CN113271413A - 一种自动调节焦距的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动调节焦距的系统及方法，其中系统包括：测距模块，用于采集样品放置台与实验相机之间的距离信息；实验相机，用于采集样品放置台上实验区域的图像信息；控制模块，用于根据所述距离信息控制调焦电机，以对所述实验相机进行粗略对焦调节；以及根据所述图像信息控制调焦电机，以对所述实验相机进行精细对焦调节。本发明先根据距离信息对实验相机进行粗略对焦调节，在根据图像信息进行精细对焦调节，能够快速地实现自动对焦的效率，可广泛应用于调焦技术领域。

Description

一种自动调节焦距的系统及方法

技术领域

本发明涉及调焦技术领域，尤其涉及一种自动调节焦距的系统及方法。

背景技术

在调焦距的方法中，现有采用二次成像的方式，需要像增强器增强采集到的图像，通过成像部上像的清晰度与自身设置的阈值进行比较，一旦超出阈值后将调节焦距，这样的方法只是做一个阈值与清晰度的简单对比，比较粗糙，在一些要求不高的夜视仪才有机会用到，而高要求微生物成像系统上则应用性不高。如在使用高放大倍数相机的微小物成像实验中，存在的问题，一、由于生物样品极其微小，容易受到外界的运动干扰，比如有人在旁边跑过时，会影响实验仪器的振动，虽然在我们肉眼中该仪器没有任何的移动，生物样品没有任何的位置变化，但在高放大倍数相机下采集的图像数据就会不一样，一些轻微的抖动，就足以对其影响很大；二、由于实验过程中采集到的实时原始数据，没有经过算法的计算，因此一般很难通过看原始图像看出生物样品是否发生的水平方向上的偏移；三、由于实验中使用的是高放大倍数相机，其对应的清晰成像焦距范围也大大缩小，因此生物样品的轻微移动也会使其远离成像最佳焦距。

发明内容

为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种自动调节焦距的系统及方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种自动调节焦距的系统，包括：

测距模块，用于采集样品放置台与实验相机之间的距离信息；

实验相机，用于采集样品放置台上实验区域的图像信息；

控制模块，用于根据所述距离信息控制调焦电机，以对所述实验相机进行粗略对焦调节；以及根据所述图像信息控制调焦电机，以对所述实验相机进行精细对焦调节。

进一步，所述自动调节焦距的系统还包括锁区电机；

所述测距模块为双目摄像头，所述双目摄像头在实验相机调焦完成后，获取参考图片；

当样品在水平方向上发生移动时，所述双目摄像头采集第一图片；

所述控制模块用于根据参考图片和第一图片获取样品的水平偏移量，根据水平偏移量控制所述锁区电机移动，以使样品呈现在实验相机的画面内。

进一步，所述根据参考图片和第一图片获取样品的水平偏移量，包括：

将参考图片和第一图片两帧图像的数据经过傅里叶变换，获得频域数据；

根据频域数据计算两帧图像的相关系数；

结合逆傅里叶变换和相关系数获得所述样品放置台上样品的水平偏移量。

进一步，所述根据所述距离信息控制调焦电机，以对所述实验相机进行粗略对焦调节，包括：

根据距离信息获得样品放置台与实验相机之间的距离值；

计算距离值与预设的焦距值的差值，若差值的绝对值大于预设范围，根据差值控制调焦电机移动；若差值的绝对值小于预设范围，不进行粗略对焦调节。

进一步，所述根据所述图像信息控制调焦电机，以对所述实验相机进行精细对焦调节，包括：

获取当前位置实验相机采集的图像作为参照图像，以及记录当前调焦电机的位置；

按照预设步长控制调焦电机向正方向和/或反方向进行移动，记录每个位置上的图像清晰度值；

从所有的图像清晰度值中获取峰值以及所述峰值对应的位置信息，根据获得的位置信息对所述实验相机进行精细对焦调节。

本发明所采用的另一技术方案是：

一种自动调节焦距的方法，包括以下步骤：

采集样品放置台与实验相机的距离信息；

采集样品放置台上实验区域的图像信息；

根据所述距离信息控制调焦电机，以对所述实验相机进行粗略对焦调节；

根据所述图像信息控制调焦电机，以对所述实验相机进行精细对焦调节。

进一步，所述根据所述距离信息控制调焦电机，以对所述实验相机进行粗略对焦调节，包括：

根据距离信息获得样品放置台与实验相机之间的距离值；

计算距离值与预设的焦距值的差值，若差值的绝对值大于预设范围，根据差值控制调焦电机移动；若差值的绝对值小于预设范围，不进行粗略对焦调节。

进一步，所述根据所述图像信息控制调焦电机，以对所述实验相机进行精细对焦调节，包括：

获取当前位置实验相机采集的图像作为参照图像，以及记录当前调焦电机的位置；

按照预设步长控制调焦电机向正方向和/或反方向进行移动，记录每个位置上的图像清晰度值；

从所有的图像清晰度值中获取峰值以及所述峰值对应的位置信息，根据获得的位置信息对所述实验相机进行精细对焦调节。

进一步，所述自动调节焦距的方法还包括锁区步骤，包括：

在实验相机调焦完成后，通过双目摄像头采集参考图片；

当样品在水平方向上发生移动时，通过双目摄像头采集第一图片；

根据参考图片和第一图片获取样品的水平偏移量，根据水平偏移量控制所述锁区电机移动，以使样品呈现在实验相机的画面内。

进一步，所述根据参考图片和第一图片获取样品的水平偏移量，包括：

将参考图片和第一图片两帧图像的数据经过傅里叶变换，获得频域数据；

根据频域数据计算两帧图像的相关系数；

结合逆傅里叶变换和相关系数获得所述样品放置台上样品的水平偏移量。

本发明的有益效果是：本发明先根据距离信息对实验相机进行粗略对焦调节，在根据图像信息进行精细对焦调节，能够快速地实现自动对焦的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或者现有技术中的技术方案，下面对本发明实施例或者现有技术中的相关技术方案附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本发明的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员而言，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。

图1是本发明实施例中一种自动调节焦距的系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中基于图像进行锁区的示意图；

图3是本发明实施例中一种自动调节焦距的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例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例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本实施例提供一种自动调节焦距的系统，包括：

第一双目摄像头1，用于拍摄左边视角的图像；

实验相机2，为生物实验过程中的高倍数相机；

第二双目摄像头3，用于拍摄右边视角的图像；

相机固定装置4，用于将双目摄像头和实验相机固定于此装置中；

样品区域5，为样品观察区；

样品放置台6，用于放置样品；

卡位柱子7，用于固定样品放置台；

步进电机8，用于样品的位置粗调；

锁区电机9，用于水平方向上实验区域的位置调节；

调焦电机10，用于在上下方向调节的焦距的电机；

上层PC机11，作为主控；

工业派板12，连接双目摄像头进行数据传输，进行双目测距的计算。

其中，双目摄像头作为测距相机模块，用于采集样品放置模块与整体实验装置图像数据，计算样品与实验相机的距离，由于实验相机的实际焦距值是我们已知的参数，所以将测量出来的距离值与实验相机当前放大倍数的焦距进行对比，进行是否离焦判断。本实施例中，测距模块采用双目摄像头，但是该测距相机模块也可采用超声测距仪或者激光测距仪等设备来实现；但是在生物观测，比如血管成像实验中，血管的红细胞是对绿光波长的光有吸收效应的，而对其它光的吸收效应不同，在实验过程中本身就会对比不同波长的激光对血管红细胞的成像效果影响，故不适宜在采用其它激光探测，会对细胞造成影响。同理超声波对红细胞也会造成额外的影响，因此选用双目测距，不会额外增加其他干扰因素。

实验相机，用于采集样品的实验区域的原始图像数据，在测距相机调节测量距离与焦距相差甚小时，以实验相机当前采集的图片数据作为标准二次图片，并记录此时的位置，然后进行上下的微小移动，将采集的图像数据与标准进行二次图片进行相关计算，得出最相关时刻的图像数据，并记录当前位置。由于相机最清晰的焦平面的两侧，同等高于焦平面或同等低于焦平面的距离的两张图像的数据相关系数最高(即出现峰值)，即可通过此相关系数进行是否离焦判断，进行微调距离。具体地，实验相机的焦平面是最佳成像位置，把焦距的位置调到该位置，最后成像出来的效果是最好的。然后我们在粗调过程中可能只能调到A或者A’的位置，假设我开始粗调的位置调到A’的话，我控制相机上下移动进行微调，发现，相机向上的话得出来的图像是越来越模糊的，向下调的话是先清晰后模糊，将每个位置的图片数据与A’的图片数据进行互相关计算，最后会发现在A处的位置与A’的图像互相关得出的参数时最高的，这可以证明A与A’到达焦平面的距离相等，他们是一个位于焦平面上方，一个位于焦平面下方。而焦平面位于A与A’的中间，所以继续移动相机使其成像靠近向焦平面，重复该过程，实现微调的过程。

上层PC机，用于存储采集到的图像数据，并互相关算法计算以及图像处理算法的运算，以及电机脉冲信号数量与移动距离的换算，并控制信号的转换，控制电机的工作，作为系统的主控部分。

电机调节，上下方向的调焦电机用于智能调节焦距，水平方向上的锁区电机用于锁定实验区域，通过将真实物理空间中的距离转换为相应的脉冲数，来控制电机模块的移动，从而带动相机的移动，完成焦距的智能调节。

进一步作为可选的实施方式，在测距相机模块中，通过测距相机模块进行图像数据采集，并将采集到图像数据经数据线传输至工业派板子中进行距离的计算，得出生物样品距离测距相机的距离，并补充测距相机与实验相机的物理尺寸差，然后将该值与标准实验相机的焦距进行比较，若测量出的距离超出实验相机的标准焦距范围，则说明实验相机与样品距离过远，需要将实验相机往下移动。故将超出距离的数据传输至PC机，由PC机根据步进电机的歩距角与电脉冲数量的关系进行换算，并将该信号发送至调焦电机，智能调节实验相机的焦距，实现自动调节焦距功能。

进一步作为可选的实施方式，在实验相机模块中，是生物实验中用到的高放大倍数的相机，进行生物样品的实验区域的原始图像信号的采集。在开始采集图像前，根据焦距与生物样品的关系，调节出最佳成像距离值，并将该值的数据加上测距相机的物理空间距离，作为测距相机模块中的对比阈值，最后将采集到的数据返回至PC机进行保存。

进一步作为可选的实施方式，在PC机主控模块中，测距相机模块采集的图像数据，经过工业派板子进行生物样品与该测距相机平面的距离计算得出偏移值，去换算成上下方向调焦步进电机的电脉冲数，并发送至调焦电机。

根据测距相机模块实时采集到的两帧图像进行互相关算法的计算，计算得出生物样品的实验过程中的水平偏移量，并将该距离值换算成电脉冲数，传输至电机模块中水平方向上锁区电机进行移动，实现锁定具体的实验区域，即实现锁区功能。

PC机主控模块中需要完成物理空间移动距离与电脉冲数量的转换。由于对于步进电机，他的导程他的导程(轴旋转一周的距离)＝螺距*螺纹头数。对于歩距角为1.8°的电机，代表着每一个脉冲旋转1.8°，故旋转一周360°的话需要360/1.8＝200个脉冲数量。当我们得知需要电机向上移动5CM，故需将(5/导程)*200即可得出所需的脉冲数量。

参照图1，图1中的标号为1,2,3的三个都是相机，其中2号相机为实验用的相机，假设他的焦距是f，所以2号相机与样品5的距离(设为X)是与f之间的差值越小，采集到图像数据就越清晰，故在实验过程中，由于每次的样品的大小形状，仪器的安装，都会使得距离值X与焦距f相差甚远，而此时只能通过手动进行调节，只能依靠人眼感官进行调节，精度远远不足，往往是实验过后，通过处理程序将图像数据重现出来，才会发现图片离焦。而同时相机1和相机3是作为一个辅助的测量相机2到样品5的距离X，从而与焦距f进行比对。而3个相机都是通过固定装置4安装在上下调节的电机10上面的。

比如此时相机1和相机3测量出距离X是比焦距f小5cm的，那么证明相机3与样品5太靠近了，需要将相机整体往上移动。对于我们这种丝杆步进电机，他的导程(轴旋转一周的距离)＝螺距*螺纹头数。对于歩距角为1.8°的电机，代表着每一个脉冲旋转1.8°，故旋转一周360°的话需要360/1.8＝200个脉冲数量。所以我们得知需要电机向上移动5CM，故需将(5/导程)*200即可得出所需的脉冲数量。

锁定实验区域的步骤，具体为：

根据不同电机的转轴角与电脉冲数量的关系，进行距离与脉冲数量的换算；并且注意，电脉冲的频率不宜过高，过高的频率会带来物理抖动，会有微小的影响。在进行互相关锁定算法过程中，是将图片的数据经过傅里叶变换，将图像数据转换到频域中的数据，再根据互相关函数的定义和傅里叶变换的关系，计算连续两张图片的相关系数，最后通过求逆傅里叶变换和根据自相关函数的性质，得出函数F(x，y)的峰值在原点处，从而相关系数R(x，y)的峰值出现在(Δx，Δy)中，这就是水平偏移值，只需根据这个值传输电脉冲换算程序进行换算，就可以得出锁区电机应该进行的偏移值，并将信号传输至电机驱动器使水平方向上的锁区电机发生相对应的移动，从而实现实验区域的锁定。

参照图2，通俗来讲，互相关算法是找出两个信号之间的相关程度，比如图2两个矩形框是相机能拍的区域大小，而里面的圆圈是我们需要采样的数据，图2(a)是我们调试好，需要采集的数据(圆圈都在相机拍摄范围内)，需要对此进行图像数据采集；但由于图像采集过程中需要耗费一定的时长，那边仪器的抖动或周围环境的碰撞影响对样品产生了影响。使其在水平面(前后左右)上发生偏移成图2(b)所示，如若继续采集数据，将使得后半段的数据与前半段数据不吻合(视为无效数据)，故在发生偏移需马上计算样品向左右移动的距离，向前后移动的距离，这个得到距离后也像上面那样进行脉冲数量转换，将移动的距离转为脉冲数目，将样品的实验区域纠正回来，故我们称其为锁区。锁区过程中，通过双目相机来采集图像并进行相关性计算，而不采用实验相机来采集图像，是因为：实验相机的放大倍数很大，焦距很短，实验相机采集的图像是2cm*2cm的一个大小，当样品移动后，容易将实验样本的大部分直接移出了实验相机的采集范围。

而互相关(评价相关系数为0到1，越靠近0说明两个信号没有相似的地方，越靠近1说明两个信号极其相似，甚至一样)处理的过程用一个简单的例子解释，比如一个参数一样的sin和cos函数，这是一个简单的二维数组，将每个点的数据以图的形式画出如图2所示，直接将图2的两个信号进行处理，相关程度并不高，但通过移动，会发现相关系数不断曾大至π/2可得系数最大，此时可以定义cos是sin移动π/2的距离得出的，对应回上述描述的，可以将此距离转换脉冲数量，通过步进电机将样品移动回原来位置，视为锁区。上面的样品采样图像就是更为复杂的图像数据。

具体地，实现图像追踪的方法是互相关锁定算法，对实时采集到的前后两帧图像的数据进行计算，换算得出图片上下左右移动的距离，具体方法如下：假设图像N2是由N1经过平移得出的话，那么存在N2＝N1(x-Δx,y-Δy)，根据傅里叶变化定理：

F₂(u,v)＝F₁(u,v)e^{-2πj(uΔx+vΔy)} (1)

根据互相关函数定义

R_ccf(x,y)＝f₁(x,y)*f₂(-x,-y),计算傅里叶变换，可得

R_ccf(u,v)＝F₁(u,v)F₂(u,v)＝F₁F₂e^{2πj(uΔx+vΔy)}

＝F(u,v)e^{2πj(uΔx+vΔy)} (2)

其中

将该式求反傅里叶变换，可得

R_ccf(x,y)＝F(x,y)*δ(x-Δx,y-Δy)

＝F(x-Δx,y-Δy) (3)

由自相关函数的性质可知，函数F(x,y)的峰值在原点处，因此R(x,y)的峰值出现在点(Δx,Δy)，也就是函数f₂(x,y)的偏移量。

经过以上原理的计算，得出实时拍摄到连续两张图片的水平方向上的偏移量，将其数据通过步进电机的步进角和电脉冲的关系进行换算计算，并将准确的电脉冲信号通过数据采集卡传输至步进电机上，由此来控制电机的移动，样品轻微抖动多少距离，步进电机带动实验相机相应的移动多少距离，从而实现对实验区域的追踪锁定。

如图3所示，本实施例还提供一种自动调节焦距的方法，包括以下步骤：

S1、在实验开始前，完成实验装置的合理搭建，初次调节实验相机与生物样品平台的距离，并通过测距相机模块计算实验相机与生物样品的距离值，再补充相机的物理尺寸差后，将其设置为最初的标准焦距值，并存储于PC机上；

S2、在实验过程中，测距相机模块将实时采集图像数据，将做以下两个处理，一、计算生物样品到测距相机模块的实际距离值，与S1步骤的存储标准值进行比对；二、实验过程中生物样品的微小抖动，或者人为的运动影响，每两帧图像数据返回至PC机上，由PC机做互相关算法计算，实时计算生物样品的偏移方向和偏移距离；三、将得到的偏移方向和偏移距离传入电脉冲数量转换程序，将其换算成电脉冲数量；

S3、PC机获取数据后，做以下两步，一、将焦距偏离值换算成电脉冲信号传输至电机调节模块中的调焦电机；二、将测距相机模块实时采集到的相邻两张图像数据进行互相关锁定算法进行计算，得出生物样品在水平方向上的偏移距离，再换算成相应的电脉冲信号，并传输至电机调节模块中的锁区电机；

S4、电机调节模块接受到PC传来的两部分电脉冲信号，一部分是控制调焦电机上下移动实现智能调焦，一部分是控制锁区电机锁定实验区域，从而实现实验中所需要的调焦锁区功能；

S5、样品模块主要是放置样品的平面板，结合实验需求，将其固定于步进电机上，方便大范围的移动调节，如放置和拿取样品过程中的调动。

综上所述，本实施例的系统及方法，相对于现有技术，具有如下有益效果：

(1)本实施例提供系统及方法的不止是高要求的生物成像实验中，也可应用于类似需要调节焦距，锁定区域的实验或仪器中，这里提供了一个多用的平台，对于其他在工作过程中需要追踪的仪器也可根据实际情况稍作修改后，将仪器固定在本发明的装置上面。实现智能的调节方案。

(2)本实施例将双目测距技术与图像成像实验装置结合，实现快速，精准的自动调焦，这大大提高实验的效率和实用性。

(3)本实施例结合了互相关的方法，去对实验区域进行图像锁定，避免样品抖动使实验区域偏移带来的影响，可以大大提高实验的效率和准确性，形成更好的实验方案。

(5)本实施例以实验相机，双目摄像头，调焦电机，锁区电机，实验平台整合成一体化系统，可以适用于其他类似的实验中。

在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。

此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/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他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，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他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。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的上述描述中，参考术语“一个实施方式/实施例”、“另一实施方式/实施例”或“某些实施方式/实施例”等的描述意指结合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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于上述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种自动调节焦距的系统，其特征在于，包括：

测距模块，用于采集样品放置台与实验相机之间的距离信息；

实验相机，用于采集样品放置台上实验区域的图像信息；

控制模块，用于根据所述距离信息控制调焦电机，以对所述实验相机进行粗略对焦调节；

以及根据所述图像信息控制调焦电机，以对所述实验相机进行精细对焦调节。

2.根据权利要求1所述的一种自动调节焦距的系统，其特征在于，所述自动调节焦距的系统还包括锁区电机；

所述测距模块为双目摄像头，所述双目摄像头在实验相机调焦完成后，获取参考图片；

当样品在水平方向上发生移动时，所述双目摄像头采集第一图片；

所述控制模块用于根据参考图片和第一图片获取样品的水平偏移量，根据水平偏移量控制所述锁区电机移动，以使样品呈现在实验相机的画面内。

3.根据权利要求2所述的一种自动调节焦距的系统，其特征在于，所述根据参考图片和第一图片获取样品的水平偏移量，包括：

将参考图片和第一图片两帧图像的数据经过傅里叶变换，获得频域数据；

根据频域数据计算两帧图像的相关系数；

结合逆傅里叶变换和相关系数获得所述样品放置台上样品的水平偏移量。

4.根据权利要求1所述的一种自动调节焦距的系统，其特征在于，所述根据所述距离信息控制调焦电机，以对所述实验相机进行粗略对焦调节，包括：

根据距离信息获得样品放置台与实验相机之间的距离值；

计算距离值与预设的焦距值的差值，若差值的绝对值大于预设范围，根据差值控制调焦电机移动；若差值的绝对值小于预设范围，不进行粗略对焦调节。

5.根据权利要求1所述的一种自动调节焦距的系统，其特征在于，所述根据所述图像信息控制调焦电机，以对所述实验相机进行精细对焦调节，包括：

获取当前位置实验相机采集的图像作为参照图像，以及记录当前调焦电机的位置；

按照预设步长控制调焦电机向正方向和/或反方向进行移动，记录每个位置上的图像清晰度值；

从所有的图像清晰度值中获取峰值以及所述峰值对应的位置信息，根据获得的位置信息对所述实验相机进行精细对焦调节。

6.一种自动调节焦距的方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集样品放置台与实验相机的距离信息；

采集样品放置台上实验区域的图像信息；

根据所述距离信息控制调焦电机，以对所述实验相机进行粗略对焦调节；

根据所述图像信息控制调焦电机，以对所述实验相机进行精细对焦调节。

7.根据权利要求6所述的一种自动调节焦距的方法，其特征在于，所述根据所述距离信息控制调焦电机，以对所述实验相机进行粗略对焦调节，包括：

根据距离信息获得样品放置台与实验相机之间的距离值；

计算距离值与预设的焦距值的差值，若差值的绝对值大于预设范围，根据差值控制调焦电机移动；若差值的绝对值小于预设范围，不进行粗略对焦调节。

8.根据权利要求6所述的一种自动调节焦距的方法，其特征在于，所述根据所述图像信息控制调焦电机，以对所述实验相机进行精细对焦调节，包括：

获取当前位置实验相机采集的图像作为参照图像，以及记录当前调焦电机的位置；

按照预设步长控制调焦电机向正方向和/或反方向进行移动，记录每个位置上的图像清晰度值；

从所有的图像清晰度值中获取峰值以及所述峰值对应的位置信息，根据获得的位置信息对所述实验相机进行精细对焦调节。

9.根据权利要求6所述的一种自动调节焦距的方法，其特征在于，所述自动调节焦距的方法还包括锁区步骤，包括：

在实验相机调焦完成后，通过双目摄像头采集参考图片；

当样品在水平方向上发生移动时，通过双目摄像头采集第一图片；

根据参考图片和第一图片获取样品的水平偏移量，根据水平偏移量控制所述锁区电机移动，以使样品呈现在实验相机的画面内。

10.根据权利要求9所述的一种自动调节焦距的方法，其特征在于，所述根据参考图片和第一图片获取样品的水平偏移量，包括：

将参考图片和第一图片两帧图像的数据经过傅里叶变换，获得频域数据；

根据频域数据计算两帧图像的相关系数；

结合逆傅里叶变换和相关系数获得所述样品放置台上样品的水平偏移量。

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