一种显微成像系统及调平方法与流程

本发明涉及显微成像领域，特别涉及一种显微成像系统及调平方法。

背景技术：

1、在对颗粒进行显微成像的过程中，需要对显微成像的图片进行分析，为保证分析的准确度，需要使得物镜的中轴线与样品所在平面之间保持相对垂直，即需要调整物镜与样品所在平面之间的相对位置。

2、现有技术中如公开号为cn102680477a的中国专利公开的一种大口径光学元件高精度调平方法，它的步骤如下：1)移动二维导轨利用高倍显微镜在光学元件表面寻找到第一表面特征点；所述的表面特征点指光学元件表面的疵病、擦痕具有信息特征的点；2)利用高倍显微镜对第一表面特征点进行等步长连续多幅暗场灰度图像采集；所述的暗场灰度图像是指用单束led冷光源发射的平行光束照射光学元件表面的第一表面特征点产生散射光线，散射光线被高倍显微镜收集，形成暗场灰度图像；3)计算灰度图像的灰度信息熵h1，所述的灰度信息熵h1由下式表示：

3、

4、其中f(x，y)为(x，y)像素位置的灰度等级，对于一幅m×n像素图像，1≤x≤m，1≤y≤n；p[f(x，y)]为(x，y)像素位置的灰度等级在整幅图像中出现的概率；所述的p[f(x，y)]由下式表示：

5、

6、4)利用曲线拟合方法拟合灰度信息熵与高倍显微镜移动距离曲线，并通过搜索曲线中灰度信息熵的极小值的方法，得到高倍显微镜的正焦位置，得到第一表面特征点的离焦量d1；5)移动二维导轨利用高倍显微镜寻找到光学元件第二表面特征点、第三表面特征点；6)重复步骤2)至步骤4)所述过程，得到第二表面特征点的离焦量d2，第三表面特征点的离焦量d3；7)将第一表面特征点的离焦量d1，第二表面特征点的离焦量d2，第三表面特征点的离焦量d3换算为左调节手轮的调整量δ1，右调节手轮的调整量δ2；8)按调整量δ1调节左调节手轮，按调整量δ2调节右调节手轮，并在左弹性预紧机构与右弹性预紧机构的共同作用下，使调整板相对于固定板以固定球铰为旋转中心做二维俯仰、侧摆角度运动，完成使固定于调整板上的光学元件表面与高倍显微镜焦平面平行的调平操作。

7、上述专利公开的调平方法是选取三个特征点分别进行连续等步长多画幅采集，再分别进行计算后进行调平，即无法实现实时调试、且计算复杂、操作难度大、效率低。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种显微成像系统及调平方法。

2、一种显微成像系统，包括样品运动平台，以及向着靠近样品运动平台的方向依次设置的相机、管镜、物镜，所述管镜为短焦距管镜，所述物镜与设于样品运动平台上的样品之间的相对位置可调整。

3、具体的，采用短焦距管镜的结构实现了物镜的小倍率、大视野，进而使得整个显微成像系统的结构更加的紧凑，同时，物镜与设于样品运动平台上的样品之间的相对位置可调整的结构，通过调整物镜和/或样品即可使得物镜与样品之间保持相对平行，进而使得计数结果更加准确，此外，通常情况下，相机、管镜和物镜的中轴线重合，但在不同的使用场景下可对三者之间的位置关系进行合理的调整。

4、优选的，还包括中间基板，所述中间基板包括固定部和活动部，所述活动部可相对于固定部发生位移，所述物镜安装在活动部上。

5、具体的，此种结构下，通过调整活动部即可对物镜进行调整，调整方便、快捷。

6、优选的，所述固定部分设在活动部两侧，所述活动部通过若干顶丝与固定部活动连接，通过调节顶丝即可调节活动部的位置。

7、具体的，通过设置若干顶丝的结构对活动部与的位置进行调节，由于设置有若干个顶丝，且此种结构下可以对活动部的倾斜角度进行相对精细的调整，进而实现对物镜的倾斜角度进行精准的调整。

8、优选的，还包括用于固定装载有样品的耗材、并对耗材进行调平的夹紧调平装置，所述样品运动平台上设有导轨，所述夹紧调平装置设于导轨上。

9、具体的，夹紧调平装置可对样品进行调平，对样品进行调平即可调整样品与物镜之间的平行度，而设置有导轨的结构使得夹紧调平装置可在样品运动平台上移动位置，方便物镜对样品不同的部位进行成像。

10、优选的，所述夹紧调平装置包括底座以及与底座可拆卸连接的压紧座，所述压紧座上设有用于避让物镜视野的第二避让孔，所述耗材固定在底座与压紧座之间，所述夹紧调平装置还包括用于调整耗材平面度的平面度调平装置和用于检测耗材平面度的平面度检测装置。

11、具体的，利用夹紧调平装置可将耗材夹紧，此时平面度检测装置即可对该耗材的平面度进行检测，当平面度检测装置显示该耗材平面度未达标时，则可利用平面度调平装置对该耗材进行调平，在调平的过程中，平面度检测装置会实时对耗材的平度进行检测并显示，当平面度检测装置显示该耗材的平面度已经达标后，停止调整，则可继续进行后续的颗粒计数工作。

12、优选的，所述平面度检测装置固定在压紧座上方，且设置在不会阻挡物镜视野的位置上，所述平面度检测装置包括指针和至少两根探针，两根探针分设在指针两侧，所述探针与指针之间通过齿轮齿条传动组连接；

13、所述探针贯穿压紧座与耗材顶部相接触，当所述两根探针的针尖不在同一水平线上时，会带动齿轮齿条传动组的运动，从而导致指针发生转动。

14、具体的，置于夹紧调平装置内的耗材平面度不够时，耗材相对的两端会出现较明显的高度差，因此，两根探针分别靠近耗材相对的两侧设置，此种结构下，若耗材具有较好的平面度，两根探针的针尖会位于同一水平线上，齿轮齿条传动组不会运动，指针也不会发生转动，当耗材的平面度不够时，由于探针是直接与耗材顶部相接触的，以水平线较低的探针为基准，另一个探针会被顶起一定的距离，运动的探针会带动齿轮齿条传动组的运动，从而带动了指针的转动，操作者通过指针的转动即可获知耗材的平面度需要调整。

15、优选的，所述平面度调平装置包括贯穿压紧座和底座的调平紧固件，所述调平紧固件上套接有弹性装置，所述平面度调平装置还包括调整件，所述调整件与调平紧固件靠近底座的一端活动连接，所述调整件至少部分内嵌于底座，通过调整调整件内嵌于底座的深度对压紧座相对于底座的平整度进行调整。

16、一种显微成像系统的调平方法，采用如前所述的显微成像系统，所述方法包括如下步骤：

17、(1)将耗材放置于样品运动平台上，且耗材上设有若干取样点；

18、(2)利用样品运动平台移动耗材的位置，使得物镜获取取样点的边沿和背景的灰度值；

19、(3)利用计算公式将获得的取样点的灰度值转化为清晰度值；

20、(4)将获得的若干清晰度值进行对比得到平整值；

21、(5)根据平整值对耗材的位置或物镜的位置进行调整直至各清晰度值相等。

22、优选的，所述清晰度值的计算公式为：

23、d(x,y)＝∑y∑x|g(x,y)|(g(x,y)>t)

24、且：

25、

26、gx(x,y)＝i*gx

27、gy(x,y)＝i*gy

28、其中，d(x,y)为清晰度值，g(x,y)为梯度值，t是给定的边缘检测阈值，(x,y)为取样点的坐标，gx(x,y)和gy(x,y)分别是取样点在样品所在平面的相互垂直两个方向边缘的灰度值与sobel检测算子的卷积，i为灰度值，gx和gy分别为取样点在样品所在平面的相互垂直两个方向边缘的sobel检测算子模板。

29、所述t＝mean(g)+std(g)，其中mean(g)为各取样点的梯度值的平均值，std(g)为各取样点梯度值的标准差。

30、所述用于检测边缘的sobel算子模板为：

31、

32、优选的，当耗材为刚性耗材时，所述平整值为清晰度值的极差。

33、具体的，各取样点的清晰度值不一样即表示物镜与样品平面之间不具有良好的平行度，当物镜与样品平面之间不具有良好的平行度时，想要获得良好的平行度则需要对刚性耗材的一侧的高度或物镜的倾斜角度进行调整，当采用调整刚性耗材的一侧高度的方式对物镜与样品之间的平行度进行调整时，以其中一侧的高度为基准对另一侧的高度进行调整，若调整物镜，方式也是类似的，由此可知，平整值即为清晰度值的极差。

34、此外，显微成像系统若设有夹紧调平装置，则步骤(1)中，将耗材放置于样品运动平台上的夹紧调平装置中后，会利用夹紧调平装置对耗材进行调平，因此之后若需要调整物镜与样品之间的平行度，通常会选择调整物镜的倾斜角度。

35、优选的，所述取样点设于耗材的边缘，且若干取样点沿着耗材的边缘均匀分布。

36、具体的，当样品与物镜之间不具有良好的平行度时，越靠近耗材边缘则平行度的不良表现越明显，且越能体现整个样品与物镜之间的平行状况，而不会仅仅局限在样品的一个部分，因此将取样点设置在耗材边缘处是合适的。

37、此外，当耗材为多边形时，取样点通常设置在拐角处，当耗材为圆形时，取样点需成对设置。

38、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

39、利用短焦距管镜的结构实现了显微成像系统的小倍率、大视野的目的；利用调平方法对物镜与样品之间的平行度进行调整，使得在成像时，物镜和样品之间具有良好的平行度，且调整过程方便、快捷。