CN112322713A - 成像方法、装置及系统及存储介质 - Google Patents
成像方法、装置及系统及存储介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112322713A CN112322713A CN201711354126.9A CN201711354126A CN112322713A CN 112322713 A CN112322713 A CN 112322713A CN 201711354126 A CN201711354126 A CN 201711354126A CN 112322713 A CN112322713 A CN 112322713A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lens module
- image
- sample
- value
- focusing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
- C12Q1/6869—Methods for sequencing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
- G02B7/36—Systems for automatic generation of focusing signals using image sharpness techniques, e.g. image processing techniques for generating autofocus signals
Abstract
本发明公开了成像方法,其包括以下步骤:(a)利用对焦模组发射光至置于载台上的样品上;(b)使镜头模组移动到第一设定位置;(c)使镜头模组从第一设定位置以第一设定步长向样品移动并判断对焦模组是否接收到样品反射的光;(d)在对焦模组接收到样品反射的光时,将镜头模组从当前位置移动到第二设定位置,第二设定位置位于第一范围内,第一范围是包括当前位置的、允许镜头模组沿光轴方向移动的一个范围;(e)使镜头模组从第二设定位置以第二设定步长移动,在每步位置利用成像装置对样品进行图像采集,第二设定步长小于第一设定步长;(f)对采集到的图像进行评估,依据获得的图像评估结果,实现对焦。上述成像方法能形成清晰的图像。
Description
技术领域
本发明涉及光学检测领域,尤其涉及一种成像方法、装置及系统及存储介质。
背景技术
序列测定,即测序,包括核酸序列的测定。目前市面上的测序平台包括一代测序平台、二代测序平台和三代测序平台。从功能控制角度,测序仪器包括探测模块,利用探测模块转化和/或收集序列测定中生化反应产生的信息变化,以测定序列。探测模块一般包括光学检测模块、电流检测模块和酸碱(pH)检测模块。基于光学检测原理的测序平台通过分析采集检测到的测序生化反应中的光信号变化来进行序列测定。
目前市售的带自动对焦模块的光学检测系统,带配套的对焦控制程序,可直接调用控制,使用方便,但往往不单独出售自动对焦模块,买家得整套系统一起买、高成本。
发明内容
本发明实施方式旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一或者至少提供一种可选择的实用方案。为此,本发明实施方式需要提供一种成像方法、光学检测系统及控制装置及存储介质。
本发明实施方式提供一种成像方法,所述成像方法用于光学检测系统,所述光学检测系统包括成像装置和载台,所述成像装置包括镜头模组和对焦模组,所述镜头模组包括光轴,所述镜头模组能够沿光轴方向运动,所述载台用于承载样品,所述方法包括以下步骤:(a)利用所述对焦模组发射光至置于所述载台上的所述样品上;(b)使所述镜头模组移动到第一设定位置;(c)使所述镜头模组从所述第一设定位置以第一设定步长向所述样品移动并判断所述对焦模组是否接收到所述样品反射的光;(d)在所述对焦模组接收到所述样品反射的光时,将所述镜头模组从当前位置移动到第二设定位置,所述第二设定位置位于第一范围内,所述第一范围是包括所述当前位置的、允许所述镜头模组沿光轴方向移动的一个范围;(e)使所述镜头模组从所述第二设定位置以第二设定步长移动,在每步位置利用所述成像装置对所述样品进行图像采集,所述第二设定步长小于所述第一设定步长;(f)对采集到的图像进行评估,依据获得的图像评估结果,实现对焦。
利用上述成像方法,能够快速准确地找到目标物体清晰成像的平面,即清晰平面/清晰面。该方法特别适用于不易找到清晰平面的包含精密光学系统的设备,例如带有高倍数镜头的光学检测设备。如此,可降低成本。
本发明实施方式的一种光学检测系统,包括控制装置、成像装置和载台,所述成像装置包括镜头模组和对焦模组,所述镜头模组包括光轴,所述镜头模组能够沿光轴方向运动,所述载台用于承载样品,所述控制装置用于执行以下步骤:(a)利用所述对焦模组发射光至置于所述载台上的所述样品上;(b)使所述镜头模组移动到第一设定位置;(c)使所述镜头模组从所述第一设定位置以第一设定步长向所述样品移动并判断所述对焦模组是否接收到所述样品反射的光;(d)在所述对焦模组接收到所述样品反射的光时,将所述镜头模组从当前位置移动到第二设定位置,所述第二设定位置位于第一范围内,所述第一范围是包括所述当前位置的、允许所述镜头模组沿光轴方向移动的一个范围;(e)使所述镜头模组从所述第二设定位置以第二设定步长移动,在每步位置利用所述成像装置对所述样品进行图像采集,所述第二设定步长小于所述第一设定步长;(f)对采集到的图像进行评估,依据获得的图像评估结果,实现对焦。
利用上述光学检测系统,能够快速准确地找到目标物体清晰成像的平面,即清晰平面/清晰面。该方法特别适用于不易找到清晰平面的包含精密光学系统的设备,例如带有高倍数镜头的光学检测设备。如此,可降低成本。
本发明实施方式的一种对成像进行控制的控制装置,用于光学检测系统,所述光学检测系统包括成像装置和载台,所述成像装置包括镜头模组和对焦模组,所述镜头模组包括光轴,所述镜头模组能够沿光轴方向运动,所述载台用于承载样品,所述控制装置包括:存储装置,用于存储数据,所述数据包括计算机可执行程序;处理器,用于执行所述计算机可执行程序,执行所述计算机可执行程序包括完成上述的成像方法。
本发明实施方式的一种计算机可读存储介质,用于存储供计算机执行的程序,执行所述程序包括完成上述的方法。计算机可读存储介质可以包括:只读存储器、随机存储器、磁盘或光盘等。
本发明实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明实施方式的实践了解到。
附图说明
本发明实施方式的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是本发明实施方式的成像方法的流程示意图。
图2是本发明实施方式的镜头模组与样品的位置关系示意图。
图3是本发明实施方式的光学检测系统的部分结构示意图。
图4是本发明实施方式的图像的连通域的示意图。
图5是本发明实施方式的成像方法的另一流程示意图。
图6是本发明实施方式的光学检测系统的模块示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式,所述实施方式的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接或可以相互通信;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设定进行描述。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设定之间的关系。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,所称的“不变”,例如涉及距离、物距和/或相对位置等的可以表现为数值、数值范围或量上的变化,可以是绝对不变,也可以是相对不变,所称的相对不变为保持在一定偏差范围或者预设的可接受范围。如无另外说明,涉及距离、物距和/或相对位置的“不变”为相对不变。
本发明实施方式所称的“序列测定”同核酸序列测定,包括DNA测序和/或RNA测序,包括长片段测序和/或短片段测序。所称的“序列测定反应”同测序反应。
请参图1-图3,本发明实施方式提供一种成像方法,成像方法用于光学检测系统,光学检测系统包括成像装置和载台,成像装置包括镜头模组和对焦模组,镜头模组包括光轴,镜头模组能够沿光轴方向运动,载台用于承载样品,成像方法包括以下步骤:
(a)利用对焦模组发射光至置于载台上的样品上;
(b)使镜头模组移动到第一设定位置;
(c)使镜头模组从第一设定位置以第一设定步长向样品移动并判断对焦模组是否接收到样品反射的光;
(d)在对焦模组接收到样品反射的光时,将镜头模组从当前位置移动到第二设定位置,第二设定位置位于第一范围内,第一范围是包括当前位置的、允许镜头模组沿光轴方向移动的一个范围;
(e)使镜头模组从第二设定位置以第二设定步长移动,在每步位置利用成像装置对样品进行图像采集,第二设定步长小于第一设定步长;
(f)对采集到的图像进行评估,依据获得的图像评估结果,实现对焦。
利用上述成像方法,能够快速准确地找到目标物体清晰成像的平面,即清晰平面/清晰面。该方法特别适用于不易找到清晰平面的包含精密光学系统的设备,例如带有高倍数镜头的光学检测设备。如此,可降低成本。
具体地,请参图2和图3,在本发明实施方式中,样品300包括承载装置200和位于承载装置的待测样品302,待测样品302为生物分子,如核酸等,镜头模组104位于承载装置200的上方。承载装置200具有前面板202和后面板(下面板),各面板均具有两个表面,待测样品302连接在下面板的上表面上,即待测样品302位于前面板202的下表面204下方。在本发明实施方式中,由于成像装置102为采集待测样品302的图像,而待测样品302位于承载装置200的前面板202下表面204下方,在对焦过程开始时,镜头模组104的移动是为了找到待测样品302所在的介质分界面204,以提高成像装置102的采集清晰图像的成功率。在本发明实施方式中,待测样品302为溶液,承载装置200的前面板202为玻璃,承载装置200与待测样品302的介质分界面204为承载装置200的前面板202的下表面204,即玻璃与液体两种介质的分界面。成像装置102所需采集图像的待测样品302位于在前面板202的下表面204之下,此时再通过成像装置102所采集的图像来判别寻找待测样品302清晰成像的清晰面,此过程可称为对焦。在一个例子中,待测样品302的前面板202的厚度为0.175mm。
在某些实施方式中,承载装置200可为玻片,待测样品302置于玻片上,或者待测样品302夹设于两片玻片中。在某些实施方式中,承载装置200可为反应装置,例如,上下有承载面板的类似于三明治结构的芯片,待测样品302设置于芯片上。
在某些实施方式中,请参图3,成像装置102包括显微镜107和相机108,镜头模组104包括显微镜的物镜110和相机108的镜头模组112,对焦模组106可通过二向色分束器114(dichroic beam splitter)与相机108的镜头模组112固定在一起,二向色分束器114位于相机108的镜头模组112与物镜110之间。二向色分束器114包括双C型分束器(dual c-mountsplitter)。二向色分束器114可反射对焦模组106发射的光至物镜110并能够让可见光穿透并经相机108的镜头模组112进入相机108内,如图3所示。
在本发明实施方式中,镜头模组104的移动可指物镜110的移动,镜头模组104的位置可指物镜110的位置。在其它实施方式中,可选择移动镜头模组104的其它透镜来实现对焦。另外,显微镜107还包括位于物镜110和相机108之间的镜筒透镜111(tube lens)。
在某些实施方式中,载台能够带动样品200在垂直于镜头模组104的光轴OP(如Z轴)方向的平面内移动(如XY平面),和/或能够带动样品300沿镜头模组104的光轴OP(如Z轴)方向移动。
在某些实施方式中,载台带动样品300移动的平面非垂直于光轴OP,即样品的运动平面与XY平面夹角非0,该成像方法仍旧适用。
另外,成像装置102也能够驱动物镜110沿镜头模组104的光轴OP方向移动以进行对焦。在一些例子中,成像装置102利用步进马达或音圈马达等驱动件来驱动物镜110移动。
在某些实施方式中,在建立坐标系时,如图2所示,可将物镜110、载台和样品300的位置设置在Z轴的负轴上,第一设定位置可为Z轴的负轴上的坐标位置。可以理解,在其它实施方式中,也可根据实际情况对坐标系与相机和物镜110的关系进行调整,在此不做具体限定。
在一个例子中,成像装置102包括全内反射荧光显微镜,物镜110为60倍放大,第一设定步长S1=0.01mm。如此,第一设定步长S1较合适,因S1太大会跨过可接受的对焦范围,S1太小会增加时间开销。
在对焦模组106没有接收到样品300反射的光时,则使镜头模组104以第一设定步长向样品300继续移动。
在某些实施方式中,光学检测系统可应用于序列测定系统,或者说,序列测定系统包括光学检测系统。
在某些实施方式中,以当前位置为基准,第一范围包括相对的第一区间和第二区间,定义第二区间更靠近样品,步骤(e)包括:
(i)当第二设定位置位于第二区间时,将镜头模组从第二设定位置向远离样品的方向移动,在每步位置利用成像装置对样品进行图像采集;或者
(ii)当第二设定位置位于第一区间时,将镜头模组从第二设定位置向靠近样品的方向移动,在每步位置利用成像装置对样品进行图像采集。
如此,可根据第二设定位置的具体位置来对镜头模组的移动进行控制,能够快速采集到所需的图像。
具体地,在一个例子中,可将当前位置作为原点oPos并沿镜头模组的光轴方向建立坐标轴Z1,第一区间为正区间,第二区间为负区间。正负区间的范围±rLen,也就是说,第一范围是[oPos+rLen,oPos-rLen]。第二设定位置位于负区间且第二设定位置为(oPos–3*r0)。r0表示第二设定步长。成像装置在(oPos–3*r0)处开始进行图像采集并向远离样品的方向移动。
需要说明的是,在上述例子中建立的坐标轴Z1与图2的Z轴重合,且第一范围位于Z轴的负区间。这样可简化成像方法的控制,例如,只需要知道Z轴的原点与原点oPos之间的位置关系,便可知道镜头模组在坐标轴Z1的位置与在Z轴的位置的对应关系。
在某些实施方式中,步骤(f)包括:比较图像评估结果与预设条件,若图像评估结果满足预设条件,保存与图像对应的镜头模组的位置;若图像评估结果不满足预设条件,将镜头模组移动至第三设定位置,第三设定位置位于第一范围中的不同于第二设定位置所在区间的另一区间,即启动反向拍照调焦。例如,进行步骤(e)的(i)部分的过程中,图像评估结果均不满足预设条件;将镜头模组移动至第三设定位置,相当于将镜头模组移动到要进行步骤(e)的(ii)部分的起始位置,进而进行反向拍照调焦,即进行步骤(e)的(ii)部分过程。如此,在第一范围内搜寻图像的对焦位置,有效提高了成像方法的效率。
具体地,参照上述实施方式的例子,第二设定位置位于负区间的(oPos–3*r0),镜头模组从第二设定位置向上移动,成像装置在每步位置进行图像采集,若图像评价结果不满足预设条件,则将镜头模组移动至位于正区间的第三设定位置,例如,第三设定位置为(oPos+3*r0),然后成像装置从(oPos+3*r0)处开始进行图像采集并向靠近样品的方向移动,并依据获得的图像评估结果,实现对焦。在图像评估结果满足预设条件时,保存与图像对应的镜头模组104的当前位置作为保存位置,可使得在序列测定反应进行拍照时,成像装置102能够输出清晰的图像。
在某些实施方式中,图像评估结果包括第一评估值和第二评估值,第二设定步长包括粗步长和细步长,步骤(f)包括:镜头模组以粗步长移动直至相应位置的图像的第一评估值不大于第一阈值,镜头模组换以细步长继续移动至相应位置的图像的第二评估值为最大,并保存与第二评估值为最大时的图像对应的镜头模组的位置。如此,粗步长可使镜头模组快速接近对焦位置,细步长可保证镜头模组能到达对焦位置。
具体地,与最大第二评估值的图像对应的镜头模组的位置可作为对焦位置进行保存。在每步位置利用成像装置进行图像采集时,对采集到的图像计算第一评估值和第二评估值。
在一个例子中,在序列测定过程中,样品上带有光学可检测标记,利如荧光标记,荧光分子在特定波长激光照射下能够被激发发出荧光,成像装置采集到的图像包括可能与荧光分子所在位置相对应的亮斑。可以理解,当镜头模组位于对焦位置时,在所采集到的图像中,与荧光分子所在位置相对应的亮斑的尺寸较小且亮度较高;当镜头模组位于非对焦位置时,在所采集到的图像中,与荧光分子所在位置相对应的亮斑的尺寸较大且亮度较低。
在某些实施方式中,利用图像上的亮斑的大小和亮斑的强度来评估该图像。
例如,利用第一评估值来反映图像的亮斑大小;在一个示例中,第一评估值是通过统计图像上的亮斑的连通域大小而确定的,定义大于该图像的平均像素值的相连像素点为一个连通域。第一评估值的确定例如可通过,计算各个亮斑的对应的连通域的大小,取亮斑的连通域大小的平均值代表该图像一个特性,作为该图像的第一评估值;又例如,可将各个亮斑对应的连通域大小按从小到大排序,取50、60、70、80或90分位点的连通域大小作为该图像的第一评估值。
在一个示例中,一个所称图像的亮斑对应的连通域大小Area=A*B,A表示以该亮斑对应的矩阵的中心为中心的所在行的连通域大小,B表示以该亮斑对应的矩阵的中心为中心的所在列的连通域大小。定义亮斑对应的矩阵是奇数行和奇数列构成的矩阵k1*k2,包含k1*k2个像素点。
在一个例子中,先将图像进行二值化处理,将图像转成数字矩阵再进行连通域大小的计算。例如,以该图像的平均像素值作为基准,不小于平均像素值的像素点记为1,小于该平均像素值的像素点标为0,如图4所示。在图4中,加粗加大的表示亮斑对应的矩阵的中心,粗线框表示3*3矩阵。标记为1的相连的像素点形成一个连通域,该亮斑对应的连通域的大小为A*B=3*6。
所称的第一阈值可以根据经验或者先验数据来设定。在一个示例中,第一评估值反映图像上亮斑的大小,发明人观察到,从靠近清晰面到远离清晰面的过程中,连通域Area先变小后变大,发明人基于多次找到清晰面的对焦过程中的Area数值大小及变化规律,确定第一阈值。在一个示例中,第一阈值设定为260。需要指出的是,第一阈值与粗步长、细步长大小设置可具有的关联:第一阈值的数值大小能够不至于走一个粗步长就跨过成像装置对样品成像时的清晰面。
在某些实施方式中,第二评估值或者第三评估值是通过统计图像的亮斑的分值而确定,一个图像的亮斑的分值Score=((k1*k2-1)CV-EV)/((CV+EV)/(k1*k2)),CV表示亮斑对应的矩阵的中心像素值,EV表示亮斑对应的矩阵的非中心像素值的总和。如此,可以确定第二评估值或第三评估值。
具体地,判断出图像的亮斑后,可将图像的所有亮斑的Score值按升序排。当亮斑的数量大于预设数量时,例如,预设数量是30,亮斑数量为50,第二评估值可取50、60、70、80或90分位数的Score值,如此,可排除掉50%、60%、70%、80%或90%的质量相对不佳的亮斑的干扰;一般地,认为中心与边缘强度/像素值差异大且汇聚的亮斑为与待检分子所在位置相对应的亮斑。
当亮斑数量小于预设数量时,例如亮斑数量为10小于预设数量,这样亮斑数量较少不具有统计意义,则取Score值最大的亮斑来代表该图像,即取一百分位数Score值为第三评估值。
在某些实施方式中,图像评估结果包括第一评估值、第二评估值和第三评估值,图像包括多个像素;预设条件为,图像上的亮斑的数量大于预设值,相应位置的图像的第一评估值不大于第一阈值,且相应位置的图像的第二评估值在相应位置的图像的前后各N个图像的第二评估值中是最大的;或预设条件为,图像上的亮斑的数量小于预设值,相应位置的图像的第一评估值不大于第一阈值,且相应位置的图像的第三评估值在当前图像的前后各N个图像的第三评估值中是最大的。如此,根据图像的亮斑数量采用不同的评估值进行评估,使得成像方法的对焦更准确。
具体地,在一个例子中,第一评估值可为上述实施方式中的图像的亮斑对应的连通域大小。第二评估值和第三评估值为不同示例中,依据亮斑数目具有或不具有统计意义而取的不同Score分位数,例如可分别为非一百分位数的Score值和一百分位数的Score值。
在一个例子中,进行的是单分子测序,采集的图像上的亮斑可能来自待测样品带有的一个或几个光学可检测标记分子,也可能来自于其它干扰。
在某些实施方式中,对亮斑进行检测,检测对应/来自于标记分子的亮斑,例如可采用k1*k2矩阵对亮斑进行检测。具体地,利用以下方法检测图像上的亮斑:
利用k1*k2矩阵对图像进行亮斑检测,包括判定矩阵的中心像素值不小于矩阵非中心任一像素值的矩阵对应一个亮斑,k1和k2均为大于1的奇数,k1*k2矩阵包含k1*k2个像素点。
方法基于荧光所产生的信号的亮度/强度与背景亮度/强度的差异,能够简单快速的检测到来自标记分子信号的信息。在某些实施例中,矩阵的中心像素值大于第一预设值,矩阵非中心任一像素值大于第二像素值。
第一预设值和第二预设值可以根据经验或者一定量的正常图像的正常亮斑的像素/强度数据来设定,所称的“正常图像”、“正常亮斑”可以是光学检测系统在清晰面位置获得的图像且肉眼看起来正常,如图像看起来清晰、背景较干净,各亮斑大小及亮度较均匀等。在一个实施例中,第一预设值和第二预设值与该图像的平均像素值相关。例如,设定第一预设值为该图像的平均像素值的1.4倍,第二预设值为该图像的平均像素值的1.1倍,能够排除干扰、获得来自于标记的亮斑检测结果。
具体地,在一个示例中,图像是彩色图像,彩色图像的一个像素点具有三个像素值,可以将彩色图像转化为灰度图像,再进行图像检测,以降低图像检测过程的计算量和复杂度。可选择但不限于利用浮点算法、整数方法、移位方法或平均值法等将非灰度图像转换成灰度图像。当然,也可以直接检测彩色图像,上述涉及的像素值的大小比较可看成是三维值或者具有三个元素的数组的大小比较,可根据经验及需要自定义多个多维值的相对大小,例如当三维值a中的任两维数值比三维值b的对应维度的数值大,可认为三维值a大于三维值b。
在另一个示例中,图像是灰度图像,灰度图像的像素值同灰度值。所以,图像的平均像素值为图像的平均灰度值。
在一个例子中,第一阈值为260,预设数量为30,N=2。也就是说,当相应位置的图像的第一评估值不大于260且亮斑的数量大于30时,统计获得相应位置的图像的第二评估值,确定第二评估值最大的图像的位置为清晰面位置,且该位置前后均存在2个符合以下情况的位置:对应的图像的第二评估值大于零。当相应位置的图像的第一评估值不大于260且亮斑的数量小于30时,统计相应位置的图像的第三评估值,并找到第三评估值最大的图像的位置为清晰面位置,且该位置前后均有2个满足以下情况的位置:对应的图像的第三评估值大于零。
若没有找到满足上述条件的图像,则判定图像评估结果不满足预设条件。
在一个例子中,k1=k2=3,那么3*3矩阵中有9个像素,EV为非中心8个像素值的总和。
在某些实施方式中,若依据图像评估结果不能完成对焦,将镜头模组沿垂直于光轴方向移动到样品的下一个图像采集区域进行对焦。如此,可从样品的其它图像采集区域进行重新对焦,避免在不能对焦的样品的当前区域一直对焦下去,节省了时间。
在某些实施方式中,成像方法还包括:当对焦未成功的样品的图像采集区域的数量大于预设数量时,提示对焦失败。如此,可人工排除对焦失败原因,避免一直对焦下去,从而节省了时间。具体地,在这种情况下,可能是样品放置的位置不对或成像装置的故障等原因。提示对焦失败后,可人工排除对焦失败原因。在一个例子中,预设数量为3个,也就是说,当对焦未成功的样品的图像采集区域的数量大于3时,提示对焦失败。提示对焦失败的方式可以是以显示图像,文字,播放声音等方式进行提示。
在某些实施方式中,成像方法还包括:判断镜头模组的位置是否超出第一范围,在镜头模组的位置超出第一范围时,退出对焦。如此,在镜头模组的位置超出第一范围时退出对焦,可避免对焦时间过长和增加功耗。
具体地,在上述实施方式的例子中,第一范围为[oPos+rLen,oPos-rLen]。
在某些实施方式中,在镜头模组104移动时,判断镜头模组104的当前位置是否超出第四设定位置;在镜头模组104的当前位置超出第四设定位置时,停止移动镜头模组104。如此,第一设定位置与第四设定位置可限定镜头模组104的移动范围,可使镜头模组104在无法对焦成功时停止移动,避免了资源的浪费或者设备的损坏,或可使镜头模组104在无法对焦成功时进行重新对焦,提高了成像方法的自动化。
在某些实施方式中,例如在全内反射成像系统中,为能快速找到介质分界面,会调整设置使镜头模组104的移动范围在能满足实施该方案的情况下尽量小。例如,在物镜为60倍的全内反射成像装置上,按照光路特性以及经验总结,镜头模组104的移动范围可设置为200μm±10μm或者为[190μm,250μm]。
在某些实施方式中,依据已定的移动范围以及第四设定位置和第一设定位置中任一位置的设定,可确定另一设定位置。在一个例子中,设定第四设定位置为反应装置200前面板202的上表面205最低处再往下一个景深大小的位置,设定镜头模组104的移动范围为250μm,如此,第一设定位置即确定。在本发明示例中,下一个景深大小的位置所对应的坐标位置为沿Z轴负方向变小的位置。
具体地,在本发明实施方式中,移动范围为Z轴的负轴上的一个区间。在一个例子中,第一设定位置为nearlimit,第四设定位置为farlimit,nearlimit和farlimit对应的坐标位置均位于Z轴的负轴上,nearlimit=-6000um,farlimit=-6350um。nearlimit和farlimit之间限定的移动范围的大小为350um。因此,当镜头模组104的当前位置对应的坐标位置小于第四设定位置对应的坐标位置时,判断镜头模组104的当前位置超出第四设定位置。在图2中,farlimit的位置为反应装置200前面板202的上表面205最低处下一个景深L的位置。景深L为镜头模组104的景深大小。
需要指出的是,在其它实施方式中,第一设定位置和/或第四设定位置所对应的坐标位置可根据实际情况作具体设定,在此不作具体限定。
在某些实施方式中,对焦模组106包括光源116和光传感器118,光源116用于发射光到样品300上,光传感器118用于接收样品300反射的光。如此,可实现对焦模组106的发光和接收光。
具体地,在本发明实施方式中,光源116可为红外光源116,光传感器118可为光电二极管(photo diode),如此,成本低,检测的准确率高。光源116发射的红外光经二向色分束器的反射进入物镜110,并经物镜110投射到样品300。样品300可反射经物镜110投影的红外光。在本发明实施方式中,当样品300包括承载装置200和待测样品302时,接收的样品300反射的光是由承载装置200的前面板的下表面204反射的光。
样品300反射的红外光能否进入物镜110并被光传感器118接收到,主要取决于物镜110与样品300的距离。因此,在判断对焦模组106接收到样品300反射的红外光时,可判断物镜110与样品300的距离处于光学成像合适范围中,能够用于成像装置102的成像。在一个例子中,距离为20-40um。
此时,使镜头模组104以小于第一设定步长的第二设定步长移动,使得光学检测系统能够在更小的范围内寻找镜头模组104的最佳成像位置。
在某些实施方式中,请参图5,在对焦模组106接收到样品300反射的光时,成像方法还包括步骤:g,使镜头模组104以小于第一设定步长且大于第二设定步长的第三设定步长向样品300移动,并根据对焦模组106接收到的光的光强计算出第一光强参数,判断第一光强参数是否大于第一设定光强阈值;在第一光强参数大于第一设定光强阈值时,进行步骤(d)。如此,通过第一光强参数和第一设定光强阈值的比较,可排除与介质分界面反射光对比非常弱的光信号对调焦/对焦产生的干扰。
在第一光强参数不大于第一设定光强阈值时,则使镜头模组104以第三设定步长向样品300继续移动。
在某些实施方式中,对焦模组106包括两个光传感器118,两个光传感器118用于接收样品300反射的光,第一光强参数为两个光传感器118接收到的光的光强的平均值。如此,通过两个光传感器118接收到的光的光强的平均值来计算第一光强参数,使得排除弱的光信号更加准确。
具体地,第一光强参数可设置为SUM,即SUM=(PD1+PD2)/2,PD1和PD2分别表示两个光传感器118接收到的光的光强。在一个例子中,第一设定光强阈值nSum=40。
在一个例子中,第三设定步长S2=0.005mm。可以理解,在其它例子中,第三设定步长也可采用其它数值,在此不作具体限定。
在某些实施方式中,成像方法还包括以下步骤:在镜头模组104处于对焦位置时,确定镜头模组104与样品300的相对位置;利用载台带动样品300移动时,控制镜头模组104的运动以保持相对位置不变。如此,可保证成像装置102在样品300的不同区域采集图像时,采集到的图像是保持清晰的,实现追焦。
具体地,由于载台和/或样品300的物理误差,可能导致样品300是倾斜的,因此,在利用载台带动样品300移动时,样品300的表面不同的区域与镜头模组104的距离会发生变化。因此,样品300相对于镜头模组104的光轴OP移动时,成像装置102对样品300的成像位置一直保持在清晰面位置。此过程称为追焦。
利用载台带动样品300移动,包括样品300沿平行于X轴的X1轴移动,和样品300沿平行于Y轴的Y1轴移动,和样品300沿X1轴和Y1轴限定的平面X1Y1移动,和样品300沿倾斜于X轴移动,和样品300沿倾斜于Y轴移动,和样品300沿倾斜于X轴和Y轴限定的平面XY移动。
在某些实施方式中,利用载台带动样品300移动时,判断镜头模组104的当前位置是否超出第五设定位置;在镜头模组104的当前位置超出第五设定位置时,利用载台带动样品300移动并重新进行对焦;在移动次数到达设定次数且镜头模组104的当前位置仍超出第五设定位置时,判断追焦失败。如此,第五设定位置和移动次数的限定使镜头模组104在追焦失败时,可重新进行对焦。
具体地,在本发明示例中,第五设定位置可为nPos,nPos对应的坐标位置在Z轴的负轴上,且nPos对应的坐标位置大于第四设定位置farlimit对应的坐标位置。当镜头模组104的当前位置对应的坐标位置小于第五设定位置对应的坐标位置时,判断镜头模组104的当前位置超出第五设定位置。
在首次判断镜头模组104的当前位置超出第五设定位置时,会重新进行对焦以对镜头模组104的位置进行调整以尝试追焦成功。在追焦过程中,若移动镜头模组104的次数到达设定次数时,镜头模组104的当前位置仍超出第五设定位置,则无法追焦,判断追焦失败,暂停并重新对焦寻找清晰面。
第五设定位置所对应的坐标位置是经验值,小于该值时,成像装置102采集到的图像模糊并很大概率追焦失败。设定次数是经验值,可根据实际情况作具体设定。
在某些实施方式中,在镜头模组104的当前位置没超出第五设定位置时,判断相对位置不变。在某些实施方式中,相对位置包括相对距离和相对方向。进一步地,为简化运算,相对位置可指相对距离,相对位置不变是指,成像装置102的成像系统的物距不变,可使得样品300的不同区域能够被成像装置102清晰成像。
请参图6,本发明实施方式的一种光学检测系统100,包括控制装置101、成像装置102和载台103,成像装置102包括镜头模组104和对焦模组106,镜头模组104包括光轴OP,镜头模组104能够沿光轴OP方向运动,载台103用于承载样品300,控制装置101用于执行以下步骤:(a)利用对焦模组106发射光至置于载台103上的样品300上;(b)使镜头模组104移动到第一设定位置;(c)使镜头模组104从第一设定位置以第一设定步长向样品300移动并判断对焦模组106是否接收到样品300反射的光;(d)在对焦模组106接收到样品300反射的光时,将镜头模组104从当前位置移动到第二设定位置,第二设定位置位于第一范围内,第一范围是包括当前位置的、允许镜头模组104沿光轴OP方向移动的一个范围;(e)使镜头模组104从第二设定位置以第二设定步长移动,在每步位置利用成像装置102对样品300进行图像采集,第二设定步长小于所述第一设定步长;(f)对采集到的图像进行评估,依据获得的图像评估结果,实现对焦。
需要说明的是,上述任一实施方式和实施例中的对成像方法的技术特征和有益效果的解释和说明也适用于本实施方式的光学检测系统100,为避免冗余,在此不再详细展开。
在某些实施方式中,控制装置101包括个人计算机、嵌入式系统、手机、平板电脑、笔记本电脑等具有数据处理和控制能力的装置。
在某些实施方式中,以当前位置为基准,第一范围包括相对的第一区间和第二区间,定义第二区间更靠近样品,步骤(e)包括:
(i)当第二设定位置位于第二区间时,将镜头模组从第二设定位置向远离样品的方向移动,在每步位置利用成像装置对样品进行图像采集;或者
(ii)当第二设定位置位于第一区间时,将镜头模组从第二设定位置向靠近样品的方向移动,在每步位置利用成像装置对样品进行图像采集。
在某些实施方式中,步骤(f)包括:比较图像评估结果与预设条件,若图像评估结果满足预设条件,保存与图像对应的镜头模组的位置;
若图像评估结果不满足预设条件,将镜头模组移动至第三设定位置,第三设定位置位于第一范围中的不同于第二设定位置所在区间的另一区间。
在某些实施方式中,图像评估结果包括第一评估值和第二评估值,第二设定步长包括粗步长和细步长,步骤(f)包括:镜头模组以粗步长移动直至相应位置的图像的第一评估值不大于第一阈值,镜头模组换以细步长继续移动至相应位置的图像的第二评估值为最大,并保存与第二评估值为最大时的图像对应的镜头模组的位置。
在某些实施方式中,图像评估结果包括第一评估值、第二评估值和第三评估值,图像包括多个像素;
预设条件为,图像上的亮斑的数量大于预设值,相应位置的图像的第一评估值不大于第一阈值,且相应位置的图像的第二评估值在相应位置的图像的前后各N个图像的第二评估值中是最大的;或
预设条件为,图像上的亮斑的数量小于预设值,相应位置的图像的第一评估值不大于第一阈值,且相应位置的图像的第三评估值在当前图像的前后各N个图像的第三评估值中是最大的。
在某些实施方式中,系统包括亮斑检测模块,亮斑检测模块用于:
利用k1*k2矩阵对图像进行亮斑检测,包括判定矩阵的中心像素值不小于矩阵非中心任一像素值的矩阵对应一个亮斑,k1和k2均为大于1的奇数,k1*k2矩阵包含k1*k2个像素点。
在某些实施方式中,矩阵的中心像素值大于第一预设值,矩阵非中心任一像素值大于第二预设值。
在某些实施方式中,第一预设值和第二预设值与图像的平均像素值相关。
在某些实施方式中,第一评估值通过统计图像的亮斑对应的连通域大小而确定的,一个图像的亮斑对应的连通域大小Area=A*B,A表示以亮斑对应的矩阵的中心为中心的所在行的连通域大小,B表示以亮斑对应的矩阵的中心为中心的所在列的连通域大小,定义大于图像的平均像素值的相连像素点为一个连通域。
在某些实施方式中,第二评估值和/或第三评估值通过统计图像的亮斑的分值而确定,一个图像的亮斑的分值Score=((k1*k2-1)CV-EV)/((CV+EV)/(k1*k2)),CV表示亮斑对应的矩阵的中心像素值,EV表示亮斑对应的矩阵的非中心像素值的总和。
在某些实施方式中,对焦模组106包括光源116和光传感器118,光源116用于发射光到样品300上,光传感器118用于接收样品300反射的光。
具体地,控制装置101可控制光源116发射光,及控制光传感器118接收光。
在某些实施方式中,在对焦模组106接收到样品300反射的光时,控制装置101还用于:
使镜头模组104以小于第一设定步长且大于第二设定步长的第三设定步长向样品300移动,并根据对焦模组106接收到的光的光强计算出第一光强参数,判断第一光强参数是否大于第一设定光强阈值;
在第一光强参数大于所述第一设定光强阈值时,将镜头模组104从当前位置移动到第二设定位置。
在某些实施方式中,对焦模组106包括两个光传感器118,两个光传感器118用于接收样品300反射的光,第一光强参数为两个光传感器118接收到的光的光强的平均值。
在某些实施方式中,在镜头模组104移动时,控制装置101用于:判断镜头模组104的当前位置是否超出第四设定位置;
在镜头模组104的当前位置超出第四设定位置时,停止移动镜头模组104。
在某些实施方式中,控制装置101还用于:在镜头模组104处于对焦位置时,确定镜头模组104与样品300的相对位置;
利用载台103带动样品300移动时,控制镜头模组104的运动以保持相对位置不变。
在某些实施方式中,利用载台103带动样品300移动时,控制装置101用于:判断镜头模组104的当前位置是否超出第五设定位置;
在镜头模组104的当前位置超出第五设定位置时,利用载台103带动样品300移动并重新进行对焦;
在样品300的移动次数到达设定次数且镜头模组104的当前位置仍超出第五设定位置时,判断追焦失败。
请参图6,本发明实施方式的一种对成像进行控制的控制装置101,用于光学检测系统100,光学检测系统100包括成像装置102和载台103,成像装置102包括镜头模组104和对焦模组106,镜头模组104包括光轴OP,镜头模组104能够沿光轴OP方向运动,载台103用于承载样品300,控制装置101包括:存储装置120,用于存储数据,数据包括计算机可执行程序;处理器122,用于执行计算机可执行程序,执行计算机可执行程序包括完成上述任一实施方式的方法。
本发明实施方式的一种计算机可读存储介质,用于存储供计算机执行的程序,执行程序包括完成上述任一实施方式的方法。计算机可读存储介质可以包括:只读存储器、随机存储器、磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
在流程图中表示或在此以其它方式描述的逻辑和/或步骤,例如,可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表,可以具体实现在任何计算机可读存储介质中,以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其它可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用,或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言,"计算机可读存储介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读存储介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下:具有一个或多个布线的电连接部(电子装置),便携式计算机盘盒(磁装置),随机存取存储器(RAM),只读存储器(ROM),可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器),光纤装置,以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外,计算机可读存储介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其它合适的介质,因为可以例如通过对纸或其它介质进行光学扫描,接着进行编辑、解译或必要时以其它合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序,然后将其存储在计算机存储器中。
此外,在本发明各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理模块中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式,可以理解的是,上述实施方式是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种成像方法,其特征在于,所述方法用于光学检测系统,所述光学检测系统包括成像装置和载台,所述成像装置包括镜头模组和对焦模组,所述镜头模组包括光轴,所述镜头模组能够沿光轴方向运动,所述载台用于承载样品,所述方法包括以下步骤:
(a)利用所述对焦模组发射光至置于所述载台上的所述样品上;
(b)使所述镜头模组移动到第一设定位置;
(c)使所述镜头模组从所述第一设定位置以第一设定步长向所述样品移动并判断所述对焦模组是否接收到所述样品反射的光;
(d)在所述对焦模组接收到所述样品反射的光时,将所述镜头模组从当前位置移动到第二设定位置,所述第二设定位置位于第一范围内,所述第一范围是包括所述当前位置的、允许所述镜头模组沿光轴方向移动的一个范围;
(e)使所述镜头模组从所述第二设定位置以第二设定步长移动,在每步位置利用所述成像装置对所述样品进行图像采集,所述第二设定步长小于所述第一设定步长;
(f)对采集到的图像进行评估,依据获得的图像评估结果,实现对焦。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,以所述当前位置为基准,所述第一范围包括相对的第一区间和第二区间,定义所述第二区间更靠近所述样品,步骤(e)包括:
(i)当所述第二设定位置位于所述第二区间时,将所述镜头模组从所述第二设定位置向远离所述样品的方向移动,在每步位置利用所述成像装置对所述样品进行图像采集;或者
(ii)当所述第二设定位置位于所述第一区间时,将所述镜头模组从所述第二设定位置向靠近所述样品的方向移动,在每步位置利用所述成像装置对所述样品进行图像采集;
任选的,步骤(f)包括:比较所述图像评估结果与预设条件,若所述图像评估结果满足所述预设条件,保存与所述图像对应的镜头模组的位置;
若所述图像评估结果不满足所述预设条件,将所述镜头模组移动至第三设定位置,所述第三设定位置位于所述第一范围中的不同于所述第二设定位置所在区间的另一区间;
任选的,所述图像评估结果包括第一评估值和第二评估值,所述第二设定步长包括粗步长和细步长,步骤(f)包括:所述镜头模组以所述粗步长移动直至相应位置的图像的第一评估值不大于第一阈值,所述镜头模组换以所述细步长继续移动至相应位置的图像的第二评估值为最大,并保存与所述第二评估值为最大时的图像对应的镜头模组的位置;
任选的,所述图像评估结果包括第一评估值、第二评估值和第三评估值,所述图像包括多个像素;
所述预设条件为,所述图像上的亮斑的数量大于预设值,相应位置的图像的第一评估值不大于第一阈值,且所述相应位置的图像的第二评估值在所述相应位置的图像的前后各N个图像的第二评估值中是最大的;或
所述预设条件为,所述图像上的亮斑的数量小于所述预设值,相应位置的图像的第一评估值不大于所述第一阈值,且相应位置的图像的第三评估值在所述当前图像的前后各N个图像的第三评估值中是最大的;
任选的,利用以下方法检测所述图像上的亮斑:
利用k1*k2矩阵对所述图像进行亮斑检测,包括判定所述矩阵的中心像素值不小于所述矩阵非中心任一像素值的矩阵对应一个亮斑,k1和k2均为大于1的奇数,k1*k2矩阵包含k1*k2个像素点;
任选的,所述矩阵的中心像素值大于第一预设值,所述矩阵非中心任一像素值大于第二预设值;
任选的,所述第一预设值和所述第二预设值与所述图像的平均像素值相关;
任选的,所述第一评估值通过统计所述图像的亮斑对应的连通域大小而确定的,一个所述图像的亮斑对应的连通域大小Area=A*B,A表示以所述亮斑对应的矩阵的中心为中心的所在行的连通域大小,B表示以所述亮斑对应的矩阵的中心为中心的所在列的连通域大小,定义大于所述图像的平均像素值的相连像素点为一个连通域;
任选的,所述第二评估值和/或所述第三评估值通过统计所述图像的亮斑的分值而确定,一个所述图像的亮斑的分值Score=((k1*k2-1)CV-EV)/((CV+EV)/(k1*k2)),CV表示所述亮斑对应的矩阵的中心像素值,EV表示所述亮斑对应的所述矩阵的非中心像素值的总和。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对焦模组包括光源和光传感器,所述光源用于发射所述光到所述样品上,所述光传感器用于接收所述样品反射的光;
任选的,在所述对焦模组接收到所述样品反射的光时,所述方法还包括步骤:
使所述镜头模组以小于所述第一设定步长且大于所述第二设定步长的第三设定步长向所述样品移动,并根据所述对焦模组接收到的所述光的光强计算出第一光强参数,判断所述第一光强参数是否大于第一设定光强阈值;
在所述第一光强参数大于所述第一设定光强阈值时,将所述镜头模组从当前位置移动到所述第二设定位置;
任选的,所述对焦模组包括两个光传感器,所述两个光传感器用于接收所述样品反射的光,所述第一光强参数为所述两个光传感器接收到的光的光强的平均值。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,在所述镜头模组移动时,判断所述镜头模组的当前位置是否超出第四设定位置;
在所述镜头模组的当前位置超出所述第四设定位置时,停止移动所述镜头模组;
任选的,所述方法还包括以下步骤:
在所述镜头模组处于对焦位置时,确定所述镜头模组与所述样品的相对位置;
利用所述载台带动所述样品移动时,控制所述镜头模组的运动以保持所述相对位置不变;
任选的,利用所述载台带动所述样品移动时,判断所述镜头模组的当前位置是否超出第五设定位置;
在所述镜头模组的当前位置超出所述第五设定位置时,利用所述载台带动所述样品移动并重新进行对焦;
在所述样品的移动次数到达设定次数且所述镜头模组的当前位置仍超出所述第五设定位置时,判断追焦失败。
5.一种光学检测系统,其特征在于,包括控制装置、成像装置和载台,所述成像装置包括镜头模组和对焦模组,所述镜头模组包括光轴,所述镜头模组能够沿光轴方向运动,所述载台用于承载样品,所述控制装置用于执行以下步骤:
(a)利用所述对焦模组发射光至置于所述载台上的所述样品上;
(b)使所述镜头模组移动到第一设定位置;
(c)使所述镜头模组从所述第一设定位置以第一设定步长向所述样品移动并判断所述对焦模组是否接收到所述样品反射的光;
(d)在所述对焦模组接收到所述样品反射的光时,将所述镜头模组从当前位置移动到第二设定位置,所述第二设定位置位于第一范围内,所述第一范围是包括所述当前位置的、允许所述镜头模组沿光轴方向移动的一个范围;
(e)使所述镜头模组从所述第二设定位置以第二设定步长移动,在每步位置利用所述成像装置对所述样品进行图像采集,所述第二设定步长小于所述第一设定步长;
(f)对采集到的图像进行评估,依据获得的图像评估结果,实现对焦。
6.如权利要求5所述的系统,其特征在于,以所述当前位置为基准,所述第一范围包括相对的第一区间和第二区间,定义所述第二区间更靠近所述样品,步骤(e)包括:
(i)当所述第二设定位置位于所述第二区间时,将所述镜头模组从所述第二设定位置向远离所述样品的方向移动,在每步位置利用所述成像装置对所述样品进行图像采集;或者
(ii)当所述第二设定位置位于所述第一区间时,将所述镜头模组从所述第二设定位置向靠近所述样品的方向移动,在每步位置利用所述成像装置对所述样品进行图像采集;
任选的,步骤(f)包括:比较所述图像评估结果与预设条件,若所述图像评估结果满足所述预设条件,保存与所述图像对应的镜头模组的位置;
若所述图像评估结果不满足所述预设条件,将所述镜头模组移动至第三设定位置,所述第三设定位置位于所述第一范围中的不同于所述第二设定位置所在区间的另一区间;
任选的,所述图像评估结果包括第一评估值和第二评估值,所述第二设定步长包括粗步长和细步长,步骤(f)包括:所述镜头模组以所述粗步长移动直至相应位置的图像的第一评估值不大于第一阈值,所述镜头模组换以所述细步长继续移动至相应位置的图像的第二评估值为最大,并保存与所述第二评估值为最大时的图像对应的镜头模组的位置;
任选的,所述图像评估结果包括第一评估值、第二评估值和第三评估值,所述图像包括多个像素;
所述预设条件为,所述图像上的亮斑的数量大于预设值,相应位置的图像的第一评估值不大于第一阈值,且所述相应位置的图像的第二评估值在所述相应位置的图像的前后各N个图像的第二评估值中是最大的;或
所述预设条件为,所述图像上的亮斑的数量小于所述预设值,相应位置的图像的第一评估值不大于所述第一阈值,且相应位置的图像的第三评估值在所述当前图像的前后各N个图像的第三评估值中是最大的;
任选的,所述系统包括亮斑检测模块,所述亮斑检测模块用于:
利用k1*k2矩阵对所述图像进行亮斑检测,包括判定所述矩阵的中心像素值不小于所述矩阵非中心任一像素值的矩阵对应一个亮斑,k1和k2均为大于1的奇数,k1*k2矩阵包含k1*k2个像素点;
任选的,所述矩阵的中心像素值大于第一预设值,所述矩阵非中心任一像素值大于第二预设值;
任选的,所述第一预设值和所述第二预设值与所述图像的平均像素值相关;
任选的,所述第一评估值通过统计所述图像的亮斑对应的连通域大小而确定的,一个所述图像的亮斑对应的连通域大小Area=A*B,A表示以所述亮斑对应的矩阵的中心为中心的所在行的连通域大小,B表示以所述亮斑对应的矩阵的中心为中心的所在列的连通域大小,定义大于所述图像的平均像素值的相连像素点为一个连通域;
任选的,所述第二评估值和/或所述第三评估值通过统计所述图像的亮斑的分值而确定,一个所述图像的亮斑的分值Score=((k1*k2-1)CV-EV)/((CV+EV)/(k1*k2)),CV表示所述亮斑对应的矩阵的中心像素值,EV表示所述亮斑对应的所述矩阵的非中心像素值的总和。
7.如权利要求5所述的系统,其特征在于,所述对焦模组包括光源和光传感器,所述光源用于发射所述光到所述样品上,所述光传感器用于接收所述样品反射的光;
任选的,在所述对焦模组接收到所述样品反射的光时,所述控制装置还用于:
使所述镜头模组以小于所述第一设定步长且大于所述第二设定步长的第三设定步长向所述样品移动,并根据所述对焦模组接收到的所述光的光强计算出第一光强参数,判断所述第一光强参数是否大于第一设定光强阈值;
在所述第一光强参数大于所述第一设定光强阈值时,将所述镜头模组从当前位置移动到所述第二设定位置;
任选的,所述对焦模组包括两个光传感器,所述两个光传感器用于接收所述样品反射的光,所述第一光强参数为所述两个光传感器接收到的光的光强的平均值。
8.如权利要求5-7任一项所述的系统,其特征在于,在所述镜头模组移动时,所述控制装置用于:
判断所述镜头模组的当前位置是否超出第四设定位置;
在所述镜头模组的当前位置超出所述第四设定位置时,停止移动所述镜头模组;
任选的,所述控制装置还用于:
在所述镜头模组处于对焦位置时,确定所述镜头模组与所述样品的相对位置;
利用所述载台带动所述样品移动时,控制所述镜头模组的运动以保持所述相对位置不变;
任选的,利用所述载台带动所述样品移动时,所述控制装置用于:
判断所述镜头模组的当前位置是否超出第五设定位置;
在所述镜头模组的当前位置超出所述第五设定位置时,利用所述载台带动所述样品移动并重新进行对焦;
在所述样品的移动次数到达设定次数且所述镜头模组的当前位置仍超出所述第五设定位置时,判断追焦失败。
9.一种对成像进行控制的控制装置,用于光学检测系统,所述光学检测系统包括成像装置和载台,所述成像装置包括镜头模组和对焦模组,所述镜头模组包括光轴,所述镜头模组能够沿光轴方向运动,所述载台用于承载样品,其特征在于,所述控制装置包括:
存储装置,用于存储数据,所述数据包括计算机可执行程序;
处理器,用于执行所述计算机可执行程序,执行所述计算机可执行程序包括完成权利要求1-4任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质,用于存储供计算机执行的程序,其特征在于,执行所述程序包括完成权利要求1-4任一项所述的方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711354126.9A CN112322713B (zh) | 2017-12-15 | 2017-12-15 | 成像方法、装置及系统及存储介质 |
PCT/CN2018/120671 WO2019114760A1 (zh) | 2017-12-15 | 2018-12-12 | 成像方法、装置及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711354126.9A CN112322713B (zh) | 2017-12-15 | 2017-12-15 | 成像方法、装置及系统及存储介质 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112322713A true CN112322713A (zh) | 2021-02-05 |
CN112322713B CN112322713B (zh) | 2022-06-03 |
Family
ID=66819548
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201711354126.9A Active CN112322713B (zh) | 2017-12-15 | 2017-12-15 | 成像方法、装置及系统及存储介质 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112322713B (zh) |
WO (1) | WO2019114760A1 (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112823352B (zh) * | 2019-08-16 | 2023-03-10 | 深圳市真迈生物科技有限公司 | 碱基识别方法、系统和测序系统 |
CN114466128B (zh) * | 2020-11-09 | 2023-05-12 | 华为技术有限公司 | 目标用户追焦拍摄方法、电子设备及存储介质 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1992006359A1 (en) * | 1990-10-09 | 1992-04-16 | Metronics, Inc. | Laser autofocus apparatus and method |
CN101702053A (zh) * | 2009-11-13 | 2010-05-05 | 长春迪瑞实业有限公司 | 一种尿沉渣检验设备中显微镜系统的自动聚焦方法 |
CN102692347A (zh) * | 2012-05-08 | 2012-09-26 | 浙江工业大学 | 疲劳裂纹扩展试验摄像头自动调整图像采集装置及方法 |
US20130070334A1 (en) * | 2011-09-19 | 2013-03-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Auto focusing devices for optical microscopes |
CN103513395A (zh) * | 2012-06-15 | 2014-01-15 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种被动式自动聚焦方法及装置 |
CN105067568A (zh) * | 2015-07-16 | 2015-11-18 | 河南科技大学 | 自动聚焦式激光诱导击穿光谱检测系统及其检测方法 |
CN107257934A (zh) * | 2015-03-10 | 2017-10-17 | 高通股份有限公司 | 用于深度辅助式自动聚焦的搜索范围扩展 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101438147B (zh) * | 2006-05-31 | 2011-09-28 | 奥林巴斯株式会社 | 生物试样摄像方法及生物试样摄像装置 |
CN102591100B (zh) * | 2012-03-16 | 2015-09-02 | 盛司潼 | 一种测序采图设备的自动聚焦系统及其方法 |
US8964183B2 (en) * | 2012-05-31 | 2015-02-24 | General Electric Company | Systems and methods for screening of biological samples |
CN205616889U (zh) * | 2016-04-06 | 2016-10-05 | 深圳市瀚海基因生物科技有限公司 | 基因测序光学装置 |
CN108693625B (zh) * | 2017-04-10 | 2021-08-31 | 深圳市真迈生物科技有限公司 | 成像方法、装置及系统 |
CN207215686U (zh) * | 2017-09-20 | 2018-04-10 | 深圳市瀚海基因生物科技有限公司 | 光学检测系统及序列测定系统 |
-
2017
- 2017-12-15 CN CN201711354126.9A patent/CN112322713B/zh active Active
-
2018
- 2018-12-12 WO PCT/CN2018/120671 patent/WO2019114760A1/zh active Application Filing
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1992006359A1 (en) * | 1990-10-09 | 1992-04-16 | Metronics, Inc. | Laser autofocus apparatus and method |
CN101702053A (zh) * | 2009-11-13 | 2010-05-05 | 长春迪瑞实业有限公司 | 一种尿沉渣检验设备中显微镜系统的自动聚焦方法 |
US20130070334A1 (en) * | 2011-09-19 | 2013-03-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Auto focusing devices for optical microscopes |
CN102692347A (zh) * | 2012-05-08 | 2012-09-26 | 浙江工业大学 | 疲劳裂纹扩展试验摄像头自动调整图像采集装置及方法 |
CN103513395A (zh) * | 2012-06-15 | 2014-01-15 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种被动式自动聚焦方法及装置 |
CN107257934A (zh) * | 2015-03-10 | 2017-10-17 | 高通股份有限公司 | 用于深度辅助式自动聚焦的搜索范围扩展 |
CN105067568A (zh) * | 2015-07-16 | 2015-11-18 | 河南科技大学 | 自动聚焦式激光诱导击穿光谱检测系统及其检测方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019114760A1 (zh) | 2019-06-20 |
CN112322713B (zh) | 2022-06-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11721018B2 (en) | System and method for calculating focus variation for a digital microscope | |
CN108693625B (zh) | 成像方法、装置及系统 | |
US5647025A (en) | Automatic focusing of biomedical specimens apparatus | |
US8797396B2 (en) | Digital microscope slide scanning system and methods | |
US20050219523A1 (en) | Foreign matter detecting system | |
US11086118B2 (en) | Self-calibrating and directional focusing systems and methods for infinity corrected microscopes | |
US11575823B2 (en) | Imaging method, device and system | |
CN102122055A (zh) | 一种激光式自动对焦装置及其对焦方法 | |
CN112322713B (zh) | 成像方法、装置及系统及存储介质 | |
US11445081B2 (en) | Slide rack determination system | |
CN108693624B (zh) | 成像方法、装置及系统 | |
WO2018188442A1 (zh) | 成像方法、装置及系统 | |
JP4773198B2 (ja) | 標本撮像装置及びこれを備える標本分析装置 | |
CN112333378A (zh) | 成像方法、装置及系统 | |
CN112291469A (zh) | 成像方法、装置及系统 | |
CN108693113B (zh) | 成像方法、装置及系统 | |
KR20190022028A (ko) | 혈구 이미지 촬상장치 | |
JP5960006B2 (ja) | 試料解析装置、試料解析方法、試料解析プログラムおよび粒子飛跡解析装置 | |
CN111647506B (zh) | 定位方法、定位装置和测序系统 | |
CN117891042A (zh) | 一种对焦方法、光学成像系统、测序系统及介质 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
REG | Reference to a national code |
Ref country code: HK Ref legal event code: DE Ref document number: 40044744 Country of ref document: HK |
|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |