[发明专利]一种基于光斑检测的可视化样品定位操作系统及方法

权利要求书

1.一种基于光斑检测的可视化样品定位操作系统，其特征在于：它包括一可见光激光光源、一准直扩束单元、一光束聚焦单元、一电控移动样品台、一CCD图像采集单元和一计算机，所述电控移动样品台上装载有一待测样品；所述可见光激光光源出射的可见激光依次经所述准直扩束单元和光束聚焦单元后形成锥形标示光路，所述标示光路发射到所述待测样品上形成标示光斑，所述CCD图像采集单元采集所述标示光斑并将其发送到所述计算机，所述计算机对接收的标示光斑图像进行处理得到标示光斑参数信息，通过标示光斑参数信息判断标示光斑的离焦状态进而搜索得到对焦位置，并根据搜索得到的对焦位置控制所述电控移动样品台对所述待测样品位置进行调节，实现所述待测样品的自动对焦。

2.如权利要求1所述的一种基于光斑检测的可视化样品定位操作系统，其特征在于：所述计算机内设置一自动阈值分割光斑中心及尺寸检测单元，所述自动阈值分割光斑中心及尺寸检测单元包括一图像读取模块、一显示模块、一滤波预处理模块、一自动阈值分割模块、一光斑参数提取模块和一自动对焦模块；

所述图像读取模块从所述计算机内存中读取经所述CCD图像采集单元所采集的标示光斑图像，并将其分别发送到所述显示模块和滤波预处理模块；所述显示模块用于实时显示采集到的标示光斑图像；所述滤波预处理模块对标示光斑图像进行滤波处理，并将滤波后的标示光斑图像发送到所述自动阈值分割模块；所述自动阈值分割模块通过目标窗口对滤波后的标示光斑图像中的标示光斑区域进行选择，并提取二值化光斑图像；所述光斑参数提取模块对二值化后提取的标示光斑的斑点进行筛选和几何形状补偿，得到理想的有效光斑，并通过计算有效光斑的面积进而得到有效光斑的尺寸和中心坐标，同时将计算得到的有效光斑的尺寸和中心坐标发送到所述显示模块实时显示；所述自动对焦模块根据有效光斑的尺寸判断有效光斑的离焦状态并搜索得到对焦位置，根据搜索得到的对焦位置控制所述电控移动样品台移动实现所述待测样品的自动对焦。

3.如权利要求1或2所述的一种基于光斑检测的可视化样品定位操作系统，其特征在于：所述CCD图像采集单元包括一CCD摄像头和一成像镜头，所述CCD摄像头用于摄取所述待测样品表面的标示光斑，所述成像镜头用于采集标示光斑图像，并通过数据传输接口将其发送到所述计算机。

4.一种如权利要求1～3任一项所述基于光斑检测的可视化样品定位操作系统的定位操作方法，其包括以下步骤：

1）设置一包括有可见光激光光源、准直扩束单元、光束聚焦单元、电控移动样品台、CCD图像采集单元和计算机的基于光斑检测的可视化样品定位操作系统，所述计算机内设置有自动阈值分割光斑中心及尺寸检测单元，所述自动阈值分割光斑中心及尺寸检测单元包括有图像读取模块、显示模块、滤波预处理模块、自动阈值分割模块、光斑参数提取模块和自动对焦模块；

2）将一待测样品装载在电控移动样品台上；

3）点亮可见光激光光源，经可见光激光光源出射的可见激光依次经准直扩束单元和光束聚焦单元后形成锥形标示光路，标示光路在待测样品表面汇聚形成标示光斑；

4）调节CCD图像采集单元，使待测样品和标示光斑清晰成像，并将采集的标示光斑图像发送到计算机；

5）图像读取模块读取标示光斑图像并将其发送到显示模块和滤波预处理模块，显示模块显示采集的样品和标示光斑的实时监测图像；滤波预处理模块对读取的标示光斑图像进行滤波处理；自动阈值分割模块通过目标窗口对滤波后的标示光斑图像中的标示光斑区域进行选择，并提取二值化光斑图像；光斑参数提取模块对二值化光斑图像斑点进行筛选和几何形状补偿，得到理想的有效光斑，并通过计算有效光斑的面积进而得到有效光斑的尺寸和中心坐标；

6）自动对焦模块根据有效光斑的尺寸判断有效光斑的离焦状态，搜索得到对焦位置即搜索得到有效光斑尺寸最小的位置；

7）根据步骤6）搜索得到的对焦位置，计算机选择相应指令通过控制电控移动样品台的伺服控制系统控制电控移动样品台移动进而对待测样品位置进行调节，即将待测样品移动到有效光斑尺寸最小的位置，实现样品的自动对焦。