專利名稱：用于增強(qiáng)的預(yù)測自動聚焦的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及成像，并且更具體地，涉及成像裝置的預(yù)測自動聚焦。
背景技術(shù)：
對諸如癌癥、傳染病、以及其它失調(diào)的生理情況的預(yù)防、監(jiān)視和處理需要對這些生理情況的及時(shí)診斷。一般地，來自患者的生物學(xué)樣本用于分析和識別疾病。顯微鏡分析是在分析和評估這些采樣中廣泛使用的技術(shù)。更特別地，可研究所述采樣以檢測可指示疾病狀態(tài)的細(xì)胞和/或組織的異常數(shù)量或種類的存在。已經(jīng)開發(fā)了自動化顯微鏡分析系統(tǒng)，以促進(jìn)快速分析這些采樣并相對手工分析(其中，技術(shù)人員隨著時(shí)間過去而經(jīng)受疲勞，導(dǎo)致不準(zhǔn)確的讀取采樣)具有準(zhǔn)確性的優(yōu)點(diǎn)。典型地，載玻片(slide)上的采樣加載到顯微鏡上?？蓪@微鏡的透鏡或物鏡聚焦到采樣的具體區(qū)域上。然后，出于感興趣的一個(gè)或多個(gè)目的掃描(scan)采樣?？勺⒁獾?，最重要的是合適地聚焦采樣/目標(biāo)，以促進(jìn)獲得高質(zhì)量圖像。數(shù)字光學(xué)顯微鏡用于觀察很多種采樣。在諸如高吞吐量配藥篩選 (pharmaceutical screening)禾口大規(guī)模自動微機(jī)器人細(xì)胞操縱(microrobotic cell manipulation)的自動化生物學(xué)應(yīng)用和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，快速自動聚焦是重要的。在諸如集成電路芯片檢查和混合微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的微組裝件的其它應(yīng)用中，快速自動聚焦也是重要的。因此，在不能承受相當(dāng)大的時(shí)間延遲來調(diào)整采樣的快照之間的焦距的實(shí)時(shí)圖像獲取應(yīng)用中，十分期望快速自動聚焦。傳統(tǒng)成像裝置通過以下方式執(zhí)行自動聚焦將激光束定向到采樣、測量采樣反射的激光束以提供單個(gè)參考點(diǎn)、并使用反饋回路調(diào)整焦距。盡管此方法可提供快速自動聚焦， 但單個(gè)參考點(diǎn)可能缺乏用于準(zhǔn)確自動聚焦的足夠信息。某些其它現(xiàn)在可用的技術(shù)還通過以下方式來執(zhí)行自動聚焦在多個(gè)焦距處獲得穩(wěn)態(tài)采樣的多個(gè)圖像、對各圖像確定最優(yōu)焦距、 并使用反饋回路來調(diào)整焦距。盡管此方法可比使用激光束提供更準(zhǔn)確的自動聚焦，但獲取許多個(gè)圖像經(jīng)常產(chǎn)生阻止自動聚焦的時(shí)間延遲。此外，為了符合數(shù)字載玻片掃描儀的掃描速度需要，可在臺持續(xù)運(yùn)動的同時(shí)執(zhí)行自動聚焦計(jì)算和調(diào)整。在這些情況下，諸如但不限于與掃描臺和/或采樣相關(guān)聯(lián)的可重復(fù)變量的某些因素可負(fù)面地影響聚焦預(yù)測，導(dǎo)致未聚焦的圖像。因此，可期望開發(fā)健壯的技術(shù)和系統(tǒng)，其配置成在實(shí)時(shí)圖像獲取應(yīng)用中執(zhí)行準(zhǔn)確快速自動聚焦，這有利地促進(jìn)了增強(qiáng)的掃描速度，同時(shí)保持圖像質(zhì)量。此外，需要配置成為機(jī)械變化負(fù)責(zé)同時(shí)在實(shí)時(shí)圖像獲取應(yīng)用中執(zhí)行準(zhǔn)確快速自動聚焦的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本技術(shù)的方面，在具有物鏡和用于保持將要成像的采樣的臺的成像裝置中， 呈現(xiàn)了用于自動聚焦的方法。該方法包括確定與多個(gè)邏輯圖像段的至少第一個(gè)對應(yīng)的測量的聚焦值。此外，該方法包括使用該測量的聚焦值來成像第一邏輯圖像段。該方法還包括使用測量的聚焦值和存儲的聚焦變化參數(shù)來確定用于該多個(gè)邏輯圖像段的第二個(gè)的預(yù)測的聚焦值。另外，該方法包括使用該預(yù)測的聚焦值來成像第二邏輯圖像段。根據(jù)本技術(shù)的另一個(gè)方面，呈現(xiàn)了成像裝置。該裝置包括物鏡。而且，該裝置包括主要圖像傳感器，配置成以主要幀速率來生成采樣的主要圖像。此外，該裝置包括輔助圖像傳感器，其配置成以快于主要幀速率的輔助幀速率生成采樣的一個(gè)或多個(gè)輔助圖像。另夕卜，該裝置包括控制器，其配置成調(diào)整物鏡和采樣之間沿光軸的聚焦值，以自動聚焦采樣的圖像。此外，該裝置包括掃描臺，以支撐采樣并在與光軸基本正交的至少橫向方向中移動采樣。在成像裝置中，控制器配置成確定相應(yīng)于多個(gè)邏輯圖像段的至少第一個(gè)的測量的聚焦值、使用該測量的聚焦值成像第一邏輯圖像段、使用測量的聚焦值和存儲的聚焦變化參數(shù)來確定用于該多個(gè)邏輯圖像段的第二個(gè)的預(yù)測的聚焦值、以及使用該預(yù)測的聚焦值來成像第二邏輯圖像段。根據(jù)本技術(shù)的另一個(gè)方面，呈現(xiàn)了成像裝置。該裝置包括物鏡、配置成以主要幀速率生成采樣的主要圖像的主要圖像傳感器、配置成以快于主要幀速率的輔助幀速率生成采樣的一個(gè)或多個(gè)輔助圖像的輔助圖像傳感器、配置成調(diào)整物鏡和采樣之間沿光軸的聚焦值以自動聚焦采樣的圖像的控制器、支撐采樣并在與光軸基本正交的至少橫向方向中移動采樣的掃描臺。在成像裝置中，控制器包括確定采樣的掃描計(jì)劃的宏圖像和掃描計(jì)劃組件、獲取和處理輔助圖像的自動聚焦組件、控制采樣相對物鏡的運(yùn)動的運(yùn)動控制組件、以及同步用于輔助圖像獲取、主要圖像獲取、或兩者的獲取的定時(shí)的定時(shí)組件。


當(dāng)參考附圖閱讀下面的詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的這些和其它特征、方面、和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，貫穿附圖相似的附圖標(biāo)記代表相似的部件，在附圖中圖1是根據(jù)本技術(shù)方面的、諸如數(shù)字光學(xué)顯微鏡的成像裝置的框圖；圖2是根據(jù)本技術(shù)方面的、示出確定用于自動聚焦采樣的粗聚焦值的示范過程的流程圖；圖3是根據(jù)本技術(shù)方面的、示出自動聚焦采樣的示范過程的流程圖；圖4A-4B是根據(jù)本技術(shù)方面的、示出確定用于自動聚焦采樣的預(yù)測聚焦值的示范過程的流程圖；圖5是根據(jù)本技術(shù)方面的、選擇共同像素子集的方法的示意圖示；圖6是根據(jù)本技術(shù)方面的、自動聚焦采樣的方法的示意圖示；圖7是根據(jù)本技術(shù)方面的、確定預(yù)測的聚焦值的方法的示意圖示；圖8是根據(jù)本技術(shù)方面的、確定預(yù)測的聚焦值的另一個(gè)方法的框圖；圖9是根據(jù)本技術(shù)方面的、示出用于在圖1的成像裝置中使用的控制器的一個(gè)實(shí)施例的框圖；以及圖10是根據(jù)本技術(shù)方面的、示出圖1的成像裝置的操作方面的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式如將在下面詳細(xì)描述的，呈現(xiàn)了用于自動聚焦采樣同時(shí)優(yōu)化掃描速度并保持圖像質(zhì)量的方法和系統(tǒng)。通過采用下文描述的方法和裝置，極大增加了掃描速度并保持圖像質(zhì)量，同時(shí)簡化了采樣掃描的臨床工作流程。盡管下文示出的示范實(shí)施例在醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的上下文中進(jìn)行描述，但將意識到在工業(yè)應(yīng)用中使用的成像裝置也預(yù)期與本技術(shù)結(jié)合。圖1示出了并入本技術(shù)方面的成像裝置10的一個(gè)實(shí)施例。在一個(gè)實(shí)施例中，成像裝置10可代表數(shù)字光學(xué)顯微鏡。在圖1示出的實(shí)施例中，成像裝置10示出為包括物鏡12、 分束器14、主要圖像傳感器16、輔助圖像傳感器18、控制器20以及掃描臺22。進(jìn)一步地， 如在圖1中描繪的，采樣M部署在蓋玻片沈和載玻片觀之間，同時(shí)采樣對、蓋玻片沈、及載玻片觀由掃描臺22來支撐。蓋玻片沈和載玻片觀由諸如玻璃的透明材料制成，同時(shí)采樣M可代表很多種目標(biāo)或采樣。例如，采樣M可代表諸如集成電路芯片或微機(jī)電系統(tǒng)的工業(yè)目標(biāo)，以及代表諸如活體組織(包括肝臟或腎臟細(xì)胞)的生物學(xué)采樣。分束器14配置成將來自采樣M的光分裂到主要光路32和輔助光路34。主要光路定向到主要圖像傳感器16，而輔助光路34定向到輔助圖像傳感器18。在一個(gè)實(shí)施例中， 分束器14可以是部分反射濾光器(或部分透明鏡)，在使用明視場成像時(shí)其將光30的一半傳送到主要光路32并將光30的另一半反射到輔助光路34。并且，在一個(gè)實(shí)施例中，分束器 14可以是波長辨別濾光器(或二向色鏡)，在使用熒光成像時(shí)其將包括熒光激發(fā)波長的光傳送到主要光路32并將排除熒光激發(fā)波長的光發(fā)射到輔助光路34。在一個(gè)實(shí)施例中，主要圖像傳感器16可使用主要光路32而使用輔助光路34，生成具體視場處的采樣M的主要圖像。此外，輔助圖像傳感器18可使用輔助光路34而不使用主要光路32，生成相同視場處或者在該視場內(nèi)感興趣區(qū)域(一個(gè)或多個(gè))處的采樣對的輔助圖像。在一個(gè)實(shí)施例中，主要圖像傳感器16通過以主要幀速率來生成帶主要像素計(jì)數(shù)的主要圖像，而輔助圖像傳感器18通過以輔助幀速率來生成帶輔助像素計(jì)數(shù)的輔助圖像(一個(gè)或多個(gè))。在一個(gè)實(shí)施例中，輔助像素計(jì)數(shù)極大地低于主要像素計(jì)數(shù)，并且結(jié)果輔助幀速率極大快于主要幀速率。主要圖像傳感器16可代表任何數(shù)字成像裝置，例如可買到的基于電荷耦合裝置 (CXD)的圖像傳感器。類似地，輔助圖像傳感器18也可以是可買到的基于C⑶的圖像傳感器。在一個(gè)實(shí)施例中，主要像素計(jì)數(shù)可以是輔助像素計(jì)數(shù)的至少四倍，并且輔助幀速率可以是主要幀速率的至少四倍。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，主要像素計(jì)數(shù)可以是輔助像素計(jì)數(shù)的至少十倍，并且輔助幀速率可以是主要幀速率的至少十倍。根據(jù)本技術(shù)的示范方面，用于即將到來的邏輯圖像段的聚焦值的預(yù)測可基于最近的測量的聚焦值和與成像裝置10相關(guān)聯(lián)的可預(yù)測變化信息協(xié)力。輔助圖像傳感器18可配置成幫助獲取輔助圖像，其中多個(gè)輔助圖像可用來預(yù)測用于即將到來的邏輯圖像段的聚焦值。然后，主要圖像傳感器16可在預(yù)測的聚焦值處獲取相應(yīng)于即將到來的邏輯圖像段的主要圖像。物鏡12與采樣M間隔沿Z (垂直)方向中的光軸延伸的一段距離放置，并且物鏡 12具有與Z或垂直方向基本正交的X-Y平面(橫向方向或水平方向)中的焦平面。此外，物鏡12收集從具體視場處的采樣M輻射的光30，放大光30并將光30定向到分束器14。 物鏡12可例如取決于應(yīng)用和將要成像的采樣特征的尺寸而在放大功率上有所變化。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，物鏡12可以是高功率物鏡，提供20倍或更大的放大以及 0. 5數(shù)值孔徑(小焦深)。物鏡12可以幾毫米的焦距(也成為長工作距離)與采樣M間隔開，并可收集來自焦平面的750x750微米的視場的光30。然而，工作距離、視場、以及焦平面也可取決于顯微鏡配置或?qū)⒊上竦牟蓸覯的特性而變化。在一個(gè)實(shí)施例中，物鏡12可耦合到諸如壓電致動器的位置控制器，以向物鏡12提供良好的電動機(jī)控制和快速的小視場調(diào)整。在一個(gè)實(shí)施例中，成像裝置10可以是高速成像裝置，配置成快速捕獲采樣M的大量主要數(shù)字圖像，其中每個(gè)主要圖像表示在代表整個(gè)采樣的僅一部分的具體視場處的采樣 M的快照(snapshot)。然后，主要數(shù)字圖像的每一個(gè)可數(shù)字地合并或縫合在一起，以形成整個(gè)采樣M的數(shù)字表示。在圖像掃描之前，處理器可用于將采樣M細(xì)分到表示將要捕獲的主要數(shù)字圖像的多個(gè)邏輯圖像段中。然后，處理器可基于邏輯圖像段的關(guān)系和相對位置， 來確定捕獲主要數(shù)字圖像的最有效的順序。確定采樣掃描順序的處理經(jīng)常稱之為“掃描計(jì)劃”。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，成像裝置10可使用輔助圖像傳感器18來捕獲采樣M的第一輔助圖像、第二輔助圖像及第三輔助圖像，同時(shí)采樣M分別放置在第一采樣距離、第二采樣距離及第三采樣距離和第一橫向和/或水平位置、第二橫向和/或水平位置、及第三橫向和 /或水平位置處。本文中使用的術(shù)語“采樣距離”是指物鏡和將要成像的采樣之間的分離距離。控制器20可在Z方向中使物鏡12相對于采樣M豎直地移位，以在多個(gè)采樣距離處獲得多個(gè)輔助圖像。例如，控制器20可使物鏡12豎直地移位，同時(shí)掃描臺22和采樣M保持在固定的豎直位置處。備選地，控制器20可豎直地移位掃描臺22和采樣M，同時(shí)物鏡12 保持在固定的豎直位置處，或者，控制器20可豎直地移位掃描臺22 (以及采樣24)和物鏡 12兩者。在一個(gè)實(shí)施例中，成像裝置10可對于在多個(gè)采樣距離處捕獲的采樣M的相應(yīng)輔助圖像確定定量特性。定量特性表示圖像質(zhì)量的定量測量，并也可稱為定量品質(zhì)因數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，成像裝置10可至少基于對多個(gè)輔助圖像確定的定量特性來確定主要采樣距離。然后，控制器20可將物鏡12和主要圖像傳感器16之間的距離調(diào)整為確定的主要采樣距離，并且主要圖像傳感器16可捕獲下一個(gè)主要圖像。如將進(jìn)一步詳細(xì)描述地，可預(yù)測聚焦變化信息也可用來確定用于下一個(gè)主要圖像的主要聚焦值?？墒褂弥饕獔D像傳感器16、 以預(yù)測的主要聚焦值并在從第一橫向位置、第二橫向位置及第三橫向位置偏移的主要橫向位置處捕獲用于給定視場的采樣的主要圖像。通過使用與具有更快幀速率的輔助圖像傳感器18耦合的主要圖像傳感器16的結(jié)合，可增加整個(gè)采樣M的總體捕獲速率。如此獲得的主要圖像可存儲在數(shù)據(jù)存放處36中。在一個(gè)實(shí)施例中，成像裝置10可配置成基于相應(yīng)于多個(gè)邏輯圖像段的測量的聚焦值和可預(yù)測的聚焦變化參數(shù)，來自動聚焦采樣。在目前預(yù)期的配置中，控制器20可配置成在對用于多個(gè)邏輯圖像段的至少第一個(gè)的測量的聚焦值的確定和在對用于一個(gè)或多個(gè)后來的邏輯圖像段的預(yù)測的聚焦值的確定(基于相應(yīng)于第一邏輯圖像段的測量的聚焦值和任何存儲的聚焦變化參數(shù))中有所幫助?？刂破?0的工作將參考圖2-10進(jìn)行更詳細(xì)地描述。
根據(jù)本技術(shù)的示范方面，可將與成像裝置10或載玻片28相關(guān)聯(lián)的可預(yù)測的和/ 或可重復(fù)的聚焦變化信息與相應(yīng)于當(dāng)前邏輯圖像段的測量的聚焦值結(jié)合使用，以幫助增強(qiáng)對將要掃描的、即將到來的邏輯圖像段的聚焦值的預(yù)測。因此，可獲得與成像裝置10(以及更具體地，與帶有布置其上的采樣M的載玻片觀和/或掃描臺22相關(guān)聯(lián)的、可預(yù)測的聚焦變化信息。在一個(gè)實(shí)施例中，可通過掃描多個(gè)載玻片并記錄多個(gè)位置處的計(jì)算的聚焦值來特性描述掃描臺22和/或載玻片觀的可重復(fù)的變化信息?？勺⒁獾?，在某些實(shí)施例中， 可通過技術(shù)人員手動地實(shí)現(xiàn)可重復(fù)的變化信息的特性。備選地，控制軟件可配置成在正常操作下自動地累加該信息，并因而“學(xué)習(xí)”如何在多個(gè)位置處準(zhǔn)確地預(yù)測聚焦。在某些實(shí)施例中，可通過使用校準(zhǔn)載玻片或其它測量裝置，對與掃描臺22和/或載玻片觀相關(guān)聯(lián)的可重復(fù)的變化進(jìn)行特性描述?？蓪τ趻呙枧_22的每個(gè)橫向位置和水平(x，y)位置，來獲得諸如相應(yīng)于掃描臺22的搖擺和傾斜的、可重復(fù)的聚焦變化信息。另外，可對許多個(gè)載玻片獲得諸如載玻片28的斜度的、載玻片觀的可重復(fù)的變化信息。此外，相應(yīng)于每個(gè)橫向位置和水平(X，y)位置的、掃描臺22和/或載玻片觀的可重復(fù)的變化信息可以聚焦變化參數(shù)的形式存儲在例如數(shù)據(jù)存放處36中。現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2，描繪了示出用于初始化高速掃描采樣的示范方法的流程圖40。方法開始于步驟42，其中，將包含采樣的載玻片加載到成像裝置上。通過示例的方式，帶有采樣42的載玻片觀可加載到成像裝置10的掃描臺22上(見圖1)。此外，載玻片觀可被識別或否則特性描述為是具體載玻片類型的構(gòu)件?？墒謩拥貓?zhí)行載玻片識別，然而，也可通過成像裝置10、基于載玻片的可識別的標(biāo)記或特性來自動地確定載玻片識別。例如，此載玻片類型的識別可促進(jìn)從數(shù)據(jù)存放處隨后取回與該識別載玻片類型相關(guān)聯(lián)的任何存儲的聚焦變化參數(shù)。接下來，在步驟44，可獲取整個(gè)采樣M的宏圖像，并且然后可在步驟46將該宏圖像分段到多個(gè)邏輯圖像段中。如前面暗示的，邏輯圖像段表示宏圖像的分段，其在被計(jì)算地縫合或結(jié)合在一起時(shí)基本相應(yīng)于將要成像的采樣的部分。每個(gè)邏輯圖像段可相鄰一個(gè)或多個(gè)其它邏輯圖像段，然而這不是必須的。另外，邏輯圖像段可以一小量交疊一個(gè)或多個(gè)相鄰的圖像段，以例如促進(jìn)圖像縫合。此外，邏輯圖像段可具有多種幾何形狀的形式，包括圓形形狀和六邊形形狀，然而，最典型使用的是正方形和矩形的圖像段。這些圖像段可一般地稱之為圖像片(image tile)。將采樣的宏圖像分段到多個(gè)邏輯圖像段中的處理可作為掃描計(jì)劃處理的一部分來執(zhí)行。另外，如通過步驟48指示的，可基于獲得的宏圖像來確定相應(yīng)于采樣M的區(qū)域的粗聚焦位置。接下來，可以相應(yīng)于粗聚焦值的焦距，相對于采樣放置諸如物鏡12的物鏡，如通過步驟50描繪的。另外，在步驟50，然后可確定粗聚焦值。在一個(gè)實(shí)施例中，可通過以下方式確定粗聚焦值在改變采樣距離的同時(shí)獲得多個(gè)圖像，在每個(gè)距離處計(jì)算定量特性 (品質(zhì)因數(shù))，并且確定最佳采樣距離以優(yōu)化定量特性。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，可在改變采樣距離的同時(shí)獲得范圍在約10個(gè)到約50個(gè)的圖像?？捎?jì)算相應(yīng)于每個(gè)圖像的定量特性。 接下來，可識別三個(gè)“最佳”的定量特性。特別地，在一個(gè)實(shí)施例中，可識別具有最大值的定量特性。另外，還可識別相鄰具有最大值的定量特性部署的其它兩個(gè)定量特性。在一個(gè)實(shí)施例中，可選擇相鄰地位于具有最大值的定量特性任一側(cè)的兩個(gè)定量特性?？蓪畏搴瘮?shù)擬合到該三個(gè)識別的“最佳”定量特性，并且可確定該單峰函數(shù)的模式。在一個(gè)實(shí)施例中，單峰函數(shù)可包括Lorentzian分布或二次分布。而且，在一個(gè)實(shí)施例中，函數(shù)的模式可包括單峰函數(shù)的頂點(diǎn)?？苫谧R別的、單峰函數(shù)的模式或頂點(diǎn)來確定粗聚焦值。然而，可使用其它技術(shù)來確定粗聚焦值。然后，可使用該粗聚焦值作為用于掃描處理的起始聚焦值。這個(gè)粗聚焦值可存儲在數(shù)據(jù)存放處36，用于將來使用。圖3是根據(jù)本技術(shù)方面的、示出在高速圖像掃描過程期間的自動聚焦示范方法的流程圖60。更具體地，呈現(xiàn)了用于對在成像裝置的臺上支撐的采樣進(jìn)行自動聚焦的方法。 如前面注意到的，包含采樣M的、諸如載玻片觀的載玻片可加載到成像裝置10的掃描臺 22上(見圖1)。而且，可以相應(yīng)于對采樣M的第一邏輯圖像段的、確定的粗聚焦值的采樣距離來放置物鏡12。方法開始于步驟62，其中，確定相應(yīng)于將要掃描的多個(gè)邏輯圖像段的至少第一個(gè)的測量的粗聚焦值。參考圖4可更好地理解步驟62，流程圖80描繪了用于確定相應(yīng)于第一邏輯圖像段的測量的聚焦值的示范方法?，F(xiàn)在參考圖4，方法開始于步驟82，其中，將物鏡放置在相應(yīng)于將要掃描的第一邏輯圖像段的第一聚焦值處。在一個(gè)實(shí)施例中，第一聚焦值可相應(yīng)于在圖2的步驟48處確定的粗聚焦值。此外，當(dāng)物鏡12放置在相應(yīng)于將要掃描的第一邏輯圖像段的第一聚焦值處時(shí)，可通過主要圖像傳感器16(見圖1)獲取圖像數(shù)據(jù)。接下來，可在不同的聚焦值處獲得采樣M的多個(gè)輔助圖像，以促進(jìn)自動聚焦。在一個(gè)實(shí)施例中，可獲得采樣M的至少三個(gè)輔助圖像。成像裝置10(以及更具體地，輔助圖像傳感器18)(見圖1)可在第一聚焦值處捕獲第一輔助圖像(步驟84)、在第二聚焦值處捕獲第二輔助圖像(步驟86)、以及在第三聚焦值處捕獲第三輔助圖像(步驟88)。在一個(gè)實(shí)施例中，采樣M和物鏡12之間的焦距可在每個(gè)輔助圖像之間變化，導(dǎo)致用于圖像的不同聚焦值。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，控制器20(見圖1)可控制物鏡12在Z方向中的移動，以促進(jìn)三個(gè)輔助圖像的獲取。更具體地，控制器20可與位置控制或位置控制器通信，所述位置控制或位置控制器配置成在Z方向中移動物鏡12到第一聚焦值、第二聚焦值及第三聚焦值的每個(gè)，以分別獲取第一輔助圖像、第二輔助圖像及第三輔助圖像。在一個(gè)實(shí)施例中，位置控制器可以是耦合到物鏡12的壓電致動器。然而，在經(jīng)由物鏡12來獲取第一輔助圖像、第二輔助圖像及第三輔助圖像時(shí)，安裝在掃描臺22上的載玻片觀在與物鏡12的運(yùn)動方向(例如，Z方向)基本垂直的方向 (例如，X-Y方向)中移動。因此，將成像的內(nèi)容隨著載玻片觀連同掃描臺22—起的移動而改變。因而，在獲取三個(gè)輔助圖像的每一個(gè)時(shí)，物鏡12的視場中的圖像內(nèi)容改變。因此， 可期望使感興趣區(qū)域偏移預(yù)定的量，以在相應(yīng)于三個(gè)輔助圖像的視場中保持基本類似的圖像內(nèi)容。因此，如在步驟90中指示的，與三個(gè)輔助圖像相關(guān)聯(lián)的感興趣區(qū)域可偏移預(yù)定的量，以識別對三個(gè)輔助圖像共同的圖像內(nèi)容。在一個(gè)實(shí)施例中，可基于掃描臺22的速度來確定偏移值。通過使與三個(gè)輔助圖像相關(guān)聯(lián)的感興趣區(qū)域發(fā)生偏移，可選擇對三個(gè)輔助圖像共同的最大數(shù)據(jù)集合(圖像內(nèi)容)。參考圖5可更好地理解步驟90?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖5，描繪了使與三個(gè)輔助圖像相關(guān)聯(lián)的感興趣區(qū)域發(fā)生偏移的方法的示意圖示110。附圖標(biāo)記112可表示在第一聚焦值處獲取的第一輔助圖像，而通過附圖標(biāo)記114可表示在第二聚焦值處獲取的第二輔助圖像。此外， 附圖標(biāo)記116可一般地表示在第三聚焦值處獲取的第三輔助圖像。
如在圖5中描繪的，由于采樣M相對物鏡12的橫向或水平移動，三個(gè)輔助圖像 112、114、116的每個(gè)中的圖像內(nèi)容改變。如前面注意到的，為了處理相應(yīng)于三個(gè)輔助圖像的、基本類似的圖像數(shù)據(jù)的集合，可期望對三個(gè)輔助圖像112、114、116的每一個(gè)，使圖像的感興趣區(qū)域偏移預(yù)定的量。在本示例中，相應(yīng)于第一輔助圖像112的感興趣區(qū)域通過附圖標(biāo)記118來表示。 此外，由于在獲取第一輔助圖像112和第二輔助圖像114之間的掃描運(yùn)動，相應(yīng)于感興趣區(qū)域118的第二輔助圖像114的圖像內(nèi)容與相應(yīng)于相同感興趣區(qū)域118的第一輔助圖像112 的圖像內(nèi)容不同。根據(jù)本技術(shù)的方面，感興趣區(qū)域118可偏移預(yù)定量，以促進(jìn)選擇與相應(yīng)于感興趣區(qū)域118的第一輔助圖像的圖像內(nèi)容基本類似的、第二輔助圖像114中的圖像內(nèi)容。 附圖標(biāo)記120可一般地表示與第二輔助圖像114相關(guān)聯(lián)的、偏移的感興趣區(qū)域。以類似的方式，可對第三輔助圖像116生成偏移的感興趣區(qū)域，以使得能夠選擇與感興趣區(qū)域118和 120中的圖像內(nèi)容基本類似的圖像內(nèi)容。附圖標(biāo)記122可一般地表示與第三輔助圖像116 相關(guān)聯(lián)的、偏移的感興趣區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，通過對輔助圖像的每個(gè)偏移的感興趣區(qū)域，可選擇對三個(gè)輔助圖像112、114、及116共同的圖像數(shù)據(jù)的最大子集。轉(zhuǎn)回到參考圖4，在步驟90之后，可計(jì)算與三個(gè)輔助圖像的每個(gè)相關(guān)聯(lián)的定量特性，如通過步驟92指示的。更具體地，可使用相應(yīng)于感興趣區(qū)域118、120、122(見圖幻的、 選擇的圖像內(nèi)容來計(jì)算相應(yīng)于三個(gè)輔助圖像112、114、116的每個(gè)的定量特性。因此，可在與掃描運(yùn)動同步移位區(qū)域上計(jì)算定量特性，以使得在每個(gè)焦距處估計(jì)相同的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器20可配置成幫助確定相應(yīng)于三個(gè)輔助圖像112、114、116的每個(gè)的定量特性。根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例，成像裝置10可采用定量特性作為一個(gè)或多個(gè)焦距算法的一部分，以作為將采樣M帶入聚焦的基礎(chǔ)。此外，定量特性可在最優(yōu)聚焦值處具有最大值，并在聚焦減少時(shí)值減少，或者備選地，在最優(yōu)聚焦值處具有最小值，并在聚焦減少時(shí)值增加。使用基于導(dǎo)數(shù)的定量特性的聚焦算法假定良好聚焦的圖像比未聚焦的圖像具有更多的高頻內(nèi)容。使用基于統(tǒng)計(jì)的定量特性的聚焦算法使用方差和相關(guān)來從未聚焦圖像區(qū)分聚焦的圖像。并且，使用基于柱狀圖的定量特性的聚焦算法使用柱狀圖(圖像中帶有給定強(qiáng)度的像素?cái)?shù)目)來分析圖像強(qiáng)度的分布和頻率。使用直觀定量特性的聚焦算法將高于某閾值的像素強(qiáng)度相加。因此，定量特性可基于多個(gè)圖像特性，包括但不限于對比度、熵、方差、空間頻率內(nèi)容、自相關(guān)和總圖像強(qiáng)度。此外，最佳定量特性可基于圖像模式。例如，歸一化方差對明亮區(qū)域、相襯(phase contrast)及不同界面對比度可提供較好的總體性能，而自相關(guān)對熒光可提供較好的總體性能。同樣地，基于導(dǎo)數(shù)的Brenner梯度定量特性計(jì)算像素和其帶有兩個(gè)水平/垂直距離的相鄰像素之間的第一差，并且很適于例如傳送的明亮區(qū)域成像。一旦確定了相應(yīng)于三個(gè)輔助圖像112、114、116的定量特性，可內(nèi)插這些定量特性以確定測量的聚焦值，如步驟94指示的。更具體地，在一個(gè)實(shí)施例中，定量特性可通過將定量特性擬合到單峰函數(shù)來進(jìn)行內(nèi)插，以促進(jìn)確定相應(yīng)于當(dāng)前邏輯圖像段的測量的聚焦值。 單峰函數(shù)可包括Lorentzian分布、拋物線分布等。在一個(gè)實(shí)施例中，成像裝置10可基于與輔助圖像112、114、116相關(guān)聯(lián)的定量特性，來確定用于獲得相應(yīng)于當(dāng)前邏輯圖像段的主要圖像的最優(yōu)聚焦值。例如，成像裝置10可基于輔助圖像的最大定量特性、基于使用輔助圖像定量特性的最大聚焦值的內(nèi)插、或者通過將至少三個(gè)定量特性擬合到單峰函數(shù)或分布函數(shù)并內(nèi)插來自單峰函數(shù)或分布函數(shù)的最大聚焦，來選擇最優(yōu)聚焦值。在一個(gè)實(shí)施例中，成像裝置10使用Brenner梯度(η = 2) 來確定對一個(gè)或多個(gè)輔助圖像的相應(yīng)的定量特性。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，成像裝置10 可使用三個(gè)輔助圖像的定量特性來內(nèi)插用于當(dāng)前邏輯圖像段的最優(yōu)聚焦值(當(dāng)施加到 Lorentzian分布時(shí))。在另一個(gè)實(shí)施例中，成像裝置10可通過將聚焦值辨別為采樣M的位置的函數(shù)(局部二次)并使用拋物線內(nèi)插，來內(nèi)插對當(dāng)前邏輯圖像段的最優(yōu)聚焦值。根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)方面，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在用于一系列圖像的Brenner梯度和來自用于這些圖像的聚焦的相應(yīng)深度之間的關(guān)系可通過Lorentzian分布來近似。另外，根據(jù)本本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例，還進(jìn)一步確定二次分布可近似以下繪圖用于一系列圖像的Brenner梯度的倒數(shù)(inverse)對采樣M的相應(yīng)位置。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)將給予聚焦的圖像的最優(yōu)聚焦值相應(yīng)于在這個(gè)二次分布上的最小值。接下來，在步驟96，可識別單峰函數(shù)的模式?？勺⒁獾皆谀承?shí)施例中，單峰函數(shù)的模式可包括單峰函數(shù)的頂點(diǎn)。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，曲線的模式可以是最小值，而在某些其它實(shí)施例中，單峰函數(shù)的模式可以是最大值。另外，根據(jù)本技術(shù)的一方面，已經(jīng)進(jìn)一步確定通過采樣M的位置的二次函數(shù)良好近似相鄰最佳聚焦的Brenner梯度。此外，還發(fā)現(xiàn)可給予聚焦的圖像的最優(yōu)聚焦值相應(yīng)于這個(gè)二次分布上的最大值。因此，在步驟96，可識別結(jié)果拋物線的頂點(diǎn)。如之前的，該頂點(diǎn)值可用來確定相應(yīng)于當(dāng)前邏輯圖像段的測量的聚焦值。可使用該模式值來確定相應(yīng)于當(dāng)前邏輯圖像段的測量的聚焦值，如通過步驟98 指示的。更具體地，在步驟98，可基于步驟96處識別的模式值來確定用于當(dāng)前邏輯圖像段的測量的聚焦值。根據(jù)本技術(shù)的示范方面，可預(yù)測的聚焦變化信息可用于與相應(yīng)于當(dāng)前邏輯圖像段的測量的聚焦值協(xié)力，以預(yù)測用于后來的邏輯圖像段的最優(yōu)聚焦值。相應(yīng)于將要掃描的后來的邏輯圖像段的、可預(yù)測的聚焦變化信息可被取回或否則被確定，如通過步驟100指示的。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，表示與掃描臺22和/或載玻片觀相關(guān)聯(lián)的可預(yù)測的聚焦變化信息的、存儲的聚焦變化參數(shù)可從數(shù)據(jù)存放處36 (見圖1)取回。在一個(gè)示例中，與掃描臺 22和/或載玻片觀的后來位置(例如，(X，y)位置)相關(guān)聯(lián)的、存儲的聚焦變化參數(shù)可從數(shù)據(jù)存放處36取回。此外，如前面注意到的，可至少基于相應(yīng)于當(dāng)前邏輯圖像段的測量的聚焦值和任何相應(yīng)的存儲的聚焦變化參數(shù)，來預(yù)測用于將要掃描的每個(gè)邏輯圖像段的最優(yōu)聚焦值。因此，在步驟102，可基于相應(yīng)于當(dāng)前邏輯圖像段的測量的聚焦值和任何相應(yīng)的存儲的聚焦變化參數(shù)，來預(yù)測用于保持以進(jìn)行掃描的順序上下一個(gè)邏輯圖像段的最優(yōu)聚焦值。通過示例的方式，在步驟102，可基于在步驟98確定的、相應(yīng)于當(dāng)前邏輯圖像段的測量的聚焦值和在步驟100取回的、任何相應(yīng)的存儲的聚焦變化參數(shù)，來確定用于順序上下一個(gè)邏輯圖像段的預(yù)測的聚焦值。而且，與掃描臺22相關(guān)聯(lián)的、存儲的聚焦變化參數(shù)可包括之前確定的與掃描臺22相關(guān)聯(lián)的搖擺和/或傾斜信息或者載玻片觀的可重復(fù)特性。接下來，在步驟104，可將物鏡12放置在相應(yīng)于預(yù)測的聚焦值的采樣距離處，以促進(jìn)獲取順序上下一個(gè)邏輯圖像段的圖像數(shù)據(jù)。另外，當(dāng)將物鏡放置在相應(yīng)于預(yù)測的聚焦值的采樣距離處時(shí)，可在順序上下一個(gè)邏輯圖像段處獲取圖像數(shù)據(jù)或主要圖像。
11
轉(zhuǎn)為參考圖3，在步驟64，使用相應(yīng)于第一邏輯圖像段的、測量的粗聚焦值來成像第一邏輯圖像段。更具體地，當(dāng)物鏡12放置在相應(yīng)于用于第一邏輯圖像段的預(yù)測的聚焦值的采樣距離處時(shí)，主要圖像傳感器16 (見圖1)可捕獲相應(yīng)于第一邏輯圖像段的第一主要圖像。而且，可將相應(yīng)于第一邏輯圖像段的測量的粗聚焦值存儲在數(shù)據(jù)存放處36中，用于將來使用。接下來，在步驟66，當(dāng)從第一邏輯圖像段向順序上下一個(gè)邏輯圖像段移動物鏡12 時(shí)，可確定額外的測量的聚焦值。在一個(gè)實(shí)施例中，順序上下一個(gè)邏輯圖像段可包括第二邏輯圖像段。根據(jù)本技術(shù)的進(jìn)一步的方面，可使用與第二邏輯圖像段最相鄰的邏輯圖像段相關(guān)聯(lián)的測量的聚焦值及對與成像裝置10相關(guān)聯(lián)的可預(yù)測的聚焦變化信息的調(diào)整，來預(yù)測用于第二邏輯圖像段的聚焦值。更具體地，在掃描臺22將采樣M放置在相應(yīng)于將要掃描的第二邏輯圖像段的位置處之前，可預(yù)測用于第二邏輯圖像段的聚焦值。作為示例，可基于用于第一邏輯圖像段的測量的聚焦值(例如，在步驟66確定)和一個(gè)或多個(gè)存儲的聚焦變化參數(shù)，來預(yù)測用于將要掃描的第二邏輯圖像段的聚焦值，如通過步驟68指示的。一旦確定了用于第二邏輯圖像段的預(yù)測的聚焦值，就將物鏡12放置在相應(yīng)于該預(yù)測的聚焦值的采樣距離處，以促進(jìn)獲取第二邏輯圖像段處的圖像數(shù)據(jù)。更具體地，控制器 20 (見圖1)可在相對于第二邏輯圖像段的物鏡12達(dá)到前，將物鏡12和采樣M之間的距離調(diào)整到預(yù)測的聚焦值。接下來，在步驟70，使用相應(yīng)于第二邏輯圖像段的、確定的預(yù)測粗聚焦值來成像第二邏輯圖像段。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，主要圖像處理器16(見圖1)可在以相應(yīng)于第二邏輯圖像段的預(yù)測的聚焦值的采樣距離放置物鏡12時(shí)，捕獲相應(yīng)于第二邏輯圖像段的第二主要圖像。在本文中還可將相應(yīng)于第二邏輯圖像段的預(yù)測的聚焦值存儲在數(shù)據(jù)存放處36中，用于將來使用。通過如上文描述的實(shí)現(xiàn)自動聚焦的方法，可在從相應(yīng)于第一邏輯圖像段的第一位置到相應(yīng)于第二邏輯圖像段的第二位置重新放置采樣M時(shí)，確定用于第二邏輯圖像段的預(yù)測的聚焦值。因此，當(dāng)從相應(yīng)于第一邏輯圖像段的第一位置到相應(yīng)于第二邏輯圖像段的第二位置重新放置采樣時(shí)計(jì)算于第二邏輯圖像段的預(yù)測的聚焦值時(shí)，可獲得掃描速度的極大增大。通過避免在到達(dá)第二邏輯圖像段之后調(diào)整聚焦的需要，可增強(qiáng)掃描速度。而且，當(dāng)使用附近的測量的聚焦值及對可預(yù)測變化的調(diào)整來確定預(yù)測的聚焦值時(shí)，可在對圖像質(zhì)量最小減少的情況下獲得聚焦值的準(zhǔn)確預(yù)測?？勺⒁獾剑梢話呙枋Ｓ嗟亩鄠€(gè)邏輯圖像段，同時(shí)如參考圖2-5描述地來調(diào)整多個(gè)邏輯圖像段的每個(gè)之間的聚焦。特別地，可基于為由于掃描臺22和/或載玻片觀的預(yù)測的變化而調(diào)整的當(dāng)前邏輯圖像段的測量的聚焦值，來確定用于順序上下一個(gè)邏輯圖像段的預(yù)測的聚焦值。根據(jù)本技術(shù)的進(jìn)一步的方面，也可基于相應(yīng)于當(dāng)前邏輯圖像段的測量的聚焦值、 或相應(yīng)于來自上一行的相鄰邏輯圖像段的測量的聚焦值，來確定用于后來的或順序上下一個(gè)邏輯圖像段的預(yù)測的聚焦值。然而，可使用相應(yīng)于當(dāng)前邏輯圖像段的測量的聚焦值和相應(yīng)于來自上一行的相鄰邏輯圖像段的測量的聚焦值的平均值，來確定用于順序上下一個(gè)邏輯圖像段的預(yù)測的聚焦值。此外，根據(jù)本技術(shù)的進(jìn)一步的方面，如果相應(yīng)于當(dāng)前邏輯圖像段的測量的聚焦值和相應(yīng)于來自上一行的相鄰邏輯圖像段的測量的聚焦值都不可用，則可使用相應(yīng)于“最相近相鄰的”邏輯圖像段的測量的聚焦值與預(yù)測的變化信息協(xié)力，來確定用于順序上下一個(gè)邏輯圖像段的預(yù)測的聚焦值。因此，使用先前確定的測量的聚焦值和可預(yù)測的聚焦變化信息的結(jié)合，可預(yù)測用于將要掃描的即將到來的邏輯圖像段的最優(yōu)聚焦值。作為示例，可使用來自當(dāng)前行和前一列的測量的聚焦值、或來自當(dāng)前列和前一行的測量的聚焦值、或兩者的平均值。然而，如果這兩個(gè)值都不可用，則識別最近的測量的聚焦值并結(jié)合可預(yù)測的聚焦變化信息使用，以預(yù)測用于即將到來的邏輯圖像段的最優(yōu)聚焦值。此外，當(dāng)調(diào)整邏輯圖像段之間的聚焦時(shí)，可掃描相應(yīng)于第一區(qū)域的多個(gè)邏輯圖像段，以獲得相應(yīng)于多個(gè)邏輯圖像段的主要圖像，如上文描述的。一旦掃描了第一區(qū)域，還可如上所述地掃描采樣M中的其它區(qū)域(如果有)。在某些實(shí)施例中，可后處理獲得的主要圖像以促進(jìn)圖像的可視化，其中可視化圖像可幫助臨床醫(yī)生診斷疾病狀態(tài)。作為示例，可經(jīng)由圖像配準(zhǔn)(image registration)處理的應(yīng)用來處理主要圖像。接下來，可縫合配準(zhǔn)的圖像以生成組合的圖像。而且，可壓縮和處理圖像用于存儲。在某些實(shí)施例中，處理的圖像可存儲在數(shù)據(jù)存放處36中。一旦已經(jīng)掃描了采樣M中的所有區(qū)域，可放下掃描臺22并以另一個(gè)載玻片來替代載玻片W。參考圖6可更好地理解上文描述的自動聚焦方法。現(xiàn)在參考圖6，描繪了根據(jù)本技術(shù)方面的、在高速掃描處理期間的自動聚焦方法的示意圖示130。如前面注意到的，在具有物鏡12和用于保持采樣M的掃描臺22的成像裝置10(見圖1)中，用于自動聚焦的方法包括在掃描臺22上加載載玻片觀，并且識別包含采樣M的載玻片觀。可識別載玻片 28，以促進(jìn)從數(shù)據(jù)存放處36取回相應(yīng)的存儲的聚焦變化參數(shù)。接下來，可獲得采樣M的宏圖像132，以幫助準(zhǔn)備用于采樣M的掃描計(jì)劃。更具體地，使用宏圖像132將采樣M分段到多個(gè)區(qū)域中，其中多個(gè)區(qū)域的每個(gè)可包括多個(gè)邏輯圖像段?？勺⒁獾?，在某些實(shí)施例中， 當(dāng)不存在多于一個(gè)的區(qū)域時(shí)，可直接將宏圖像132分段到多個(gè)邏輯圖像段。在圖6的示例中，宏圖像132直接分段為多個(gè)邏輯圖像段，其一般以附圖標(biāo)記134來表示。此外，在本示例中，附圖標(biāo)記136可一般地指示基于給定掃描計(jì)劃的起始邏輯成像段。可注意到，可互換地使用術(shù)語起始邏輯成像段和第一邏輯成像段。而且，附圖標(biāo)記 138可表示第二邏輯圖像段，而第三邏輯圖像段可由附圖標(biāo)記140來表示。類似地，附圖標(biāo)記142可表示第四邏輯圖像段，而附圖標(biāo)記144表示第五邏輯圖像段?？勺⒁獾?，出于在本示例中圖示的目的，僅參考選擇的邏輯圖像段的子集(即，第一邏輯圖像段、第二邏輯圖像段、第三邏輯圖像段、第四邏輯圖像段、及第五邏輯圖像段136、138、140、142和144)描述自動聚焦方法。而且，附圖標(biāo)記146可表示掃描的方向。此外，如前面注意到的，可利用宏圖像132在發(fā)起采樣M的掃描之前確定粗聚焦位置148。在本示例中，可在起始采樣M的邏輯圖像段的掃描之前確定相應(yīng)于宏圖像132的粗聚焦位置148，并且此粗聚焦位置148也相應(yīng)于其中將獲得第一主要圖像的起始邏輯圖像段136。因此，如在本示例中示出的，通過在不同采樣距離獲得多個(gè)輔助圖像并如前描述地來計(jì)算最優(yōu)采樣距離，可在相應(yīng)于起始邏輯圖像段136的初始粗聚焦位置148處確定粗聚焦值。接下來，可基于在初始粗聚焦位置148處確定的粗聚焦值來發(fā)起采樣M的掃描。 然后，可以相應(yīng)于確定的粗聚焦值的采樣距離、相對于起始邏輯圖像段處的采樣M來放置物鏡12。更具體地，可將聚焦值調(diào)整到粗聚焦值，以使得視場焦點(diǎn)對準(zhǔn)，并且可獲得用于起始邏輯圖像段136的圖像。
在確定粗聚焦值并獲取用于起始邏輯圖像段136的主要圖像之后，可根據(jù)本技術(shù)的進(jìn)一步的方面來確定用于第一邏輯圖像段138的測量的聚焦值。更具體地，當(dāng)從起始邏輯圖像段136到第二位置(即，第二邏輯圖像段138的中心)重新放置采樣M時(shí)，可確定相應(yīng)于第一邏輯圖像段136的測量的聚焦值。然后，例如，可使用此相應(yīng)于第一邏輯圖像段136的測量的聚焦值來準(zhǔn)備成像將要掃描的順序上下一個(gè)邏輯圖像段，例如第二邏輯圖像段138。如在前面注意到的，通過獲取在相應(yīng)聚焦值處的至少三個(gè)輔助圖像，可確定測量的聚焦值。例如，在與粗聚焦值基本相等的第一聚焦值處獲得第一輔助圖像，在小于粗聚焦值的第二粗值處獲得第二輔助圖像，以及在大于粗聚焦值的第三聚焦值處獲得第三輔助圖像。此外，可移位三個(gè)輔助圖像之內(nèi)的感興趣區(qū)域，以使得能夠選擇對三個(gè)輔助圖像基本共同的圖像內(nèi)容。另外，可計(jì)算相應(yīng)于三個(gè)輔助圖像的選擇的圖像內(nèi)容的定量特性。然后，可內(nèi)插該三個(gè)定量特性以獲得準(zhǔn)備成像第二邏輯圖像段138的測量的聚焦值。更具體地，諸如 Lorentzian分布的單峰函數(shù)可擬合到相應(yīng)于三個(gè)輔助圖像的三個(gè)定量特性?？勺R別單峰函數(shù)的模式，其中曲線的模式可表示準(zhǔn)備成像第二邏輯圖像段138的測量的聚焦值。同時(shí)，可將測量的聚焦值存儲在數(shù)據(jù)存放處36中，用于在計(jì)算用于采樣M中的其它邏輯圖像段的預(yù)測的聚焦值中使用。根據(jù)本技術(shù)的進(jìn)一步的方面，可從數(shù)據(jù)存放處36取回與采樣M的當(dāng)前(X，y)位置相關(guān)聯(lián)的任何存儲的聚焦變化參數(shù)。接下來，可基于測量的聚焦值和該存儲的聚焦變化參數(shù)(如有)來確定預(yù)測的聚焦值。在某些實(shí)施例中，可將預(yù)測的聚焦值存儲在數(shù)據(jù)存放處36中。作為示例，如在圖6中示出的，可在區(qū)域150中計(jì)算準(zhǔn)備成像第二邏輯圖像段138 的測量的良好聚焦值Z1，其中區(qū)域150在起始邏輯圖像段136處開始，并且延續(xù)到第二邏輯圖像段138中。因此，在到達(dá)相對于物鏡12的第二邏輯圖像段138的中心之前確定了相應(yīng)于第二邏輯圖像段138的預(yù)測的聚焦值。然后，通過以相應(yīng)于預(yù)測的聚焦值的采樣距離放置的物鏡12，可獲取相應(yīng)于第二邏輯圖像段138的主要圖像。該主要圖像可存儲在數(shù)據(jù)存放處36中。而且，通過如上文描述地確定預(yù)測的聚焦值，可增強(qiáng)掃描速度，因?yàn)闊o需在第二邏輯圖像段138處停止掃描臺22，以提供對相應(yīng)于第二邏輯圖像段138的測量的聚焦值的確定。根據(jù)本技術(shù)的方面，可基于相應(yīng)于當(dāng)前邏輯圖像段的測量的聚焦值，來確定用于順序上下一個(gè)邏輯圖像段的預(yù)測的聚焦值。如在前面注意到的，在一個(gè)實(shí)施例中，自動聚焦方法可包括基于相應(yīng)于當(dāng)前邏輯圖像段的測量的聚焦值和任何有關(guān)的存儲的聚焦變化參數(shù)，來確定于順序上下一個(gè)邏輯圖像段的預(yù)測的聚焦值。在本示例中，當(dāng)前邏輯圖像段可包括第一邏輯圖像段136，而下一個(gè)邏輯圖像段可包括第二邏輯圖像段138。參考圖7可更好地理解此自動聚焦方法。現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖7，描繪了自動聚焦示范方法的示意圖示170。更具體地，在圖7中呈現(xiàn)了通過以下方式自動聚焦的方法基于相應(yīng)于當(dāng)前邏輯圖像段172的測量的聚焦值來確定用于順序上下一個(gè)邏輯圖像段174的預(yù)測的聚焦值?？勺⒁獾?，在圖7中示出的示例中， 與當(dāng)前邏輯圖像段172相鄰地部署順序上下一個(gè)邏輯圖像段174。如在前面注意到的，可從數(shù)據(jù)存放處36(見圖1)取回相應(yīng)于順序上下一個(gè)邏輯圖像段174的可預(yù)測的聚焦變化信息，以幫助確定用于順序上下一個(gè)邏輯圖像段174的預(yù)測的聚焦值。附圖標(biāo)記176表示掃描方向。而且，根據(jù)本技術(shù)的示范方面，在從相應(yīng)于當(dāng)前邏輯圖像段172的第一位置到相應(yīng)于順序上下一個(gè)邏輯圖像段174的第二位置重新放置采樣時(shí)，執(zhí)行對用于順序上下一個(gè)邏輯圖像段174的預(yù)測的聚焦值的確定，如通過附圖標(biāo)記178指示的。通過在從相應(yīng)于當(dāng)前邏輯圖像段172的第一位置到相應(yīng)于順序上下一個(gè)邏輯圖像段174的第二位置重新放置采樣時(shí)，確定用于順序上下一個(gè)邏輯圖像段174的預(yù)測的聚焦值并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的聚焦值調(diào)整， 可增強(qiáng)掃描速度。轉(zhuǎn)為參考圖6，一旦確定了用于順序上下一個(gè)邏輯圖像段的預(yù)測的聚焦值，就可在從相應(yīng)于當(dāng)前邏輯圖像段136的第一位置到相應(yīng)于順序上下一個(gè)邏輯圖像段138的第二位置重新放置采樣前，以相應(yīng)于所確定的預(yù)測的聚焦值的采樣距離來放置物鏡12。通過以相應(yīng)于相對第二邏輯圖像段138的預(yù)測的聚焦值的采樣距離放置的物鏡12，可獲得相應(yīng)于順序上下一個(gè)邏輯段138的主要圖像。根據(jù)本技術(shù)的進(jìn)一步的示范方面，如果當(dāng)前邏輯圖像段包括極大量的空白空間， 則用于順序上下一個(gè)邏輯圖像段的預(yù)測的聚焦值可基于相應(yīng)于來自前一行的相鄰的邏輯圖像段的測量的聚焦值來確定。此外，如果相應(yīng)于來自前一行的相鄰的邏輯圖像段的測量的聚焦值不可用，則可采用相應(yīng)于來自前一行或前一列的附近邏輯圖像段的測量的聚焦值來確定相應(yīng)于順序上下一個(gè)邏輯圖像段的預(yù)測的聚焦值。在圖6的當(dāng)前示例中，在視場放置在第三邏輯圖像段140處之前，可掃描多個(gè)這類空白空間。參考圖8可更好地理解此自動聚焦方法。現(xiàn)在參考圖8，呈現(xiàn)了自動聚焦方法的示意圖示180。更具體地，如果用于當(dāng)前邏輯圖像段(行r，列c) 182的測量的聚焦值是可用的，則可基于相應(yīng)于當(dāng)前邏輯圖像段182 的測量的聚焦值，來確定用于順序上下一個(gè)邏輯圖像段(行r，列c+1) 184的預(yù)測的聚焦值。 然而，如果相應(yīng)于當(dāng)前邏輯圖像段182的測量的聚焦值不可用，或者如果當(dāng)前邏輯圖像段 182包括大量空白空間，則可基于相應(yīng)于來自前一行(r-Ι)的相鄰邏輯圖像段(行r-Ι，列 c+l)186的測量的聚焦值，來確定用于順序上下一個(gè)邏輯圖像段184的預(yù)測的聚焦值。此夕卜，如果甚至相應(yīng)于相鄰邏輯圖像段186的測量的聚焦值不可用，則可基于相應(yīng)于來自前一行(r-Ι)的相鄰但不緊鄰的邏輯圖像段(行r-Ι，列c+2)188的測量的聚焦值，來確定用于順序上下一個(gè)邏輯圖像段184的預(yù)測的聚焦值。另外，如前面注意到的，可從數(shù)據(jù)存放處 36取回相應(yīng)于相應(yīng)邏輯圖像段的存儲的聚焦參數(shù)，以促進(jìn)預(yù)測的聚焦值的確定。附圖標(biāo)記 190表示掃描方向。轉(zhuǎn)為參考圖6，在當(dāng)前示例中，在視場轉(zhuǎn)到第三邏輯圖像段140之前掃描了多個(gè)空白空間段?？苫谙鄳?yīng)于第二邏輯圖像段138的測量的聚焦值Z1來確定用于第三邏輯圖像段140的預(yù)測的聚焦值，如參考圖8描述的。另外，也可基于可預(yù)測的聚焦變化信息(例如，相應(yīng)于第三邏輯圖像段140的位置的、存儲的聚焦變化參數(shù))來確定預(yù)測的聚焦值。在一個(gè)實(shí)施例中，可將可預(yù)測的聚焦變化特性描述為相應(yīng)于邏輯圖像段的(X，y)值的函數(shù)。 如上面注意到的，可手動地校準(zhǔn)或通過自動分析來自多個(gè)前面掃描的數(shù)據(jù)而校準(zhǔn)可預(yù)測的聚焦變化。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，可預(yù)測的聚焦變化(PFV)可特性描述為PFV = [ax+by](1)其中，a是掃描臺22在χ方向中的斜度，b是掃描臺22在y方向中的斜度，并且(χ, y)是表示第二邏輯圖像段138或第三邏輯圖像段140的位置值。
因此，可使用最近的測量的聚焦值(相應(yīng)于第二邏輯圖像段138的測量的聚焦值 Z1)和存儲的聚焦變化參數(shù)，來如下確定用于第三邏輯圖像段140的最優(yōu)預(yù)測的聚焦值
Zpred = Z1+ [a (X2+Xl) +b (Y2-Y1) ](2)在一個(gè)實(shí)施例中，可預(yù)測的聚焦變化(PFV)(公式(1))和測量的聚焦值(公式 (2))的計(jì)算可包括線性函數(shù)。然而，在某些其它實(shí)施例中，可使用非線性函數(shù)用于可預(yù)測的聚焦變化和測量的聚焦值的計(jì)算。類似地，可使用最近的測量的聚焦h來預(yù)測用于第四邏輯圖像段142的預(yù)測的聚焦值，同時(shí)可基于最近的測量的聚焦\來確定用于第五邏輯圖像段144的預(yù)測的聚焦值。 因此，用于當(dāng)前邏輯圖像段的附近的測量的聚焦信息可與關(guān)于掃描臺22、載玻片觀的存儲的校準(zhǔn)信息和/或其它可再現(xiàn)的變化相結(jié)合，以推斷用于將要掃描的即將到來的邏輯圖像段的預(yù)測的聚焦值?，F(xiàn)在參考圖9，示出了圖1的控制器20的一個(gè)實(shí)施例200。如前面注意到的，控制器20可配置成確定相應(yīng)于多個(gè)邏輯圖像段的第一個(gè)的測量的聚焦值、使用該測量的聚焦值成像第一邏輯圖像段、使用該測量的聚焦值和存儲的聚焦變化參數(shù)確定用于多個(gè)邏輯圖像段的第二個(gè)的預(yù)測的聚焦值、以及使用該預(yù)測的聚焦值成像第二邏輯圖像段。在當(dāng)前預(yù)期的配置中，控制器20可包括控制模塊202和圖像獲取模塊204?？刂颇K202可配置成控制對部署在載玻片觀上、并由成像裝置10的掃描臺22 支撐的采樣M的掃描。在示出的實(shí)施例中，控制模塊202示為包括宏圖像和掃描計(jì)劃組件 206、自動聚焦組件208、運(yùn)動控制組件210及定時(shí)組件212。宏圖像和掃描計(jì)劃組件206可配置成促進(jìn)獲取宏圖像和生成用于采樣M的掃描計(jì)劃。另外，宏圖像和掃描計(jì)劃組件206 也可配置成能夠與成像裝置10的控制和用戶接口相通信。自動聚焦組件208可配置成控制由掃描計(jì)劃組件206計(jì)劃的掃描序列。另外，自動聚焦組件208可配置成幫助獲取和處理由輔助圖像傳感器18獲取的輔助圖像。此外，自動聚焦組件208還可配置成幫助計(jì)算與輔助圖像相關(guān)聯(lián)的定量特性。而且，自動聚焦組件 208可配置成促進(jìn)在數(shù)據(jù)存放處36中存儲測量的聚焦值和預(yù)測的聚焦值以及從數(shù)據(jù)存放處36取回存儲的聚焦變化參數(shù)。另外，自動聚焦組件208可配置成促進(jìn)在數(shù)據(jù)存放處36 中存儲由成像裝置10獲取的輔助圖像。繼續(xù)參考圖9，運(yùn)動控制組件210可配置成促進(jìn)從成像裝置10的掃描臺22加載和/或卸載一個(gè)或多個(gè)載玻片。另外，運(yùn)動控制組件210還可用來幫助在發(fā)起掃描序列前計(jì)算粗聚焦值。而且，可利用運(yùn)動控制組件210來促進(jìn)在X-Y方向中的掃描運(yùn)動控制。此外，定時(shí)組件212可配置成同步成像裝置10中多個(gè)組件的操作。更具體地，定時(shí)組件212可配置成生成定時(shí)信號，以控制和同步輔助圖像和主要圖像的獲取。在某些實(shí)施例中，定時(shí)組件212還可控制位置控制器的移動。此外，圖像獲取模塊204可配置成促進(jìn)通過成像裝置10的主要圖像傳感器16的主要圖像獲取。另外，還可利用圖像獲取模塊204來后處理獲取的主要圖像。例如，圖像獲取模塊204可用來促進(jìn)獲取的主要圖像的配準(zhǔn)。獲取模塊204還可配置為幫助生成縫合主要圖像的計(jì)劃，以供圖像的可視化。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到的，諸如那些可由控制器20來執(zhí)行的前述的示例、例證、處理步驟可通過在基于處理器的系統(tǒng)(例如，通用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī))上的合適代碼來實(shí)現(xiàn)。還應(yīng)該注意到，本技術(shù)的不同實(shí)現(xiàn)可以不同的順序或基本同時(shí)發(fā)生的方式 (即，并行方式)來執(zhí)行本文描述的一些步驟或全部步驟。此外，可以多種編程語言(包括但不限于C++或Java)來實(shí)現(xiàn)功能。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到的，這種代碼可存儲或適于存儲在一個(gè)或多個(gè)有形、機(jī)器可讀媒體上，有形機(jī)器可讀媒體例如存儲器芯片、本地硬盤或遠(yuǎn)程硬盤、光盤(即，CD或DVD)、或者可由基于處理器的系統(tǒng)訪問以執(zhí)行存儲的代碼的其它媒體。注意到有形媒體可包括在其上印刷指令的紙或另一個(gè)合適的媒體。例如，指令可經(jīng)由紙或其它媒體的光學(xué)掃描被電子捕獲，然后編譯、譯碼或否則以合適的方式進(jìn)行處理(如果必要)，并且然后存儲在計(jì)算機(jī)存儲器中。現(xiàn)在參考圖10，示出了根據(jù)本技術(shù)示范方面的、用于執(zhí)行自動聚焦的示例時(shí)序圖 220。在一個(gè)實(shí)施例中，可通過圖9的定時(shí)組件212來控制和同步成像裝置10中的多個(gè)組件的信號定時(shí)。盡管圖10和下面的描述中參考特定時(shí)間增量，但這種定時(shí)僅意在進(jìn)行說明。 可意識到，成像裝置10及其組件的操作速度可通過技術(shù)而縮放，并且因此任何特定細(xì)節(jié)不應(yīng)解釋為限定。在當(dāng)前邏輯圖像段(片η)處，定時(shí)組件212可觸發(fā)主要圖像傳感器16(見圖1)。 接下來，可打開對主要圖像傳感器16的獲取控制。在一個(gè)實(shí)施例中，主要圖像傳感器16的獲取控制可包括主要圖像傳感器16的快門(shutter)。而且，在一個(gè)實(shí)施例中，主要圖像傳感器16的快門可保持打開約1毫秒。然后，可觸發(fā)輔助圖像傳感器18(見圖1)，以促進(jìn)獲取輔助圖像。如前面注意到的，輔助圖像傳感器18可配置成在不同聚焦值處獲取三個(gè)輔助圖像，以幫助確定相應(yīng)于當(dāng)前邏輯圖像段的測量的聚焦值。因此，可在三個(gè)不同時(shí)刻觸發(fā)輔助圖像傳感器18。在每次觸發(fā)時(shí)，可打開用于輔助圖像傳感器18的獲取控制，以獲取相應(yīng)的輔助圖像。在一個(gè)實(shí)施例中，用于輔助圖像傳感器18的獲取控制可包括輔助圖像傳感器18的快門。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，在每次觸發(fā)之間可以約10毫秒的時(shí)間間隔觸發(fā)輔助圖像傳感器18。此外，當(dāng)打開輔助圖像傳感器18的快門時(shí)，還可觸發(fā)照明選通脈沖，以激活LED或其它照明裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，對照明選通脈沖的每次觸發(fā)的持續(xù)時(shí)間可以是約10毫秒。照明裝置可配置成照明采樣對，從而幫助三個(gè)輔助圖像的獲取。此外，可配置位置控制器以基于從輔助圖像傳感器18接收的信息、相對采樣對在 Z方向中移動物鏡12。更具體地，位置控制器可配置成以第一聚焦值放置物鏡12以獲得第一輔助圖像。如前面注意到的，在某些實(shí)施例中，第一聚焦值可包括粗聚焦值。接下來，如在圖10中描繪的，位置控制器可配置成以小于第一聚焦值的第二聚焦值放置物鏡12，以促進(jìn)獲取第二輔助圖像。類似地，位置控制器可配置成隨后以大于第一聚焦值的第三聚焦值放置物鏡12，以促進(jìn)獲取第三輔助圖像。一旦確定了測量的聚焦值，位置控制器可配置成以相應(yīng)于測量的聚焦值的采樣距離來放置物鏡12?？勺⒁獾?，位置控制器可配置成在相對于物鏡12的下一個(gè)邏輯圖像段(片n+1)到達(dá)前以相應(yīng)于測量的聚焦值的采樣距離來放置物鏡12。如在圖10中示出的，在一個(gè)實(shí)施例中，在當(dāng)前邏輯圖像段(片η)和下一個(gè)邏輯圖像段(片n+1)之間自動聚焦采樣的處理可在范圍從約60毫秒到約80毫秒的時(shí)間間隔中完成。用于自動聚焦的方法和本文上面描述的成像裝置顯著增強(qiáng)了掃描速度，同時(shí)最小減少了圖像質(zhì)量。更具體地，由于在從相應(yīng)于當(dāng)前邏輯圖像段的第一位置到相應(yīng)于即將到來的邏輯圖像段的第二位置重新放置采樣時(shí)，確定了用于即將到來的邏輯圖像段的最優(yōu)聚焦值并且實(shí)現(xiàn)了對聚焦值的任何調(diào)整，因此可增強(qiáng)掃描速度。另外，用于將來獲取的邏輯圖像段的預(yù)測的聚焦值使用了來自之前獲取的邏輯圖像段的信息和任何可預(yù)測的變化源 (例如，臺傾斜和搖擺)，從而導(dǎo)致了增強(qiáng)的最優(yōu)聚焦值。用于即將到來的圖像段的聚焦值的準(zhǔn)確預(yù)測避免了在獲取主要圖像前在邏輯圖像段完成自動聚焦過程的需要，并且因此極大增加了掃描速度同時(shí)保持足夠的聚焦質(zhì)量。通過將可重復(fù)的機(jī)械臺高度變化并入到自動聚焦預(yù)測算法中，減弱了對臺精度的需求，潛在地導(dǎo)致較低成本。圖像質(zhì)量和掃描儀吞吐量可增強(qiáng)，從而通過增強(qiáng)掃描速度同時(shí)保持圖像質(zhì)量而提高臨床工作流。
盡管本文僅示出和描述了本發(fā)明的某些特征，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到很多修改和改變。因此，將理解所附權(quán)利要求意在覆蓋例如落入本發(fā)明真實(shí)精神之內(nèi)的所有修改和改變。
權(quán)利要求
1.在具有物鏡和用于保持將要成像的采樣的臺的成像裝置中，一種用于自動聚焦的方法，包括確定與多個(gè)邏輯圖像段的至少第一個(gè)對應(yīng)的測量的聚焦值；使用所述測量的聚焦值來成像所述第一邏輯圖像段；使用所述測量的聚焦值和存儲的聚焦變化參數(shù)來確定用于所述多個(gè)邏輯圖像段的第二個(gè)的預(yù)測的聚焦值；以及使用所述預(yù)測的聚焦值來成像所述第二邏輯圖像段。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括確定用于成像通過掃描臺支撐的所述采樣的粗聚焦位置；在所確定的粗聚焦位置處放置所述物鏡；以及確定用于成像通過掃描臺支撐的所述采樣的粗聚焦值。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將所述采樣邏輯分段到所述多個(gè)邏輯圖像段中。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定所述測量的聚焦值，同時(shí)相對所述成像裝置重新放置所述采樣。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定所述預(yù)測的聚焦值，同時(shí)將所述采樣從相應(yīng)于所述第一邏輯圖像段第一位置重新放置到相應(yīng)于所述第二邏輯圖像段第二位置。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，使用所述預(yù)測的聚焦值來成像所述第二邏輯圖像段包括增加或減少分離所述采樣和所述物鏡的距離。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述存儲的聚焦變化參數(shù)表示在所述成像裝置、所述采樣、或所述成像裝置和所述采樣兩者中可再現(xiàn)的變化。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述存儲的聚焦變化參數(shù)表示與所述臺相關(guān)聯(lián)的傾斜或搖擺。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述存儲的聚焦變化參數(shù)表示關(guān)于包含所述采樣的載玻片的可再現(xiàn)的變化。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定所述預(yù)測的聚焦值包括從數(shù)據(jù)存放處取回一個(gè)或多個(gè)存儲的聚焦變化參數(shù)。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定與所述多個(gè)邏輯圖像段的至少所述第一個(gè)對應(yīng)的所述測量的聚焦值包括以不同聚焦值獲取至少三個(gè)輔助圖像；為所述輔助圖像的每一個(gè)確定定量特性；以及從所述定量特性內(nèi)插所述測量的聚焦值。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，確定所述測量的聚焦值進(jìn)一步包括將所述至少三個(gè)輔助圖像中的感興趣區(qū)域偏移確定的量，以促進(jìn)所述至少三個(gè)輔助圖像的每一個(gè)中的圖像像素的基本類似集合的選擇。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，確定定量特性包括對像素的子集中的每個(gè)像素，確定所述像素和與所述像素橫向分離至少一個(gè)其它像素的相鄰像素之間的強(qiáng)度差，并對跨過所述圖像的高度和寬度的每一個(gè)像素的強(qiáng)度差的平方求和。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，從所述定量特性內(nèi)插所述測量的聚焦值包括通過將所述至少三個(gè)輔助圖像的所述定量特性擬合到單峰函數(shù)來內(nèi)插所述測量的聚焦值；以及識別所述曲線上的模式。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，確定所述測量的聚焦值進(jìn)一步包括基于所識別的模式、所述存儲的聚焦變化參數(shù)、或其結(jié)合，來確定所述測量的聚焦值。
16.一種成像裝置，包括 物鏡；主要圖像傳感器，其配置成以主要幀速率生成采樣的主要圖像； 輔助圖像傳感器，其配置成以快于所述主要幀速率的輔助幀速率生成所述采樣的一個(gè)或多個(gè)輔助圖像；控制器，其配置成調(diào)整所述物鏡和所述采樣之間沿光軸的聚焦值，以自動聚焦所述采樣的所述圖像；掃描臺，以支撐所述采樣并在與所述光軸基本正交的至少橫向方向中移動所述采樣， 其中，所述控制器配置成確定相應(yīng)于多個(gè)邏輯圖像段的至少第一個(gè)的測量的聚焦值； 使用所述測量的聚焦值成像所述第一邏輯圖像段；使用所述測量的聚焦值和存儲的聚焦變化參數(shù)來確定用于所述多個(gè)邏輯圖像段的第二個(gè)的預(yù)測的聚焦值；以及使用所述預(yù)測的聚焦值來成像所述第二邏輯圖像段。
17.如權(quán)利要求16所述的成像裝置，進(jìn)一步包括分束器，其配置成分束收集自所述采樣的光并使光通過所述物鏡到主要光路和輔助光路中。
18.如權(quán)利要求16所述的成像裝置，其中，所述成像裝置包括數(shù)字光學(xué)顯微鏡。
19.一種成像裝置，包括 物鏡；主要圖像傳感器，其配置成以主要幀速率生成采樣的主要圖像； 輔助圖像傳感器，其配置成以快于所述主要幀速率的輔助幀速率生成所述采樣的一個(gè)或多個(gè)輔助圖像；控制器，其配置成調(diào)整所述物鏡和所述采樣之間沿光軸的聚焦值以自動聚焦所述采樣的所述圖像；掃描臺，以支撐所述采樣并在與所述光軸基本正交的至少橫向方向中移動所述采樣， 其中，所述控制器包括宏圖像和掃描計(jì)劃組件，以確定所述采樣的掃描計(jì)劃；自動聚焦組件，以獲取和處理輔助圖像；運(yùn)動控制組件，以控制所述采樣相對所述物鏡的運(yùn)動；以及定時(shí)組件，以同步用于所述輔助圖像獲取、所述主要圖像獲取、或兩者的獲取的定時(shí)。
20.如權(quán)利要求19所述的成像裝置，進(jìn)一步包括圖像獲取模塊，用于一個(gè)或多個(gè)主要圖像的獲取。
21.如權(quán)利要求19所述的成像裝置，其中，所述成像裝置包括數(shù)字光學(xué)顯微鏡。
全文摘要
在具有物鏡和用于保持將要成像的采樣的臺的成像裝置中，呈現(xiàn)了用于自動聚焦的方法。該方法包括確定與多個(gè)邏輯圖像段的至少第一個(gè)對應(yīng)的測量的聚焦值。此外，該方法包括使用該測量的聚焦值來成像第一邏輯圖像段。該方法還包括使用測量的聚焦值和存儲的聚焦變化參數(shù)來確定用于該多個(gè)邏輯圖像段的第二個(gè)的預(yù)測的聚焦值。另外，該方法包括使用該預(yù)測的聚焦值來成像第二邏輯圖像段。
文檔編號G02B21/36GK102460263SQ201080027076
公開日2012年5月16日 申請日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月13日
發(fā)明者D·L·亨德森, K·B·肯尼, S·亞斯丹法 申請人:通用電氣公司