DE102006055987A1 - Process for automatic focussing of the objective of an optical image recording unit onto a receiving object useful in fluorescence microscopy gives more accurate results and avoids false results due to the presence of impurities - Google Patents

Process for automatic focussing of the objective of an optical image recording unit onto a receiving object useful in fluorescence microscopy gives more accurate results and avoids false results due to the presence of impurities Download PDF

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Abstract

Process for automatic focussing of the objective of an optical image recording unit onto a receiving object on a sample carrier, where the receiving object consists of a number of partial receiving objects spatially separated from each other involving:(a) determination of the number of partial receiving objects in a first receiving position, (b) determination of the number of partial receiving objects in n further receiving positions, (c) determination of the receiving positions containing the maximum number of receiving objects, and (d) adjustment of the objective into the receiving position.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fokussierung optischer Bilderfassungseinrichtungen.The The invention relates to a method for focusing optical image capture devices.

Bei Geräten und Einrichtungen mit einer automatischen Bilderfassung und Bildauswertung räumlich ausgedehnter Objekte ist die Autofokussierung ein notwendiges Erfordernis. In der Mikroskopie besteht beispielsweise die Aufgabe, die Anzahl bzw. die Dichte (Anzahl pro Flächeneinheit) markierter Sporen auf einem Präparat unter einem Fluoreszenzmikroskop zu bestimmen.at devices and facilities with automatic image acquisition and image interpretation spatially extended Objects, autofocusing is a necessary requirement. In Microscopy, for example, has the task of reducing the number or the Density (number per unit area) marked spores on a specimen under a fluorescence microscope.

Es sind Einrichtungen, vorzugsweise Mikroskope, zur elektronischen Bilderfassung großer Objektfelder oder vieler Proben ( DD 229218 A5 ) bekannt, bei denen die Aufnahmepositionen zur Aufnahme von Teilbildern über motorische Antriebe in der Aufnahmeebene (x-, y-) und die Fokuseinstellung (z-) automatisch eingestellt werden (z. B. DE 103 59 780 A1 , DE 695 08 248 T2 ). Des weiteren sind Einrichtungen bekannt, deren zu untersuchende Objekte von einer elektronischen Kamera aufgenommen und in einer Bildverarbeitungseinheit ausgewertet werden, die sich in Form, Größe und/oder Farbe unterscheiden. Die Objekte sind in den Proben oft nicht ideal in einer Schärfeebene angeordnet (Durchwölbung der Präparate, Unebenheit der Objektträger, endliche Höhe der Präparate, u. ä.).They are devices, preferably microscopes, for the electronic image acquisition of large object fields or many samples ( DD 229218 A5 ), in which the recording positions for recording partial images via motor drives in the recording plane (x-, y-) and the focus adjustment (z-) are set automatically (eg. DE 103 59 780 A1 . DE 695 08 248 T2 ). Furthermore, facilities are known whose objects to be examined are recorded by an electronic camera and evaluated in an image processing unit, which differ in shape, size and / or color. The objects in the samples are often not ideally arranged in a plane of sharpness (bulging of the specimens, unevenness of the slides, finite height of the preparations, and the like).

Es ist problematisch mit Mitteln des bekannten Standes der Technik (z. B. Maximierung des Kontrasts, wie in DE 103 30 714 A1 beschrieben, o. ä.), beim automatischen Abrastern der Proben ständig die Fokusebene für eine sichere Detektion der zu bestimmenden Objekte einzustellen. Bei Anwesenheit von Verunreinigungen oder Störobjekten, die räumliche Ausdehnungen oder Anordnung in anderen Fokusebenen haben, sind bekannte Verfahren sehr ungenau und verfälschen das Ergebnis.It is problematic with prior art means (e.g., maximizing contrast, as in FIG DE 103 30 714 A1 described, o. Ä.) To set the focal plane for reliable detection of the objects to be determined during automatic scanning of the samples constantly. In the presence of impurities or spurious objects that have spatial dimensions or arrangement in other focal planes, known methods are very inaccurate and distort the result.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein Verfahren zur verbesserten Autofokussierung von optischen Bilderfassungseinrichtungen angegeben werden, daß insbesondere die Aufnahme von räumlich ausgedehnter Objekte gestattet.task The invention is to the disadvantages of the prior art remove. It is intended in particular a method for improved Autofocusing of optical imaging devices specified be that particular the inclusion of spatial allowed extended objects.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 14.These The object is solved by the features of claim 1. Advantageous embodiments of Inventions result from the features of claims 2 to 14th

Nach Maßgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur automatischen Fokussierung des Objektives einer optischen Bilderfassungseinrichtung auf ein Aufnahmeobjekt auf einem Probenträger vorgesehen, wobei das Aufnahmeobjekt aus einer Vielzahl von Teilaufnahmeobjekten besteht, die räumlich voneinander getrennt sind, umfassend

  • (a) das Bestimmen der Anzahl von Teilaufnahmeobjekten in dem Aufnahmeobjekt in einer ersten Aufnahmeposition mit einem ersten Abstand z1 des Probenträgers von dem Objektiv;
  • (b) das Bestimmen der Anzahl von Teilaufnahmeobjekten in dem Aufnahmeobjekt in n weiteren Aufnahmepositionen, bei denen sich der Abstand zn des Probenträgers von dem Objektiv von dem Abstand z1 unterscheidet, wobei n größer oder gleich 2 ist;
  • (c) das Bestimmen der Aufnahmepositionen zv, die die maximale Anzahl von Teilaufnahmeobjekten aufweist, aus den weiteren Aufnahmepositionen und der ersten Aufnahmeposition; und
  • (d) das Bringen des Objektives in die Aufnahmeposition zv.
According to the invention, a method is provided for automatically focusing the objective of an optical image capture device onto a photographic object on a sample carrier, wherein the photographic object consists of a plurality of partial imaging objects that are spatially separated from each other
  • (a) determining the number of partial imaging objects in the photographic object in a first recording position with a first distance z 1 of the sample carrier from the objective;
  • (b) determining the number of partial imaging objects in the photographic subject in n further imaging positions in which the distance z n of the sample carrier from the objective differs from the distance z 1 , where n is greater than or equal to 2;
  • (c) determining the pickup positions z v having the maximum number of split subjects from the further pickup positions and the first pickup position; and
  • (d) bringing the lens into the pickup position z v .

Die Schritte (b) und (c) werden zweckmäßigerweise parallel zu einander ausgeführt. Das bedeutet, daß nach jeder Bestimmung der Anzahl an. Teilaufnahmeobjekten in dem Aufnahmeobjekt in der Aufnahmeposition zi (i = 2 bis n) die Anzahl der Teilaufnahmeobjekte in dieser Aufnahmeposition zi mit der Anzahl der Teilaufnahmeobjekte in der vorherigen Aufnahmeposition zi-1 verglichen wird. Ist die Anzahl der Teilaufnahmeobjekte in der Aufnahmeposition zi größer als oder gleich der Anzahl der Teilaufnahmeobjekte in der Aufnahmeposition zi-1, so wird die nächste Aufnahmeposition ni+1 angefahren. Ist die Anzahl der Teilaufnahmeobjekte in der Aufnahmeposition zi kleiner als die Anzahl der Teilaufnahmeobjekte in der Aufnahmeposition zi-1, so wurde in der Aufnahmeposition zi-1 ein Maximum an Teilaufnahmeobjekten vorgefunden. Die Anzahl von Teilaufnahmeobjekten in der Aufnahmeposition zi-1 wird dann als maximale Anzahl von Teilaufnahmeobjekten betrachtet und die Aufnahmeposition zi-1 wird als Aufnahmepositionen zv verwendet. Schritt (b) wird somit solange mit entlang der z-Achse aufeinanderfolgenden Aufnahmepositionen durchgeführt, bis ein Maximum an Teilaufnahmeobjekten ermittelt worden ist.The steps (b) and (c) are expediently carried out in parallel with each other. This means that after each determination of the number. Partial recording objects in the recording object in the recording position z i (i = 2 to n), the number of partial recording objects in this recording position z i is compared with the number of partial recording objects in the previous recording position z i-1 . If the number of partial recording objects in the recording position z i is greater than or equal to the number of partial recording objects in the recording position z i-1 , the next recording position n i + 1 is approached. If the number of part receiving objects in the receiving position z i is less than the number of part receiving objects in the receiving position z i-1, a peak was found at part receiving objects in the receiving position z i -1. The number of part-shot objects in the recording position z i-1 is then regarded as the maximum number of part-recording objects, and the recording position z i-1 is used as the recording positions z v . Step (b) is thus carried out with successive recording positions along the z-axis until a maximum of partial recording objects has been determined.

Vorzugsweise ist n größer oder gleich 3, stärker bevorzugt größer oder gleich 20, noch stärker bevorzugt größer oder gleich 50 und am stärksten bevorzugt größer oder gleich 80.Preferably is n larger or equal to 3, stronger preferably larger or 20, even stronger preferably larger or equal to 50 and strongest preferably larger or equal to 80.

Erfindungsgemäß wird somit der Abstand zwischen dem Objektiv und dem Aufnahmeobjekt entlang der z-Achse schrittweise verändert, während die Lage des Aufnahmeobjektes in der x, y-Ebene unverändert bleibt. Zweckmäßigerweise wird bei einem minimalen Abstand zwischen Objektiv und Aufnahmeobjekt in z-Richtung begonnen (erste Aufnahmeposition) und dieser Abstand schrittweise durch Verschieben des Objektives in z-Richtung vergrößert. Dabei werden in der ersten Aufnahmeposition(minimale Fokusebene) sowie nach jedem Schritt (weitere Fokusebenen) mittels einer Bilderfassungseinheit Bilder des Aufnahmeobjektes aufgenommen (weitere Aufnahmepositionen). In jedem Bild wird die Anzahl der Teilaufnahmeobjekte mittels eines vorgegebenen Auswertealgorithmus bestimmt. Mittels des Auswertealgorithmus können die aufgenommenen Bilder anhand vorgegebener Merkmale, beispielsweise im Hinblick auf Form, Größe und Farbe, der in den Bildern abgebildeten Objekte ausgewertet werden, um Teilaufnahmeobjekte von Störobjekten zu unterscheiden. Die Auswertung der Bilder kann unmittelbar nach Aufnahme jedes Bildes oder erst nach Aufnahme aller Bilder erfolgen.Thus, according to the invention, the distance between the objective and the object to be photographed is changed stepwise along the z-axis, while the position of the object to be photographed in the x, y plane remains unchanged. It is expedient to start with a minimum distance between the objective and the photographing object in the z-direction (first recording position) and to increase this distance incrementally by displacing the objective in the z-direction. In this case, in the first recording position (minimum focal plane) and after each step (further focal planes) by means of an image capture unit pictures of the subject (additional shooting positions). In each picture, the number of partial recording objects is determined by means of a predetermined evaluation algorithm. By means of the evaluation algorithm, the recorded images can be evaluated on the basis of predefined features, for example with regard to shape, size and color, of the objects imaged in the images, in order to distinguish partial recording objects from interfering objects. The evaluation of the images can take place immediately after each image has been taken or only after all images have been taken.

Der Abstand zwischen Objektiv und Aufnahmeobjekt, bei dem das Bild mit der höchsten Zahl an Teilaufnahmeobjekten erhalten wurde, wird als Aufnahmeposition zv für das Aufnahmeobjekt ausgewählt. Diese Aufnahmeposition zv ist die optimale Fokusebene. Die optimale Fokusebene wird dann eingestellt und ein Bild des Aufnahmeobjektes aufgenommen.The distance between the lens and the subject in which the image with the highest number of partial subjects has been obtained is selected as the photographing position z v . This recording position z v is the optimal focal plane. The optimal focus plane is then adjusted and an image of the subject is taken.

Aus der Auswertung der Bilder hinsichtlich der vorgegebenen Eigenschaften kann beispielsweise ein Diagramm erhalten werden, daß die Zahl der in einem Bild erkannten Teilaufnahmeobjekte gegenüber dem Abstand zwischen Objektiv und Aufnahmeobjekt in z-Richtung zeigt. Aus dem Diagramm ist ersichtlich, bei welchem Abstand zwischen Objektiv und Aufnahmeobjekt die maximale Zahl von Teilaufnahmeobjekten erkannt worden ist.Out the evaluation of the images with regard to the given properties For example, a diagram can be obtained that the number the part-shot objects recognized in an image opposite the Distance between lens and subject in z direction shows. From the diagram it can be seen at which distance between lens and Recording object, the maximum number of partial recording objects detected has been.

Nach der Bestimmung der optimalen Fokusebene zv kann eine Verbesserung der Bildaufnahme erreicht werden, indem im Anschluß an Schritt (d) folgende Schritte durchgeführt werden:

  • (e) das Bestimmen der Anzahl von Teilaufnahmeobjekten in dem Aufnahmeobjekt mit einer ersten Belichtungszeit b1;
  • (f) das Bestimmen der Anzahl von Teilaufnahmeobjekten in dem Aufnahmeobjekt mit m weiteren Belichtungszeiten bm, die sich von der ersten Belichtungszeit b1 unterscheiden;
  • (g) das Bestimmen der Belichtungszeit bv, die die maximale Anzahl von Teilaufnahmeobjekten aufweist, aus den weiteren Belichtungszeiten bm und der ersten Belichtungszeit; und
  • (h) das Einstellen der Belichtungszeit auf die Belichtungszeit bv.
After the determination of the optimum focal plane z v , an improvement of the image acquisition can be achieved by carrying out the following steps following step (d):
  • (e) determining the number of partial imaging objects in the photographic subject with a first exposure time b 1 ;
  • (f) determining the number of partial imaging objects in the photographic subject with m further exposure times b m , which differ from the first exposure time b 1 ;
  • (g) determining the exposure time b v , which has the maximum number of partial imaging objects, from the further exposure times b m and the first exposure time; and
  • (h) setting the exposure time to the exposure time b v .

Die Schritte (e) und (f) werden zweckmäßigerweise parallel zu einander ausgeführt. Das bedeutet, daß nach jeder Bestimmung der Anzahl an Teilaufnahmeobjekten in dem Aufnahmeobjekt bei einer Belichtungszeit bi (i = 2 bis m) die Anzahl der Teilaufnahmeobjekte bei dieser Belichtungszeit bi mit der Anzahl der Teilaufnähmeobjekte mit der vorherigen Belichtungszeit mi-1 verglichen wird. Ist die Anzahl der Teilaufnahmeobjekte bei der Belichtungszeit bi größer als oder gleich der Anzahl der Teilaufnahmeobjekte bei der Belichtungszeit bi-1, so wird die nächste Belichtungszeit bi+1 verwendet. Ist die Anzahl der Teilaufnahmeobjekte bei der Belichtungszeit bi kleiner als die Anzahl der Teilaufnahmeobjekte bei der Belichtungszeit bi-1, so wurde bei der Belichtungszeit bi-1 ein Maximum an Teilaufnahmeobjekten vorgefunden. Die Anzahl von Teilaufnahmeobjekten bei der Belichtungszeit bi-1 wird dann als maximale Anzahl von Teilaufnahmeobjekten betrachtet und die Belichtungszeit bi-1 wird als Belichtungszeit bv verwendet. Schritt (e) wird somit solange mit aufeinanderfolgenden Belichtungszeiten durchgeführt, bis ein Maximum an Teilaufnahmeobjekten ermittelt worden ist.The steps (e) and (f) are expediently carried out in parallel with each other. That is, after each determination of the number of sliced objects in the slidable object at an exposure time b i (i = 2 to m), the number of sliced subjects at this shutter speed b i is compared with the number of sliced subjects at the previous exposure time m i-1 , If the number of part-shot objects at the exposure time b i is greater than or equal to the number of part-shot objects at the exposure time b i-1 , the next exposure time b i + 1 is used. If the number of partial imaging objects at the exposure time b i is smaller than the number of partial imaging objects at the exposure time b i-1 , then a maximum of partial imaging objects was found at the exposure time b i-1 . The number of part-shot objects at the exposure time b i-1 is then considered to be the maximum number of part-shot objects, and the exposure time b i-1 is used as the exposure time b v . Step (e) is thus carried out with successive exposure times until a maximum number of partial acquisition objects has been determined.

Vorzugsweise ist m größer oder gleich 2, stärker bevorzugt größer oder gleich 20, noch stärker bevorzugt größer oder gleich 50 und am stärksten bevorzugt größer oder gleich 80.Preferably is m greater or equal to 2, stronger preferably larger or equal to 20, even more preferred bigger or equal to 50 and most preferred bigger or equal to 80.

Demnach ist neben einer schrittweise Veränderung der Fokusebene zusätzlich eine schrittweise Veränderung der Belichtungszeit vorgesehen. Dabei wird zweckmäßigerweise zunächst eine erste Belichtungszeit eingestellt und diese dann schrittweise verändert. Bei jeder Belichtungszeit wird ein Bild des Aufnahmeobjektes mit der Bilderfassungseinheit aufgenommen.Therefore is next to a gradual change the focal plane in addition a gradual change the exposure time provided. It is expediently first Set a first exposure time and then gradually changed. At each exposure time, an image of the subject with the image capture unit recorded.

In jedem Bild wird die Anzahl der Teilaufnahmeobjekte mittels eines vorgegebenen Auswertealgorithmus bestimmt. Mittels des Auswertealgorithmus können die aufgenommenen Bilder anhand vorgegebener Merkmale, beispielsweise im Hinblick auf Form, Größe und Farbe, der in den Bildern angebildeten Objekte aus gewertet werden, um Teilaufnahmeobjekte von Störobjekten zu unterscheiden. Die Auswertung der Bilder kann unmittelbar nach Aufnahme jedes Bildes oder erst nach Aufnahme aller Bilder erfolgen.In Each image is assigned the number of partial objects by means of a determined evaluation algorithm. By means of the evaluation algorithm can the captured images based on predetermined characteristics, such as in terms of shape, size and color, the objects formed in the images are scored to be partial objects of disturbing objects to distinguish. The evaluation of the images can take place immediately after taking every picture or only after taking all pictures.

Die Belichtungszeit, bei der das Bild mit der höchsten Zahl an Teilaufnahmeobjekten erhalten wurde, wird als bv für das Aufnahmeobjekt ausgewählt. Diese Belichtungszeit bv ist die optimale Belichtungszeit. Die optimale Belichtungszeit wird dann eingestellt und ein Bild des Aufnahmeobjektes aufgenommen.The exposure time at which the image with the highest number of sub-shot objects was obtained is selected as b v for the shot object. This exposure time b v is the optimum exposure time. The optimum exposure time is then set and an image of the subject is taken.

Aus der Auswertung der Bilder hinsichtlich der vorgegebenen Eigenschaften kann beispielsweise ein Diagramm erhalten werden, daß die Zahl der in einem Bild erkannten Teilaufnahmeobjekte gegenüber dem Abstand zwischen Objektiv und Aufnahmeobjekt in z-Richtung zeigt. Aus dem Diagramm ist ersichtlich, bei welchen Abstand zwischen Objektiv und Aufnahmeobjekt die maximale Zahl von Teilaufnahmeobjekten erkannt worden ist.Out the evaluation of the images with regard to the given properties For example, a diagram can be obtained that the number the part-shot objects recognized in an image opposite the Distance between lens and subject in z direction shows. The diagram shows the distance between the lenses and the recording object, the maximum number of partial recording objects detected has been.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit dadurch gekennzeichnet, daß eine optimale Fokusebene zv (Abstand zwischen Objektiv und Aufnahmeobjekt in z-Richtung) und in einer Ausführungsform der Erfindung zusätzlich eine optimale Belichtungszeit bv bei der erfindungsgemäß bestimmten optimalen Fokusebene zv bestimmt werden. Dies wird durch schrittweise Veränderung der Fokusebene und, sobald die optimale Fokusebene bestimmt worden ist, durch schrittweise Veränderung der Belichtungszeit erreicht. In der Ausgangsposition z1 bzw. b1 und nach jedem Schritt wird ein Bild des Objektes aufgenommen. Die erhaltenen Bilder werden hinsichtlich der Anzahl von Teilaufnahmeobjekten nach vorgegebenen Merkmalen ausgewertet.The inventive method is thus characterized in that an optimal focal plane z v (distance between the lens and the object to be photographed in the z-direction) and in one embodiment of the invention additionally an optimum exposure time b v at the inventively determined optimum focal plane z v be determined. This is achieved by gradually changing the focal plane and, as soon as the optimal focus plane has been determined, by stepwise changing the exposure time. In the initial position z 1 or b 1 and after each step, an image of the object is taken. The obtained images are evaluated in terms of the number of partial recording objects according to predetermined characteristics.

Handelt es sich um ein Aufnahmeobjekt mit einer Ausdehnung in der x, y-Ebene, das nicht mittels einer Bildaufnahme vollständig erfaßt werden kann, so können Teilbilder des Aufnahmeobjektes angefertigt werden, die anschließend zu einem vollständigen Bild des Aufnahmeobjektes zusammengefügt werden. Dazu werden die Bildpositionen (x, y), für die Teilbilder aufgenommen werden sollen, nacheinander nach einem vorgegebenen Algorithmus mit der zuvor bestimmten Fokuseinstellung (zv) angefahren und eine Bildaufnahme für jede Bildposition (x, y) durchgeführt. Da sich die Fokusebene und Leuchtdichte innerhalb des großen Aufnahmeobjektes ändern können, wird nach einer vorgegebenen Anzahl von Bildaufnahmen eine Neueinstellung der optimalen Fokusebene zv und, wenn gewünscht, der optimalen Belichtungszeit bv vorgenommen. Nach Durchlaufen aller Bildpositionen (x, y) erhält man ein vollständiges elektronisches Abbild des zu untersuchenden Aufnahmeobjektes im Speicher der Bilderfassungseinheit (Rechner), bei der alle zu suchenden Teilaufnahmeobjekte optimal erkennbar sind.If it is a recording object having an extension in the x, y plane, which can not be completely detected by means of an image recording, sub-images of the recording object can be made, which are then combined to form a complete image of the recording object. For this purpose, the image positions (x, y) for which partial images are to be recorded are approached successively according to a predetermined algorithm with the previously determined focus setting (z v ), and an image acquisition is performed for each image position (x, y). Since the focus plane and luminance can change within the large subject, a re-adjustment of the optimum focal plane z v and, if desired, the optimum exposure time b v is performed after a predetermined number of frames. After passing through all the image positions (x, y), a complete electronic image of the object to be examined in the memory of the image acquisition unit (computer) is obtained, in which all parts to be searched are optimally recognizable.

Die Teilaufnahmeobjekte des Aufnahmeobjektes sind beispielsweise Sporen einen Pilzes.The Partial recording objects of the recording object are spores, for example a mushroom.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigenThe The invention will be described below with reference to the drawings explained in more detail. Show

1 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur automatischen Bilderfassung; 1 a schematic representation of a device for automatic image acquisition;

2 ein Bild der Bilderfassung mit zu zählenden Objekten und Verunreinigungen; 2 an image of the image capture with objects to be counted and contaminants;

3 ein Diagramm, das die Anzahl detektierter Sporen als Funktion der Fokusverstellung zeigt; und 3 a diagram showing the number of detected spores as a function of focus adjustment; and

4 ein Diagramm, das die Anzahl detektierter Sporen als Funktion der Belichtungszeit zeigt. 4 a diagram showing the number of detected spores as a function of the exposure time.

Nach 1 besteht die optische Bilderfassungseinrichtung aus einer Mikroskopeinrichtung 1 mit einem Objektiv einer Beleuchtungseinheit 2 und einer Bilderfassungseinheit 3, beispielsweise einer Aufnahmekamera, die die Mikroskopbilder an eine Auswerteeinrichtung 4 sendet. Von der Auswerteeinheit 4 wird in Abhängigkeit von dem Auswerteergebnis ein x, y, z-Positioniertisch 5 motorisch gesteuert, auf dem sich die zu untersuchende Probe 6 als Aufnahmeobjekt befindet.To 1 the optical image capture device consists of a microscope device 1 with a lens of a lighting unit 2 and an image capture unit 3 , For example, a recording camera, the microscope images to an evaluation 4 sends. From the evaluation unit 4 becomes an x, y, z positioning table depending on the evaluation result 5 controlled by a motor, on which the sample to be examined 6 as a recording object.

Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Probe 6 mittels des Positioniertisches 5 in eine erste Aufnahmeposition z1 bewegt. Dazu bewegt die Positioniereinrichtung die Probe schrittweise in z-Richtung, wobei nach Abschluß eines Schrittes jeweils eine neue Aufnahmeposition zi erreicht ist. In jeder der n Aufnahmepositionen wird eine Bildaufnahme mit der Bilderfassungseinheit 3 durchgeführt und mit vorgegebenen Bilderkennungsalgorithmen die zu zählenden Objekte bestimmt.For carrying out the method according to the invention, the sample 6 by means of the positioning table 5 moved to a first picking position z 1 . For this purpose, the positioning moves the sample step by step in the z-direction, wherein after completion of a step in each case a new recording position z i is reached. In each of the n recording positions, an image is taken with the image acquisition unit 3 performed and determined with predetermined image recognition algorithms, the objects to be counted.

2 zeigt beispielhaft eine Bildaufnahme, die mittels der Bilderfassungseinheit 3 von einer Probe erhalten wurde, die neben runden Sporen 7 auch Verunreinigungen 8 enthält. Der Bereich, in dem die Durchmesser der Sporen liegen, ist bekannt. Das Mikroskop soll so fokussiert werden, daß die maximale Zahl an Sporen mit einem vorgegebenen Durchmesser erkannt werden. Störobjekte und/oder Verunreinigungen 8 sollen bei der Fokussierung unberücksichtigt bleiben. In jeder Bildaufnahme, die in jeder Aufnahmeposition erhalten wird, wird somit die Anzahl an runden Sporen bestimmt. 2 shows by way of example an image recording by means of the image acquisition unit 3 was obtained from a sample, in addition to round spores 7 also impurities 8th contains. The area where the diameters of the spores lie is known. The microscope should be focused so that the maximum number of spores are detected with a given diameter. Disturbing objects and / or impurities 8th should be disregarded when focusing. In each image acquisition, which is obtained in each recording position, thus the number of round spurs is determined.

In großem Abstand zur Fokusebene werden keine Sporen gefunden, da diese im Bild sehr dunkel, unscharf und groß abgebildet werden. Je näher die Positioniereinrichtung 5 die Probe 6 in die optimale Fokusebene zv bewegt, um so deutlicher werden die Sporen 6 abgebildet und erfüllen die Suchkriterien. Die Anzahl der gefundenen Sporen ist in der optimalen Fokusebene ein Maximum (3). Wird die Probe 6 durch die Versteileinrichtung weiter aus der optimalen Fokusebene bewegt, verringert sich die Anzahl der gefundenen Sporen wieder. Die z-Position mit dem Maximum an Sporen wird gespeichert. Nach einem Durchlauf der Verstellvorrichtung wird die optimale Fokusebene (zv) eingestellt.At a great distance from the focal plane, no spores are found, as these are shown in the picture very dark, out of focus and large. The closer the positioning device 5 the sample 6 moved into the optimal focal plane z v , the more pronounced the spores 6 imaged and meet the search criteria. The number of found spores is a maximum in the optimal focal plane ( 3 ). Will the sample 6 moved by the adjusting device further from the optimal focal plane, the number of spores found again decreases. The z position with the maximum of spores is saved. After a passage of the adjustment, the optimal focal plane (z v ) is set.

Nach der Einstellung der optimalen Fokusebene zv gemäß der vorstehend beschriebenen Verfahrensweise kann eine weitere Optimierung der Bildaufnahme durch Variation der Belichtungszeit b der Bilderfassungseinheit 3 durchgeführt werden. Analog zu 3 erhält man bei Variation der Belichtungszeit eine Kurve mit einem Maximum. Bei Unterbelichtung (kleine Belichtungszeit werden nur wenige (sehr hell leuchtende) Sporen erkannt. Mit größerer Belichtungszeit werden von der Bildauswerteeinheit mehr Sporen erkannt. Bei langen Belichtungszeiten leuchten die Einzelelemente so stark, daß sie überstrahlen und benachbarte Elemente (bei Anhäufungen) nicht mehr als Einzelelemente erkennbar sind oder durch Überstrahlungen einzelne Elemente die Suchkriterien für Sporen nicht mehr erfüllen. Die optimale Belichtung wird durch Detektion des Maxi mums (4) bestimmt und durch Steuerung der Auswerteeinrichtung und/oder der Beleuchtungseinheit eingestellt.After setting the optimum focus plane z v according to the procedure described above, a further optimization of the image acquisition by varying the exposure time b of the image acquisition unit 3 be performed. Analogous to 3 one obtains a curve with a maximum with variation of the exposure time. In the case of underexposure (small exposure time only a few (very bright) spores are detected.) With larger exposure time, more image spurs are detected by the image processing unit radiate and neighboring elements (in accumulations) are no longer recognizable as individual elements or by over-radiations individual elements no longer fulfill the search criteria for spores. The optimal exposure is achieved by detection of the maximum ( 4 ) and set by controlling the evaluation device and / or the lighting unit.

Nach einem vorgegebenen Algorithmus, beispielsweise durch Matrixabtastung, werden die Bildpositionen (x, y) mit der zuvor bestimmten Fokuseinstellung (zv) angefahren und die Bildaufnahmen durchgeführt. Da sich die Fokusebene und Leuchtdichte innerhalb der. großen Probe ändern können, wird nach einer wählbaren Anzahl von Bildaufnahmen eine Neueinstellung nach oben beschriebener Vorgehensweise vorgenommen. Nach Durchlaufen aller Bildpositionen (x, y) erhält man ein vollständiges elektronisches Abbild der zu untersuchenden Probe im Speicher der Bilderfassungseinheit (Rechner), bei der alle zu suchenden Objekte optimal erkennbar sind.According to a predetermined algorithm, for example by matrix scanning, the image positions (x, y) are approached with the previously determined focus setting (z v ) and the image recordings are performed. As the focal plane and luminance within the. large sample, after a selectable number of image acquisitions, a readjustment is made according to the above-described procedure. After passing through all the image positions (x, y), a complete electronic image of the sample to be examined is obtained in the memory of the image acquisition unit (computer), in which all objects to be searched for are optimally recognizable.

11
Mikroskopeinheit mit Objektivmicroscope unit with lens
22
Beleuchtungseinheitlighting unit
33
BilderfassungseinheitImage capture unit
44
Auswerteeinrichtungevaluation
55
Positioniertischpositioning
66
Aufnahmeobjektrecording object
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Teilaufnahmeobjekte (Sporen)Part engulfing objects (Spores)
88th
Störobjekteobstructions

Claims (14)

Verfahren zur automatischen Fokussierung des Objektives einer optischen Bilderfassungseinrichtung auf ein Aufnahmeobjekt auf einem Probenträger, wobei das Aufnahmeobjekt aus einer Vielzahl von Teilaufnahmeobjekten besteht, die räumlich voneinander getrennt sind, umfassend (a) das Bestimmen der Anzahl von Teilaufnahmeobjekten in dem Aufnahmeobjekt in einer ersten Aufnahmeposition mit einem ersten Abstand z1 des Probenträgers von dem Objektiv; (b) das Bestimmen der Anzahl von Teilaufnahmeobjekten in dem Aufnahmeobjekt in n weiteren Aufnahmepositionen, bei denen sich Abstand zn des Probenträgers von dem Objektiv von dem Abstand z1 unterscheidet, wobei n größer oder gleich 2 ist; (c) das Bestimmen der Aufnahmepositionen zv, die die maximale Anzahl von Teilaufnahmeobjekten aufweist, aus den weiteren Aufnahmepositionen und der ersten Aufnahmeposition; und (d) das Bringen des Objektives in die Aufnahmeposition zv.A method of automatically focusing the objective of an optical image capture device on a photographic subject on a slide, the photographic object being comprised of a plurality of partial photographic objects spatially separated, comprising (a) determining the number of partial photographic objects in the photographic object in a first photographic position a first distance z 1 of the sample carrier from the objective; (b) determining the number of partial imaging objects in the photographic subject in n further imaging positions in which the distance z n of the sample carrier from the objective differs from the distance z 1 , where n is greater than or equal to 2; (c) determining the pickup positions z v having the maximum number of split subjects from the further pickup positions and the first pickup position; and (d) bringing the lens into the pickup position z v . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte (b) und (c) parallel zueinander ausgeführt werden und die Anzahl von Teilaufnahmeobjekten in dem Aufnahmeobjekt in einer Aufnahmeposition zi-1 mit der Anzahl von Teilaufnahmeobjekten in dem Aufnahmeobjekt in einer Aufnahmeposition zi verglichen wird und daß, wenn die Anzahl von Teilaufnahmeobjekten in dem Aufnahmeobjekt in der Aufnahmeposition zi kleiner als die Anzahl von Teilaufnahmeobjekten in dem Aufnahmeobjekt in der Aufnahmeposition zi-1 ist, die Aufnahmeposition zi-1 als Aufnahmepositionen zv verwendet wird.A method according to claim 1, characterized in that steps (b) and (c) are carried out in parallel and the number of part-shot objects in the photographing object in a photographing position z i-1 with the number of part-scan objects in the photographic subject in a photographing position z i and that when the number of part-shot objects in the shot object in the shot position z i is smaller than the number of split shot objects in the shot object in the shot position z i-1 , the shot position z i-1 is used as shot positions z v . Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Anzahl der Teilaufnahmeobjekte in Schritt (a) und in Schritt (b) jeweils ein Bild des Objektes mit einer Bilderfassungseinheit aufgenommen wird.A method according to claim 1 or claim 2, characterized characterized in that Determination of the number of part-acquisition objects in step (a) and in step (b) in each case an image of the object with an image acquisition unit is recorded. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild mittels eines vorgegebenen Erkennungsalgorithmus ausgewertet wird.Method according to claim 3, characterized that this Image evaluated by means of a predetermined recognition algorithm becomes. Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild nach vorgegebenen Merkmalen, die die Teilaufnahmeobjekte aufweisen sollen, ausgewertet wird.A method according to claim 3 or claim 4, characterized characterized in that Picture according to given characteristics, which have the partial objects should be evaluated. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an Schritt (d) folgende Schritte vorgesehen sind: (e) das Bestimmen der Anzahl von Teilaufnahmeobjekten in dem Aufnahmeobjekt mit einer ersten Belichtungszeit b1; (f) das Bestimmen der Anzahl von Teilaufnahmeobjekten in dem Aufnahmeobjekt mit m weiteren Belichtungszeiten bm, die sich von der ersten Belichtungszeit b1 unterscheiden; (g) das Bestimmen der Belichtungszeit bv, die die maximale Anzahl von Teilaufnahmeobjekten aufweist, aus den weiteren Belichtungszeiten bm und der ersten Belichtungszeit; und (h) das Einstellen der Belichtungszeit auf die Belichtungszeit bv.Method according to one of the preceding claims, characterized in that, following step (d), the following steps are provided: (e) determining the number of partial recording objects in the photographic object with a first exposure time b 1 ; (f) determining the number of partial imaging objects in the photographic subject with m further exposure times b m , which differ from the first exposure time b 1 ; (g) determining the exposure time b v , which has the maximum number of partial imaging objects, from the further exposure times b m and the first exposure time; and (h) adjusting the exposure time to the exposure time b v . Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Schritte (f) und (g) parallel zueinander ausgeführt werden und die Anzahl von Teilaufnahmeobjekten in dem Aufnahmeobjekt bei einer Belichtungszeit bi-1 mit der Anzahl von Teilaufnahmeobjekten in dem Aufnahmeobjekt bei einer Belichtungszeit bi verglichen wird und daß, wenn die Anzahl von Teilaufnahmeobjekten in dem Aufnahmeobjekt bei der Belichtungszeit bi kleiner als die Anzahl von Teilaufnahmeobjekten in dem Aufnahmeobjekt bei der Belichtungszeit bi-1 ist, die Belichtungszeit bi-1 als Belichtungszeit bv verwendet wird.A method according to claim 6, characterized in that steps (f) and (g) are carried out in parallel and the number of part-taking objects in the taking object at an exposure time b i-1 is compared with the number of part-taking objects in the taking object at an exposure time b i and that when the number of pieces of partitions in the subject at the exposure time b i is less than the number of slices in the subject at the exposure time b i-1 , the exposure time b i-1 is used as the exposure time b v . Verfahren nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Anzahl der Teilaufnahmeobjekte in Schritt (e) und in Schritt (f) jeweils ein Bild des Objektes mit einer Bilderfassungseinheit aufgenommen wird.Method according to Claim 6 or Claim 7, characterized in that, in order to determine the number of part-recording objects in step (e) and in Step (f) is taken in each case an image of the object with an image capture unit. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild mittels eines vorgegebenen Erkennungsalgorithmus ausgewertet wird.Method according to claim 8, characterized in that that this Image evaluated by means of a predetermined recognition algorithm becomes. Verfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild nach vorgegebenen Merkmalen, die die Teilaufnahmeobjekte aufweisen sollen, ausgewertet wird.A method according to claim 8 or claim 9, characterized characterized in that Picture according to given characteristics, which have the partial objects should be evaluated. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilaufnahmeobjekte des Aufnahmeobjektes Sporen sind.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Partial objects of the object to be photographed are spores. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn Teilbilder des Aufnahmeobjektes an verschiedenen Meßpunkten xi, yi aufgenommen werden, die Verfahrensschritte für jeden dieser Meßpunkte wiederholt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that, when partial images of the photographic object are recorded at different measuring points x i , y i , the method steps for each of these measuring points are repeated. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn Teilbilder des Aufnahmeobjektes an verschiedenen Meßpunkten xi, yi aufgenommen werden, die Verfahrensschritte nach Aufnahme von Teilbildern an einer vorgegebenen Zahl von Meßpunkten wiederholt werden.Method according to one of the preceding claims 1 to 11, characterized in that, when Subpictures of the subject at various measuring points xi, yi are recorded, the process steps after recording of sub-images at a predetermined number of measuring points be repeated. Verfahren nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilbilder in der Bilderfassungseinheit der optischen Bilderfassungseinrichtung zu einem Vollbild zusammengesetzt werden.A method according to claim 12 or claim 13, characterized characterized in that Partial images in the image acquisition unit of the optical image acquisition device be assembled into a full screen.
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