[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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1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-1)+V(n+1)+V(n-w)+V(n+w))/4，

蓝色：B＝(V(n-w-1)+V(n-w+1)+V(n+w-1)+V(n+w+1))/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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明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1/3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。