一种基于区域多点定面法的显微扫描平台焦平面确定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于区域多点定面法的显微扫描平台焦平面确定方法，结合“焦平面方程”控制载物台垂直移动快速实现物镜视野定位聚焦，避免“同一玻片多视野重复聚焦”，依据所采集视野点位于哪一区域，进而将该点的x、y坐标值代入所在区域的焦平面方程模型中计算得到z坐标值，从而仅需在该点下调整Z轴方向到z坐标值就能在镜头观察到清晰的玻片图像，提高了工作效率，降低技术人员的工作难度与强度的同时保证了效率和精度，克服了玻片只单次聚焦所出现的准确性差、成像质量低的问题，同时也克服了玻片上每个视野点都进行聚焦而出现的耗时耗力、效率低下的问题，是一种对组织病理玻片进行显微自动扫描时快速定位聚焦的方法。玻片进行显微自动扫描时快速定位聚焦的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于区域多点定面法的显微扫描平台焦平面确定方法


[0001]本专利技术涉及医疗信息采集检测和临床医学
，尤其涉及一种基于区域多点定面法的显微扫描平台焦平面确定方法。

技术介绍

[0002]随着科技发展，传统的显微镜操作繁杂，效率低下，逐步被显微视觉自动扫描平台所替代。伴随数字图像处理技术的日趋成熟，显微视觉自动扫描平台较人工显微镜检查而言，极大地提升了效率和病理判断准确性。显微自动扫描平台相比传统显微镜因其便捷准确高效的特性，得到了各方面的广泛应用，例如得益于光学成像的蓬勃发展，组织病理检查可以通过显微镜成像获得结果，从而提高诊断的准确性。进而凭借医学组织病理检查，在癌症确诊、病情定性、肿瘤筛查、预后治疗中均扮演着举足轻重的角色。
[0003]在对组织病理玻片进行扫描聚焦时，理想状态为玻片平面与焦平面重合，若把物镜看作一个质点，此时的玻片放置处于完全水平状态，此时的物镜观测玻片平面上的任何点都是清晰聚焦的。然而，无论是传统的显微镜镜检还是显微视觉自动扫描平台进行扫描，都无法达到理想状态，存在有聚焦问题，即玻片所在平面和镜头的参考平面存在一定倾斜程度，造成玻片所在平面与焦平面非重合的情况。其原因来自于机械结构在加工、组装过程中误差，以及玻片在制片后存在自身平面倾斜的情况。因此只聚焦玻片上一个点时，由于玻片制作工艺导致表面的凹凸不平或者安装过程造成的误差，移动视野观察就可能出现视野内成像模糊的情况。
[0004]在镜检扫描过程中，为了保证视野中所观察到的是最为清晰的图像，常用的方法是镜头每移动到新的观测视野点时均需要进行重新聚焦。常见的聚焦方法中采取只聚焦一个视野点时，会出现聚焦准确性和成像质量较差，受玻片平面与焦平面间的位置关系影响较大；若采取对每个视野点都进行聚焦，则聚焦次数过多，过程耗时、效率低下。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对上述技术问题，提出一种基于区域多点定面法的显微扫描平台焦平面确定方法，根据玻片的制作工艺对其平面度进行类别划分，根据玻片的平面度按需划分若干区域并确定需要聚焦的点数，进而确定每个栅格区域内的焦平面方程，从而得到玻片完整的焦平面分布所在，兼顾效率和准确性，保障成像质量清晰可读。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种基于区域多点定面法的显微扫描平台焦平面确定方法，包括以下步骤：
[0008]S1：先判定玻片类型，根据不同类型应用不同的焦平面确定策略；
[0009]S2：以整个盖玻片为完整区域进行栅格划分，再根据所划分的栅格区域逐个确定焦平面，每个栅格都至少要有三个标记点，以此确定整个玻片的标记点数量；
[0010]S3：以玻片左上角为坐标原点O，玻片长边为X轴，玻片短边为Y轴，垂直玻片平面向
上为Z轴建立空间直角坐标系；
[0011]S4：在各个标记点处运用往复聚焦法进行聚焦操作，得到该点在其焦平面上的竖直投影为(x
i
，y
i
，z
i
)；
[0012]S5：在各个栅格区域中，对每个栅格区域内的三个Mark点分别在焦平面上的竖直投影点(x
i
，y
i
，z
i
)联立建立方程组求得栅格区域i的焦平面方程；
[0013]S6：选取任意位置点，判断该位置点位于哪一个区域，进而用该位置点的x、y坐标值代入所在区域的焦平面方程中求解，得到该点在焦平面上的坐标，即在该点上仅需要移动调整到所求坐标的z坐标值。
[0014]进一步地，步骤S1中玻片类型包括切片类玻片和涂片类玻片。
[0015]进一步地，步骤S2中，对于切片类玻片，直接选取盖玻片的四个顶角中的三个定义标记点，即划分的栅格区域为一个。
[0016]进一步地，步骤S2中，对于涂片类玻片，以样本涂片区域所在的整个盖玻片为完整区域进行栅格划分，再根据所划分的栅格区域逐个确定焦平面，每个栅格都至少要有三个标记点，以此确定整个玻片的标记点数量。
[0017]进一步地，在划分栅格时，玻片长边和短边分别均等分。
[0018]进一步地，将每个栅格的顶点作为标记点。
[0019]进一步地，对玻片进行划分栅格数为m
×
n的栅格后，对玻片至少需要(m+1)
·
(n+1)
‑
(2|m+1)
·
(2|n+1)个标记点，式中“|”为整除符号，其运算法则为后面的数整除前面的数后取商，至多需要(m+1)
·
(n+1)个标记点。
[0020]进一步地，步骤S4中往复聚焦法具体为：先自上而下完成一次聚焦操作，根据图像评价函数得到最为清晰的图像，从而得到该次聚焦时的镜头距离玻片焦平面的竖直高度；而后再自下而上完成又一次聚焦操作，得到本次聚焦时的镜头距离玻片焦平面的竖直高度；通过和首次聚焦中得到的垂直高度对比，若前后差值小于镜头的景深，则焦平面距离镜头的竖直高度取两者高度的平均值，而若前后差值大于镜头的景深，则再次对玻片进行自上而下的聚焦操作，对比三次聚焦操作得到的高度，若前后差值满足小于镜头的景深则取三者平均值，若相差仍旧较大，则重复上述操作，以此得到最优的垂直高度。
[0021]进一步地，针对每个标记点往复聚焦时，采用抽帧评价聚焦法。
[0022]进一步地，抽帧评价聚焦法具体为：针对一个待聚焦的视野点时，对该点进行步进拍摄同步帧速保存视频文件，对视频文件进行视频抽帧解析出每一帧图像，应用评价函数计算每一帧图像的函数值，求出函数的峰值对应的图像即为最清晰的那一帧图像，峰值对应的索引对应步进拍摄的位置即焦平面的位置。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0024]本专利技术提出一种基于区域多点定面法的显微扫描平台焦平面确定方法，在对同一玻片进行镜检多个视野时，避免了多视野多次聚焦的操作，可有效提高自动扫描过程效率，降低自动聚焦的控制实现难度，是一种对组织病理玻片进行显微自动扫描时快速定位聚焦的方法，为组织病理玻片的显微镜自动聚焦方法提供了新的思路，在医疗病理类玻片显微视觉自动检测行业有着广泛的应用前景。其主要优点如下：
[0025](1)降低技术人员的工作难度与强度的同时保证了效率和精度；
[0026](2)结合“焦平面方程”控制载物台垂直移动快速实现物镜视野定位聚焦，避免“同
一玻片多视野重复聚焦”，依据所采集视野点位于哪一区域，进而将该点的x、y坐标值代入所在区域的焦平面方程模型中计算得到z坐标值，从而仅需在该点下调整Z轴方向到z坐标值就能在镜头观察到清晰的玻片图像，提高了工作效率；
[0027](3)克服了玻片只单次聚焦所出现的准确性差、成像质量低的问题，同时也克服了玻片上每个视野点都进行聚焦而出现的耗时耗力、效率低下的问题。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于区域多点定面法的显微扫描平台焦平面确定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：先判定玻片类型，根据不同类型应用不同的焦平面确定策略；S2：以整个盖玻片为完整区域进行栅格划分，再根据所划分的栅格区域逐个确定焦平面，每个栅格都至少要有三个标记点，以此确定整个玻片的标记点数量；S3：以玻片左上角为坐标原点O，玻片长边为X轴，玻片短边为Y轴，垂直玻片平面向上为Z轴建立空间直角坐标系；S4：在各个标记点处运用往复聚焦法进行聚焦操作，得到该点在其焦平面上的竖直投影为(x
i
，y
i
，z
i
)；S5：在各个栅格区域中，对每个栅格区域内的三个Mark点分别在焦平面上的竖直投影点(x
i
，y
i
，z
i
)联立建立方程组求得栅格区域i的焦平面方程；S6：选取任意位置点，判断该位置点位于哪一个区域，进而用该位置点的x、y坐标值代入所在区域的焦平面方程中求解，得到该点在焦平面上的坐标，即在该点上仅需要移动调整到所求坐标的z坐标值。2.根据权利要求1所述的基于区域多点定面法的显微扫描平台焦平面确定方法，其特征在于，步骤S1中玻片类型包括切片类玻片和涂片类玻片。3.根据权利要求2所述的基于区域多点定面法的显微扫描平台焦平面确定方法，其特征在于，步骤S2中，对于切片类玻片，直接选取盖玻片的四个顶角中的三个定义标记点，即划分的栅格区域为一个。4.根据权利要求2所述的基于区域多点定面法的显微扫描平台焦平面确定方法，其特征在于，步骤S2中，对于涂片类玻片，以样本涂片区域所在的整个盖玻片为完整区域进行栅格划分，再根据所划分的栅格区域逐个确定焦平面，每个栅格都至少要有三个标记点，以此确定整个玻片的标记点数量。5.根据权利要求4所述的基于区域多点定面法的显微扫描平台焦平面确定方法，其特征在于，在划分栅格时，玻片长边和短边分...

【专利技术属性】
技术研发人员：张从鹏，张文，刘扬，
申请(专利权)人：北京毅能博科技有限公司，
类型：发明
国别省市：