《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于顯微成像系統(tǒng)最優(yōu)聚焦函數(shù)選取
2023年電子技術(shù)應(yīng)用第5期
呂美妮1，2，甘輝1，2，王奎奎1，2，彭國(guó)晉1，2
（1.梧州學(xué)院 電子與信息工程學(xué)院，廣西 梧州 543002；2.廣西機(jī)器視覺(jué)與智能控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 梧州 543002）
摘要： 與光學(xué)成像系統(tǒng)不同，光學(xué)顯微的成像系統(tǒng)景深較小，在聚焦過(guò)程中的主要核心問(wèn)題在于聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)的選取。針對(duì)目前常用的8種聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并對(duì)聚焦評(píng)價(jià)曲線(xiàn)進(jìn)行定性分析，采用靈敏度因子、清晰度度比率、平緩區(qū)波動(dòng)量以及運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行定量分析，結(jié)合分析數(shù)據(jù)選取出適用于顯微成像系統(tǒng)的最優(yōu)聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)。
中圖分類(lèi)號(hào)：TP391
文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223163
中文引用格式： 呂美妮，甘輝，王奎奎，等. 基于顯微成像系統(tǒng)最優(yōu)聚焦函數(shù)選取[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2023，49(5)：94-98.
英文引用格式： Lv Meini，Gan Hui，Wang Kuikui，et al. Selection of optimal focusing function based on microscopic imaging system[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(5)：94-98.
Selection of optimal focusing function based on microscopic imaging system
Lv Meini1，2，Gan Hui1，2，Wang Kuikui1，2，Peng Guojin1，2
(1.School of Electronic and Information Engineering， Wuzhou University， Wuzhou 543002， China； 2.Guangxi Key Laboratory of Machine Vision and Intelligent Control，Wuzhou 543002， China)
Abstract： Different from the optical imaging system, the imaging system of optical microscope has a small depth of field. The main core problem in the focusing process is the selection of focusing evaluation function. In this paper, eight commonly used focus evaluation functions are tested, and the focus evaluation curve is qualitatively analyzed. The sensitivity factor, sharpness ratio, fluctuation in gentle area and running time are used for quantitative analysis. Combined with the analysis data, the optimal focus evaluation function suitable for micro imaging system is selected.
Key words : automated and connected vehicles；accidentalgorithms；risk allocation

0　引言

光學(xué)顯微鏡作為醫(yī)療、生化、教育和檢測(cè)等行業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)備，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、制藥、科研、石化、地質(zhì)礦產(chǎn)、電子工業(yè)、全自動(dòng)檢測(cè)等領(lǐng)域。自動(dòng)聚焦技術(shù)是光學(xué)顯微鏡成像系統(tǒng)中至關(guān)重要的技術(shù)，決定其精度、效率和穩(wěn)定性。

自動(dòng)聚焦技術(shù)主要分為主動(dòng)式和被動(dòng)式。主動(dòng)式自動(dòng)聚焦技術(shù)主要依靠傳感器，通過(guò)測(cè)量被測(cè)物體與成像面的距離，再依靠成像原理計(jì)算出離焦量。被動(dòng)式自動(dòng)聚焦技術(shù)是基于圖像處理技術(shù)，通過(guò)對(duì)采集到的圖像進(jìn)行信息數(shù)據(jù)分析，判斷當(dāng)前圖像的聚焦程度。由于被動(dòng)式自動(dòng)聚焦技術(shù)不需要添加額外的傳感器，僅利用獲取的圖像序列就能進(jìn)行分析系統(tǒng)的聚焦程度，近年來(lái)得到廣泛的應(yīng)用。被動(dòng)式自動(dòng)聚焦技術(shù)主要分為兩類(lèi)：聚焦深度法(Depth From Focus, DFF)和是離焦深度法(Depth From Defocus, DFD)。DFD需根據(jù)成像系統(tǒng)建立一定的數(shù)學(xué)模型，由于各成像系統(tǒng)不同，建立數(shù)學(xué)模型所需的參數(shù)具有一定的差異性，故DFD在實(shí)際應(yīng)用中并不廣泛。而DFF無(wú)需根據(jù)成像系統(tǒng)建立復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，只需利用圖像內(nèi)容的分布特點(diǎn)，靈活選取聚焦窗口以及評(píng)價(jià)函數(shù)，目前適用性較高。其中，聚焦深度法主要包括3個(gè)核心問(wèn)題：聚焦窗口的選取、聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)的選擇和極值搜索算法的設(shè)計(jì)。

本文利用顯微成像系統(tǒng)以及自動(dòng)聚焦技術(shù)，針對(duì)目前常用的8種顯微成像系統(tǒng)的聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)進(jìn)行靈敏度、清晰度比率、平緩區(qū)波動(dòng)量和處理時(shí)間上數(shù)據(jù)分析，選取出適用于顯微成像系統(tǒng)的最優(yōu)聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)。



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作者信息：

呂美妮1，2，甘輝1，2，王奎奎1，2，彭國(guó)晉1，2

（1.梧州學(xué)院 電子與信息工程學(xué)院，廣西 梧州 543002；2.廣西機(jī)器視覺(jué)與智能控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 梧州 543002）


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