本发明涉及图像拍摄领域，更具体地说，涉及一种快速聚焦调整方法。
背景技术：
现有技术中，往往使拍摄模块以固定步长移动并对拍摄对象拍照，进而获得一系列不同焦距的图像，然后通过对这些图像的清晰度值分析获得清晰度最佳的图像，并定义该清晰度最佳的图像所对应的位置为最佳聚焦位置，然后使拍摄模块移动至最佳聚焦位置进行拍摄。但是，在完成上述聚焦调整后，一旦拍摄模块和拍摄对象之间的距离发生变动时，往往需要重复上述步骤，才能获得最佳聚焦位置，聚焦调整速度太慢。
因此需要一种新的能够进行快速聚焦调整的方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种快速聚焦调整方法，旨在解决现有技术中聚焦调整速度慢的问题。
为了实现发明目的，本发明提供了一种快速聚焦调整方法，包括以下步骤：
准备步骤，控制模块控制拍摄模块在最佳聚焦位置和预设位置上分别对拍摄对象进行拍照，获得第一图像和第二图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第一图像和第二图像分别进行计算，得相应的第一清晰度值和第二清晰度值；控制模块控制拍摄模块返回最佳聚焦位置；所述最佳聚焦位置和预设位置均位于与拍摄对象所在平面垂直的z轴上，它们之间的间距为a；
监控步骤，所述监控步骤包括拍照步骤、判断步骤和调焦步骤；
所述拍照步骤，控制模块控制拍摄模块拍照，获得第三图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第三图像进行计算，得第三清晰度值；
所述判断步骤，若第一清晰度值与第三清晰度值之间的差值不超出阈值范围，则调焦结束；若第一清晰度值与第三清晰度值之间的差值超出阈值范围，则进入调焦步骤；
所述调焦步骤，控制模块控制拍摄对象所在平台往第一方向移动第一间距并拍照，得第四图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第四图像进行计算，得第四清晰度值；第一间距=｜（第一清晰度值-第三清晰度值）÷（第一清晰度值-第二清晰度值）｜×a；
比较第四清晰度值与第三清晰度值的大小；
若第四清晰度值大，则定义第四清晰度值为第三清晰度值，进入判断步骤；
若第四清晰度值小，则控制模块控制拍摄对象所在平台往第二方向移动第二间距并拍照，得第五图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第五图像进行计算，得第五清晰度值；定义第五清晰度值为第三清晰度值，定义第二方向为第一方向，进入判断步骤；
所述第一方向和第二方向均与拍摄对象所在平台垂直；
所述第二间距大于第一间距。
其中，所述清晰度值计算方法包括以下步骤：
计算图像中目标区域内每个像素点的灰度差值；
按预设比例保留图像中目标区域内所有像素点中灰度差值大的部分；
计算按预设比例保留的所有灰度差值的平均值，定义该平均值为图像的清晰度值。
其中，所述每个像素点的灰度差值为每个像素点与其四邻域像素点之间的灰度差值，或为每个像素点与其八邻域像素点之间的灰度差值。
其中，所述预设比例在0.001%至1%之间。
其中，所述目标区域为图像正中的矩形区域。
其中，所述拍照步骤具体为：控制模块控制拍摄模块每隔预设时间进行拍照，获得第三图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第三图像进行计算，得第三清晰度值。
其中，所述预设时间为1-3s。
其中，所述最佳聚焦位置和预设位置之间的间距为2-6μm。
其中，所述拍摄对象为高通量基因测序反应小室中发生测序反应的区域。
其中，第一间距=｜（第一清晰度值-第三清晰度值）÷（第一清晰度值-第二清晰度值）｜×a×b；所述b为调焦系数；若｜（第一清晰度值-第三清晰度值）÷（第一清晰度值-第二清晰度值）｜﹥1，所述b=｜（第一清晰度值-第三清晰度值）÷（第一清晰度值-第二清晰度值）｜；若｜（第一清晰度值-第三清晰度值）÷（第一清晰度值-第二清晰度值）｜≦1，所述b=1。
其中，所述准备步骤之后还包括对拍摄对象所在平台进行调平的步骤。
其中，所述准备步骤之后还包括使拍摄对象所在平台相对拍摄模块平移的步骤，或所述准备步骤之后还包括使拍摄模块相对拍摄对象所在平台平移的步骤。
为了实现发明目的，本发明提供了另一种快速聚焦调整方法，包括以下步骤：
准备步骤，控制模块控制拍摄模块在最佳聚焦位置和预设位置上分别对拍摄对象进行拍照，获得第一图像和第二图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第一图像和第二图像分别进行计算，得相应的第一清晰度值和第二清晰度值；控制模块控制拍摄模块返回最佳聚焦位置；所述最佳聚焦位置和预设位置均位于与拍摄对象所在平面垂直的z轴上，它们之间的间距为a；
监控步骤，所述监控步骤包括拍照步骤、判断步骤和调焦步骤；
所述拍照步骤，控制模块控制拍摄模块拍照，获得第三图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第三图像进行计算，得第三清晰度值；
所述判断步骤，若第一清晰度值与第三清晰度值之间的差值不超出阈值范围，则调焦结束；若第一清晰度值与第三清晰度值之间的差值超出阈值范围，则进入调焦步骤；
所述调焦步骤，控制模块控制拍摄模块往第三方向移动第一间距并拍照，得第四图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第四图像进行计算，得第四清晰度值；第一间距=｜（第一清晰度值-第三清晰度值）÷（第一清晰度值-第二清晰度值）｜×a；
比较第四清晰度值与第三清晰度值的大小；
若第四清晰度值大，则定义第四清晰度值为第三清晰度值，进入判断步骤；
若第四清晰度值小，则控制模块控制拍摄对象所在平台往第三方向移动第二间距并拍照，得第五图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第五图像进行计算，得第五清晰度值；定义第五清晰度值为第三清晰度值，进入判断步骤；
所述第三方向与拍摄对象所在平台垂直；
所述第二间距大于第一间距。
为了实现发明目的，本发明还提供了一种快速聚焦调整方法，包括以下步骤：
准备步骤，控制模块控制拍摄模块在最佳聚焦位置和预设位置上分别对拍摄对象进行拍照，获得第一图像和第二图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第一图像和第二图像分别进行计算，得相应的第一清晰度值和第二清晰度值；控制模块控制拍摄模块返回最佳聚焦位置；所述最佳聚焦位置和预设位置均位于与拍摄对象所在平面垂直的z轴上，它们之间的间距为a；
监控步骤，所述监控步骤包括拍照步骤、判断步骤和调焦步骤；
所述拍照步骤，控制模块控制拍摄模块拍照，获得第三图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第三图像进行计算，得第三清晰度值；
所述判断步骤，若第一清晰度值与第三清晰度值之间的差值不超出阈值范围，则调焦结束；若第一清晰度值与第三清晰度值之间的差值超出阈值范围，则进入调焦步骤；
所述调焦步骤，控制模块控制拍摄对象所在平台往第四方向移动第一间距并拍照，得第四图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第四图像进行计算，得第四清晰度值；第一间距=｜（第一清晰度值-第三清晰度值）÷（第一清晰度值-第二清晰度值）｜×a；
比较第四清晰度值与第三清晰度值的大小；
若第四清晰度值大，则定义第四清晰度值为第三清晰度值，进入判断步骤；
若第四清晰度值小，则控制模块控制拍摄模块往第四方向移动第二间距并拍照，得第五图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第五图像进行计算，得第五清晰度值；定义第五清晰度值为第三清晰度值，进入判断步骤；
所述第四方向与拍摄对象所在平台垂直；
所述第二间距大于第一间距。
为了实现发明目的，本发明还提供了另一种快速聚焦调整方法，包括以下步骤：
准备步骤，控制模块控制拍摄模块在最佳聚焦位置和预设位置上分别对拍摄对象进行拍照，获得第一图像和第二图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第一图像和第二图像分别进行计算，得相应的第一清晰度值和第二清晰度值；控制模块控制拍摄模块返回最佳聚焦位置；所述最佳聚焦位置和预设位置均位于与拍摄对象所在平面垂直的z轴上，它们之间的间距为a；
监控步骤，所述监控步骤包括拍照步骤、判断步骤和调焦步骤；
所述拍照步骤，控制模块控制拍摄模块拍照，获得第三图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第三图像进行计算，得第三清晰度值；
所述判断步骤，若第一清晰度值与第三清晰度值之间的差值不超出阈值范围，则调焦结束；若第一清晰度值与第三清晰度值之间的差值超出阈值范围，则进入调焦步骤；
所述调焦步骤，控制模块控制拍摄模块往第五方向移动第一间距并拍照，得第四图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第四图像进行计算，得第四清晰度值；第一间距=｜（第一清晰度值-第三清晰度值）÷（第一清晰度值-第二清晰度值）｜×a；
比较第四清晰度值与第三清晰度值的大小；
若第四清晰度值大，则定义第四清晰度值为第三清晰度值，进入判断步骤；
若第四清晰度值小，则控制模块控制拍摄模块往第六方向移动第二间距并拍照，得第五图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第五图像进行计算，得第五清晰度值；定义第五清晰度值为第三清晰度值，定义第六方向为第五方向，进入判断步骤；
所述第五方向和第六方向均与拍摄对象所在平台垂直；
所述第二间距大于第一间距。
由上可知，本发明通过准备步骤获得的第一清晰度值、第二清晰度值，以及第一清晰度值和第二清晰度值对应拍摄位置之间的间距，可在监控步骤中快速预测出拍摄模块需要相对拍摄对象所在平台移动的间距并调焦，使拍摄模块与拍摄对象之间的间距一直与最佳聚焦距离相同或近似，保证拍摄模块拍摄所得图片一直是清晰的。
附图说明
图1是清晰度值与焦距曲线图像示意图。
图2是本发明第一实施例中的快速聚焦调整方法流程图。
图3是本发明第一实施例中的快速聚焦调整方法流程示意图。
图4是本发明第二实施例中的快速聚焦调整方法流程示意图。
图5是本发明第三实施例中的快速聚焦调整方法流程示意图。
图6是本发明第四实施例中的快速聚焦调整方法流程示意图。
图7是本发明一实施例中的清晰度值计算方法流程图。
图8是本发明第五实施例中的清晰度值计算方法流程图。
图9是本发明一个具体实施例中的某一次快速聚焦调整过程中的一种可能的流程示意图。
图10是本发明一个具体实施例中的某一次快速聚焦调整过程中的另一种可能的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
在不同的焦距情况，拍摄模块对拍摄对象进行拍照，然后对这些照片进行清晰度值计算，获得相应的清晰度值；然后以焦距为横坐标，清晰度值为纵坐标，可获得一个如图1所示的清晰度值与焦距曲线图像。由图1可知，清晰度值与焦距在最佳聚焦位置的同一边呈类似线性的关系。
基于图1，本发明提出第一实施例，一种快速聚焦调整方法，如图2、3所示，包括以下步骤：
s21、准备步骤，控制模块控制拍摄模块在最佳聚焦位置和预设位置上分别对拍摄对象进行拍照，获得第一图像和第二图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第一图像和第二图像分别进行计算，得相应的第一清晰度值和第二清晰度值；控制模块控制拍摄模块返回最佳聚焦位置；所述最佳聚焦位置和预设位置均位于与拍摄对象所在平面垂直的z轴上，它们之间的间距为a；
s22、监控步骤，所述监控步骤包括以下步骤：
s221、拍照步骤，控制模块控制拍摄模块拍照，获得第三图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第三图像进行计算，得第三清晰度值；
s222、判断步骤，若第一清晰度值与第三清晰度值之间的差值不超出阈值范围，则调焦结束；若第一清晰度值与第三清晰度值之间的差值超出阈值范围，则进入s223、调焦步骤；
s223、调焦步骤，控制模块控制拍摄对象所在平台往第一方向移动第一间距并拍照，得第四图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第四图像进行计算，得第四清晰度值；第一间距=｜（第一清晰度值-第三清晰度值）÷（第一清晰度值-第二清晰度值）｜×a；
比较第四清晰度值与第三清晰度值的大小；
若第四清晰度值大，则定义第四清晰度值为第三清晰度值，进入s222、判断步骤；
若第四清晰度值小，则控制模块控制拍摄对象所在平台往第二方向移动第二间距并拍照，得第五图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第五图像进行计算，得第五清晰度值；定义第五清晰度值为第三清晰度值，定义第二方向为第一方向，进入s222、判断步骤；
所述第一方向和第二方向均与拍摄对象所在平台垂直；
一实施方式中，所述第二间距大于第一间距，较佳地，所述第二间距是第一间距的2倍。
需要说明的是，所述拍摄对象可为基本固定不动的景观，也可为具有一定运动能力或可被移动的物体，包括有生命的物体和无生命的物体；本发明尤其适用于在一定时间段内，拍摄对象和拍摄模块之间可能发生位移的情况。准备步骤中，拍摄对象和拍摄模块都是静止不动的；监控步骤中，拍摄对象和/或拍摄模块都可能发生移动。如图1所示，所述最佳聚焦位置对应的第一清晰度值最大，或最佳聚焦位置对应的第一清晰度值处于包含最大清晰度值的一个连续区间内。所述阈值范围可为根据需要进行确定，本实施中，所述阈值范围可设在±0.1×第一清晰度值之间。在本发明的一个较佳实施例中，所述阈值范围可设在±0.03×第一清晰度值之间。
本实施例通过准备步骤获得的第一清晰度值、第二清晰度值，以及第一清晰度值和第二清晰度值对应拍摄位置之间的间距，可在监控步骤中快速预测出拍摄模块需要相对拍摄对象所在平台移动的间距并调焦，保证拍摄模块拍摄所得图片一直是清晰的，而且利用本实施例的方法，无需完美聚焦设备（pfs），即可实现在一定时间段内对可能移动物体的快速聚焦调整。
基于图1，本发明又提出第二实施例，如图4所示，一种快速聚焦调整方法，包括以下步骤：
s41、准备步骤，控制模块控制拍摄模块在最佳聚焦位置和预设位置上分别对拍摄对象进行拍照，获得第一图像和第二图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第一图像和第二图像分别进行计算，得相应的第一清晰度值和第二清晰度值；控制模块控制拍摄模块返回最佳聚焦位置；所述最佳聚焦位置和预设位置均位于与拍摄对象所在平面垂直的z轴上，它们之间的间距为a；
s42、监控步骤，所述监控步骤包括拍照步骤、判断步骤和调焦步骤；
s421、拍照步骤，控制模块控制拍摄模块拍照，获得第三图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第三图像进行计算，得第三清晰度值；
s422、判断步骤，若第一清晰度值与第三清晰度值之间的差值不超出阈值范围，则调焦结束；若第一清晰度值与第三清晰度值之间的差值超出阈值范围，则进入s423、调焦步骤；
s423、调焦步骤，控制模块控制拍摄模块往第三方向移动第一间距并拍照，得第四图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第四图像进行计算，得第四清晰度值；第一间距=｜（第一清晰度值-第三清晰度值）÷（第一清晰度值-第二清晰度值）｜×a；
比较第四清晰度值与第三清晰度值的大小；
若第四清晰度值大，则定义第四清晰度值为第三清晰度值，进入s422、判断步骤；
若第四清晰度值小，则控制模块控制拍摄对象所在平台往第三方向移动第二间距并拍照，得第五图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第五图像进行计算，得第五清晰度值；定义第五清晰度值为第三清晰度值，进入s422、判断步骤；
所述第三方向与拍摄对象所在平台垂直；
所述第二间距大于第一间距。
基于图1，本发明又提出第三实施例，如图5所示，一种快速聚焦调整方法，包括以下步骤：
s51、准备步骤，控制模块控制拍摄模块在最佳聚焦位置和预设位置上分别对拍摄对象进行拍照，获得第一图像和第二图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第一图像和第二图像分别进行计算，得相应的第一清晰度值和第二清晰度值；控制模块控制拍摄模块返回最佳聚焦位置；所述最佳聚焦位置和预设位置均位于与拍摄对象所在平面垂直的z轴上，它们之间的间距为a；
s52、监控步骤，所述监控步骤包括拍照步骤、判断步骤和调焦步骤；
s521、拍照步骤，控制模块控制拍摄模块拍照，获得第三图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第三图像进行计算，得第三清晰度值；
s522、判断步骤，若第一清晰度值与第三清晰度值之间的差值不超出阈值范围，则调焦结束；若第一清晰度值与第三清晰度值之间的差值超出阈值范围，则进入s523、调焦步骤；
s523、调焦步骤，控制模块控制拍摄对象所在平台往第四方向移动第一间距并拍照，得第四图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第四图像进行计算，得第四清晰度值；第一间距=｜（第一清晰度值-第三清晰度值）÷（第一清晰度值-第二清晰度值）｜×a；
比较第四清晰度值与第三清晰度值的大小；
若第四清晰度值大，则定义第四清晰度值为第三清晰度值，进入s522、判断步骤；
若第四清晰度值小，则控制模块控制拍摄模块往第四方向移动第二间距并拍照，得第五图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第五图像进行计算，得第五清晰度值；定义第五清晰度值为第三清晰度值，进入s522、判断步骤；
所述第四方向与拍摄对象所在平台垂直；
所述第二间距大于第一间距。
基于图1，本发明又提出第四实施例，如图6所示，一种快速聚焦调整方法，包括以下步骤：
s61、准备步骤，控制模块控制拍摄模块在最佳聚焦位置和预设位置上分别对拍摄对象进行拍照，获得第一图像和第二图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第一图像和第二图像分别进行计算，得相应的第一清晰度值和第二清晰度值；控制模块控制拍摄模块返回最佳聚焦位置；所述最佳聚焦位置和预设位置均位于与拍摄对象所在平面垂直的z轴上，它们之间的间距为a；
s62、监控步骤，所述监控步骤包括拍照步骤、判断步骤和调焦步骤；
s621、拍照步骤，控制模块控制拍摄模块拍照，获得第三图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第三图像进行计算，得第三清晰度值；
s622、所述判断步骤，若第一清晰度值与第三清晰度值之间的差值不超出阈值范围，则调焦结束；若第一清晰度值与第三清晰度值之间的差值超出阈值范围，则进入s623、调焦步骤；
s623、调焦步骤，控制模块控制拍摄模块往第五方向移动第一间距并拍照，得第四图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第四图像进行计算，得第四清晰度值；第一间距=｜（第一清晰度值-第三清晰度值）÷（第一清晰度值-第二清晰度值）｜×a；
比较第四清晰度值与第三清晰度值的大小；
若第四清晰度值大，则定义第四清晰度值为第三清晰度值，进入s622、判断步骤；
若第四清晰度值小，则控制模块控制拍摄模块往第六方向移动第二间距并拍照，得第五图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第五图像进行计算，得第五清晰度值；定义第五清晰度值为第三清晰度值，定义第六方向为第五方向，进入s622、判断步骤；
所述第五方向和第六方向均与拍摄对象所在平台垂直；
所述第二间距大于第一间距。
需要说明的是，上述第一实施例、第二实施例、第三实施例、第四实施例基于相同的发明构思，不同点仅在于在调焦步骤中，被控制模块控制移动第一间距、第二间距的对象的不同；当被移动第一间距的对象和被移动第二间距的对象相同时，这两次移动的方向相反；当被移动第一间距的对象和被移动第二间距的对象不同时，这两次移动的方向相同。
上述任一实施例中所述清晰度值计算方法，本发明并无特殊限定，以下将通过多个实施例进行进一步的说明。
在本发明的一个实施例中，所述清晰度值计算方法为利用拉普拉斯算子和对图像进行清晰度值计算。
在本发明的一个具体实施例中，所述拉普拉斯算子和（laplaceoperatorsum，ls）是将图像范围内每一个像素点的8邻域微分值求和，其值同样能较好的反映图像的对比度的变化特征，其值越大表示图像越清晰。
令g为m×n的图像矩阵，则拉普拉斯算子和表达式如下：
在本发明的另一个实施例中，所述清晰度值计算方法为利用sober算子对图像进行清晰度值计算。
在本发明的另一个实施例中，所述清晰度值计算方法为利用灰度平均梯度法对图像进行清晰度值计算。
所述灰度平均梯度法（graymeangrads，gmg）是分别将图像长度和宽度方向上的相邻像素点灰度值的差求平方和再求均方根，它能较好的反映图像的对比度变化特征，其值越大表示图像越清晰。
令g为m×n的图像矩阵，则灰度平均梯度值表达式如下：
在本发明的另一个实施例中，所述清晰度值计算方法可参考cn201310424934.3中的方法进行计算，具体如图7所示，包括以下步骤：
s71、对图像进行谐波分析处理，得与图像相对应的谐波分析处理图；
s72、根据所述与图像相对应的谐波分析处理图的纹理特征拟合出与图像相对应的闭合曲线；
s73、确定所述闭合曲线所对应的图形和相应的图像之间的面积比值；定义该面积比值为清晰度值。
针对所述清晰度值计算方法，本发明还提出第五实施例，如图8所示，所述清晰度值计算方法包括以下步骤：
s81、计算图像中目标区域内每个像素点的灰度差值；
s82、按预设比例保留图像中目标区域内所有像素点中灰度差值大的部分；
s83、计算按预设比例保留的所有灰度差值的平均值，定义该平均值为图像的清晰度值。
本实施中的清晰度值计算方法与前述清晰度值计算方法相比，更为简单、快速、效率高，且本实施例的清晰度值计算方法获得清晰度值与焦距的曲线单峰型更佳，能够更加快速的完成聚焦调整。
在第五实施例的基础上，本发明提出第六实施例，所述清晰度值计算方法包括以下步骤：
s91、计算图像中目标区域内每个像素点的灰度差值；
s92、按预设比例保留图像中目标区域内所有像素点中灰度差值大的部分；
s93、对图像的所有像素点的灰度差值进行排序，然后按预设比例保留灰度差值较大的部分；
s64、计算按预设比例保留的所有灰度差值的平均值，定义该平均值为图像的清晰度值。
本实施例相对第五实施例，实际上是增加了一个排序步骤，使得后续的保留、计算步骤更为简单。
上述任一实施例中，所述预设比例可设在1%-0.001%之间；在较佳实施方式中，所述预设比例为像素点总量的0.01%，本实施方式既兼顾了监控步骤的计算量，又保证了所得清晰度值的代表性。
针对每个像素点的灰度差值，所述每个像素点的灰度差值可为每个像素点与其二邻域像素点（例如左边和上边两个相邻像素点）之间的灰度差值，也可为每个像素点与其四邻域像素点（例如上下左右四边的每个相邻像素点）之间的灰度差值，还可以是每个像素点与其八邻域像素点之间的灰度差值。另外，需要说明的是，第五实施例和第六实施例中的拍摄对象为高通量基因测序反应小室中发生测序反应的区域时，因为所得图像为高通量基因测序图像，其中包括多个待识别磁珠，由于磁珠数量巨大且长宽一般只有几个像素点，采用传统的边缘检测法对像素点的灰度差值进行筛选，会导致损失较多的图像细节，尤其是磁珠形状的细节，所得图像的清晰度值代表性稍差。而采用上述的灰度差值计算方法，并通过筛选的方式对所有像素点的灰度差值进行处理，既保留了各像素点中的灰度差值最大值部分，实际为磁珠边缘最清晰的部分，又考虑了多个不同图像灰度差值的平均值的焦距曲线的形状符合正态分布，清晰度识别效果非常明显，所得清晰度值代表性更佳。
在本发明的一具体实施例中，所述每个像素点的灰度差值优选为与其四邻域像素点之间的灰度差值，每个像素点与其四邻域像素点之间的灰度差值的计算公式为：
，其中s(x)为每个像素点灰度差值，f(x,y)为坐标位置(x,y)的像素点的灰度值。本方案既体现了每个像素点更多的图像信息，提高了清晰度值计算的准确度，又简化了运算，兼顾了效果和效率。
在一整个图像中，图像正中的区域聚焦效果往往是最佳的，以该区域的清晰度作为整个图像的清晰度是有代表性的。在本发明的一较佳实施例中，所述目标区域为图像正中的矩形区域。本实施例能够显著降低清晰度值计算过程中的计算量，提高效率。当拍摄对象为高通量基因测序反应小室中发生测序反应的区域时，所述图像正中的矩形区域占整个图像面积的二分之一至六十四分之一，优选四分之一。
针对上述任一实施例中的拍照步骤，本发明提出一较佳实施例，所述拍照步骤具体为：控制模块控制拍摄模块每隔预设时间进行拍照，获得第三图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第三图像进行计算，得第三清晰度值。
本实施例中，所述预设时间可根据需要进行设置，只要在所述预设时间内，本发明的监控能完成调焦即可。本实施例可有效降低拍摄模块和控制模块的控制频率，减少监控步骤的计算量，使其更适于实际应用。在本发明的一个较佳实施例中，所述预设时间为1-3s。
上述任一实施例中，所述最佳聚焦位置和预设位置之间的间距a，可视具体情况设定。例如，当拍摄对象为高通量基因测序反应小室中发生测序反应的区域时，所述最佳聚焦位置和预设位置之间的间距优选为2-6μm。
本发明特别适用于需要对同一拍摄对象进行长时间的拍摄，且拍摄对象与拍摄模块之间的间距在这个过程中又可能发生变化的情况，上述发生变化的原因可能是主动的调节，也可能是客观条件的变化。
在本发明的一个实施例中，上述任一种快速聚焦调整方法在所述准备步骤之后还包括对拍摄对象所在平台进行调平的步骤。本实施例中的调平可以是仪器自动进行的，也可以是通过手动的方式进行的。
在本发明的一具体实施例中，所述拍摄对象为高通量基因测序反应小室中发生测序反应的区域，所述准备步骤之后还包括在测序采图前的调平步骤。因为高通量基因测序对聚焦调整的精密度要求非常高，些微的拍摄距离的变化都可能导致拍摄获得图像变得模糊，进而影响后续的数据处理。具体来说，在所述调平步骤中，需要对高通量基因测序反应小室所在平台进行调平，这可能使得原来已经聚焦好的拍摄模块所拍摄的图像变得模糊，需要重新聚焦调整，以使拍摄的图像变清晰，而这个过程中聚焦调整的速度对于自动调平所需的时间来说影响非常大。
在本发明的另一个实施例中，上述任一种快速聚焦调整方法在所述准备步骤之后还包括使拍摄对象所在平台相对拍摄模块平移的步骤，或所述准备步骤之后还包括使拍摄模块相对拍摄对象所在平台平移的步骤。所述平移指平行移动，既可能是平行于地面的平行移动，也可能是垂直于地面的平行移动，也可能是与地面成一定角度的平行移动。
在本发明的一具体实施例中，所述拍摄对象为高通量基因测序反应小室中发生测序反应的区域，所述准备步骤之后还包括在测序采图过程中的采图步骤。因为高通量基因测序对聚焦调整的精密度要求非常高，些微的拍摄距离的变化都可能导致拍摄获得图像变得模糊，进而影响后续的数据处理。
具体来说，在所述采图步骤中，因为拍摄模块每次仅能拍摄高通量基因测序反应小室中发生测序反应的区域的一部分，而发生测序反应的区域整体上来说可能并不是一个完全平整的平面，为了保证整个测序反应的区域拍摄图像的清晰度，需要在采图过程中进行多次的聚焦调整，这个过程中聚焦调整的速度对于采图所需的时间来说影响非常大。
在本发明一个具体实施例中，本方法应用于高通量基因测序领域，拍摄对象为高通量基因测序反应小室中发生测序反应的区域，用于测序采图前的调平步骤，所述最佳聚焦位置对应的第一清晰度值最大。图9、10分别示出了在一次快速聚焦流程中可能发生的2种不同的情况，即第一次调焦（移动第一间距）的方向是否正确。
准备步骤：控制模块控制拍摄模块在最佳聚焦位置和预设位置上分别对拍摄对象进行拍照，获得第一图像和第二图像，然后控制模块利用第三实施例中的清晰度值计算方法对第一图像和第二图像分别进行计算，得相应的第一清晰度值（dmax）和第二清晰度值（dref），所述每个像素点的灰度差值为与其四邻域像素点之间的灰度差值；控制模块控制拍摄模块返回最佳聚焦位置；所述最佳聚焦位置和预设位置均位于与拍摄对象所在平面垂直的z轴上，它们之间的间距为4μm。
然后高通量基因测序反应小室所在平台开始自动调平的工作。同时，监控步骤开始。监控步骤包括拍照步骤、判断步骤和调焦步骤。
拍照步骤：控制模块控制拍摄模块每隔2s进行一次拍照，定义每次拍照获得的图像为第三图像，每次获得第三图像后，控制模块利用清晰度值计算方法对第三图像进行计算，得第三清晰度值（dtemp1）。初始位置对应的是拍照步骤中拍摄模块第一次拍摄时拍摄模块与拍摄对象之间的间距（焦距）。第一次预测位置、第二次预测位置、第三次预测位置、第四次预测位置分别对应的是第一次、第二次、第三次、第四次移动后，拍摄模块与拍摄对象之间的间距（焦距）。
判断步骤：若dmax-dtemp1≤0.03×dmax，则认为当前拍摄模块所拍图像是清晰的，调焦结束；若dmax-dtemp1﹥0.03×dmax，则进入调焦步骤；
调焦步骤：控制模块控制拍摄对象所在平台往第一方向移动第一间距（d）并拍照，得第四图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第四图像进行计算，得第四清晰度值（dtemp2）；比较dtemp2与dtemp1的大小；d=｜（dmax-dtemp1）×4÷（dmax-dref）｜；若dtemp2﹥dtemp1，定义dtemp2为dtemp1，进入判断步骤；若dtemp2﹤dtemp1，则说明拍摄对象所在平台移动方向错误，控制模块控制拍摄对象所在平台往第一方向的反方向移动2d，得第五图像，然后控制模块利用清晰度值计算方法对第五图像进行计算，得第五清晰度值（dtemp3）；定义dtemp3为dtemp1，进入判断步骤；直至调焦结束。
如图9所示，第一次调焦步骤中，拍摄对象所在平台移动方向正确，后续的2次调焦，拍摄对象所在平台移动方向与第一次调焦的方向相同，总共经过3次调焦，调焦完成。
如图10所示，第一次调焦步骤中，拍摄对象所在平台第一次移动方向错误，需进行第二次调焦，反向移动2d（此时移动方向为正确方向），然后拍图计算后，再次进入判断步骤进行判断，后续的第三、四次调焦，拍摄对象所在平台移动方向与第二次调焦的方向相同，总共经过4次调焦，调焦完成。即，控制模块控制拍摄对象所在平台移动时，移动方向优先选择上次调焦时被判定为移动方向正确的方向。
另外，需要说明的是，如图1所示，当拍摄对象和/或拍摄模块可能发生移动的间距越小，相应的，监控步骤拍摄所得图像所对应的清晰度值，在清晰度值与焦距曲线中所处区间的线性越好，此时，所需的调焦次数越少。
为了提高上述任一种快速聚焦调整方法的调焦效率，本发明在上述任一种实施例的基础上提出第七实施例，本实施例中仅对第一间距的计算方法进行了改进，所述第一间距=｜（第一清晰度值-第三清晰度值）÷（第一清晰度值-第二清晰度值）｜×a×b；所述b为调焦系数；若｜（第一清晰度值-第三清晰度值）÷（第一清晰度值-第二清晰度值）｜﹥1，所述b=｜（第一清晰度值-第三清晰度值）÷（第一清晰度值-第二清晰度值）｜；若｜（第一清晰度值-第三清晰度值）÷（第一清晰度值-第二清晰度值）｜≦1，所述b=1。
如图1所示，清晰度值最大值将清晰度值与焦距曲线分成了两个对称或基本对称的曲线，且在不同的焦距范围内，清晰度值的线性情况稍有不同。当｜（第一清晰度值-第三清晰度值）÷（第一清晰度值-第二清晰度值）｜≦1时，说明第三清晰度值位于第一清晰度值与第二清晰度值之间，认为他们处于同一线性区间，所以定义调焦系数为1；当｜（第一清晰度值-第三清晰度值）÷（第一清晰度值-第二清晰度值）｜﹥1时，认为第三清晰度值所处的线性区间，与第一清晰度值和第二清晰度值所处的线性区间不同，此时定义调焦系数为｜（第一清晰度值-第三清晰度值）÷（第一清晰度值-第二清晰度值）｜，可有效的提高调焦效率。在一个较佳实施例中，所述拍摄对象为高通量基因测序反应小室中发生测序反应的区域，与测序采图前的调平步骤或测序采图过程中的采图步骤结合使用时，针对每次拍摄模块或拍摄对象所在平台的移动，往往进行3至4次调焦，甚至仅需1次，即可完成自动聚焦。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。