[发明专利]一种数字切片实时扫描自动聚焦系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一个数字切片的聚焦系统及方法，特别涉及一种数字切片实时扫描自动聚焦系统及其方法。 

背景技术

在用显微镜进行数字切片的扫描中，视场的聚焦是一个非常关键的指标，其聚焦效果直接影响图像成像的清晰度，从而也直接影响数字切片的扫描质量。 

传统的显微镜自动聚焦采用在一个视场的不同Z轴位置(物镜上下移动方向)抓取若干幅图像，每幅图像来源于不同的Z位置，再计算这些若干幅不同Z层面图像的纹理清晰度，也叫聚焦因子。计算聚焦因子的常规方法是采用图像边缘检测，边缘变化越大，其图像越锐化，因此聚焦因子越大。最大的聚焦因子对应的那幅图像的平面就是最佳聚焦面。这种方法简单有效，能得到每个视场的最佳聚焦图像。但缺点是速度慢，因为每个视场要按预定步长移动Z轴，每移动一步要抓取一幅图像，一般要抓取至少3幅图像，有时甚至需抓取6到10幅图像或更多。这种对每个视场采集多层图像计算最佳聚焦面的数字切片扫描方式在许多需要快速扫描得到数字切片的场合不被接受。 

为提高扫描速度，一种比较普遍的数字切片扫描方法是采用事先根据切片表面的组织凸凹建立切片表面聚焦数学模型，在扫描中根据聚焦模型进行Z轴聚焦面的补偿，因此在每个视场只抓取一幅通过Z轴聚焦补偿对应的Z平面位置，而不再对每个视场进行多层图像抓取，如此可以极大地提升扫描 速度。但这种方法的不足之处在于，每个视场的聚焦面补偿是根据事先建立的聚焦数学模型，如果切片表面复杂，或扫描中机械振动等各种因素导致硬件环境的稍许变化，都会影响该数学模型与实际情况的匹配误差，导致估计的聚焦面出现误差，从而影响聚焦效果和抓取图像的清晰度，使扫描的数字切片质量降低。 

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种数字切片实时扫描自动聚焦系统及其方法，可以实现快速获取视场的最佳聚焦面。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：提供一种数字切片实时扫描自动聚焦系统，包括光学显微装置，该光学显微装置包括载物台、物镜及主成像装置，载物台用于承载数字切片，物镜用于放大数字切片，主成像装置用于采集数字切片图像，该自动聚焦系统还包括一光学分光装置、一聚焦控制器、一位移控制器、第一副成像装置以及第二副成像装置；聚焦控制器调节主成像装置、第一副成像装置与第二副成像装置使具有共同视场；分光装置对来自共同视场的光路切分成主光路、第一副光路和第二副光路；第一副成像装置接收第一副光路并形成第一图像，第二副成像装置接收第二副光路并形成第二图像，主成像装置接收主光路并形成主图像，聚焦控制器根据第一图像、第二图像及主图像的聚焦因子进行对比分析；位移控制器与聚焦控制器电连接，该位移控制器根据聚焦控制器对上述当前视场的三个图像分析结果并据以预估下一个视场的聚焦面位置，同时控制载物台或物镜向下一个视场移动。 

作为本发明的优选方案，所述三个成像装置的焦面位于共同视场的景深范围内。 

作为本发明的优选方案，所述第一副光路与第一副成像装置垂直；所述第二副光路与第二副成像装置垂直。 

作为本发明的优选方案，所述主成像装置的焦面在所述第一副成像装置的焦面与所述第二副成像装置的焦面之间，所述主成像装置相对第一副成像装置的焦面差与所述第二副成像装置相对主成像装置的焦面差实质相等。 

作为本发明的优选方案，所述第一副成像装置与主成像装置的焦面差为0.5微米至5.0微米之间，所述第二副成像装置与主成像装置的焦面差为0.5微米至5.0微米之间，所述物镜移动的步长为0.25微米至2.50微米之间。 

作为本发明的优选方案，所述分光装置包括第一分光镜和第二分光镜，主光路经第一分光镜反射出第一副光路，主光路经第二分光镜反射出第二副光路，第一分光镜、第二分光镜分别与主光路成45度角设置。