(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210677012.2 (22)申请日 2022.06.16 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114785959 A (43)申请公布日 2022.07.22 (73)专利权人 江苏美克医学技 术有限公司 地址 210000 江苏省南京市江北新区新锦 湖路3-1号中丹生态生命科学产业园 二期C栋3楼 (72)发明人 庄雷　徐清平　明汉洲　张立胜　 潘为民　周晓卫　郭爱成　叶青　 (74)专利代理 机构 无锡市汇诚永信专利代理事 务所(普通 合伙) 32260 专利代理师 曹慧萍(51)Int.Cl. H04N 5/232(2006.01) G02B 21/00(2006.01) G02B 21/36(2006.01) (56)对比文件 CN 106990518 A,2017.07.28 CN 102053339 A,201 1.05.11 CN 109031638 A,2018.12.18 CN 110996002 A,2020.04.10 CN 114185164 A,202 2.03.15 CN 106548471 A,2017.0 3.29 审查员 杨棠钦 (54)发明名称 荧光显微镜的自动聚焦方法、 装置、 存储介 质及电子设备 (57)摘要 本发明提供的一种荧光显微镜的自动聚焦 方法、 装置、 存储介质及电子设备， 包括首次聚 焦、 微调聚焦， 通过两轮聚焦实现了较好的聚焦 效果， 而且还具有： 1.采用两轮聚焦的方法， 具体 为首轮进行大范围快速聚焦， 微调聚焦为小范围 精细聚焦， 聚焦速度快， 而且聚焦路程更短； 2.本 申请通过动态采集图像， 有效解决了因电机的不 断启动、 停止等原因造成的耗时多等问题， 为快 速而精确的聚焦提供了基础保证； 3.本申请的首 次聚焦及微调聚焦均在同一视野中完成， 有效避 免了多视野聚焦过程中， 下一视野的聚焦需依赖 上一视野聚焦结果 等优点。 权利要求书3页 说明书9页 附图7页 CN 114785959 B 2022.10.14 CN 114785959 B 1.一种荧 光显微镜的自动聚焦方法， 其特 征在于， 包括： S1.首次聚焦： 控制X轴电机和Y轴电机驱动载物台移动， 使物镜位于扫描 的初始位置； 控制Z轴电机驱动物镜以初始 位置为起点沿Z轴第一方向移动第一聚焦距离， 移动过程中采 集多张第一 目标图像； 计算每张第一 目标图像的清晰度值； 获取清晰度值最高的第一 目标 图像所在世界坐标系中的坐标位置信息， 该坐标信息即为首次聚焦的初始焦点 位置； 比较最高清晰度值和设定阈值， 若最高清晰度值小于设定阈值， 则控制X轴电机和Y轴 电机驱动载物台移动至下一个扫描点， 执行首次聚焦程序， 执行次数≤3次； 若最高清晰度 值大于设定阈值， 则获取清晰度值最高的第一目标图像所在世界坐标系中的坐标位置信 息， 该坐标信息即初始焦点 位置； S2.微调聚焦： 控制Z轴电机驱动物镜以微调聚焦的初始位置为起点沿Z轴第二方向移 动第二聚焦距离， 移动过程中采集多张第二目标图像； 计算每张第二目标图像的清晰度值； 获取清晰度值最高的第二目标图像所在世界坐标系中的坐标信息即为目标焦点位置； 其 中， 微调聚焦的初始 位置与初始焦点位置之间的距离为第二聚焦距离的1/2； 第二聚焦距离 小于第一聚焦距离； 比较最高清晰度值和设定阈值， 若最高清晰度值小于设定阈值， 则执行下一次微调聚 焦， 执行次数≤3次； 下一次微调聚焦的聚焦距离为上一次微调聚焦的聚焦距离的1倍， 且下 一次微调聚焦的初始位置与上一次微调聚焦的焦点位置之间的距离为下一次微调聚焦的 聚焦距离的1/2； 若最高清晰度值大于 设定阈值， 则获取清晰度值最高的第二目标图像所在 世界坐标系中的坐标位置信息， 即为目标焦点 位置； S3.聚焦结束。 2.根据权利要求1所述的荧光显微镜的自动 聚焦方法， 其特征在于： 控制Z轴电机驱动 物镜以初始位置为起点沿Z轴第一方向移动第一聚焦距离， 移动过程中采集多张第一 目标 图像， 多张第一目标图像按采集时间顺序分配序号， 记录不同序号对应第一 目标图像在世 界坐标系中的坐标信息； 或/和 控制Z轴电机驱动物镜以微调聚焦的初始位置为起点沿Z轴第二方向移动第二聚焦距 离， 移动过程中采集多张二目标图像， 多张第二目标图像按采集时间顺序分配序号， 记录不 同序号对应第二目标图像在世界坐标系中的坐标信息 。 3.根据权利要求1所述的荧光显微镜的自动聚焦方法， 其特征在于， 计算每张第 一目标 图像的清晰度值， 具体包括： 控制Z轴电机驱动物镜以初始位置为起点沿Z轴第一方向移动第一聚焦距离过程中采 集第一目标图像； 获取每张第 一目标图像中像素点的个数及各个像素点的像素值， 根据每张第 一目标图 像中像素点的个数及各个像素点的像素值计算每张第一目标图像中各个像素点的平均像 素值； 根据每张第一目标图像中各个像素点的平均像素值计算每张第一目标图像中各个像 素点的标准差； 根据每张第一目标图像中各个 像素点的标准差计算每张第一目标图像的清晰度值； 或/和权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114785959 B 2计算每张第二目标图像的清晰度值， 具体过程如下： 控制Z轴电机驱动物镜以微调聚焦的初始位置为起点沿Z轴第二方向移动第二聚焦距 离过程中采集第二目标图像； 获取每张第 二目标图像中像素点的个数及各个像素点的像素值， 根据每张第 二目标图 像中像素点的个数及各个像素点的像素值计算每张第二目标图像中各个像素点的平均像 素值； 根据每张第二目标图像中各个像素点的平均像素值计算每张第二目标图像中各个像 素点的标准差； 根据每张第二目标图像中各个 像素点的标准差计算每张第二目标图像的清晰度值。 4.根据权利要求1所述的荧光显微镜的自动聚焦方法， 其特征在于， 采集多 张第一目标 图像和多张第二目标图像的具体过程如下： 设置电机和相机的参数； 根据Z轴电机的速度倍率和初始速度计算Z轴电机对物镜的传动速度， 在物镜的传动过 程中， 每移动一个固定步长， 则相机采集 一帧图像。 5.一种荧 光显微镜的自动聚焦装置， 其特 征在于， 包括： 机械控制系统， 用于控制X轴电机和Y轴电机驱动载物台移动， 使物镜位于扫描的初始 位置； 然后， 控制Z轴电机驱动物镜以初始 位置为起点沿Z轴第一方向移动第一聚焦距离； 完 成首次聚焦程序后， 控制Z轴电机驱动物镜以微调聚焦的初始 位置为起点沿Z轴第二方向移 动第二聚焦距离； 软件控制系统， 包括： 图像采集模块， 控制Z轴电机驱动物镜以初始位置为起点沿Z轴第 一方向移动第一聚焦距离过程中， 用于采集多张第一目标图像； 完成首次聚焦程序后， 控制 Z轴电机驱动物镜以微调聚焦的初始 位置为起点沿Z轴第二方向移动第二聚焦距离过程中， 用于采集多张第二目标图像； 清晰度计算模块， 计算每张第一目标图像的清晰度值； 比较最 高清晰度值和设定阈值， 若最高清晰度值小于设定阈值， 则控制X轴电机和Y轴电机驱动载 物台移动至下一个扫描点， 执行首次聚焦程序， 执行次数≤3次； 若最高清晰度值大于设定 阈值， 则获取清晰度值最高的第一 目标图像所在世界坐标系中的坐标位置信息， 该坐标信 息即初始焦点位置； 获取清晰度值最高的第一目标图像所在世界坐标系中的坐标位置信 息， 该坐标信息即为首次聚焦的初始焦点 位置； 计算每张第二目标图像的清晰度值； 比较最高清晰度值和设定阈值， 若最高清晰度值 小于设定阈值， 则执行下一次微调聚焦， 执行次数≤3次； 下一次微调聚焦的聚焦距离为上 一次微调聚焦的聚焦距离的1倍， 且下一次微调聚焦的初始位置与上一次微调聚焦的焦点 位置之间的距离为下一次微调聚焦的聚焦距离的1/2； 若最高清晰度值大于 设定阈值， 则获 取清晰度值最高的第二 目标图像所在世界坐标系中的坐标位置信息， 即为 目标焦点位置； 获取清晰度值最高的第二目标图像所在世界坐标系中的坐标信息即为目标焦点位置； 其 中， 微调聚焦的初始 位置与初始焦点位置之间的距离为第二聚焦距离的1/2； 第二聚焦距离 小于第一聚焦距离 。 6.根据权利要求5所述的荧光显微镜的自动聚焦装置， 其特征在于： 软件控制系统还包 括存储模块， 用于存 储多张第一目标图像和第二目标图像的序列表； 其中， 多张第一目标图像序列表获得过程如下： 多张第一目标图像按采集时间顺序分权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114785959 B 3