一种可用于染色体和病理玻片的显微镜拍摄成像装置及其成像方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可同时用于染色体和病理的显微镜拍摄成像装置及其成像方法，其滤光组件包括位于光源与玻片之间用于调节光源颜色的第一滤光组件，以及位于所述适配镜与所述彩色数字摄像机之间的第二滤光组件，第一滤光组件主要由有滤光作用的滤光片组成，在拍摄黑白图像的染色体玻片时，使用绿光通过的滤光片，使彩色数字摄像机只拍摄到绿色的光；在拍摄彩色图像的病理玻片时，则直接使用所述白色光源，所述第二滤光组件为红外截止滤光片。本发明专利技术优点为：只需用一个彩色数字摄像机，实现对成像要求不同的染色体玻片黑白成像和病理玻片彩色成像功能，结构简单，针对两种不同需求的使用环境进行装置切换的操作简易，成本低，容易实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及显微镜拍摄成像技术，特别涉及到通过摄像机拍摄显微镜的彩 色和黑白成像，黑白图像的灰度拉伸、变换技术。
技术介绍
在现有的显微镜成像装置中，因为各种应用领域侧重点不同，对成像的要求也各不相同。病理玻片侧重于成像的分辨率与色彩还原度；染色体玻片对成 像的分辨率要求不高而且不需要颜色表现，但比较注重灰阶的表现能力。为了 满足上述需求，现有的病理成像装置中，使用的是彩色摄像机；而染色体成像 装置中，使用的是黑白摄像机，两者不能兼容。若在病理彩色成像装置上观察 染色体，图像数据上每个点都是由红、绿、蓝三种颜色分量组合而成，由于CCD 或CMOS感光器的像素排列是如图l所示，感光器上每个像素点只有红(R)、绿 (G)、蓝(B)三种颜色的其中之一是当前采集到的数值，其余两种颜色是通过 该点相邻的感光点获取的数值来计算插值。如图1,在图像数据第n个像素点的 数值为V (n)，图像宽为w个像素点，则该点的图像数据的组成是 红色R-V (n),绿色G= ( V (n-l ) +V ( n+l ) +V (n-w) +V (n+w)) /4，蓝色B= (V (n—w-l) + V ( n-w+l) + V ( n+w-l ) + V (n+w+l)) /4，(其余像素点类推)。通过亮度计算公式，把彩色图像数据转换成黑白灰度值 为Y=0. 299R+0. 587G+0. 114B。由以上步骤可以看出，用这种方法通过把彩色图像转换为黑白图像形成黑白成像的染色体图像，因为每个点的亮度(灰度) 都由该点的RGB值换算而来，而该RGB值有三分之二是通过相邻的其他点的值 计算而来，所以该点的灰度值必定受到相邻点的影响，降低了图像的灰阶表现 能力，而且彩色图像的色彩插值以及向灰度图像的转换过程中需要大量开销。 若用黑白的染色体成像系统来观测病理，则因为使用的是黑白摄像机，没办法 表现出病理玻片中的不同颜色。通常在医学和生物检验、观察和教学等领域中， 经常会有涉及到上述彩色和黑白成像的应用。在不同的应用中，分别使用彩色 和黑白的摄像机，切换、操作和使用都很不方便，使用具有局限性，而且成本 高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种结构简单，方便 切换，操作简易，能保持图像质量，同时满足彩色病理和黑白染色体显微镜拍 摄成像的装置。本专利技术的另 一 目的在于提供上述同时满足彩色病理和黑白染色体显微镜拍 摄成像的装置的成像采集方法。本专利技术的目的通过下述技术方案实现 一种可同时用于染色体和病理的显 微镜拍摄成像装置，包括彩色数字摄像机、具有白色光源的光学显微镜、显微 镜与摄像机间的适配镜、主机设备和滤光组件，彩色数字摄像机安装于显微镜 上，通过数据接口与主机设备连接，主机设备通过该接口控制摄像机拍摄区域、 采集方式、各个颜色通道增益、快门，图像数据通过该接口传送给主机设备， 所述滤光组件包括位于光源与玻片之间用于调节光源颜色的第 一滤光组件，以 及位于所述适配镜与所述彩色数字摄像机之间的第二滤光组件，第一滤光组件 主要由有滤光作用的滤光片组成，在拍摄黑白图像的染色体玻片时，使用第一 滤光组件，使所述彩色数字摄像机只拍摄到用于黑白处理的单色光；在拍摄彩 色图像的病理玻片时，移去第一滤光组件即可。所述第一滤光组件主要由可切换的绿光通过滤光片组成，所述第二滤光组 件为能隔绝光源所含的红外光且降低红外光对彩色图像色彩真实度的影响的红 外截止滤光片。所述的主机设备和数字摄像机，在拍摄黑白图像时，主机设备可以发送指 令到彩色数字摄像机的传感器，调节拍摄区域、采集模式、快门，设置红色、 蓝色通道的增益为0,按需要调节绿色通道的增益用以调节图像的亮度，图像数 据传达主机后，通过灰度拉伸和变换等灰度图像处理技术，增强图像的灰阶效 果；在拍摄彩色图像时，主机设备可以发送指令到数字摄像机传感器，调节拍 摄区域、采集模式、快门，先把各颜色通道增益设置为相同值，通过自动白平 衡算法，然后根据自动白平衡运算的到参数分别调节红、绿、蓝三个通道的增 益值，达到最接近真实的色彩还原。所述的数字摄像机指包括CCD图像传感器或CMOS图像传感器以数据、控制 接口与主机设备连接的摄像头，该接口可以是USB、 1394或CameraLink等，传 感器的尺寸可以是2/3寸，1/2寸或l/3寸等。所述适配镜安装于摄像机与显微镜之间，除了用于适配摄像机与显微镜之间 不同的接口，还内含一组透镜，该透镜把显微镜的影像缩小一定的倍数 (0. 25, 0. 3， 0. 5或1 ),使影像的尺寸能适合摄像机的传感器的尺寸。所述显微镜具有各种倍数的物镜，如5倍、10倍、20倍、40倍、100倍。 所述的主机设备可采用具有能与摄像机对接接口的个人计算机、工控机等。 拍摄的图像数据可以保存在主机设备中，也可以保存在外置的储存设备中。 一种由上述可用于染色体和病理玻片的显微镜拍摄成像装置实现的可同时 满足彩色和黑白的显微镜拍摄成像的方法，包括以下步骤S101:在拍摄黑白染色体玻片时，使用第一滤光组件；在拍摄彩色病理玻片时，移去第一滤光组件；S102:启动彩色数字摄像机，设置拍撮区域、采集模式、快门，设置红 色、绿色、蓝色通道的增益；S103:原始的图像数据通过数据接口，送到主机设备，主机设备接收到 数据后，根据不同的应用环境，进行相应的插值和图像优化处理； Sl04:显示屏幕将摄像机拍摄到的连续影像显示出来； S105:响应用户拍摄保存指令，保存当前的图像数据。 其中，S102中设置红色、绿色、蓝色通道的增益的方法是(1) 、在拍摄染色体玻片黑白成像时，第一滤光组件使用的是绿色通过滤光 片，相应的摄像机传感器的颜色通道增益设置为红色和蓝色通道的增益值设 置为0;绿色通道根据拍摄的影像的亮度需求设置合适的数值；(2) 在拍摄病理玻片彩色成像时，移出第一滤光组件，使显微镜白色光源 直接照射显微镜物镜，相应的摄像机传感器的颜色通道增益设置为红、绿、 蓝三种颜色设为同一数值；通过自动白平衡运算后，分别得到三种颜色增益的 修改值，根据该修改值，重新设置摄像机传感器三种颜色的增益值，使图像最 接近白色。其中，步骤S103中的主机设备接收到的原始图像数据为RAW格式的数据， 根据不同的应用环境，进行以下相应的处理(1) 、在拍摄染色体玻片黑白成像时，图像数据中，红、蓝通道的数据都为0， 绿色通道的数值直接做为该点的灰度值；若该点为红或蓝色感光点，则该点灰 度值为相邻1个像素范围内的绿色感光点数值的平均值，对图像进行灰度拉伸、 变换处理，以增强黑白图像的灰阶表现能力；(2) 、在拍摄病理玻片彩色成像时，图像数据中，当前点的色彩值由该点采 集的当前感光颜色的数值和相邻1个像素范围内的另外两种颜色的平均值组成。本专利技术相对于现有技术具有如下优点及效果1、本专利技术只需用一个彩色数 字摄像机，实现对成像要求不同的染色体玻片黑白成像和病理玻片彩色成像功6能。2、本专利技术通过滤光组件和设置摄像机传感器各种颜色通道增益值，利用摄像机传感器绿色感光点占比例高的特点，降低插值的次数，并且消除了传统方 法从彩色图像提取亮度值来转换成黑白图像过程中运算的误差导致灰度偏差， 使彩色传感器也能让注重灰阶表现能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可同时用于染色体和病理的显微镜拍摄成像装置，包括彩色数字摄像机、带有白色光源的光学显微镜、显微镜与摄像机间的适配镜、主机设备和滤光组件，彩色数字摄像机安装于显微镜上，通过数据接口与主机设备连接，主机设备通过该接口控制摄像机拍摄区域、采集方式、各个颜色通道增益、快门，图像数据通过该接口传送给主机设备，其特征在于：所述滤光组件包括位于光源与玻片之间用于调节光源颜色的第一滤光组件，以及位于所述适配镜与所述彩色数字摄像机之间的第二滤光组件，第一滤光组件主要由有滤光作用的滤光片组成，在拍摄黑白图像的染色体玻片时，使用第一滤光组件，使所述彩色数字摄像机只拍摄到用于黑白处理的单色光；在拍摄彩色图像的病理玻片时，移去第一滤光组件。

【技术特征摘要】
1、一种可同时用于染色体和病理的显微镜拍摄成像装置，包括彩色数字摄像机、带有白色光源的光学显微镜、显微镜与摄像机间的适配镜、主机设备和滤光组件，彩色数字摄像机安装于显微镜上，通过数据接口与主机设备连接，主机设备通过该接口控制摄像机拍摄区域、采集方式、各个颜色通道增益、快门，图像数据通过该接口传送给主机设备，其特征在于所述滤光组件包括位于光源与玻片之间用于调节光源颜色的第一滤光组件，以及位于所述适配镜与所述彩色数字摄像机之间的第二滤光组件，第一滤光组件主要由有滤光作用的滤光片组成，在拍摄黑白图像的染色体玻片时，使用第一滤光组件，使所述彩色数字摄像机只拍摄到用于黑白处理的单色光；在拍摄彩色图像的病理玻片时，移去第一滤光组件。2、 根据权利要求1所述的一种可同时用于染色体和病理的显微镜拍摄成像装 置，其特征在于所述第一滤光组件主要由可切换的绿光通过滤光片组成，所述第二滤光组件为能隔绝光源所含的红外光且降低红外光对彩色图像 色彩真实度的影响的红外截止滤光片。3、 根据权利要求1所述的可同时用于染色体和病理的显微镜拍摄成像装置， 其特征在于所述彩色数字摄像头是指包括数据传输接口， CCD图像传感 器或CMOS图像传感器的数字摄像机。4、 根据权利要求1所述的可同时用于染色体和病理的显《敖镜拍摄成像装置， 其特征在于所述主机设备为计算机或工控机。5、 一种由权利要求1所述的可同时用于染色体和病理的显微镜拍摄成像装置 的成像方法，其特征在于包括下述步骤S101:在拍摄黑白染色体玻片时，使用第一滤光组件；在拍摄彩色病理 玻片时，移去第一滤光组件；S102:启动彩色数字摄像机，设置拍摄区域、采集模式、快门，设置红色、绿色、蓝色通道的增...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国平，杨月，
申请(专利权)人：广东威创视讯科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]