显微成像中的焦平面确定方法及装置与流程

本申请涉及一种显微成像中的焦平面确定方法及装置，属于计算机技术领域。

背景技术：

在通过显微镜采集观察样本(如玻璃切片)的显微图像时需要通过物镜对观察样本进行自动对焦。自动对焦过程包括：采集物镜在不同高度时的一系列显微图像；对该系列显微图像进行清晰度评价；将清晰度值最大的位置确定为对焦位置。

若使用物镜对观察样本的每个位置都进行上述自动对焦过程，则会消耗大量的处理资源。因此，提出了一种焦平面确定方法，该方法的原理是通过确定焦平面来预测观察样本在各个位置的焦点位置。

现有的焦平面确定方法包括：确定观察样本上至少3个位置(比如：5个、9个、或者13个)对应的焦点位置，使用这3个位置对应的焦点位置建立焦平面。

但是，上述方式仅适用于观察样本表面平整的情况，对于观察样本表面不平整的情况得到的焦平面不准确，相应地，预测出的焦点位置也不准确。

技术实现要素：

本申请提供了一种显微成像中的焦平面确定方法及装置，可以解决使用爬坡法确定对焦位置时容易将局部清晰度最大值对应的位置确定为对焦位置，导致确定对焦位置的准确性不高的问题。本申请提供如下技术方案：

第一方面，提供了一种显微成像中的焦平面确定方法，所述方法包括：

获取在观察样本的指定区域中n个样本位置分别对应的n个实际焦点位置，所述n为大于2的整数；

基于所述n个实际焦点位置确定所述指定区域对应的局部焦平面；

基于多个指定区域对应的局部焦平面构成所述观察样本对应的整体焦平面，所述观察样本为所述多个指定区域的并集。

可选地，所述获取在观察样本的指定区域中n个样本位置分别对应的n个实际焦点位置，包括：

获取采集所述观察样本的显微图像时的运行轨迹；

在按照所述运行轨迹采集显微图像时，按照预设规则采集n个样本位置对应的n个实际焦点位置，所述n个样本位置不共线。

可选地，所述运行轨迹包括首尾相连的第一扫描轨迹和第二扫描轨迹，所述第一扫描轨迹的方向与所述第二扫描轨迹的方向相垂直；

所述预设规则包括在不相邻的至少两条第一扫描轨迹上采集n个样本位置；和/或，在不相邻的至少两条第二扫描轨迹上采集n个样本位置。

可选地，所述方法还包括：

在确定出当前局部焦平面之后，使用所述局部焦平面预测在所述运行轨迹上下一运行位置对应的预测焦点位置；

在下一运行位置使用所述预测焦点位置采集所述观察样本的显微图像。

可选地，所述指定区域为包括所述n个实际焦点位置的矩形。

第二方面，提供了一种显微成像中的焦平面确定装置，所述装置包括：

焦点获取模块，用于获取在观察样本的指定区域中n个样本位置分别对应的n个实际焦点位置，所述n为大于2的整数；

第一建立模块，用于基于所述n个实际焦点位置确定所述指定区域对应的局部焦平面；

第二建立模块，用于基于多个指定区域对应的局部焦平面构成所述观察样本对应的整体焦平面，所述观察样本为所述多个指定区域的并集。

可选地，所述焦点获取模块，用于：

获取采集所述观察样本的显微图像时的运行轨迹；

在按照所述运行轨迹采集显微图像时，按照预设规则采集n个样本位置对应的n个实际焦点位置，所述n个样本位置不共线。

可选地，所述运行轨迹包括首尾相连的第一扫描轨迹和第二扫描轨迹，所述第一扫描轨迹的方向与所述第二扫描轨迹的方向相垂直；

所述预设规则包括在不相邻的至少两条第一扫描轨迹上采集n个样本位置；和/或，在不相邻的至少两条第二扫描轨迹上采集n个样本位置。

可选地，所述装置还包括：

焦点预测模块，用于在确定出当前局部焦平面之后，使用所述局部焦平面预测在所述运行轨迹上下一运行位置对应的预测焦点位置；

图像采集模块，用于在下一运行位置使用所述预测焦点位置采集所述观察样本的显微图像。

可选地，所述指定区域为包括所述n个实际焦点位置的矩形。

本申请的有益效果在于：通过获取在观察样本的指定区域中n个样本位置分别对应的n个实际焦点位置；基于n个实际焦点位置确定指定区域对应的局部焦平面；基于多个指定区域对应的局部焦平面构成观察样本对应的整体焦平面，观察样本为多个指定区域的并集；可以解决使用观察样本上至少3个位置对应的焦点位置确定焦平面时，若观察样本表面不平整得到的焦平面不准确的问题；基于观察样本中多个指定区域对应的局部焦平面构成整体焦平面，而不是直接确定整体焦平面，可以提高观察样本表面不平整对应的焦平面的准确性。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本申请一个实施例提供的显微成像中的焦平面确定方法的流程图；

图2是本申请一个实施例提供的运行轨迹的示意图；

图3是本申请另一个实施例提供的焦平面确定过程的示意图；

图4是本申请一个实施例提供的显微成像中的焦平面确定装置的框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

可选地，本申请以各个实施例的执行主体为显微镜为例进行说明。

图1是本申请一个实施例提供的显微成像中的焦平面确定方法的流程图。该方法至少包括以下几个步骤：

步骤101，获取在观察样本的指定区域中n个样本位置分别对应的n个实际焦点位置，n为大于2的整数。

可选地，指定区域为包括n个实际焦点位置的矩形。当然，在其他实施例中，指定区域也可以实现为圆形、椭圆形等，本实施例不对指定区域的形状作限定。

在一个示例中，获取在观察样本的指定区域中n个样本位置分别对应的n个实际焦点位置，包括：获取采集观察样本的显微图像时的运行轨迹；在按照运行轨迹采集显微图像时，按照预设规则采集n个样本位置对应的n个实际焦点位置，n个样本位置不共线。

在一个示例中，运行轨迹包括首尾相连的第一扫描轨迹和第二扫描轨迹，第一扫描轨迹的方向与第二扫描轨迹的方向相垂直；此时，预设规则包括在不相邻的至少两条第一扫描轨迹上采集n个样本位置；和/或，在不相邻的至少两条第二扫描轨迹上采集n个样本位置。

比如：运行轨迹如图2所示，n的取值为9，预设规则为在不相邻的第一扫描轨迹21上采集9个样本位置对应的实际焦点位置；在不相邻的第二扫描轨迹22上采集9个样本位置对应的实际焦点位置。按照图2所示的运行轨迹得到局部焦平面的过程如图3所示。

在另一个示例中，获取在观察样本的指定区域中n个样本位置分别对应的n个实际焦点位置，包括：将观察样本划分为多个指定区域；确定每个指定区域中预设的n个样本位置；获取每个样本位置对应的n个实际焦点位置。

步骤102，基于n个实际焦点位置确定指定区域对应的局部焦平面。

可选地，在确定出当前局部焦平面之后，显微镜使用局部焦平面预测在运行轨迹上下一运行位置对应的预测焦点位置；在下一运行位置使用预测焦点位置采集观察样本的显微图像。

步骤103，基于多个指定区域对应的局部焦平面构成观察样本对应的整体焦平面，观察样本为多个指定区域的并集。

可选地，显微镜将多个指定区域对应的局部焦平面拼接得到整体焦平面。

综上所述，本实施例提供的显微成像中的焦平面确定方法，通过获取在观察样本的指定区域中n个样本位置分别对应的n个实际焦点位置；基于n个实际焦点位置确定指定区域对应的局部焦平面；基于多个指定区域对应的局部焦平面构成观察样本对应的整体焦平面，观察样本为多个指定区域的并集；可以解决使用观察样本上至少3个位置对应的焦点位置确定焦平面时，若观察样本表面不平整得到的焦平面不准确的问题；基于观察样本中多个指定区域对应的局部焦平面构成整体焦平面，而不是直接确定整体焦平面，可以提高观察样本表面不平整对应的焦平面的准确性。

图4是本申请一个实施例提供的显微成像中的焦平面确定装置的框图。该装置至少包括以下几个模块：焦点获取模块410、第一建立模块420和第二建立模块430。

焦点获取模块410，用于获取在观察样本的指定区域中n个样本位置分别对应的n个实际焦点位置，所述n为大于2的整数；

第一建立模块420，用于基于所述n个实际焦点位置确定所述指定区域对应的局部焦平面；

第二建立模块430，用于基于多个指定区域对应的局部焦平面构成所述观察样本对应的整体焦平面，所述观察样本为所述多个指定区域的并集。

可选地，所述焦点获取模块410，用于：

获取采集所述观察样本的显微图像时的运行轨迹；

在按照所述运行轨迹采集显微图像时，按照预设规则采集n个样本位置对应的n个实际焦点位置，所述n个样本位置不共线。

可选地，所述运行轨迹包括首尾相连的第一扫描轨迹和第二扫描轨迹，所述第一扫描轨迹的方向与所述第二扫描轨迹的方向相垂直；

所述预设规则包括在不相邻的至少两条第一扫描轨迹上采集n个样本位置；和/或，在不相邻的至少两条第二扫描轨迹上采集n个样本位置。

可选地，所述装置还包括：焦点预测模块和图像采集模块。

焦点预测模块，用于在确定出当前局部焦平面之后，使用所述局部焦平面预测在所述运行轨迹上下一运行位置对应的预测焦点位置；

图像采集模块，用于在下一运行位置使用所述预测焦点位置采集所述观察样本的显微图像。

可选地，所述指定区域为包括所述n个实际焦点位置的矩形。

相关细节参考上述方法实施例。

需要说明的是：上述实施例中提供的显微成像中的焦平面确定装置在进行显微成像中的焦平面确定时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将显微成像中的焦平面确定装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的显微成像中的焦平面确定装置与显微成像中的焦平面确定方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

可选地，本申请还提供有一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有程序，所述程序由处理器加载并执行以实现上述方法实施例的显微成像中的焦平面确定方法。

可选地，本申请还提供有一种计算机产品，该计算机产品包括计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有程序，所述程序由处理器加载并执行以实现上述方法实施例的显微成像中的焦平面确定方法。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。