本发明专利技术公开了一种彩色双孔调制的相移检测自动对焦装置包括：分光镜、第一筒镜、第一彩色图像传感器、增距镜、双孔光阑、红光滤光片、绿光滤光片、第二筒镜及第二彩色图像传感器。本发明专利技术还提供一种彩色双孔调制的相移检测自动对焦方法，本发明专利技术的集成化自动对焦装置由增距镜、双孔光阑、红光滤光片、绿光滤光片、筒镜以及彩色相机组成，可以将样品的轴向离焦位移转化为彩色相机红绿通道之间的横向像素偏移，利用预先标定好的像素偏移与离焦位移的关系曲线，通过图像配准算法计算红绿两通道之间的像素偏移来反解出样品的离焦位置，实现病理切片扫描仪的单帧实时自动对焦，解决了原有技术无法区分正负离焦方向的问题，节约了扫描时间。间。间。
【技术实现步骤摘要】
一种彩色双孔调制的相移检测自动对焦装置与方法
[0001]本专利技术属于病理切片扫描仪
，具体涉及一种彩色双孔调制的相移检测自动对焦装置与方法。
技术介绍
[0002]病理切片扫描仪利用电动位移平台机械扫描组织切片的全部区域并通过图像拼接的方式形成一整张数字化的切片，是现代数字病理学的硬件基础，为病理学诊断和医学研究提供重要的支持和帮助。景深有限是传统光学显微成像系统存在的固有问题，其主要与显微物镜的数值孔径有关。在高倍率物镜情况下，物镜的数值孔径也相对较高，以放大倍数20倍，数值孔径0.75的物镜为例，系统的景深大约1个微米。病理组织切片的表面高度往往不均匀，传统光学显微镜在采集不同视场的图像时，由于景深比较小，会导致显微镜系统离焦，图像变模糊，因此需要重复地精细对焦，才能得到清晰、高质量的图像，工作效率较低。病理切片扫描仪采用电动位移平台扫描样品，并依赖自动对焦技术寻找样品的准焦位置。自动对焦技术是影响病理切片扫描仪扫描效率与对焦精度的重要因素，可以直接影响切片扫描速度以及切片图像的清晰度。
[0003]现有自动对焦技术中，基于双LED照明的自动对焦方法依靠不同角度的LED照明样品，能够将轴向的离焦位移转化成横向的图像偏移，只要预先标定轴向离焦位移与图像横向偏移的线性关系，就可以在切片扫描过程中通过离焦图像的像素偏移实时计算当前扫描视场的轴向离焦位置，从而实现自动对焦。该方法的缺点是样品扫描时需要高速切换红绿LED照明与明场照明，增加了扫描时间。基于单色双孔调制的相移检测自动对焦技术其基本思想是将样品轴向的离焦量转化成图像在横向上的空间平移，由于两者特定的线性关系，因此可以通过基于图像配准的算法计算出空间平移的距离，以此推断出相应的轴向离焦量。该方法仅需单幅图像就可实现实时自动对焦，但是当样品在正、负两个不同的方向上离焦位移相等时，相机上将呈现出空间平移相同的重影，此时，将无法区分正负离焦方向。
技术实现思路
[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种彩色双孔调制的相移检测自动对焦装置与方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0005]本专利技术实施例的第一方面提供一种彩色双孔调制的相移检测自动对焦装置，包括：分光镜、第一筒镜、第一彩色图像传感器、增距镜、双孔光阑、红光滤光片、绿光滤光片、第二筒镜及第二彩色图像传感器；
[0006]所述分光镜、所述第一筒镜、所述第一彩色图像传感器沿显微镜的物镜的光轴依次设置；所述分光镜的第一光轴与所述物镜的光轴重合；
[0007]所述增距镜、所述双孔光阑、所述第二筒镜和所述第二彩色图像传感器沿所述分光镜的第二光轴依次设置；
[0008]所述双孔光阑的两个小孔对称设置在所述第二光轴的两侧，所述红光滤光片和所
述绿光滤光片分别设置在所述两个小孔内。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，所述增距镜采用4f系统。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，所述分光镜将所述物镜之后的光一分为二，一部分进入所述第一彩色图像传感器，另一部分进入所述增距镜。
[0011]本专利技术实施例的第二方面提供一种彩色双孔调制的相移检测自动对焦方法，应用于本专利技术实施例第一方面提供的自动对焦装置，包括以下步骤：
[0012]步骤一，从病理切片样品的当前视场开始，通过第二彩色图像传感器获取一幅目标彩色图像；其中，所述目标彩色图像为离焦的彩色图像；
[0013]步骤二，获取所述目标彩色图像的红色通道的目标图像和绿色通道的目标图像；
[0014]步骤三，根据彩色串扰系数校正所述红色通道的目标图像和所述绿色通道的目标图像，得到对应的第一校正图像和第二校正图像；
[0015]步骤四，根据所述第一校正图像和所述第二校正图像确定所述第一校正图像和所述第二校正图像的像素偏移；
[0016]步骤五，根据所述像素偏移以及所述像素偏移与轴向离焦位移之间的预设线性关系，确定轴向离焦位移；
[0017]步骤六，根据所述轴向离焦位移控制轴向电动位移平台移动至对应的准焦位置；
[0018]步骤七，通过所述第一彩色图像传感器获取准焦图像；
[0019]步骤八，控制XY电动位移平台移动至下一个视场，并重复执行步骤一至步骤七。
[0020]在本专利技术的一个实施例中，所述彩色串扰系数包括：第一彩色串扰系数和第二彩色串扰系数；
[0021]所述第一彩色串扰系数的表达式为：
[0022][0023]所述第二彩色串扰系数的表达式为：
[0024][0025]其中，图像的尺寸为M
×
N，O1表示遮挡绿光滤光片时所述第二彩色图像传感器获取的图像的红色通道的图像，O2是遮挡红色滤光片时所述第二彩色图像传感器获取的图像的绿色通道的图像，I1和I2分别表示未遮挡红光滤光片和绿光滤光片时所述第二彩色图像传感器获取的图像的红色通道的图像与绿色通道的图像。
[0026]在本专利技术的一个实施例中，所述第一校正图像表示为：
[0027][0028]所述第二校正图像表示为：
[0029][0030]其中，I
R
和I
G
分别表示所述红色通道的目标图像和所述绿色通道的目标图像。
[0031]在本专利技术的一个实施例中，所述步骤四的具体步骤为：
[0032]对所述第一校正图像和所述第二校正图像分别进行傅里叶变换，得到对应的第一
变换图像和第二变换图像；
[0033]对所述第二变换图像求共轭得到第二共轭变换图像；
[0034]根据所述第一变换图像和所述第二共轭变换图像确定互相关谱；
[0035]根据所述互相关谱的中心峰值与一阶峰值之间的像素偏移，确定所述第一校正图像和所述第二校正图像的像素偏移。
[0036]在本专利技术的一个实施例中，所述像素偏移的计算公式为：
[0037][0038]其中，表示表示第一变换图像，表示第二变换图像，表示第二共轭变换图像。
[0039]在本专利技术的一个实施例中，所述方法还包括：
[0040]控制轴向电动位移平台以多个预设轴向离焦位移从第一预设轴向离焦位置移动至第二预设轴向离焦位置，同时通过所述第二彩色图像传感器采集相应的离焦彩色图像；
[0041]获取所述离焦彩色图像的红色通道图像和绿色通道图像；
[0042]根据彩色串扰系数校正所述红色通道图像和所述绿色通道图像，得到对应的第一校正离焦图像和第二校正离焦图像；
[0043]根据所述第一校正离焦图像和所述第二校正离焦图像确定所述第一校正离焦图像和所述第二校正离焦图像的像素偏移；
[0044]绘制所述第一校正离焦图像和所述第二校正离焦图像的像素偏移和所述多个预设轴向离焦位移的散点图；
[0045]对所述散点图进行曲线拟合，确定所述预设线性关系。
[0046]本专利技术的有益效果：
[0047]本专利技术在基于单色双孔调制的相移检测自动对焦光路本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种彩色双孔调制的相移检测自动对焦装置，其特征在于，包括：分光镜(1)、第一筒镜(2)、第一彩色图像传感器(3)、增距镜(4)、双孔光阑(5)、红光滤光片(6)、绿光滤光片(7)、第二筒镜(8)及第二彩色图像传感器(9)；所述分光镜(1)、所述第一筒镜(2)、所述第一彩色图像传感器(3)沿显微镜的物镜(10)的光轴依次设置；所述分光镜(1)的第一光轴与所述物镜(10)的光轴重合；所述增距镜(4)、所述双孔光阑(5)、所述第二筒镜(8)和所述第二彩色图像传感器(9)沿所述分光镜(1)的第二光轴依次设置；所述双孔光阑(5)的两个小孔对称设置在所述第二光轴的两侧，所述红光滤光片(6)和所述绿光滤光片(7)分别设置在所述两个小孔内。2.根据权利要求1所述的一种彩色双孔调制的相移检测自动对焦装置，其特征在于，所述增距镜(4)采用4f系统。3.根据权利要求1所述的一种彩色双孔调制的相移检测自动对焦装置，其特征在于，所述分光镜(1)将所述物镜(10)之后的光一分为二，一部分进入所述第一彩色图像传感器(3)，另一部分进入所述增距镜(4)。4.一种彩色双孔调制的相移检测自动对焦方法，应用于权利要求1
‑
3任一项所述的自动对焦装置，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，从病理切片样品的当前视场开始，通过第二彩色图像传感器(9)获取一幅目标彩色图像；其中，所述目标彩色图像为离焦的彩色图像；步骤二，获取所述目标彩色图像的红色通道的目标图像和绿色通道的目标图像；步骤三，根据彩色串扰系数校正所述红色通道的目标图像和所述绿色通道的目标图像，得到对应的第一校正图像和第二校正图像；步骤四，根据所述第一校正图像和所述第二校正图像确定所述第一校正图像和所述第二校正图像的像素偏移；步骤五，根据所述像素偏移以及所述像素偏移与轴向离焦位移之间的预设线性关系，确定轴向离焦位移；步骤六，根据所述轴向离焦位移控制轴向电动位移平台移动至对应的准焦位置；步骤七，通过所述第一彩色图像传感器(3)获取准焦图像；步骤八，控制XY电动位移平台移动至下一个视场，并重复执行步骤一至步骤七。5.根据权利要求4所述的一种彩色双孔调制的相移检测自动对焦方法，其特征在于，所述彩色串扰系数包括：第一彩色串扰系数和第二彩色串扰...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭成飞，雷曙阳，郭超，邵晓鹏，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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