基于焦平面估计的显微镜快速聚焦方法

发布时间：2021-04-04 05:13

　　随着图像技术日趋成熟与发展,自动显微镜技术带来的便捷已经受到各行各业的认可。在观察微观世界的任务中,显微镜自动聚焦技术通过使用图像算法和搜索策略,为工作者省去对焦和移动视野等重复且繁杂的工作。但在显微镜自动聚焦和扫描过程中仍存在效率问题。首先,显微镜相机拍摄的图像分辨率已经超过百万,且2K图像渐渐成为主流,图像本身计算量较大,导致清晰度评价算法效率低,影响聚焦效率。其次,显微镜成像易受到光照环境的影响,光照轻微的变化导致现有清晰度评价函数曲线不单调,从而影响聚焦算法准确性;现有清晰度评价函数无法满足较高计算效率的同时自适应光照强度。最后,需要图像数字化的任务量不断增加,现有焦点搜索策略以及扫描效率仍存在较大提升空间,效率低的焦点搜索策略和扫描策略会产生过多的搜索次数,影响聚焦和扫描性能。为了提高显微镜自动聚焦的效率,本文从清晰度评价函数、焦点搜索、多视野扫描三个方面提升聚焦效率。具体内容如下:1.提出自适应光照强度的显微镜快速聚焦方法。该方法在提升计算效率方面提出自适应内容位置的加窗法,可以在聚焦内容分布密集的位置加窗,减小清晰度评价函数计算量。在清晰度评价函数方面提出自适应光照强度的... 

【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

DNA倍体自动分析系统结构图

哈尔滨理工大学工学硕士学位论文-12-计算机硬件配置：CPU：i5-4460s，内存：8G，USB3.0接口。计算机软件环境：操作系统：windows7，开发环境：VS2013，开发语言：C++。图2-5DNA倍体自动分析系统结构图Fig.2-5StructureofDNAploidyanalysissystem电动载物台是在原始光学显微镜上添加三个步进电机，使得载物台可以在水平方向以及目镜方向运动，达到变换视野和控制改变焦距的目的，如图2-6所示：图2-6DNA倍体自动分析系统结构图Fig.2-6StructureofDNAploidyanalysissystem

哈尔滨理工大学工学硕士学位论文-18-3.3.2自适应光照强度的清晰度评价函数由LGV算法可知，通过统计低灰度值的个数评价图像的清晰度，此阈值为固定阈值，当灰度直方图发生偏移，此阈值失效将导致聚焦失败。如图3-3所示，为光照强度不同的两个环境下，对同一视野拍摄的两幅图像。其中图(a)视野较亮，高灰度值个数较多，可以推断其灰度直方图分布在灰度值较高的区域。图(b)视野较暗，低灰度值个数较少，可以推断其灰度直方图分布在灰度值较低的区域。图3-4为这两幅图像的灰度直方图。a)较亮图像b)较暗图像a)Brighterimageb)Darkerimage图3-3同一视野不同光照强度图像Fig.3-3Imageswithdifferentlightintensitiesinthesamefieldofview图3-4同一视野不同光照强度灰度直方图Fig.3-4Grayscalehistogramsofdifferentlightintensitiesinthesamefield

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种显微镜自动聚焦算法[J]. 梁隆恺,赵晶,何勇军.  哈尔滨理工大学学报. 2018(02)
[2]基于分数阶梯度算子的图像匹配算法[J]. 付万程,达飞鹏,黄源.  图学学报. 2017(03)
[3]基于函数变化率的变阈值变步长自动聚焦方法[J]. 张劲峰,张继业.  计算机工程. 2016(07)
[4]一种基于机器学习的自动对焦算法[J]. 贾海彦,赵山山,张红民.  微型机与应用. 2016(10)
[5]改进的Roberts图像边缘检测算法[J]. 王方超,张旻,宫丽美.  探测与控制学报. 2016(02)
[6]显微视觉系统中自动聚焦算法的研究[J]. 李惠光,李敏,邵暖,李国友.  计算机工程与应用. 2016(14)
[7]融合梯度信息与HVS滤波器的无参考清晰度评价[J]. 应凌楷,李子印,张聪聪.  中国图象图形学报. 2015(11)
[8]一种改进的Sobel算子图像清晰度评价函数[J]. 钱青,臧冬菊.  计算机与数字工程. 2015(10)
[9]简单图像的快速聚焦[J]. 陈芳,张存继,韩延祥,史金飞.  光学精密工程. 2014(01)
[10]基于双目视觉的工件尺寸在机三维测量[J]. 全燕鸣,黎淑梅,麦青群.  光学精密工程. 2013(04)

硕士论文
[1]机载光电平台可见光摄像机自动调焦技术研究[D]. 赵志彬.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2010



本文编号：3117793