一种样本清晰焦面位置获取方法及装置与流程

本发明涉及光学成像技术领域，特别是涉及一种样本清晰焦面位置获取方法及装置。

背景技术：

在医疗领域，通常需要通过显微镜观察采集的样本，根据样本情况做出诊断或者检测结果。现有技术中，由人工操作显微镜，通过对显微镜移动过程中所成图像的观察，找出使显微图像中病理判据物的清晰程度满足要求的焦面位置，但是这种方式主观性强，依赖于人工经验，并且工作量大。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种样本清晰焦面位置获取方法及装置，实现了自动找出样本清晰焦面的位置。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种样本清晰焦面位置获取方法，包括：

控制显微镜镜头到样本的距离为不同距离值，在每一距离值时通过所述显微镜对所述样本获取图像；

遍历每一距离值对应图像，从各个距离值对应图像中选取出第一清晰度最高的图像，将该图像对应的距离值输出，其中所述第一清晰度表征了所述图像中目标物像的清晰程度。

优选的，遍历每一距离值对应图像，从各个距离值对应图像中选取出第一清晰度最高的图像包括：依次比较两相邻距离值对应图像的第一清晰度，选取出第一清晰度都大于其相邻两个距离值对应图像的第一清晰度的图像。

优选的，依次比较两相邻距离值对应图像的第一清晰度，选取出第一清晰度都大于其相邻两个距离值对应图像的第一清晰度的图像包括：

对于两相邻距离值对应图像，从两相邻距离值对应图像中筛选出匹配目标物像；

对于该两相邻距离值对应图像的每一图像，根据本图像包括的匹配目标物像获得本图像的第一清晰度，匹配目标物像是指两图像中对应同一目标物的目标物像。

优选的，对于两相邻距离值对应图像，从两相邻距离值对应图像中筛选出匹配目标物像包括：

对于两相邻距离值对应图像，从其中一帧图像中找出与另一帧图像中的目标物像距离最近的目标物像；

根据其中一帧图像中找出的目标物像的特征数据以及另一帧图像中对应目标物像的特征数据，判断两目标物像是否是匹配目标物像。

优选的，目标物像的特征数据包括：两目标物像中心像素的距离、目标物像的面积、目标物像的高度或者宽度、目标物像的像素值平均值或者目标物像的清晰度。

优选的，遍历每一距离值对应图像，从各个距离值对应图像中选取出第一清晰度最高的图像包括：

遍历每一距离值对应图像，从各个距离值对应图像中选取出第二清晰度最高的图像，其中所述第二清晰度表征了所述图像的清晰程度；

从第二清晰度最高的图像开始，依次比较两相邻距离值对应图像的第一清晰度，选取出第一清晰度都大于其相邻两个距离值对应图像的第一清晰度的图像。

优选的，从所述图像中检测出目标物像包括：

对所述图像进行边缘检测，从所述图像中检测出封闭轮廓；

根据封闭轮廓的特征数据，判断该封闭轮廓所围区域是否对应目标物像。

优选的，封闭轮廓的特征数据包括轮廓圆度，根据以下公式计算轮廓圆度：

其中，p表示轮廓的中心像素，p_i表示轮廓上的任一像素，f表示轮廓所围区域的面积。

优选的，图像的第一清晰度为图像包括的目标物像的清晰度之和，根据以下公式计算目标物像的清晰度：

s1＝∑∑d(x,y)/k1；

其中，s1表示图像中目标物像的清晰度，g(x,y)表示图像像素(x,y)的像素值，k1表示目标物像包括k1个像素。

一种样本清晰焦面位置获取装置，用于执行以上所述的样本清晰焦面位置获取方法。

由上述技术方案可知，本发明所提供的一种样本清晰焦面位置获取方法及装置，首先控制显微镜镜头到样本的距离为不同距离值，在每一距离值时通过显微镜对样本获取图像，然后遍历每一距离值对应图像，从各个距离值对应图像中选取出第一清晰度最高的图像，将该图像对应的距离值输出，其中第一清晰度表征图像中目标物像的清晰程度。本发明的样本清晰焦面位置获取方法及装置，实现了自动找出样本清晰焦面的位置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种样本清晰焦面位置获取方法的流程图；

图2为本发明实施例中比较两相邻距离值对应图像的第一清晰度的方法流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明实施例提供的一种样本清晰焦面位置获取方法的流程图，由图可知，所述样本清晰焦面位置获取方法包括以下步骤：

s10：控制显微镜镜头到样本的距离为不同距离值，在每一距离值时通过所述显微镜对所述样本获取图像。

控制显微镜镜头移动，控制显微镜镜头到样本的距离为不同的距离值，并且在每一距离值时通过显微镜对样本获取图像，获得各个距离值时对应获取的图像。

s11：遍历每一距离值对应图像，从各个距离值对应图像中选取出第一清晰度最高的图像，将该图像对应的距离值输出，其中所述第一清晰度表征了所述图像中目标物像的清晰程度。

对于获得的各个距离值对应图像，根据图像中的目标物像获得图像的第一清晰度。通过比较各个图像的第一清晰度，从中选取出第一清晰度最高的图像，将该图像对应的距离值输出。该距离值对应的样本相对显微镜镜头的位置即为样本清晰焦面的位置。

本实施例的样本清晰焦面位置获取方法，实现了自动找出样本清晰焦面的位置，与现有技术相比，避免了需要人工操作，解决了主观性强、依赖于人工经验以及工作量大的问题。

下面结合具体实施方式对本样本清晰焦面位置获取方法进行详细说明。本实施例的样本清晰焦面位置获取方法包括以下步骤：

s10：控制显微镜镜头到样本的距离为不同距离值，在每一距离值时通过所述显微镜对所述样本获取图像。

优选的，可以控制显微镜镜头从距离样本较远的位置向距离样本较近的位置单向移动，在各个不同的距离值时通过显微镜对样本获取图像。在实际应用中，可以通过一脉冲序列控制显微镜镜头移动，每一脉冲对应一个距离值并相应获取一帧图像，获得一系列帧分别对应不同距离值的图像。

s11：遍历每一距离值对应图像，从各个距离值对应图像中选取出第一清晰度最高的图像，将该图像对应的距离值输出。

第一清晰度表征了所述图像中目标物像的清晰程度。首先对于获得的每一图像，需要从图像中检测出目标物像。可选的，可通过以下过程从图像中检测出目标物像，具体包括：对所述图像进行边缘检测，从所述图像中检测出封闭轮廓，然后根据封闭轮廓的特征数据，判断该封闭轮廓所围区域是否对应目标物像。

示例性的，若本实施例方法用于观察的目标物为细胞，比如为白细胞，可根据轮廓圆度判断轮廓所围区域是否对应为目标物像。具体可根据以下公式计算轮廓的圆度：

其中，p表示轮廓的中心像素，p_i表示轮廓上的任一像素，f表示轮廓所围区域的面积。

可选的，也可根据轮廓的长宽比判断轮廓所围区域是否对应为目标物像。具体可根据以下公式计算轮廓的长宽比：

objhwratio＝objboundingboxh/objboundingboxw；

其中，objhwratio表示轮廓的长宽比，objboundingboxh表示轮廓的长度，objboundingboxw表示轮廓的宽度。

可选的，对于各个距离值对应图像，可以依次比较两相邻距离值对应图像的第一清晰度，选取出第一清晰度都大于其相邻两个距离值对应图像的第一清晰度的图像，作为选取出的第一清晰度最高的图像。

示例性的，假设在控制显微镜镜头向样本移动过程中，选取了n个不同的距离值获取图像，对应获得n帧图像。从第i帧图像开始，若i∈(1，n)，比较第i帧图像与其相邻帧图像的第一清晰度，即比较第i帧图像和第i-1帧图像的第一清晰度以及比较第i帧图像和第i+1帧图像的第一清晰度，若第i帧图像第一清晰度大于第i-1帧图像的第一清晰度且第i帧图像第一清晰度大于第i+1帧图像的第一清晰度，则判定第i帧图像为第一清晰度最高的图像，将第i帧图像对应距离值输出。若第i帧图像第一清晰度不满足上述要求，则继续比较第i-1帧图像与其下一相邻帧图像的第一清晰度，比较第i+1帧图像与其下一相邻帧图像的第一清晰度。依次类推，直到找出第一清晰度都大于其相邻两个距离值对应图像的第一清晰度的图像。或者，若第1帧图像的第一清晰度都大于其它帧图像的第一清晰度，则将第1帧图像对应的距离值输出，或者若第n帧图像的第一清晰度都大于其它帧图像的第一清晰度，则将第n帧图像对应的距离值输出。

优选的，可根据以下过程比较两相邻距离值对应图像的第一清晰度，选取出第一清晰度都大于其相邻两个距离值对应图像的第一清晰度的图像，请参考图2，具体包括以下步骤：

s110：对于两相邻距离值对应图像，从两相邻距离值对应图像中筛选出匹配目标物像。

匹配目标物像是指两图像中对应同一目标物的目标物像。可选的，可通过以下过程从两相邻距离值对应图像中筛选出匹配目标物像，包括以下步骤：

s1100：对于两相邻距离值对应图像，从其中一帧图像中找出与另一帧图像中的目标物像距离最近的目标物像。

可选的，可以根据图像中两目标物像的欧式距离，从其中一帧图像中找出与另一帧图像中的目标物像距离最近的目标物像。可根据以下公式计算一帧图像的目标物像与另一帧图像的目标物像之间的距离：

其中，d表示两目标物像的距离，(p1.x，p1.y)表示一帧图像中目标物像的中心像素位置，(p2.x，p2.y)表示另一帧图像中目标物像的中心像素位置。

s1101：根据其中一帧图像中找出的目标物像的特征数据以及另一帧图像中对应目标物像的特征数据，判断两目标物像是否是匹配目标物像。

可选的，目标物像的特征数据可以是但不限于两目标物像中心像素的距离、目标物像的面积、目标物像的高度或者宽度、目标物像的像素值平均值或者目标物像的清晰度。其中，具体可根据以下公式计算目标物像的清晰度：

s1＝∑∑d(x,y)/k1；

其中，s1表示图像中目标物像的清晰度，g(x,y)表示图像像素(x,y)的像素值，k1表示目标物像包括k1个像素。

可以对应各种特征数据设置条件，以判断轮廓是否对应目标物像或者判断目标物像是否对应同一目标物。示例性的，若本实施例方法用于观察的目标物为白细胞，轮廓圆度设置的阈值可为0.8；轮廓面积范围设置为大于1000小于4500；轮廓长宽设置为短边/长边大于80％，轮廓所围区域的像素值平均值设置为大于70。

由于在细粒度对焦的过程中，目标物的边缘会逐渐清晰后逐渐模糊，且边缘在模糊的过程中会产生光影，而光影的梯度较大，因此在实际应用中计算获得目标物像轮廓的最大内接矩形，根据目标物像轮廓的最大内接矩形计算目标物像的清晰度。

s111：对于该两相邻距离值对应图像的每一图像，根据本图像包括的匹配目标物像获得本图像的第一清晰度。

图像的第一清晰度为图像包括的匹配目标物像的清晰度之和，比如从两相邻距离值对应图像中共跟踪出m对匹配目标物像，那么对于该两相邻距离值对应图像的每一图像，根据本图像包括的m个进行了匹配的目标物像，计算进行了匹配的目标物像的清晰度，并计算本图像包括的m个进行了匹配的目标物像的清晰度之和，即得到本图像的第一清晰度。

本实施例方法比较两相邻图像的第一清晰度时结合跟踪方法，根据两相邻图像中的匹配目标物像获得图像的第一清晰度，有助于提高处理结果的准确性。

进一步优选的，本实施例的样本清晰焦面位置获取方法，在步骤s11中遍历每一距离值对应图像，从各个距离值对应图像中选取出第一清晰度最高的图像过程中，可以首先遍历每一距离值对应图像，从各个距离值对应图像中选取出第二清晰度最高的图像，然后，从第二清晰度最高的图像开始，依次比较两相邻距离值对应图像的第一清晰度，选取出第一清晰度都大于其相邻两个距离值对应图像的第一清晰度的图像。其中第二清晰度表征了所述图像的清晰程度。

本实施例方法先进行粗粒度对焦，对于各个不同距离值对应图像，根据图像的整体清晰度从中选取出清晰度最高的图像，进而从第二清晰度最高的图像开始，依次比较两相邻距离值对应图像的第一清晰度，进行细粒度对焦，能够提高获取样本清晰焦面位置的效率以及准确性。

可选的，可根据以下公式计算图像的第二清晰度：

s2＝∑∑d(x,y)/k2；

其中，s2表示图像的第二清晰度，g(x,y)表示图像像素(x,y)的像素值，k2表示图像包括k2个像素。

本实施例的样本清晰焦面位置获取方法，实现了自动找出样本清晰焦面的位置，其中包括粗细两级对焦方式，能够提高获取样本清晰焦面位置的效率以及准确性。

相应的，本发明实施例还提供一种样本清晰焦面位置获取装置，用于执行以上所述的样本清晰焦面位置获取方法。

本实施例的样本清晰焦面位置获取装置，首先控制显微镜镜头到样本的距离为不同距离值，在每一距离值时通过显微镜对样本获取图像，然后遍历每一距离值对应图像，从各个距离值对应图像中选取出第一清晰度最高的图像，将该图像对应的距离值输出，其中第一清晰度表征图像中目标物像的清晰程度。本实施例的样本清晰焦面位置获取装置，实现了自动找出样本清晰焦面的位置。

以上对本发明所提供的一种样本清晰焦面位置获取方法及装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。