CN105022156A - 一种显微镜图像自动采集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种显微镜图像自动采集装置，属于光电检测图像采集技术领域。该装置包括样本存储机构、样本传递机构和自动对焦显微镜，所述自动对焦显微镜包括成像光学镜头、成像传感器、自动对焦控制器，所述自动对焦控制器包括图像处理模块和电压控制器，所述成像光学镜头包括液体透镜。本装置可以实现样本的自动装载、对焦成像。
Description
技术领域
本发明涉及一种显微镜图像自动采集装置，属于光电检测图像采集技术领域。
背景技术
显微镜是一种通过放大作用显示被观察对象的微观组织结构的光学仪器，在医学检验、工业检测中发挥着重要的作用。传统的显微图像的采集分析，主要是手动将检测样本放在显微镜下观察，然后通过图像采集装置采集观察图像。采用这种方式存在着一些缺陷：样本中潜伏着病毒和病菌，对检验人员的健康存在较大威胁；如果样本数量较大，检测效率较低。
申请号为201320197077.3 ，申请日为2013年4月18日的实用新型公开了一种用于生物反应器的在线细胞显微观察仪，特点是，它包括观察仪主体、可变倍光学系统、取样装置、清洗机构、内部光源结构和控制器，观察仪主体通过固定螺母与生物反应器连接,观察仪主体上开有的三个孔分别与可变倍光学系统、取样装置和清洗机构连接；内部光源结构与观察仪主体之间通过伸缩杆连接；清洁机构与观察仪主体通过活动轴连接。该实用新型采用一种结合可变焦物镜和前组物镜耦合的方式，仅单一的摄像头便可达到同时观测微生物细胞和动物细胞的动态观测要求。此外，达到了在线细胞显微观察仪的一些基本技术要求：高分辨率的光学系统，高速图像传输能力和高效的细胞数量统计，耐高温高压能力，镜头的自动清洁，样品的自动采集。
申请号为201310405139.X ，申请日为2013年9月6日的发明公开了一种偏光显微图像自动采集分析装置，包括主支架、基板、四个橡胶脚、载物台、控制板装配体、移动滑台组件、相机装配体和光源装配体。该发明偏光显微图像自动采集分析装置，通过精密机械设计和光栅电机控制，实现了薄片保持不动，偏振片由电脑控制转动任意角度，实现了薄片和偏振片的相对运动，达到和显微镜下同样观测的效果，而由于薄片不动，采集到的图像视域位置和角度均保持不变，避免因为旋转薄片后矿物颜色变化跟踪错误，便于在同一视场进行识别统计和各个角度图像的分析处理。
申请号为201410167201.0 ，申请日为2014年4月23日的发明专利申请公开了一种显微尺度下织物中纱线表面的图像采集处理装置，包括试样台、照明系统、灯箱、支撑系统、数码摄像系统和计算机；所述的试样台是一个上下自由移动系统；所述的支撑系统是一个ISP图像处理器；所述的照明系统是一个环形LED灯照明系统，其位于光学显微镜头外侧；所述的数码摄像系统、ISP图像处理器和上下自由移动系统分别与所述的计算机相连；所述的数码摄像系统包括一个光学显微镜头和一个CCD传感器，数码摄像系统位于试样台的正上方。本发明的有益效果是：本发明所设计的系统实现了显微尺度下织物中纱线表面图像的自动采集，能在特定的光照环境下方便地获取纱线的表面成像图。
上述的现有技术都实现了显微图像的自动采集，但对显微镜的调焦，有的是依靠人为的主观判断或者通过外部辅助设备来实现，这样很容易带来人为误差，获取图像过程缓慢，自动化程度低。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种显微镜图像自动采集装置，本装置可以实现样本的自动装载、对焦成像。
本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：
一种显微镜图像自动采集装置，包括：
样本存储机构，用于存放样本；
样本传递机构，用于将样本从样本存储机构取出放置于显微物镜下进行图像采集以及将样本从显微物镜下放回至样本存储机构；
自动对焦显微镜，包括成像光学镜头、成像传感器、自动对焦控制
器，所述自动对焦控制器包括图像处理模块和电压控制器，所述图像处理模块的信号输入端连接所述成像传感器，所述图像处理模块的
信号输出端连接所述电压控制器；
所述成像光学镜头包括液体透镜，所述液体透镜的信号输入端连接电压控制器的输出端；成像传感器位于液体透镜的后方，成像传感器获取图像后将图像信息传送给所述图像处理模块，所述图像处理模块对图像信息进行处理后，计算出对焦信号，并将对焦信号传送给电压控制器，电压控制器控制液体透镜自动对焦。
作为本发明的一种优选技术方案： 所述成像传感器采用CCD 传感器。
作为本发明的一种优选技术方案： 所述图像处理模块采用爬山法计算对焦信号。
作为本发明的一种优选技术方案： 所述样本存储机构包括温控单元。
作为本发明的一种优选技术方案： 所述电压控制器为SC-01C。
本发明所述的一种显微镜图像自动采集装置 ，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本发明利用液体透镜置于显微光路中代替电动变焦镜头，通过改变加在其两端电极上的电压可迅速精确的改变其焦距。
2、 本发明利用液体透镜实现显微镜的自动调焦，可提高自动对焦系统的速度和精度。
3、 本发明的图像处理模块采用爬山法进行对焦，响应速度快、对焦精确。
4、 本发明的成像传感器采用CCD 传感器，具有低影像失真、体积小的优点。
具体实施方式
下面对本发明创造做进一步详细说明。
一种显微镜图像自动采集装置，包括：
样本存储机构，用于存放样本；
样本传递机构，用于将样本从样本存储机构取出放置于显微物镜下进行图像采集以及将样本从显微物镜下放回至样本存储机构；
自动对焦显微镜，包括成像光学镜头、成像传感器、自动对焦控制
器，所述自动对焦控制器包括图像处理模块和电压控制器，所述图像处理模块的信号输入端连接所述成像传感器，所述图像处理模块的
信号输出端连接所述电压控制器；
所述成像光学镜头包括液体透镜，所述液体透镜的信号输入端连接电压控制器的输出端；成像传感器位于液体透镜的后方，成像传感器获取图像后将图像信息传送给所述图像处理模块，所述图像处理模块对图像信息进行处理后，计算出对焦信号，并将对焦信号传送给电压控制器，电压控制器控制液体透镜自动对焦。
作为本发明的一种优选技术方案： 所述成像传感器采用CCD 传感器。
作为本发明的一种优选技术方案： 所述图像处理模块采用爬山法计算对焦信号。
作为本发明的一种优选技术方案： 所述样本存储机构包括温控单元。
作为本发明的一种优选技术方案： 所述电压控制器为SC-01C。
本发明利用液体透镜置于显微光路中代替电动变焦镜头，通过改变加在其两端电极上的电压可迅速精确的改变其焦距。本发明利用液体透镜实现显微镜的自动调焦，可提高自动对焦系统的速度和精度。
首先介绍一下液体透镜的原理及特性。液体变焦透镜是基于电湿效应原理的一种新型光学透镜。液体透镜包含两种液体，一种为导电液体，另一种为绝缘液体，两种液体互不浸润且有一定的折射率差。两种液体装在内壁镀有透明电极的容器中，透明电极的表面沉淀一层疏水介电层，这样，就在两层液体之间形成两个接触角和接触面。当在导电液体和内壁透明电极之间施加电压后，导电液体与电极间电场改变，从而使得接触角和接触面的形状发生改变，液体透镜的焦距也就发生改变。利用液体透镜的可变焦特性，将其加入数字显微成像系统中，当液体透镜的驱动电压发生变化时，则其焦距也发生变化，根据双透镜焦距合成公式，可知整个显微系统的合成焦距发生变化，因此显微成像系统所能够清晰成像的物平面距离也发生变化，因此液体透镜的驱动电压和加入液体透镜的数字显微系统的存在一一对应的关系，液体透镜的这种特性使得其作为一种被动测距元件成为可能。
本发明的图像处理模块采用爬山法进行对焦，响应速度快、对焦精确。
本发明采用爬山法，其基本步骤为：
1）设置初始调焦方向, 沿初始调焦方向微调一步, 若聚焦函数值下降量超过一个门限, 则改变调焦方向。
2）沿调焦方向大步长调焦, 找到聚焦函数下降点后返回调焦过程中记录的最大值点。
3）沿大步长调焦方向微调一个小步长, 若聚焦函数值上升则小步长微调方向正确. 否则, 改变小步长调焦方向。
4）沿小步长调焦方向寻找下降点, 找到聚焦函数下降点后返回调焦过程中记录
的最大值点, 即为正确聚焦点。
本发明的成像传感器采用CCD 传感器，具有低影像失真、体积小的优点。
CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合组件）传感器使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。
CCD传感器是一种新型光电转换器件，它能存储由光产生的信号电荷。当对它施加特定时序的脉冲时，其存储的信号电荷便可在CCD内作定向传输而实现自扫描。它主要由光敏单元、输入结构和输出结构等组成。它具有光电转换、信息存贮和延时等功能，而且集成度高、功耗小，已经在摄像、信号处理和存贮3大领域中得到广泛的应用，尤其是在图像传感器应用方面取得令人瞩目的发展。CCD有面阵和线阵之分，面阵是把CCD像素排成1个平面的器件；而线阵是把CCD像素排成1直线的器件。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种显微镜图像自动采集装置，包括：
样本存储机构，用于存放样本；
样本传递机构，用于将样本从样本存储机构取出放置于显微物镜下进行图像采集以及将样本从显微物镜下放回至样本存储机构；
自动对焦显微镜，包括成像光学镜头、成像传感器、自动对焦控制
器，所述自动对焦控制器包括图像处理模块和电压控制器，所述图像处理模块的信号输入端连接所述成像传感器，所述图像处理模块的
信号输出端连接所述电压控制器；
其特征在于，所述成像光学镜头包括液体透镜，所述液体透镜的信号输入端连接电压控制器的输出端；成像传感器位于液体透镜的后方，成像传感器获取图像后将图像信息传送给所述图像处理模块，所述图像处理模块对图像信息进行处理后，计算出对焦信号，并将对焦信号传送给电压控制器，电压控制器控制液体透镜自动对焦。
2.根据权利要求1所述的一种显微镜图像自动采集装置，其特征在于，所述成像传感器采用CCD 传感器。
3.根据权利要求1所述的一种显微镜图像自动采集装置，其特征在于，所述图像处理模块采用爬山法计算对焦信号。
4.根据权利要求1所述的一种显微镜图像自动采集装置，其特征在于，所述样本存储机构包括温控单元。
5.根据权利要求1所述的一种显微镜图像自动采集装置，其特征在于，所述电压控制器为SC-01C。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510456025.7A CN105022156A (zh) | 2015-07-30 | 2015-07-30 | 一种显微镜图像自动采集装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201510456025.7A CN105022156A (zh) | 2015-07-30 | 2015-07-30 | 一种显微镜图像自动采集装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105022156A true CN105022156A (zh) | 2015-11-04 |
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ID=54412244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN201510456025.7A Withdrawn CN105022156A (zh) | 2015-07-30 | 2015-07-30 | 一种显微镜图像自动采集装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN105022156A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106019550A (zh) * | 2016-07-12 | 2016-10-12 | 上海交通大学 | 用于高速显微扫描的动态对焦装置及对焦跟踪方法 |
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2015
- 2015-07-30 CN CN201510456025.7A patent/CN105022156A/zh not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN106019550A (zh) * | 2016-07-12 | 2016-10-12 | 上海交通大学 | 用于高速显微扫描的动态对焦装置及对焦跟踪方法 |
| CN106019550B (zh) * | 2016-07-12 | 2019-05-24 | 上海交通大学 | 用于高速显微扫描的动态对焦装置及对焦跟踪方法 |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
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