CN107091800A - 用于显微成像粒子分析的聚焦系统和聚焦方法 - Google Patents

用于显微成像粒子分析的聚焦系统和聚焦方法 Download PDF

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牛振兴
王峰
刘磊
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Abstract

用于显微成像粒子分析的聚焦系统和聚焦方法，包括在成像室上设置聚焦标靶，令相机输出两种图像，包括用于聚焦的第一分辨率图像和用于正常拍摄粒子的第二分辨率图像，其中，第一分辨率图像中带有聚焦标靶，第二分辨率图像拍摄待分析粒子的流通区域且不可拍摄到聚焦标靶。使用第一分辨率图像聚焦于该聚焦标靶，然后修正聚焦到通道中央，即可实现聚焦于粒子流的目的。本发明可在对外输出的第二分辨率图像完全不含有聚焦信息的情况下快速实现聚焦过程。

Description

用于显微成像粒子分析的聚焦系统和聚焦方法
技术领域
本发明涉及有形成分分析仪器领域，尤其涉及有形成分分析仪器中的光学聚焦系统和聚焦方法。
背景技术
用于体液检测的有形成分分析仪器，涉及使用成像设备对体液中的有形成分（细胞粒子）进行拍照。通常需要对所拍摄的照片中的细胞粒子进行识别分析和计数。因此良好的聚焦状态对于采集细胞粒子的形态信息至关重要。
现有技术中，部分厂家的仪器需要直接使用待分析粒子进行动态聚焦，即令待分析粒子持续不断的在成像室内流动，于此同时光学成像系统以流动中的待分析粒子为目标进行聚焦。
在此技术的基础上，申请号为201480015291.x的PCT专利以及其同族对聚焦技术进行了改进，使聚焦动作不完全依赖于动态的流动中的待分析粒子。该技术在成像室的流体通道的外部做出环绕型的不透明光栅标记物，并使该光栅标记物出现在图片内的四周位置，从而实现了聚焦于成像室上固定位置的目的。然后从该固定位置移动预定的距离，即可聚焦于待分析粒子的焦距位置。但是这种技术需要使光栅标记物出现在成像的图像内，但是还不能出现在正常拍摄的待分析粒子的图像中，因此该技术存在三个缺点：其一是聚焦信息仍然出现在对外输出的图像信息中；其二是该光栅标记物出现在图像边缘处尽量边角的位置，因而难以调节到位；其三是该光栅标记物必须距离待分析粒子的流动平面足够远，以使其在正常拍摄待分析粒子的图像中离焦而模糊到足以被忽略。
发明内容
本发明的一个方面是提供一种显微成像粒子分析的聚焦系统，包括：
成像室，所述成像室用于流通有待分析粒子的液体，所述成像室上设置聚焦标靶；
相机，所述相机用于拍摄所述成像室内目标物体，所述相机输出第一分辨率图像和第二分辨率图像，所述第一分辨率图像与所述第二分辨率图像取景于所述相机的感光芯片的不同区域；
显微成像镜组，所述显微成像镜组置于所述成像室与所述相机之间，使所述成像室上的所述聚焦标靶或所述待分析粒子成像于所述相机的感光芯片；
所述聚焦标靶能够被所述第一分辨率图像所拍摄，且不被所述第二分辨率图像所拍摄；
所述待分析粒子被所述第二分辨率图像所拍摄；
位移装置，所述位移装置改变所述成像室与所述显微成像镜组之间的距离。
优选的是，第一分辨率图像取景于所述相机的感光芯片的第一成像像素区，所述第二分辨率图像取景于所述相机的感光芯片的第二成像像素区，所述第一成像像素区不同于所述第二成像像素区。
优选的是，所述第一成像像素区包含所述第二成像像素区，所述第一成像像素区内的除去所述第二成像像素区部分为第三成像像素区。
优选的是，所述第一成像像素区与所述第二成像像素区无相交区域，所述第一成像像素区为第三成像像素区。
优选的是，所述第一成像像素区与所述第二成像像素区相交，所述第一成像像素区内的除去所述第二成像像素区部分为第三成像像素区。
优选的是，所述第一成像像素区是所述感光芯片的整个感光区域。
一种显微成像粒子分析的聚焦方法，包括：
使用于流通有待分析粒子的液体的成像室通过显微成像系统成像于相机；
所述相机的感光芯片上划分第一成像像素区，第二成像像素区，所述第一成像像素区具有不属于所述第二成像像素区的第三成像像素区；
所述相机根据所述第一成像像素区的成像信息输出第一分辨率图像，根据所述第二成像像素区的成像信息输出第二分辨率图像；
所述成像室划分为第一成像目标区，第二成像目标区，第三成像目标区，所述第一成像目标区、第二成像目标区和第三成像目标区通过所述显微成像系统对应成像于所述第一成像像素区、二成像像素区和第三成像像素区；
在所述成像室的所述第三成像目标区设置聚焦标靶；
使用所述第一分辨率图像拍摄所述聚焦标靶，根据聚焦标靶成像清晰度聚焦。
优选的是，所述第一成像像素区包含所述第二成像像素区，所述第一成像像素区内的除去所述第二成像像素区部分为第三成像像素区。
优选的是，所述第一成像像素区与所述第二成像像素区无相交区域，所述第一成像像素区为第三成像像素区。
优选的是，所述第一成像像素区与所述第二成像像素区相交，所述第一成像像素区内的除去所述第二成像像素区部分为第三成像像素区。
优选的是，所述第一成像像素区是所述感光芯片的整个感光区域。
一种显微成像粒子分析的自动聚焦系统，包括：
成像室，所述成像室用于流通有待分析粒子的液体，所述成像室上设置聚焦标靶；
相机，所述相机用于拍摄所述成像室内目标物体，所述相机输出第一分辨率图像和第二分辨率图像，所述第一分辨率图像与所述第二分辨率图像取景于所述相机的感光芯片的不同区域；
显微成像镜组，所述显微成像镜组置于所述成像室与所述相机之间，使所述成像室上的所述聚焦标靶或所述待分析粒子成像于所述相机的感光芯片；
所述聚焦标靶能够被所述第一分辨率图像所拍摄，且不被所述第二分辨率图像所拍摄；
所述待分析粒子被所述第二分辨率图像所拍摄；
位移装置，所述位移装置接收电控制信号并在所述电控制信号作用下改变所述成像室与所述显微成像镜组之间的距离；
处理器，所述处理器控制所述相机曝光，并且接收所述相机输出的所述第一分辨率图像或第二分辨率图像，所述处理器分析所述第一分辨率图像所拍摄的所述聚焦标靶或第二分辨率图像所拍摄的待分析粒子，所述处理器控制所述电驱动位移装置。
优选的是，所述第一分辨率图像取景于所述相机的感光芯片的第一成像像素区，所述第二分辨率图像取景于所述相机的感光芯片的第二成像像素区，所述第一成像像素区不同于所述第二成像像素区。
优选的是，所述第一成像像素区包含所述第二成像像素区，所述第一成像像素区内的除去所述第二成像像素区部分为第三成像像素区。
优选的是，所述第一成像像素区与所述第二成像像素区无相交区域，所述第一成像像素区为第三成像像素区。
优选的是，所述第一成像像素区与所述第二成像像素区相交，所述第一成像像素区内的除去所述第二成像像素区部分为第三成像像素区。
优选的是，所述第一成像像素区是所述感光芯片的整个感光区域。
一种显微成像粒子分析的自动聚焦方法，包括：
使用于流通有待分析粒子的液体的成像室通过显微成像系统成像于相机；
所述相机的感光芯片上划分第一成像像素区，第二成像像素区，所述第一成像像素区具有不属于所述第二成像像素区的第三成像像素区；
所述相机根据所述第一成像像素区的成像信息输出第一分辨率图像，根据所述第二成像像素区的成像信息输出第二分辨率图像；
所述成像室划分为第一成像目标区，第二成像目标区，第三成像目标区，所述第一成像目标区、第二成像目标区和第三成像目标区通过所述显微成像系统对应成像于所述相机的感光芯片上的所述第一成像像素区、二成像像素区和第三成像像素区；
在所述成像室的所述第三成像目标区设置聚焦标靶；
处理器分析所述第一分辨率图像拍摄的所述聚焦标靶，根据所述聚焦标靶成像清晰度信息控制位移装置聚焦。
优选的是，所述第一成像像素区包含所述第二成像像素区，所述第一成像像素区内的除去所述第二成像像素区部分为第三成像像素区。
优选的是，所述第一成像像素区与所述第二成像像素区无相交区域，所述第一成像像素区为第三成像像素区。
优选的是，所述第一成像像素区与所述第二成像像素区相交，所述第一成像像素区内的除去所述第二成像像素区部分为第三成像像素区。
优选的是，所述第一成像像素区是所述感光芯片的整个感光区域。
一种显微成像粒子分析的自动聚焦方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A，聚焦到聚焦标靶；
步骤B，修正聚焦到通道中央。
优选的是，还包括：步骤C，微调聚焦到待分析粒子。
优选的是，所述步骤A，聚焦到聚焦标靶，具体包括以下步骤：
步骤A1，搜索焦面；
步骤A2，收集图像数据；
步骤A3，分析清晰度；
步骤A4，聚焦到位。
优选的是，所述步骤C，微调聚焦到待分析粒子，具体包括以下步骤：
步骤C1，获取当前位置待分析粒子清晰度Q0；
步骤C2，单步调焦；
步骤C3，获取单步调焦后待分析粒子清晰度Q1；
步骤C4，比较清晰度Q0与清晰度Q1，若清晰度Q0好于清晰度Q1，则执行步骤C5，若清晰度Q1好于清晰度Q0，则以清晰度Q1作为新的清晰度Q0值，返回执行步骤C2；
步骤C5，返回原位置；
步骤C6，判断微调终点，判断执行步骤C5的次数，若不到N次，则返回执行步骤C2，若达到N次，则结束微调。
附图说明
附图1是本发明的显微成像粒子分析的聚焦系统的结构示意图。
附图2是成像室的第一成像目标区、第二成像目标区通过显微成像镜组成像于相机的感光芯片上第一成像像素区、第二成像像素区的示意图。
附图3是本发明的相机的感光芯片上第一成像像素区、第二成像像素区的一个实施例的示意图。
附图4是本发明的相机的感光芯片上第一成像像素区、第二成像像素区的一个实施例的示意图。
附图5是本发明的相机的感光芯片上第一成像像素区、第二成像像素区的一个实施例的示意图。
附图6是本发明的相机的感光芯片上第一成像像素区、第二成像像素区的一个实施例的示意图。
附图7是本发明的成像室上的聚焦标靶的多个可设置平面示意图。
附图8是本发明的一个实施例的聚焦过程的示意图。
附图9是本发明的一个实施例的聚焦过程的示意图。
附图10是本发明的一个实施例的聚焦过程的示意图。
附图11是本发明的一个实施例的聚焦过程的示意图。
附图12是本发明的自动聚焦方法的步骤示意图。
附图13是本发明的自动聚焦方法的步骤A的聚焦到聚焦标靶步骤示意图。
附图14是本发明的自动聚焦方法的步骤C的微调聚焦到待分析粒子步骤示意图。
附图15是本发明的显微成像系统的工作距离与景深的示意图。
附图16是本发明的自动聚焦步骤A的聚焦搜索距离关系的近距离示意图。
附图17是本发明的自动聚焦步骤A的聚焦搜索距离关系的远距离示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
参照附图1，本发明的显微成像粒子分析的聚焦系统，包括：
成像室100，成像室100上设置聚焦标靶110，成像室100内可流通有待分析粒子101的样本液体102，并在成像室100内的流体通道120的成像区域形成样流带103；
相机300，用于拍摄成像室100内目标物体，相机300输出第一分辨率图像310和第二分辨率图像320，第一分辨率图像310与第二分辨率图像320取景于相机300的感光芯片340的不同区域；
显微成像镜组200，显微成像镜组200置于成像室100与相机300之间，使成像室100上的聚焦标靶100或待分析粒子101成像于相机300的感光芯片340；
聚焦标靶110能够被第一分辨率图像310所拍摄，且不被第二分辨率图像320所拍摄；
待分析粒子101被第二分辨率图像320所拍摄；
位移装置400，改变成像室100与显微成像镜组200之间的距离。位移装置400包括用于手动调节的手动轮410，用于电驱动的电机420，和滑动平台430，其中手动轮410和电机420联动，驱动滑动平台430做直线移动，滑动平台430固定连接到成像室100。在另外一些实施例中，滑动平台430固定连接到显微成像镜组200。
参照附图1，本发明的显微成像粒子分析的聚焦系统的一个实施例，成像室100具有沿流动方向流通面积逐渐减缩的对称的液体通道120，液体通道120的靠近显微成像镜组200一侧的外壁是成像侧壁121，与成像侧壁121相对的另外一侧的外壁是照明侧壁122。液体通道120的上游具有伸入流体通道120的样本注入通道130，和缓冲液注入通道140；液体通道120的下游具有液体流出通道150。实际使用中，样本液体102由样本注入通道130处注入成像室100内，同时从缓冲液注入通道140处注入缓冲液体141，样本液体102 被缓冲液体141所包裹，且在沿流动方向流通面积逐渐减缩的液体通道120的整形作用下形成一个薄的样流带103，样流带103处在液体通道120的中心。待分析粒子101仅会出现在样流带103内。显微成像镜组200和相机300，聚焦与样流带103即可拍摄到待分析粒子101的图像。成像室100上，设置有可用于显微成像镜组200聚焦的聚焦标靶110。聚焦标靶110可以设置在靠近样流带103的位置处。
聚焦标靶110设置的位置有如下要求，第一，聚焦标靶110要能够被相机300所拍摄；第二，在相机300正常拍摄待分析粒子101的图像时，聚焦标靶110不被拍摄到。在本发明的一些实施例中，聚焦标靶110与样流带103在显微成像镜组200的成像平面上相互分开一定距离。在成像室100的成像区域划分出第一成像目标区111，第二成像目标区112，第一成像目标区111内的不属于第二成像目标区112的部分是第三成像目标区113。聚焦标靶110在第一成像目标区111和第三成像目标区113内，而不在第二成像目标区112内。第一成像目标区111，第二成像目标区112，第三成像目标区113分别对应了相机300的感光芯片340上的第一成像像素区311，第二成像像素区321，第三成像像素区331。成像室100的第一成像目标区111、第二成像目标区112、聚焦标靶110，与相机300的感光芯片340上的第一成像像素区311、第二成像像素区321、聚焦标靶110的像的对应关系参照附图2所示。
为使聚焦标靶110不影响正常拍摄待分析粒子101的图像，令相机300输出两种规格的图像，分别是能够拍摄到聚焦标靶110的第一分辨率图像310和不能拍摄到聚焦标靶110的第二分辨率图像320。第一分辨率图像310所对应的第一成像像素区311和第二分辨率图像320所对应的第二成像像素区321在相机300的感光芯片340上的位置布局参照附图3~6所示。第一成像像素区311内的不属于第二成像像素区321的部分是第三成像像素区331。在一些实施例中，第一成像像素区311与第二成像像素区321无重合区域，第三成像像素区331等同于第一成像像素区311。在一个示例性实施例中，如附图3所示，相机300的感光芯片340的分辨率为1920*1080，其中的长度方向上位于1121~1840之间，宽度方向上位于61~1020之间的720*960分辨率的区域为第一成像像素区311a，此区域输出的图像为第一分辨率图像310a；长度方向上位于161~880之间，宽度方向上位于61~1020之间的720*960分辨率的区域为第二成像像素区321a，此区域输出的图像为第二分辨率图像320a；第一成像像素区311a内的不属于第二成像像素区321a的部分为第三成像像素区331a，第三成像像素区331a的区域为长度方向上位于1121~1840之间，宽度方向上位于61~1020之间的720*960分辨率的区域，与第一成像像素区311a相等同。在一些实施例中，第一分辨率图像310所对应的第一成像像素区311包含了第二分辨率图像320所对应的第二成像像素区321，第一成像像素区311内的不属于第二成像像素区321的部分是第三成像像素区331。在一个示例性实施例中，如附图4所示，相机300的感光芯片340的分辨率为1920*1080，其中的长度方向上位于241~1680之间，宽度方向上位于61~1020之间的1440*960区域为第一成像像素区311b，输出的图像为第一分辨率图像310b；长度方向上位于601~1320之间，宽度方向上位于181~900之间的720*720区域为第二成像像素区321b，输出的图像为第二分辨率图像320b；第一成像像素区311b内的不属于第二成像像素区321b的“回”形区域是第三成像像素区331b。在一个示例性实施例中，如附图5所示，相机300的感光芯片340的分辨率为1392*1040，相机感光芯片340的长度方向上位于1~1392之间，宽度方向上位于1~1040之间的整个1392*1040区域都是第一成像像素区311c，输出的图像为第一分辨率图像310c；长度方向上位于297~1096之间，宽度方向上位于221~820之间的800*600区域为第二成像像素区321c，输出的图像为第二分辨率图像320c；第一成像像素区311c内的不属于第二成像像素区321c的“回”形区域是第三成像像素区331c。在一些实施例中，第一成像像素区31与第二成像像素区321有部分重合，第一成像像素区311内的不属于第二成像像素区321的部分是第三成像像素区331。在一个示例性实施例中，如附图6所示，相机300的感光芯片340的分辨率为1920*1080，其中的长度方向上位于241~1680之间，宽度方向上位于181~900之间的1440*720区域为第一成像像素区311d，输出的图像为第一分辨率图像310d；长度方向上位于601~1320之间，宽度方向上位于61~1020之间的720*960区域为第二成像像素区321d，输出的图像为第二分辨率图像320d；第一成像像素区311d内的不属于第二成像像素区321d的区域为被分隔开的长度方向上位于181~540之间，宽度方向上位于181~900之间的一块360*720的区域和长度方向上位于181~540之间，宽度方向上位于181~900之间的另一块360*720的区域，这两块区域一起组成第三成像像素区331d。
成像室100的成像区域与相机300的感光芯片340上的像素区域具有对应关系，这种对应关系依赖于显微成像镜组200的光学成像，如附图2所示。成像室100上的第一成像目标区111通过显微成像镜组200成像于相机300的感光芯片340上的第一成像像素区311；相机300的感光芯片340上的第一成像像素区311通过显微成像镜组200拍摄成像室100上的第一成像目标区111的图像。成像室100上的第二成像目标区112通过显微成像镜组200成像于相机300的感光芯片340上的第二成像像素区321；相机300的感光芯片340上的第二成像像素区321通过显微成像镜组200拍摄成像室100上的第二成像目标区112的图像。成像室100上的第三成像目标区113通过显微成像镜组200成像于相机300的感光芯片340上的第三成像像素区331。成像室100上的位于第三成像目标区113的成像标靶110通过显微成像镜组200成像于相机300的感光芯片340上的第三成像像素区331的对应位置处，成像为标靶像330。
根据相机300输出的第一分辨率图像310中拍摄到的成像标靶110的成像信息，判断显微成像镜组200的聚焦状态，从而手动调节位移装置400的手动轮410，改变成像室100与显微成像镜组200之间的距离，令显微成像镜组200的焦平面205移动到成像标靶110位置处的第一聚焦位置201，使显微成像镜组200聚焦于成像标靶110。
以第一聚焦位置201为基础，对成像室100与显微成像镜组200之间的距离进行修正，令显微成像镜组200的焦平面205移动到液体通道120中央位置处的第二聚焦位置202，使显微成像镜组200聚焦于待分析粒子101所在的样流带103。
在一些实施例中，根据相机300输出的第一分辨率图像310或第二分辨率图像320中拍摄到的待分析粒子101的成像信息，可以用以判断显微成像镜组200的聚焦状态，从而手动调节位移装置400的手动轮410，改变成像室100与显微成像镜组200之间的距离，令显微成像镜组200的焦平面205移动到液体通道120中央位置处的第二聚焦位置202，使显微成像镜组200聚焦于待分析粒子101所在的样流带103。
在一些实施例中，显微成像粒子分析的聚焦系统，被制作成自动化的聚焦系统，允许系统实现自动聚焦。参照附图1所示，显微成像粒子分析的自动聚焦系统，包括：成像室100，成像室100上设置聚焦标靶110，成像室100内可流通有待分析粒子101的样本液体102，并在成像室100内的流体通道120的成像区域形成样流带103；
相机300，用于拍摄成像室100内目标物体，相机300输出第一分辨率图像310和第二分辨率图像320，第一分辨率图像310与第二分辨率图像320取景于相机300的感光芯片340的不同区域；
显微成像镜组200，显微成像镜组200置于成像室100与相机300之间，使成像室100上的聚焦标靶100或待分析粒子101成像于相机300的感光芯片340；
聚焦标靶110能够被第一分辨率图像310所拍摄，且不被第二分辨率图像320所拍摄；
待分析粒子101被第二分辨率图像320所拍摄；
位移装置400，改变成像室100与显微成像镜组200之间的距离。位移装置400包括用于手动调节的手动轮410，用于电驱动的电机420，和滑动平台430，其中手动轮410和电机420同轴联动，驱动滑动平台430做直线移动，滑动平台430固定连接到成像室100。在另外一些实施例中，滑动平台430还可以固定连接到显微成像镜组200。电机420接收电控制信号并在电控制信号的控制下改变成像室100与显微成像镜组200之间的距离；
处理器500，处理器500能够控制相机300曝光并接收相机300输出的第一分辨率图像310或第二分辨率图像320，能够分析图像中聚焦标靶110或待分析粒子101的清晰度， 能够控制电机420运行。
参照附图12，显微成像粒子分析的自动聚焦系统自动聚焦于待分析粒子101的所在的样流带103的方法可以按如下步骤进行：步骤A，聚焦到聚焦标靶：处理器500控制电机420运行，使显微成像镜组200聚焦于聚焦标靶110，此时显微成像镜组200的焦平面205处在第一聚焦位置201；步骤B，修正聚焦到通道中央：处理器500控制电机420运行，使显微成像镜组200的焦平面205以第一聚焦位置201为基础修正到处在液体通道120中央的第二聚焦位置202，显微成像镜组200聚焦于处在液体通道120中央的样流带103。对于一些实施例，步骤A和步骤B以后，已完成自动聚焦。对于一些实施例，其所采用的显微成像系统200具有较高的放大倍率，也具有较小的景深厚度，此时仍需要对聚焦位置进行微调：步骤C，微调聚焦到待分析粒子：处理器500控制电机420运行，使显微成像镜组200的焦平面205以处在液体通道120中央的第二聚焦位置202为基础逐步微调到样流带103。
参照附图13，显微成像粒子分析的自动聚焦系统自动聚焦于聚焦标靶110的过程可以按照如下步骤进行：步骤A1，搜索焦面：处理器500控制电机420运行，改变成像室100与显微成像镜组200之间的距离，所改变的距离应该使聚焦标靶110能够清晰成像，即显微成像镜组200的工作距离204处于聚焦标靶110与显微成像镜组200的最大距离207b与最小距离207a之间，参照附图16所示；步骤A2，收集图像数据：在进行步骤A1的同时，处理器500控制相机300在电机420每运行一定角度进行一次曝光，并且接收相机300输出的多个第一分辨率图像310；步骤A3，分析清晰度：处理器500分析步骤A2中拍摄的多个第一分辨率图像310中的聚焦标靶110的清晰度，找到其中清晰度最大的图像和对应的聚焦位置；A4，聚焦到位：根据步骤A3所得的聚焦标靶110的清晰位置，处理器500控制电机420运行，使显微成像镜组200聚焦于聚焦标靶110，此时显微成像镜组200的焦平面205处在第一聚焦位置201。
显微成像粒子分析的聚焦系统自动修正于通道中央的过程可以如下进行：处理器500控制电机420运行，使显微成像镜组200的焦平面205以第一聚焦位置201为基础修正到处在液体通道120中央的第二聚焦位置202，显微成像镜组200聚焦于样流带103。
对于一些实施例，仍需要在第二聚焦位置202的基础上对聚焦位置进行微调。参照附图14，显微成像粒子分析的自动聚焦系统自动微调聚焦位置的过程可以按照如下步骤进行：步骤C1，获取当前位置待分析粒子清晰度Q0：处理器500控制相机300输出第一分辨率图像310或第二分辨率图像320，拍摄到待分析粒子101，处理器500分析所拍摄的待分析粒子101的清晰度，所得该清晰度Q0；步骤C2，单步调焦：处理器500控制位移装置400以上一次调节聚焦的方向调节成像室100与显微成像镜组200之间的距离，调节距离值为位移装置400所能够完成的最小位移值401；步骤C3，获取单步调焦后待分析粒子清晰度Q1：处理器500控制相机300输出第一分辨率图像310或第二分辨率图像320，拍摄到待分析粒子101，处理器500分析所拍摄的待分析粒子101的清晰度，所得该清晰度Q1；步骤C4，比较：处理器500比较清晰度Q0与清晰度Q1，若清晰度Q0好于清晰度Q1，则执行步骤C5，若清晰度Q1好于清晰度Q0，则以清晰度Q1作为新的清晰度Q0值，返回执行步骤C2；步骤C5，返回原位置：处理器500控制位移装置400以相反于上一次调节聚焦的方向调节成像室100与显微成像镜组200之间的距离，调节距离值为位移装置400所能够完成的最小位移值401；步骤C6，判断微调终点：处理器500判断出现步骤C5的次数，若未达到N次，则执行步骤C2，若达到N次，则结束微调过程。此处N为不小于2的自然数。此外，位移装置400所能够完成的最小位移值401，应小于显微成像镜组200的景深值204。
在实际操作中，本发明的成像室100上的聚焦标靶110，其在光轴203方向即Z轴方向上，可设置在多个位置的平面内，如附图7所示。在本发明的一些实施例中，聚焦标靶110仅设置于成像侧壁121的外侧表面，如附图7中的聚焦标靶110a。在本发明的一些实施例中，聚焦标靶110仅设置于成像侧壁121的内侧表面，如附图7中的聚焦标靶110b。在本发明的一些实施例中，聚焦标靶110仅设置于照明侧壁122的内侧表面，如附图7中的聚焦标靶110d。在本发明的一些实施例中，聚焦标靶110仅设置于照明侧壁122的外侧表面，如附图7中的聚焦标靶110e。在本发明的一些实施例中，聚焦标靶110仅设置于液体通道120的内部，成像侧壁121内侧表面与照明侧壁122内侧表面的中间位置，如附图7中的聚焦标靶110c。在本发明的一些实施例中，聚焦标靶110设置于成像侧壁121的内侧表面和照明侧壁122的内侧表面如附图7中的聚焦标靶110b和聚焦标靶110d。
在本发明的一些实施例中，聚焦标靶110a设置于成像侧壁121的外侧，如附图7所示。在以第一聚焦位置201为基础把焦平面205修正到位于液体通道120的中央位置的第二聚焦位置202时，修正距离为通道半深105与成像侧壁121厚度之和，修正方向为Z轴负方向。这里的通道半深105是液体通道120的成像区部分120a的深度值的一半。操作为：处理器500控制位移装置400运动，减小成像室100与显微成像镜组200之间的距离，减小距离值为通道半深105与成像侧壁121厚度之和。
在本发明的一些实施例中，聚焦标靶110b设置于成像侧壁121的内侧，如附图8所示。在以第一聚焦位置201为基础把焦平面205修正到位于液体通道120的中央位置的第二聚焦位置202时，修正距离为通道半深105，修正方向为Z轴负方向。这里的通道半深105是液体通道120的成像区部分120a的深度值的一半。操作为：处理器500控制位移装置400运动，减小成像室100与显微成像镜组200之间的距离，减小距离值为通道半深105。
在本发明的一些实施例中，聚焦标靶110c设置于液体通道120的内部，成像侧壁121内侧表面与照明侧壁122内侧表面的中间位置，如附图10所示。在这一些实施例中，聚焦标靶110c设置的位置就是液体通道120的中央位置第一聚焦位置201与第二聚焦位置202相互重合。在这一些实施例中，自动聚焦时无需进行修正步骤B。
在本发明的一些实施例中，聚焦标靶110d设置于照明侧壁122的内侧，如附图9所示。在以第一聚焦位置201为基础把焦平面205修正到位于液体通道120的中央位置的第二聚焦位置202时，修正距离为通道半深105，修正方向为Z轴正方向。这里的通道半深105是液体通道120的成像区部分120a的深度值的一半。操作为：处理器500控制位移装置400运动，增加成像室100与显微成像镜组200之间的距离，增加距离值为通道半深105。
在本发明的一些实施例中，聚焦标靶110e设置于照明侧壁122的外侧，如附图7所示。在以第一聚焦位置201为基础把焦平面205修正到位于液体通道120的中央位置的第二聚焦位置202时，修正距离为通道半深105与照明侧壁122厚度之和，修正方向为Z轴正方向。这里的通道半深105是液体通道120的成像区部分120a的深度值的一半。操作为：处理器500控制位移装置400运动，增加成像室100与显微成像镜组200之间的距离，增加距离值为通道半深105与照明侧壁122厚度之和。
在本发明的一些实施例中，聚焦标靶110包括设置于成像侧壁121的内侧表面的聚焦标靶110b和设置于照明侧壁122的内侧表面的聚焦标靶110d，如附图11所示。在这一些实施例中，第一聚焦位置201有两个可能位置，分别是聚焦于成像侧壁121的内侧表面的聚焦标靶110b的第一聚焦位置201a，聚焦于照明侧壁122的内侧表面的聚焦标靶110d的第一聚焦位置201b。相应的，实现聚焦于液体通道120的中央位置的第二聚焦位置202的方法有三种，其一为单独使用设置于成像侧壁121的内侧表面的聚焦标靶110b，其方法参考前文所描述；其二为单独使用设置于照明侧壁122的内侧表面的聚焦标靶110d，其方法同样可参考前文所描述；其三为同时使用设置于成像侧壁121的内侧表面的聚焦标靶110b和设置于照明侧壁122的内侧表面的聚焦标靶110d，其方法为：连续2次执行步骤A，分别聚焦到聚焦标靶110b的第一聚焦位置201a和聚焦标靶110d的第一聚焦位置201b：处理器500通过求取第一聚焦位置201a和第一聚焦位置201b之间的距离差值运算出通道深度106；执行步骤B：以第一聚焦位置201a为基础把焦平面205修正到位于液体通道120的中央位置的第二聚焦位置202，修正距离为通道深度106数值的一半，修正方向为Z轴负方向；或以第一聚焦位置201b为基础把焦平面205修正到位于液体通道120的中央位置的第二聚焦位置202，修正距离为通道深度106数值的一半，修正方向为Z轴正方向。
为使聚焦标靶110b和聚焦标靶110d在聚焦过程中能够被区分开，聚焦标靶110b和聚焦标靶110d应采用不相同的图案或形状。
本发明的成像室100上的聚焦标靶110，在同一平面内的相互垂直的两个方向（X方向与Y方向）之中至少一个方向上具有多个标记图案或形状。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (16)

1.一种显微成像粒子分析的聚焦系统，包括：
成像室，所述成像室用于流通有待分析粒子的液体，所述成像室上设置聚焦标靶；
相机，所述相机用于拍摄所述成像室内目标物体，所述相机输出第一分辨率图像和第二分辨率图像，所述第一分辨率图像取景于所述相机的感光芯片的第一成像像素区，所述第二分辨率图像取景于所述相机的感光芯片的第二成像像素区，所述第一成像像素区不同于所述第二成像像素区；
显微成像镜组，所述显微成像镜组置于所述成像室与所述相机之间，使所述成像室上的所述聚焦标靶或所述待分析粒子成像于所述相机的感光芯片；
所述聚焦标靶能够被所述第一分辨率图像所拍摄，且不被所述第二分辨率图像所拍摄；
所述待分析粒子被所述第二分辨率图像所拍摄；
位移装置，所述位移装置改变所述成像室与所述显微成像镜组之间的距离。
2.一种显微成像粒子分析的自动聚焦系统，包括：
成像室，所述成像室用于流通有待分析粒子的液体，所述成像室上设置聚焦标靶；
相机，所述相机用于拍摄所述成像室内目标物体，所述相机输出第一分辨率图像和第二分辨率图像，所述第一分辨率图像取景于所述相机的感光芯片的第一成像像素区，所述第二分辨率图像取景于所述相机的感光芯片的第二成像像素区，所述第一成像像素区不同于所述第二成像像素区；
显微成像镜组，所述显微成像镜组置于所述成像室与所述相机之间，使所述成像室上的所述聚焦标靶或所述待分析粒子成像于所述相机的感光芯片；
所述聚焦标靶能够被所述第一分辨率图像所拍摄，且不被所述第二分辨率图像所拍摄；
所述待分析粒子被所述第二分辨率图像所拍摄；
位移装置，所述位移装置接收电控制信号并在所述电控制信号作用下改变所述成像室与所述显微成像镜组之间的距离；
处理器，所述处理器控制所述相机曝光，并且接收所述相机输出的所述第一分辨率图像或第二分辨率图像，所述处理器分析所述第一分辨率图像所拍摄的所述聚焦标靶或第二分辨率图像所拍摄的待分析粒子，所述处理器控制所述电驱动位移装置。
3.如权利要求1或2所述的显微成像粒子分析的聚焦系统，其特征在于，所述第一成像像素区包含所述第二成像像素区，所述第一成像像素区内的除去所述第二成像像素区部分为第三成像像素区。
4.如权利要求1或2所述的显微成像粒子分析的聚焦系统，其特征在于，所述第一成像像素区与所述第二成像像素区无相交区域，所述第一成像像素区为第三成像像素区。
5.如权利要求1或2所述的显微成像粒子分析的聚焦系统，其特征在于，所述第一成像像素区与所述第二成像像素区相交，所述第一成像像素区内的除去所述第二成像像素区部分为第三成像像素区。
6.如权利要求1或3所述的显微成像粒子分析的聚焦系统，其特征在于，所述第一成像像素区是所述感光芯片的整个感光区域。
7.一种显微成像粒子分析的聚焦方法，包括：
使用于流通有待分析粒子的液体的成像室通过显微成像系统成像于相机；
所述相机的感光芯片上划分第一成像像素区，第二成像像素区，所述第一成像像素区具有不属于所述第二成像像素区的第三成像像素区；
所述相机根据所述第一成像像素区的成像信息输出第一分辨率图像，根据所述第二成像像素区的成像信息输出第二分辨率图像；
所述成像室划分为第一成像目标区，第二成像目标区，第三成像目标区，所述第一成像目标区、第二成像目标区和第三成像目标区通过所述显微成像系统对应成像于所述第一成像像素区、二成像像素区和第三成像像素区；
在所述成像室的所述第三成像目标区设置聚焦标靶；
使用所述第一分辨率图像拍摄所述聚焦标靶，根据聚焦标靶成像清晰度聚焦。
8.一种显微成像粒子分析的自动聚焦方法，包括：
使用于流通有待分析粒子的液体的成像室通过显微成像系统成像于相机；
所述相机的感光芯片上划分第一成像像素区，第二成像像素区，所述第一成像像素区具有不属于所述第二成像像素区的第三成像像素区；
所述相机根据所述第一成像像素区的成像信息输出第一分辨率图像，根据所述第二成像像素区的成像信息输出第二分辨率图像；
所述成像室划分为第一成像目标区，第二成像目标区，第三成像目标区，所述第一成像目标区、第二成像目标区和第三成像目标区通过所述显微成像系统对应成像于所述相机的感光芯片上的所述第一成像像素区、二成像像素区和第三成像像素区；
在所述成像室的所述第三成像目标区设置聚焦标靶；
处理器分析所述第一分辨率图像拍摄的所述聚焦标靶，根据所述聚焦标靶成像清晰度信息控制位移装置聚焦。
9.如权利要求7或8所述的显微成像粒子分析的聚焦方法，其特征在于，所述第一成像像素区包含所述第二成像像素区，所述第一成像像素区内的除去所述第二成像像素区部分为第三成像像素区。
10.如权利要求7或8所述的显微成像粒子分析的聚焦方法，其特征在于，所述第一成像像素区与所述第二成像像素区无相交区域，所述第一成像像素区为第三成像像素区。
11.如权利要求7或8所述的显微成像粒子分析的聚焦方法，其特征在于，所述第一成像像素区与所述第二成像像素区相交，所述第一成像像素区内的除去所述第二成像像素区部分为第三成像像素区。
12.如权利要求7或8所述的显微成像粒子分析的聚焦方法，其特征在于，所述第一成像像素区是所述感光芯片的整个感光区域。
13.一种显微成像粒子分析的自动聚焦方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A，聚焦到聚焦标靶；
步骤B，修正聚焦到通道中央。
14.如权利要求13所述的显微成像粒子分析的自动聚焦方法，其特征在于，还包括：步骤C，微调聚焦到待分析粒子。
15.如权利要求13所述的显微成像粒子分析的自动聚焦方法，其特征在于，所述步骤A，聚焦到聚焦标靶，具体包括以下步骤：
步骤A1，搜索焦面；
步骤A2，收集图像数据；
步骤A3，分析清晰度；
步骤A4，聚焦到位。
16.如权利要求14所述的显微成像粒子分析的自动聚焦方法，其特征在于，所述步骤C，微调聚焦到待分析粒子，具体包括以下步骤：
步骤C1，获取当前位置待分析粒子清晰度Q0；
步骤C2，单步调焦；
步骤C3，获取单步调焦后待分析粒子清晰度Q1；
步骤C4，比较清晰度Q0与清晰度Q1，若清晰度Q0好于清晰度Q1，则执行步骤C5，若清晰度Q1好于清晰度Q0，则以清晰度Q1作为新的清晰度Q0值，返回执行步骤C2；
步骤C5，返回原位置；
步骤C6，判断微调终点，判断执行步骤C5的次数，若不到N次，则返回执行步骤C2，若达到N次，则结束微调。
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