[发明专利]一种结核杆菌检测仪的高质量图像获取装置及方法

摘要

一种结核杆菌检测仪的高质量图像获取装置和方法，该装置包括XYZz平台、显微镜、工业相机、计算机，该方法包括初始设置、动态曝光策略、XYZz平台运动复位、初次聚焦、扫描聚焦。本发明的方法通过图像采集动态曝光策略，降低结核杆菌痰涂片或其他样本涂抹不均匀对图像获取和成像使用的影响；通过动态聚焦，提高自动聚焦过程的速度和鲁棒性；通过连续聚焦，极大提高自动聚焦速度和自动化程度，可实现多视野连续自动聚焦；利用S型曲线和PID算法运动模型降低运动误差，提高焦平面定位的准确性。

主权项

1.一种结核杆菌检测仪的高质量图像获取方法，其采用如下的装置实现，该装置包括XYZz平台、显微镜、工业相机、计算机，所述XYZz平台包括XYZz平台X层、XYZz平台Y层、XYZz平台基座，还包括多个步进电机、多个光栅尺和多组限位开关；所述显微镜包括显微镜物镜、载玻片、显微镜透射光源，其中，载玻片上方是显微镜物镜，下方是显微镜透射光源，显微镜物镜用于获取载玻片上样本的显微图像；工业相机采集到的图像是显微镜物镜获取载玻片上样本的显微图像，所述显微图像后经采集卡传输到所述计算机，所述计算机根据处理结果使得所述XYZz平台上的步进电机、光栅尺和限位开关共同作用，实现聚焦；所述方法包括：第一部分、将含待测样本的载玻片放入所述XYZz平台，Z轴的步进电机带动显微镜粗准焦螺旋向下转动触碰限位后运动到载玻片绝对上方，开启图像采集与动态曝光方法，Z轴的步进电机带动显微镜细准焦螺旋进行搜索聚焦；第二部分、所述搜索聚焦完成后，所述XYZz平台的X轴的步进电机、Y轴的步进电机带动所述XYZz平台X层、所述XYZz平台Y层平移，显微图像进入下一个待聚焦视野，进行扫描聚焦；第三部分、重复第二部分直至完成所有目标视野自动聚焦任务，在此期间根据需要进行小范围二次聚焦；其特征在于，所述第一部分包括：步骤一：初始设置；包括将含待测样本的载玻片放入所述XYZz平台的指定位置，打开工业相机，开启图像采集功能，相机参数重置；步骤二：动态曝光策略；控制工业相机曝光时间得到图像平均灰度值和平均亮度值，分别与灰度聚焦卷积矩阵和亮度聚焦卷积矩阵相乘，求和后得到曝光评价函数，得到合理曝光时间；步骤三：XYZz平台运动复位；包括通过PID控制算法运动实现所述显微镜物镜在焦平面绝对上方且与焦平面距离尽可能小；其中，PID控制算法包括：上位机通过CAN协议发送运动目标位置pd到控制系统，控制系统周期性将光栅尺反馈的电机当前位置pc与目标位置pd的差值输入PID控制算法中，计算下一周期电机需要运动的脉冲量并控制电机运动，反复多个周期直至电机运动到目标位置pd；步骤四：初次聚焦；得到焦平面位置p，Z轴的步进电机以S型加速曲线移动至焦平面位置p，完成搜索聚焦，保存图像。