荧光生物细胞拍摄精准对焦方法、装置及其存储介质与流程

本技术涉及荧光生物细胞拍摄领域，特别是一种涉及荧光生物细胞拍摄精准对焦方法、装置及其存储介质。

背景技术：

1、在荧光生物细胞拍摄领域，对焦清晰对于获取高质量的样本图像至关重要。然而，目前存在的对焦算法存在诸多问题。以前系统所编写的对焦算法主要有全图对焦和自然图像拍摄时的固定或手动的 roi 区域对焦。固定区域对焦方式容易因 roi 区域无样本而导致对焦失败；全图依赖梯度的对焦则容易受杂质和背景的影响，一方面易导致对焦分值最高而停留在杂质上，使得部分对焦点对焦错误，另一方面相对计算量过大，导致对焦过程较久，进而在通过对焦点进行曲面拟合对焦高度时拟合出错误曲面，影响玻片扫描的准确性。反差对焦通过评估图像中不同区域的灰度级别变化来判断焦点位置，但对噪声敏感，在图像噪声较多或者对比度较低时容易出现误判，仅在对比度较高的图像中具有良好的适应性。基于图像梯度对于纹理的判断，对光照条件的依赖和噪声的影响较小。然而，在接近正确对焦位置时，在以背景作为梯度权重的情况下，图像梯度式对焦无法选择最佳焦距。

2、综上所述，现有的对焦算法在荧光生物细胞拍摄中难以满足玻片样本稀疏但又需对焦清晰的要求。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了荧光生物细胞拍摄精准对焦方法、装置及其存储介质，针对目前技术存在的对焦效果不理想、对焦速度慢等问题。

2、本发明核心技术主要是通过采集对焦图像利用固定的 roi 图像计算图像梯度获取最佳对焦高度序列，并在确定图像索引后以特定范围采用反差对焦作为补充方案，实现荧光生物细胞拍摄的精准对焦。

3、第一方面，本技术提供了荧光生物细胞拍摄精准对焦方法，所述方法包括以下步骤：

4、s00、确定拍摄图像的采集参数信息，生成设定分布的感兴趣区域，保存至在整个拍摄对焦过程中具有生命周期的变量中，用于图像对焦操作；

5、s10、从初始对焦位置采集图像，标记为基础图像，并缓存至设定的图像序列集合中；

6、s20、从基础图像中提取感兴趣区域的指定位置图像，对每个感兴趣区域进行噪声抑制处理，得到噪声抑制后的图像；

7、s30、对噪声抑制后的图像进行梯度计算，获得图像梯度信息；

8、s40、将图像梯度信息与噪声抑制后的图像作为特定权重，得到新图像，计算所有感兴趣区域的新图像的统计值作为得分，并保存至与图像序列集合相对应索引的存储单元中进行缓存；

9、s50、调整对焦高度，采集新图像并缓存至相应的图像序列集合索引处；

10、s60、循环s20-s50步骤，直至完成图像序列；

11、s70、在图像序列中选取最佳对焦高度的索引位置作为最佳焦距，完成对焦。

12、进一步地，s70步骤中，通过爬山法选取最佳对焦高度的索引位置记为index，若index为0或者为最大索引值，则在爬山法的粗对焦过程中在调整对焦高度重复做一次完整对焦。

13、进一步地，s00步骤中，通过双线性插值方式生成设定间隔的感兴趣区域，保存至生命周期为整个对焦过程中的变量中用于图片对焦。

14、进一步地，还包括在图像索引确定的情况下，对索引设定范围，重新通过反差对焦作为补充方案。

15、进一步地，通过反差对焦作为补充方案的具体步骤如下：

16、将感兴趣区域拆分成多个小块，并确定每个小块的步长参数；

17、分别计算沿x和y方向各小块的反差值，以减少背景噪声的影响，在每个小块中进行积分操作并左右做差值，将该反差值记为中间值；

18、依次以设定步长计算完小块的反差值后，将其中中间值的最大值记为最大值中间值，并累计到综合得分中；

19、当最大值中间值为特定值时，进行下一小块的比较，重复上述操作直至所有小块计算完成，从而得到x和y方向的反差得分；

20、将图像中所有感兴趣区域重复上述操作，将获得的反差得分值累加到综合反差得分中，得到该图像的反差值得分；

21、将最终的反差值与s40步骤中对应索引的得分相加，得到综合对焦结果，并保存至对应索引；

22、对索引设定范围的所有索引值依次执行上述操作，完成补充方案对应索引值的得分计算；

23、直接选取补充方案的索引值中的最大值引作为最佳对焦高度。

24、进一步地，对索引设定的范围为[index-2,index+2]，该index为通过爬山法选取最佳对焦高度的索引位置。

25、进一步地，将感兴趣区域拆分成8x8个小块，并得到每个小块步长分别记为step_y和step_x，step_y的大小为roi_height/8+1，表示x方向，step_y大小为roi_width/8+1，表示y方向，roi_height为感兴趣区域的高度，roi_width为感兴趣区域的宽度。

26、第二方面，本技术提供了荧光生物细胞拍摄精准对焦方法装置，包括：

27、参数确认模块，确定拍摄图像的采集参数信息，生成设定分布的感兴趣区域，保存至在整个拍摄对焦过程中具有生命周期的变量中，用于图像对焦操作；

28、图像序列集合模块，从初始对焦位置采集图像，标记为基础图像，并缓存至设定的图像序列集合中；从基础图像中提取感兴趣区域的指定位置图像，对每个感兴趣区域进行噪声抑制处理，得到噪声抑制后的图像；对噪声抑制后的图像进行梯度计算，获得图像梯度信息；将图像梯度信息与噪声抑制后的图像作为特定权重，得到新图像，计算所有感兴趣区域的新图像的统计值作为得分，并保存至与图像序列集合相对应索引的存储单元中进行缓存；调整对焦高度，采集新图像并缓存至相应的图像序列集合索引处，直至完成图像序列；

29、选取模块，在图像序列中选取最佳对焦高度的索引位置作为最佳焦距，完成对焦。

30、第三方面，本技术提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器被设置为运行计算机程序以执行上述的荧光生物细胞拍摄精准对焦方法。

31、第四方面，本技术提供了一种可读存储介质，可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序包括用于控制过程以执行过程的程序代码，过程包括根据上述的荧光生物细胞拍摄精准对焦方法。

32、本发明的主要贡献和创新点如下：

33、一、提高对焦准确性：

34、通过结合图像梯度对焦和反差对焦，克服了单一对焦方式的局限性。在接近正确对焦位置时，综合考虑多种因素，避免了因杂质、背景噪声等影响而导致的对焦错误，能够更准确地找到最佳对焦高度，使荧光生物细胞拍摄的图像更加清晰。

35、二、降低计算量和提高对焦速度：

36、采用双线性插值方式生成感兴趣区域，在不降采样的情况下降低了对焦过程中的计算量，提升了对焦的整体速度。同时，通过合理的对焦步骤和算法优化，减少了不必要的计算，提高了系统的效率。

37、三、适应样本稀疏情况：

38、特别针对玻片样本稀疏的情况进行优化，避免了固定区域对焦容易因 roi 区域无样本而导致的对焦失败，能够更好地满足荧光生物细胞拍摄的需求。

39、四、增强对焦的可靠性：

40、当爬山法选取的最佳对焦高度索引位置为边界值时，通过粗对焦重复完整对焦过程，增加了对焦的可靠性。同时，反差对焦作为补充方案，进一步提高了对焦的精度和稳定性。

41、本技术的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本技术的其他特征、目的和优点更加简明易懂。