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显微镜操作方法

如何用显微镜自动聚焦找出聚焦图像位置

来源:  发布时间:2018-02-01   点击量:619

光学显微镜能实现自动对焦吗?其实,可以通过一些手段实现这些功能的,下面来了解一下怎样使光学显微镜进行自动对焦吧!

在光学显微镜下观察及操控一个对象,第一步就是要进行对焦。这里实验室要做一个关于显微镜自动对焦的系统。

简而言之,大致分为以下三个方面:

A. 设计一个机构,将电机连接到显微镜的细准焦螺旋,用电机代替手工调焦。这是实现自动化必备的基础,这里用的是步进电机。

B. 控制电机部分,主要涉及电机的驱动、控制以及与电脑端之间的通信。

C. 视觉反馈部分,通过对显微镜采集到的图像进行视觉评估找出聚焦图片的位置,从而通过通信操作电机到指定位置。

这里,我们主要介绍第3部分。即在得到一个显微镜采集到的包含“离焦-聚焦-离焦”过程的连续图像后,如何找到聚焦图像的位置。

理论介绍

大部分人都应该有经验,离焦情况下图像都比较模糊,而聚焦情况下图像边缘更为清晰。据此,大概有以下几种评估方法:

1.使用图像的灰度方差函数对图像进行评估

图像灰度方差的大小表示图像像素灰度分布的离散程度:当图像完全模糊时,图像像素点的灰度值分布离散程度较小,对应的灰度方差较小;而当图像较清晰时,图像像素点的灰度值分布离散程度较大,对应的灰度方差较大。

2.使用Laplace找图像边缘从而对图像进行评估

图像越清晰,边缘越明晰。因此可以通过找边缘的方式对图像进行聚焦评估,这里使用拉普拉斯算子找图像边缘。

3.使用使用图像的灰度熵(Gray entropy )作为评价函数

了解点信息论的应该清楚,对于一个事物知道的信息越多,确定性就越大,熵越小。对应于图像,图像越模糊,确定性越小,熵越大;反之越小。

4.空间域图像转换到频域,通过高频部分对图像进行评估

频域图像中,高频部分对应图像边缘信息,跟方法2类似,通过高频部分值的大小来评估图像清晰度。


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