清晰度和最佳清晰度的差值，如果差值小于設定閾值，則補償值為零，如果差值大于或等于設定閾值，則補償值為所述初始目標位置信息與最佳清晰度對應的第二位置信息之間的差值。
16.如權利要求9至14中任一項所述的方法，其特征在于，在移動過程中控制攝像裝置每移動一段距離即對標記圖案拍攝至少一張照片，得到與位置對應的多張照片； 所述將拍攝照片的清晰度和清晰度標定曲線進行比對得到補償值包括: 將多張照片的清晰度按照位置順序生成的清晰度曲線段和清晰度標定曲線進行曲線形狀相似性匹配，在清晰度標定曲線上找到最佳匹配位置； 計算第三位置信息和清晰度標定曲線上最佳清晰度對應的第二位置信息之間的差值，將差值作為補償值，所述第三位置信息為最后一張照片的清晰度在最佳匹配位置處對應的點在清晰度標定曲線上的位置信息。
17.一種用于顯微影像檢測儀器的自動調焦裝置，其特征在于包括:信息獲取單元，用于獲取初始目標位置信息； 第一控制單元，用于根據初始目標位置信息控制顯微鏡的載物臺和物鏡中的至少一者在垂直與標記圖案的方向上移動到初始目標位置； 第二控制單元，用于在移動過程中控制顯微影像檢測儀器的攝像裝置對位于檢測區域內的標記圖案拍攝照片； 第一計算單元，用于計算拍攝照片的清晰度，所述清晰度是在攝像裝置分辨率不變的情況下，表示照片上圖案輪廓清晰性的參數； 第二計算單元，用于判斷拍攝照片的清晰度是否符合預定的清晰度范圍，如果是，則根據初始目標位置信息和標記圖案至被測物之間的距離差計算用于確定被測物實際焦距的目標位置信息，否則將拍攝照片的清晰度和清晰度標定曲線進行比對，得到補償值，根據補償值和標記圖案至被測物之間的距離差計算用于確定被測物實際焦距的目標位置信息，所述清晰度標定曲線為通過預先獲取的標記圖案照片的清晰度及其對應位置信息生成的曲線。``
【文檔編號】G01N21/84GK103776831SQ201210398769
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月18日 優先權日:2012年10月18日
【發明者】周曉謀, 何延峰, 徐俊, 方國軍 申請人:蘇州惠生電子科技有限公司