CN101334524B - 一种自动控制数码显微镜光源的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动控制数码显微镜光源的方法，包括以下步骤：1)显微镜端的图像传感器根据寄存器内保存的曝光时间数值获得图像数据，图像数据发送给控制器，再通过显微镜端传输模块发送给计算机端；2)计算机端的计算机传输模块接收显微镜端发送过来的图像数据，再发送给处理模块；3)所述处理模块根据接收到的数据结合预设的算法进行计算，计算出该次获得图像的明亮度数值，并与事先设定在计算机端存储单元内的图像明亮度数值范围和/或曝光时间数值范围进行比较，进而由指令生存单元生成显示输出图像指令、调节曝光时间或是调节显微镜的光源的亮度的指令；4)根据步骤3)生成指令执行步骤1)或5)；5)输出显示该次图像。

Description

一种自动控制数码显微镜光源的方法

【所属技术领域】

本发明涉及一种调节数码显微镜光源的方法，特别涉及一种数码显微镜光源的自动控制的方法。

【背景技术】

随着技术的不断发展，数码显微镜在越来越广泛的领域替代了传统显微镜。它操作简便，方便易用，通过图像传感器采集图像，直接显示在电脑的显示器上，可以实现同时多人观看。使其在教学，会议等领域具有传统显微镜所无法比拟的优势。

现有数码显微镜一般通过控制图像传感器的曝光时间来得到明暗适合的图像，但是，由于数码显微镜的图像传感器的曝光时间有一个范围，包括它的最大最小值和相邻两个值之间的间隔，所以有时候仅仅依靠单独的调节曝光时间并不能得到最佳的图像效果。

【发明内容】

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种自动控制数码显微镜的光源的方法，以便能得到最佳效果的图像输出。

本发明的具体技术方案如下：

一种自动控制数码显微镜光源的方法，包括以下步骤：

1)、显微镜端的图像传感器根据寄存器内保存的曝光时间数值获得图像数据，图像数据发送给控制器，再通过显微镜端传输模块发送给计算机端；

2)、计算机端的计算机传输模块接收显微镜端发送过来的图像数据，再发送给处理模块；

3)、所述处理模块根据接收到的数据结合预设的算法进行计算，计算出该次获得图像的明亮度数值，并与事先设定在计算机端存储单元内的图像明亮度数值范围的数值范围进行比较，进而由指令生存单元生成显示输出图像指令、调节曝光时间或是调节显微镜的光源的亮度的指令；

4)、若根据步骤3)生成显示输出图像指令时，则执行步骤5)；若根据步骤3)生成调节曝光时间的指令时，将获得的新曝光时间存储到计算机端的存储单元内，并将该新曝光时间覆盖显微镜端的寄存器中，再执行步骤1)；

若根据步骤3)生成调节显微镜的光源的亮度的指令时，将该指令发送给显微镜端的调节模块，调节显微镜的光源亮度，再执行步骤1)；

5)、输出显示该次图像。

所述的步骤3)进一步包括：

3.1)如果该次获得的图像明亮度数值落入事先设定的图像明亮度数值范围内包括等于该范围两端点数值时，指令生成单元生成输出该次图像的指令。

所述的步骤3)进一步包括：

3.2)如果该次获得的图像明亮度数值小于事先设定的图像明亮度数值范围的最小值，则调用存储单元内事先设定的曝光时间数值范围：3.2.1)如果该次曝光时间属于所述事先设定的曝光时间数值范围内包括等于该范围两端点数值时，则生成指令增长该次曝光时间且新获得的曝光时间小于事先设定的曝光时间数值范围的最大值，将该新获得的曝光时间存储到存储单元内，且覆盖寄存器种原有的曝光时间；3.2.2)如果该次曝光时间等于所述事先设定的曝光时间数值范围的最大值时，则生成指令增大显微镜的光源的亮度，并将该指令发送给显微镜端的调节模块。

所述的步骤3)进一步包括：

3.3)如果该次获得的图像明亮度数值大于事先设定的图像明亮度数值范围的最大值，则调用存储单元内事先设定的曝光时间数值范围：3.3.1)如果该次曝光时间属于所述事先设定的曝光时间数值范围内包括等于该范围两端点数值时，则生成指令减小该次曝光时间且新获得的曝光时间大于事先设定的曝光时间数值范围的最小值，将该新获得的曝光时间存储到存储单元内，且覆盖寄存器种原有的曝光时间；3.3.2)如果该次曝光时间等于所述事先设定的曝光时间数值范围的最小值时，则生成指令减小显微镜的光源的亮度，并将该指令发送给显微镜端的调节模块。

所述的步骤4)中所述的获得的新曝光时间与该次曝光时间之间的差值为固定数值。

根据所述的固定数值产生的相邻两次曝光时间均落入事先设定的曝光时间数值范围内，但该两次获得图像的明亮度数值分别大于或小于事先设定的图像明亮度数值范围的最小值或最大值，则由指令生成单元生成调节显微镜的光源的明亮度的指令。

所述的计算机端传输模块采用的通讯接口为USB接口、SATA接口或1394接口。

所述的对应计算机端传输模块的显微镜端传输模块采用的通讯接口为USB接口、SATA接口或1394接口。

通过本发明的技术方案通过计算机端的处理模块计算出图像的明暗度数值，并计算出合适的光源明亮度的调节情况，并将该调节情况的相关数据传送给显微镜端的调节模块自动调节显微镜的光源明亮度，实现控制显微镜光源的功能。

为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，以下结合本发明的具体实施例及附图进行说明。但所举附图及实施例并非用来对本发明加以限制。

【附图说明】

图1是本发明的基本逻辑框图。

图2是本发明的计算机端的判断模块的逻辑框图。

图3是本发明方法的具体实施例的的流程图。

【具体实施方式】

如图1、图2所示，为本发明的系统逻辑框图，在本发明为一种自动控制数码显微镜光源的系统，提供数码显微镜的显微镜端和计算机端，其中，显微镜端包括光学模块、连接光学模块的图像传感器、连接图像传感器的控制器、与控制器进行数据交互的显微镜传输模块、以及显微镜光源，显微镜端还包括连接显微镜光源的调节模块，其根据接收控制器的指令完成对显微镜光源的控制；计算机端包括与显微镜端进行数据交互的计算机端传输模块，与计算机传输模块进行数据交互的处理模块，与处理模块连接的显示模块，所述的处理模块接收计算机端传输模块发送的数据，进行计算并根据计算结果生成指令传送给显示模块和/或计算机端传输模块。所述的处理模块包括用于接收计算机端传输模块发送过来的数据的接收单元，连接接收单元的计算单元，连接计算单元的存储单元和指令生成单元，其中，接收单元传输数据给计算单元，计算单元根据接收到的接收单元发送的数据计算出图像数据并根据调用的存储单元中存储的图像明亮度数值范围和/或曝光时间的数值进行计算，并将计算结果发送给指令生成单元和/或存储单元，由指令生成单元生成指令发送给显示模块和/或计算机端传输模块。在具体实施例中显微镜端可采用USB接口的通讯接口，并根据USB接口的相关协议对接收到的数据进行编码打包发送给计算机端或解码给显微镜端内的控制器。相应地，计算机端也采用USB接口作为通讯接口，根据USB接口的相关协议对接收到的数据做相应的解码或编码操作。

以下结合如图3所示，本发明的具体方法进行说明：

图像传感器内的寄存器保存有该次摄取图像的曝光时间数值，图像传感器根据该曝光时间数值获得图像数据，图像数据发送给控制器，进而通过显微镜端传输模块发送给计算机端，计算机端的计算机端传输模块接收显微镜端发送过来的数据，再发送给处理模块，处理模块对接收到的数据进行计算：

处理模块内包括接收单元、计算单元、存储单元和指令生成单元。计算单元接收由接收单元发送过来的该次图像数据，并根据事先设计的方法计算出的该次图像明亮度的数值，并将该图像明亮度的数值与所调用的存储单元内的图像明亮度数值或数值范围进行比较，如果该计算得出的图像明亮度的数值与存储单元内存储的图像明亮度数值相同或是落在数值范围内，则认为该次图像的明亮度是合适的，也就是说，该图像的明亮符合要求。则指令生成单元生成指令发送给显示模块，实现图像的输出即显示图像。否则就认为该次图像的明亮度是不合适的，需要进一步进行计算。

当该次图像的明亮度数值小于存储单元内的图像明亮度数值范围的最小值时，认为该次图像过暗，需要进一步比较曝光时间。调用存储单元内的曝光时间，与曝光时间的最大值和最小值进行比较：

当该次曝光时间在存储单元的曝光时间的最大值和最小值之间，则需要将曝光时间调长，当然曝光时间的延长要小于最大值。调整的情况根据事先的设定的数值来决定，该数值是根据本领域技术人员一定的经验确定的或反复的测试获得的数值。并将该新得到的曝光时间重新存储在存储单元代替原来存储在存储单元内的曝光时间。同时，将该曝光时间通过指令生成单元发送给计算机端传输模块，并由该计算机端传输模块发送给显微镜端的显微镜端传输模块，并最终通过控制器存储到图像传感器的寄存器覆盖原有曝光时间，作为下一次获取图像的曝光时间。

当该次曝光时间等于存储单元的曝光时间的最大值时，则需要将显微镜的光源的亮度增大，增大灯光的亮度。即在指令生成单元内生成增加光源的明亮度数值的指令，并发送给计算机端传输模块，通过显微镜端传输模块将该指令通过控制器发送给调节模块，对显微镜光源进行调节，将光源的亮度调亮。其中，调节模块调节显微镜光源的方法为本领域技术人员所熟知的公知常识，在此不再赘述。

当该次图像的明亮度数值大于存储单元内的图像明亮度数值范围的最大值时，认为该次图像过亮，需要进一步比较曝光时间。调用存储单元内的曝光时间，与曝光时间的最大值和最小值进行比较：

当该次曝光时间在存储单元的曝光时间的最大值和最小值之间，则需要将曝光时间调短，当然曝光时间的调短要大于最小值。调整的情况根据事先的设定的数值来决定，该数值是根据本领域技术人员的一定的经验确定的或反复的测试而获得的数值。并将该新得到的曝光时间重新存储在存储单元代替原来存储在存储单元内的曝光时间。同时，将该曝光时间通过指令生成单元发送给计算机端传输模块，并由该计算机端传输模块发送给显微镜端的显微镜端传输模块，并最终通过控制器存储到图像传感器的寄存器覆盖原有的曝光时间，作为下一次获取图像的曝光时间。

当该次曝光时间等于存储单元的曝光时间的最小值时，则需要将显微镜的光源的亮度减少，减小灯光的亮度。即在指令生成单元内生成降低光源的明亮度数值的指令，并发送给计算机端传输模块，通过显微镜端传输模块将该指令通过控制器发送给调节模块，对显微镜光源进行调节，将光源的亮度调暗。其中，调节模块调节显微镜光源的方法为本领域技术人员所熟知的公知常识，在此不再赘述。

在某些情况下，事先设定的曝光时间的相邻两个值相差较大，即曝光时间的间隔时间较大，则出现在相邻两个曝光值所得到的两幅图像中，一个较亮而另一个较暗，从而使单纯调节曝光时间无法得到满意的图像。这时需要微调灯光的亮度，得到满意的图像。举例说明，如果曝光时间设定的调整间隔时间是1秒，当曝光时间设定为0.1秒时，图像显示偏暗，于是调整曝光时间为0.1+1＝1.1秒，则由此产生的图像又过亮。这时，就需要通过调节光源的亮度来保证图像的明亮度了。本实施例中，需要与以上实施例相比，在计算单元内还要保留上一次的明亮度的数值，当该次明亮度数值不属于明亮度合适范围数值内且大于明亮度合适范围的最大数值，且上一次的明亮度的数值是小于明亮度何时范围的最小数值，也就是，相邻两次的明亮度数值均未落入明亮度适合范围内。则，这时指令生成单元生成调节光源的指令，进而实现通过显微镜端的调节模块实现调节光源的目的。

下面再具体说明对图像数据进行计算和对比的算法：

计算单元对收到的一整幅图像进行如下计算处理：

将图像数据从YUV制式转化成为RGB格式，其公式为

R＝Y+1.402(V-128)

G＝Y-0.34414(U-128)-0.71414(V-128)

B＝Y+1.772(U-128)

其中，Y为亮度、U和V表示彩度，再将数据从彩色变为黑白，即从RGB值变为灰度值nGray，其公式为

nGray＝0.299*R+0.587*G+0.114*B

对整幅图的灰度值进行计算，判断其明亮度数值N，其公式为

N＝180-(nGray1+...+nGraym)/m

其中，上式中的数值180为根据多次以图片效果的试验事先设定的经验值，其他数值均为本领域技术人员所惯常使用的数值参数。

这样，就可以根据N决定如何调整：

其中，A为事先设定的图像明亮度数值范围，Amax为事先设定的图像明亮度数值范围的最大值，Amin为事先设定的图像明亮度数值范围的最小值，T为该次曝光时间，Tmin为事先设定的曝光时间数值范围的最小值，Tmax为事先设定的曝光时间数值范围的最大值：

当，

|N|≤A时，认为图像符合要求，无须调整；

N>Amax，T>Tmin时，图像过亮，曝光时间调短；

N>Amax，T＝Tmin时，图像过亮，而曝光时间已达到最小，灯光调暗；

N<Amin，T<Tmax时，图像过暗，曝光时间调长；

N<Amin，T＝Tmax时，图像过暗，而曝光时间已达到最大，灯光调亮。

在某些场合，曝光时间的相邻两个值相差较大，即曝光时间的最小改变值较大，会出现在相邻两个曝光值所得到的两幅图像中，一个较亮而另一个较暗，从而使单纯调节曝光时间无法得到满意的图像。这时需要微调灯光的亮度，得到满意的图像。

即，其中，Tx某次获取图像的曝光时间，

在T＝Tx时，N>Amax，在T＝Tx+1时，N<Amin情况下调整：

N>Amax时，图像过亮，灯光调暗；

N<Amin时，图像过暗，灯光调亮；

|N|<A时，认为图像符合要求，无须调整。

综上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明所述的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种自动控制数码显微镜光源的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)、显微镜端的图像传感器根据寄存器内保存的曝光时间数值获得图像数据，图像数据发送给控制器，再通过显微镜端传输模块发送给计算机端；

2)、计算机端的计算机传输模块接收显微镜端发送过来的图像数据，再发送给处理模块；

3)、所述处理模块根据接收到的数据结合预设的算法进行计算，计算出该次获得图像的明亮度数值，并与事先设定在计算机端存储单元内的图像明亮度数值范围的数值范围进行比较，进而由指令生成单元根据比较结果生成显示输出图像指令、调节曝光时间或是调节显微镜的光源的亮度的指令；

3.2)如果该次获得的图像明亮度数值小于事先设定的图像明亮度数值范围的最小值，则调用存储单元内事先设定的曝光时间数值范围：

3.2.1)如果该次曝光时间属于所述事先设定的曝光时间数值范围内包括等于该范围两端点数值时，则生成指令增长该次曝光时间且新获得的曝光时间小于事先设定的曝光时间数值范围的最大值，将该新获得的曝光时间存储到存储单元内，且覆盖寄存器中原有的曝光时间；

3.2.2)如果该次曝光时间等于所述事先设定的曝光时间数值范围的最大值时，则生成指令增大显微镜的光源的亮度，并将该指令发送给显微镜端的调节模块；

4)、若根据步骤3)生成显示输出图像指令时，则执行步骤5)； 

若根据步骤3)生成调节曝光时间的指令时，将获得的新曝光时间存储到计算机端的存储单元内，并将该新曝光时间覆盖显微镜端的寄存器中，再执行步骤1)；

若根据步骤3)生成调节显微镜的光源的亮度的指令时，将该指令发送给显微镜端的调节模块，调节显微镜的光源亮度，再执行步骤1)；

5)、输出显示该次图像。

2.根据权利要求1所述的自动控制数码显微镜光源的方法，其特征在于所述的步骤3)进一步包括：

3.1)如果该次获得的图像明亮度数值落入事先设定的图像明亮度数值范围内包括等于该范围两端点数值时，指令生成单元生成输出该次图像的指令。

3.根据权利要求1所述的自动控制数码显微镜光源的方法，其特征在于所述的步骤3)进一步包括：

3.3)如果该次获得的图像明亮度数值大于事先设定的图像明亮度数值范围的最大值，则调用存储单元内事先设定的曝光时间数值范围：

3.3.1)如果该次曝光时间属于所述事先设定的曝光时间数值范围内包括等于该范围两端点数值时，则生成指令减小该次曝光时间且新获得的曝光时间大于事先设定的曝光时间数值范围的最小值，将该新获得的曝光时间存储到存储单元内，且覆盖寄存器中原有的曝光时间；

3.3.2)如果该次曝光时间等于所述事先设定的曝光时间数值范围的最小值时，则生成指令减小显微镜的光源的亮度，并将该指令发送给 显微镜端的调节模块。

4.根据权利要求1所述的自动控制数码显微镜光源的方法，其特征在于所述的步骤4)中所述的获得的新曝光时间与该次曝光时间之间的差值为固定数值。

5.根据权利要求4所述的自动控制数码显微镜光源的方法，其特征在于根据所述的固定数值产生的相邻两次曝光时间均落入事先设定的曝光时间数值范围内，但该两次获得图像的明亮度数值分别大于或小于事先设定的图像明亮度数值范围的最小值或最大值，则由指令生成单元生成调节显微镜的光源的明亮度的指令。

6.根据权利要求1所述的自动控制数码显微镜光源的方法，其特征在于所述的计算机端传输模块采用的通讯接口为USB接口、SATA接口或1394接口。

7.根据权利要求6所述的自动控制数码显微镜光源的方法，其特征在于所述的对应计算机端传输模块的显微镜端传输模块采用的通讯接口为USB接口、SATA接口或1394接口。 

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