一种利用电控平台在高倍显微镜下自动对焦的方法与流程

1.本发明涉及显微镜的技术领域，尤其涉及一种利用电控平台在高倍显微镜下自动对焦的方法。


背景技术：

2.显微镜是由一个透镜或几个透镜的组合构成的一种光学仪器，是人类进入原子时代的标志。显微镜是主要用于放大微小物体为人的肉眼所能看到的仪器。
3.显微镜的焦平面是一个很小的范围，特别是在高倍镜物镜(例如100倍油镜)的情况下。通常的方式是人工在低倍镜下找到图像，然后再转换到高倍镜下继续寻找更精准的焦平面。然而，通过人工的方式，效率低下，且耗费大量的时间。
4.基于上述情况，我们设计出一种利用电控平台在高倍显微镜下自动对焦的方法。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本发明旨在提供一种利用电控平台在高倍显微镜下自动对焦的方法。
6.本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现：
7.一种利用电控平台在高倍显微镜下自动对焦的方法，包括以下步骤：
8.步骤1：搭建一套显微镜拍照系统，显微镜拍照系统包括显微镜、电脑、电动载物台和相机，电动载物台可做三轴向运动，相机可以把图像传输到电脑中，由电脑连接所有部件并做总控制；
9.步骤2：找到电动载物台运动的上限和下限并记录z轴位置；
10.步骤3：放置玻片，并直接选择所需的高倍物镜；
11.步骤4：通过逐张拍照的方式找到模糊的图像，用电脑计算出模糊图像所在位置的z轴坐标“f”；
12.步骤5：在“f”附近通过逐张拍照的方式获得一组图片，用电脑算法在这组图中找出最清晰的一张图，并记录所对应的轴坐标“f”；
13.步骤6：电动载物台移动到“f”的位置既实现了高倍镜下无人干预全自动对焦。
14.本发明进一步技术方案设置为，所述步骤4包括如下步骤：
15.步骤4.1：电动载物台从z轴下限位置开始移动，每次移动0.01mm，每次移动后通过电脑发送指令给相机，触发相机拍照并保存图像；
16.步骤4.2：用电脑分析上一步所保存的图集，计算方形分割下图像的平均灰度值，得到灰度值最低的一张图的图序；
17.步骤4.3：计算这张图所在位置的z轴坐标“f”。
18.本发明进一步技术方案设置为，所述步骤5包括如下步骤：
19.步骤5.1：电动载物台移动到“f-0.01”的位置，开始向上移动，每次移动0.0005mm，移动40次，每次移动后通过电脑发送指令给相机，触发相机拍照并保存图像；
20.步骤5.2：通过清晰度算法，从上述40张图找出清晰度最高的一张；
21.步骤5.3：计算清晰度最高的这张图所对应的z轴坐标位置“f”。
22.本发明进一步技术方案设置为，所述电动载物台可代替显微镜的粗准焦螺旋和细准焦螺旋控制z轴方向运动。
23.本发明进一步技术方案设置为，所述电动载物台上可放置多组玻片。
24.本发明进一步技术方案设置为，所述玻片卡设在所述电动载物台上。
25.本发明进一步技术方案设置为，还包括步骤7：完成此玻片的全自动对焦，重复步骤1-6，对余下玻片逐一进行全自动对焦。
26.本发明进一步技术方案设置为，还包括箱体，所述显微镜、电动载物台和相机安装在所述箱体内，所述箱体的一侧设置有观察窗，所述电脑外置，并通过通信线与显微镜、电动载物台和相机电连接。
27.综上所述，本发明包括以下有益技术效果：
28.本发明通过采用电动载物台的移动和相机电脑清晰度算法相配合的结构，解决了高倍镜下无法直接找到清晰图像的问题，达到了全自动无需人工干预的直接获取高倍显微镜下清晰图像的效果；本发明的对焦方法和相机的对焦原理不同，相机对焦一般是从模糊到清晰的自动化，本发明的对焦方法是从无图像到有图像的自动化。
具体实施方式
29.以下对本发明作进一步的详细说明。
30.本发明公开了一种利用电控平台在高倍显微镜下自动对焦的方法。
31.利用电控平台在高倍显微镜下自动对焦的方法，包括以下步骤：
32.步骤1：搭建一套显微镜拍照系统，显微镜拍照系统包括显微镜、电脑、电动载物台和相机，电动载物台可做三轴向运动，电动载物台可代替显微镜的粗准焦螺旋和细准焦螺旋控制z轴(即上下)方向运动，相机可以把图像传输到电脑中，由电脑连接所有部件并做总控制。
33.步骤2：找到电动载物台运动的上限和下限并记录z轴位置。
34.步骤3：放置玻片，并直接选择所需的高倍物镜。
35.步骤4：通过逐张拍照的方式找到模糊的图像，用电脑计算出模糊图像所在位置的z轴坐标“f”。
36.步骤5：在“f”附近通过逐张拍照的方式获得一组图片，用电脑算法在这组图中找出最清晰的一张图，并记录所对应的轴坐标“f”。
37.步骤6：电动载物台移动到“f”的位置既实现了高倍镜下无人干预全自动对焦。
38.在本发明中，步骤4包括如下步骤：
39.步骤4.1：电动载物台从z轴下限位置开始移动，每次移动0.01mm，每次移动后通过电脑发送指令给相机，触发相机拍照并保存图像。
40.步骤4.2：用电脑分析上一步所保存的图集，计算方形分割下图像的平均灰度值，得到灰度值最低的一张图的图序。
41.步骤4.3：计算这张图所在位置的z轴坐标“f”。
42.步骤5包括如下步骤：
43.步骤5.1：电动载物台移动到“f-0.01”的位置，开始向上移动，每次移动0.0005mm，移动40次，每次移动后通过电脑发送指令给相机，触发相机拍照并保存图像。
44.步骤5.2：通过清晰度算法(一种开源的图像清晰度算法)，从上述40张图找出清晰度最高的一张。
45.步骤5.3：计算清晰度最高的这张图所对应的z轴坐标位置“f”。
46.由于，显微镜拍照系统为精密仪器，为避免显微镜拍照系统的损坏，本发明还包括对显微镜拍照系统进行保护的箱体结构。
47.具体的，显微镜、电动载物台和相机安装在箱体内，箱体一侧安装有透明的观察窗，电脑外接并通过通信线与显微镜、电动载物台和相机电连接。通过电脑外接，以便于实际使用。
48.另外，做完自动对焦后，需要更换下一玻片，并进行自动对焦工作，工作较为繁琐。
49.为了避免这一情况的发生，在电动载物台上可放置多组玻片，玻片可通过卡设或者压设的方式安装在电动载物台上，显微镜拍照系统可一次完成多个玻片的自动对焦作业，提高了工作效率。
50.因此，本发明的自动对焦的方法还包括步骤7：完成此玻片的全自动对焦，重复步骤1-6，对余下玻片逐一进行全自动对焦。
51.本发明的实施原理为：
52.本发明通过采用电动载物台的移动和相机电脑清晰度算法相配合的结构，解决了高倍镜下无法直接找到清晰图像的问题，达到了全自动无需人工干预的直接获取高倍显微镜下清晰图像的效果。
53.本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种利用电控平台在高倍显微镜下自动对焦的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：搭建一套显微镜拍照系统，显微镜拍照系统包括显微镜、电脑、电动载物台和相机，电动载物台可做三轴向运动，相机可以把图像传输到电脑中，由电脑连接所有部件并做总控制；步骤2：找到电动载物台运动的上限和下限并记录z轴位置；步骤3：放置玻片，并直接选择所需的高倍物镜；步骤4：通过逐张拍照的方式找到模糊的图像，用电脑计算出模糊图像所在位置的z轴坐标“f”；步骤5：在“f”附近通过逐张拍照的方式获得一组图片，用电脑算法在这组图中找出最清晰的一张图，并记录所对应的轴坐标“f”；步骤6：电动载物台移动到“f”的位置既实现了高倍镜下无人干预全自动对焦。2.根据权利要求1所述的一种利用电控平台在高倍显微镜下自动对焦的方法，其特征在于，所述步骤4包括如下步骤：步骤4.1：电动载物台从z轴下限位置开始移动，每次移动0.01mm，每次移动后通过电脑发送指令给相机，触发相机拍照并保存图像；步骤4.2：用电脑分析上一步所保存的图集，计算方形分割下图像的平均灰度值，得到灰度值最低的一张图的图序；步骤4.3：计算这张图所在位置的z轴坐标“f”。3.根据权利要求1所述的一种利用电控平台在高倍显微镜下自动对焦的方法，其特征在于，所述步骤5包括如下步骤：步骤5.1：电动载物台移动到“f-0.01”的位置，开始向上移动，每次移动0.0005mm，移动40次，每次移动后通过电脑发送指令给相机，触发相机拍照并保存图像；步骤5.2：通过清晰度算法，从上述40张图找出清晰度最高的一张；步骤5.3：计算清晰度最高的这张图所对应的z轴坐标位置“f”。4.根据权利要求1所述的一种利用电控平台在高倍显微镜下自动对焦的方法，其特征在于，所述电动载物台可代替显微镜的粗准焦螺旋和细准焦螺旋控制z轴方向运动。5.根据权利要求1所述的一种利用电控平台在高倍显微镜下自动对焦的方法，其特征在于，所述电动载物台上可放置多组玻片。6.根据权利要求5所述的一种利用电控平台在高倍显微镜下自动对焦的方法，其特征在于，所述玻片卡设在所述电动载物台上。7.根据权利要求6所述的一种利用电控平台在高倍显微镜下自动对焦的方法，其特征在于，还包括步骤7：完成此玻片的全自动对焦，重复步骤1-6，对余下玻片逐一进行全自动对焦。8.根据权利要求1所述的一种利用电控平台在高倍显微镜下自动对焦的方法，其特征在于，还包括箱体，所述显微镜、电动载物台和相机安装在所述箱体内，所述箱体的一侧设置有观察窗，所述电脑外置，并通过通信线与显微镜、电动载物台和相机电连接。

技术总结
本发明公开了一种利用电控平台在高倍显微镜下自动对焦的方法，包括：搭建一套显微镜拍照系统，显微镜拍照系统包括显微镜、电脑、电动载物台和相机，电动载物台可做三轴向运动，相机可以把图像传输到电脑中，由电脑总控制；找到电动载物台运动的上下限并记录z轴位置；放置玻片，并直接选择所需的高倍物镜；通过逐张拍照的方式找到模糊的图像，用电脑计算出模糊图像所在位置的z轴坐标“F”；在“F”附近通过逐张拍照的方式获得一组图片，用电脑算法在这组图中找出最清晰的一张图，并记录所对应的轴坐标“f”；电动载物台移动到“f”的位置既实现了高倍镜下无人干预全自动对焦。本发明通过实现自动化对焦，以获取高倍显微镜下清晰图像的效果。果。


技术研发人员：李永平 何金龙 李焕平
受保护的技术使用者：汉珀（上海）生物科技有限公司
技术研发日：2022.05.11
技术公布日：2022/8/26