一种显微镜对焦方法、装置及显微镜设备
阅读说明：本技术 一种显微镜对焦方法、装置及显微镜设备 (Microscope focusing method and device and microscope equipment ) 是由 孙宝亮 郭灵犀 张鹏宇 张志龙 郑宇� 潘红九 马鸣 李萌萌 王保录 纪祖赑 赵 于 2019-10-29 设计创作，主要内容包括：一种显微镜对焦方法、装置及显微镜设备,包括：控制载物装置携带待测物体在预先确定的图像清晰经验范围内沿y轴方向移动所述待测物体,获取每个焦平面上所述待测物体的图像；所述y轴为垂直于显微镜焦平面的方向；根据所述待测物体的图像确定所要从所述待测物体的图像中截取的所述待测物体的经验区域图像；根据所述待测物体的经验区域图像计算反差值；根据反差值最大的位置将显微镜焦点置于该位置焦点上。采用本申请中的方案,只需要很少的“拉风箱”操作即可完成对焦,极大提高了对焦效率。(A microscope focusing method, a device and a microscope device comprise: controlling a carrying device to carry an object to be detected to move the object to be detected along the y-axis direction within a predetermined image definition experience range, and acquiring an image of the object to be detected on each focal plane; the y-axis is perpendicular to the focal plane of the microscope; determining an experience area image of the object to be detected, which is intercepted from the image of the object to be detected, according to the image of the object to be detected; calculating a contrast value according to the experience area image of the object to be detected; the microscope focus is placed at the position of the maximum contrast value. By adopting the scheme in the application, focusing can be completed only by few operations of 'air box pulling', and the focusing efficiency is greatly improved.)
技术领域
本申请涉及荧光显微镜对焦技术，具体地，涉及一种显微镜对焦方法、装置及显微镜设备。
背景技术
荧光显微镜设备多用于临床病理切片扫描，在病理切片扫描过程中需要进行对焦，找到图像中最清晰的点，从而获得清晰、完整的病理切片扫描影像，目前通常采用反差式对焦技术实现对焦。
反差式对焦技术的对焦过程为：
驱动镜头，沿着指向被摄物的轴线改变对焦点，并在每个对焦点上获取影像，类似于逐点扫描，先将每个焦点上获得的影像数字化(数字化后的影像为整数矩阵)传递给图像处理器，然后计算反差量(或称清晰度)，通过对比筛选出反差最大的焦点，驱动镜头将焦点放置于反差最大的焦点上，即得到正确的焦点，并根据反差量最大的反差值确定是否合焦，合焦即对焦完成。
上述过程反映到屏幕上，则是由模糊到清晰再到模糊、最终清晰的“拉风箱”式的过程。
然而，通过上述对焦过程的描述可知，需要逐点扫描、再对每个焦点进行影像数字化并计算反差量、最终筛选出反差最大的焦点，整个对焦过程需要较长的时间。
现有技术中存在的问题：
利用反差式对焦技术对图像进行对焦的速度很慢，对焦效率低下。
发明内容
本申请实施例中提供了一种显微镜对焦方法、装置及显微镜设备，以解决上述技术问题。
根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种显微镜对焦方法，包括如下步骤：
控制载物装置携带待测物体在预先确定的图像清晰经验范围内沿y轴方向移动所述待测物体，获取每个焦平面上所述待测物体的图像；所述y轴为垂直于显微镜焦平面的方向；
根据所述待测物体的图像确定所要从所述待测物体的图像中截取的所述待测物体的经验区域图像；
根据所述待测物体的经验区域图像计算反差值；
根据反差值最大的位置将显微镜焦点置于该位置焦点上。
根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种显微镜对焦装置，包括：
第一控制模块，用于控制载物装置携带待测物体在预先确定的图像清晰经验范围内沿y轴方向移动所述待测物体；
图像获取模块，用于获取每个焦平面上所述待测物体的图像；所述y轴为垂直于显微镜焦平面的方向；
第一计算模块，用于根据所述待测物体的图像确定所要从所述待测物体的图像中截取的所述待测物体的经验区域图像；
第二计算模块，用于根据所述待测物体的经验区域图像计算反差值；
第二控制模块，用于根据反差值最大的位置将显微镜焦点置于该位置焦点上。
根据本申请实施例的第三个方面，提供了一种显微镜设备，其特征在于，包括：显微镜的图像采集装置、载物装置、以及如上所述的显微镜对焦装置；其中，
所述显微镜的图像采集装置用于在所述显微镜对焦装置的控制下拍摄所述待测物体的图像；
所述载物装置用于在所述显微镜对焦装置的控制下携带所述待测物体移动。
采用本申请实施例中提供的显微镜对焦方法、装置及显微镜设备，预先确定图像清晰经验范围并根据该经验范围控制所述待测物体沿对焦轴(y轴)方向移动，在获取到待测物体的图像后从中截取得到所述待测物体的经验区域图像，进而根据该经验区域图像计算反差值并根据反差值最大的位置将显微镜焦点置于该位置焦点上，从而可以只需要很少的“拉风箱”操作即可完成对焦，极大提高了对焦效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出了本申请实施例一中显微镜对焦方法实施的流程示意图；
图2示出了本申请实施例二中显微镜对焦装置的结构示意图；
图3示出了本申请实施例三中显微镜设备的结构示意图；
图4示出了本申请实施例四中荧光显微镜的镜片分解示意图；
图5示出了本申请实施例四中荧光显微镜的结构示意图；
图6示出了本申请实施例四中载物装置的结构示意图；
图7示出了本申请实施例四中调节装置的结构示意图；
图8示出了本申请实施例四中夹持组件的结构示意图；
图9示出了本申请实施例四中光学装置的结构示意图；
图10示出了本申请实施例四中医疗探针的放大示意图；
图11示出了本申请实施例四中清晰图像经验区的成像示意图；
图12示出了本申请实施例四中清晰图像经验区的剖面和径向对应关系示意图；
1、底座；2、载物装置；3、驱动装置；4、发光装置；5、光学装置；6、图像采集装置；
21、调节装置；22、夹持组件；
211、载物台支撑导轨架；212、载物台基准座；213、载物台基准平板；2141、旋转电机；2142、X向直线电机；2143、Y向直线电机；215、旋转台；216、旋转台支架；217、联轴器；218、载物台；
221、夹持基体；222、第一承载结构；223、第二承载结构；224、第一固定结构；225、第二固定结构；226、待测物体；
51、盘形支架组件；52、转轴；53、镜筒；54、元件支架。
具体实施方式
针对现有技术存在的技术问题，本申请实施例中提供了一种显微镜对焦方法、装置及显微镜设备，能够实现显微镜的自动对焦，且针对单物镜曲面对焦问题，提出了经验区计算方法，该方法能够在一定程度上忽略物体表面曲率对成像的影响。
本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言C#和直译式脚本语言JavaScript等。
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
图1示出了本申请实施例一中显微镜对焦方法实施的流程示意图。
如图所示，所述显微镜对焦方法，包括：
步骤101、控制载物装置携带待测物体在预先确定的图像清晰经验范围内沿y轴方向移动所述待测物体，获取每个焦平面上所述待测物体的图像；所述y轴为垂直于显微镜焦平面的方向；
步骤102、根据所述待测物体的图像中所述待测物体的边缘确定所要从所述待测物体的图像中截取的所述待测物体的经验区域图像；
步骤103、根据所述待测物体的经验区域图像计算反差值；
步骤104、根据反差值最大的位置将显微镜焦点置于该位置焦点上。
具体实施时，所述预先确定的图像清晰经验范围可以为图像采集装置至待测物体或载物装置的距离范围。具体的，所述图像清晰经验范围可以为一个或多个连续的数值。
在一种实施方式中，对于不同的采集通道，所述图像清晰经验范围不同。在切换采集通道后，根据前一采集通道下对焦时所述载物装置的位置以及当前采集通道的图像清晰经验范围，确定当前采集通道下所要移动的距离。
在获取到待测物体的图像后，本申请实施例可以进一步确定所述待测物体的图像中所述待测物体的边缘位置，根据所述边缘位置确定所述待测物体的经验区域图像，然后从所述待测物体的图像中将所述经验区域图像截取出来。
在得到所述待测物体的经验区域图像后，根据所述待测物体的经验区域图像计算反差值。
在一种实施方式中，所述根据待测物体的经验区域图像计算反差值，包括：
对于每个焦点处获得的所述待测物体的经验区域图像，依次计算所述经验区域图像中相邻两个像素之间的灰度差值；
对所述灰度差值进行计算，得到每个焦点处获得的所述待测物体的经验区域图像的反差值。
具体实施时，所述对灰度差值进行计算，可以按照下式计算：
其中，所述m、n为所述经验区域图像的横向、纵向的像素数；所述X、Y为像素点的坐标值；F为所述经验区域图像的反差值。
在一种实施方式中，所述根据反差值最大的位置将显微镜焦点置于该位置焦点上，包括：
比较每个焦点处获得的所述待测物体的经验区域图像的反差值大小，确定反差值最大的图像对应的焦点所在位置；
驱动图像采集装置将焦点置于所述反差值最大的焦点所在位置处。
由于本申请实施例仅需要对待测物体的经验区域图像进行反差式对焦，极大的缩小了对焦扫描以及反差值计算的计算量，缩短了对焦时间，从而可以很快的完成待测物体的对焦。
采用本申请实施例中提供的显微镜对焦方法，预先确定图像清晰经验范围并根据该经验范围控制所述待测物体沿对焦轴(y轴)方向移动，在获取到待测物体的图像后从中截取得到所述待测物体的经验区域图像，进而根据该经验区域图像计算反差值并根据反差值最大的位置将显微镜焦点置于该位置焦点上，从而可以只需要很少的“拉风箱”操作即可完成对焦，极大提高了对焦效率。
在一种实施方式中，在所述控制载物装置携带待测物体在预先确定的图像清晰经验范围内沿y轴方向移动所述待测物体之前，进一步包括：
控制载物装置携带待测物体在y轴方向上移动，直至显微镜的目镜视野内出现所述待测物体的图像。
具体实施时，可能显微镜的镜头与所述待测物体距离太远或太近，导致所述显微镜的目镜视野内没有所述待测物体的图像或者没有所述待测物体某一方向上的完整图像，例如：显微镜的镜头与待测物体过近，导致仅仅显示待测物体的非常小的部分图像，没有显示待测物体的上下边缘、和/或左右边缘。因此，对于这种情况，本申请实施例可以首先控制载物装置携带待测物体在y轴方向上移动，直至显微镜的目镜视野内出现所述待测物体的图像，此时得到的所述待测物体的图像依然可能是非常不清晰的，接下来再进行对焦操作。
在一种实施方式中，在所述控制载物装置携带待测物体移动之前，进一步包括：
将光路放大预设倍数。
不论是在所述控制载物装置携带待测物体在y轴方向上移动，以使显微镜的目镜视野内出现所述待测物体的图像之前，还是在所述控制载物装置携带待测物体在预先确定的图像清晰经验范围内沿y轴方向移动所述待测物体之前，本申请实施例可以先将光路放大到预设倍数，以便在进行后续对焦操作后可以拍摄到所述待测物体的细微的图像。
具体的光路放大可以参照现有显微镜的使用技术，本申请在此不做赘述。
在一种实施方式中，所述待测物体为圆柱形物体，所述待测物体的侧面为曲面，所述获取每个焦平面上所述待测物体的图像，包括：获取每个焦平面上所述待测物体的侧面的图像。
具体实施时，所述待测物体为圆柱形物体，所述待测物体的侧面为具有一定曲率的曲面，这种曲面结构的待测物体在进行对焦时，若采用现有技术的对焦方式，该曲面结构会对所述对焦过程有影响，导致拍摄的图像并不清晰；而采用本申请实施例所提供的对焦方法，则可以很好的过滤曲面结构所带来的影响，选取所述待测物体的经验区域图像进行对焦处理，对焦过程快而且拍摄的图像清晰。
在一种实施方式中，所述显微镜为荧光显微镜，所述待测物体为医疗探针，所述医疗探针上吸附有染色细胞，所述染色细胞上染有荧光物质。
本申请实施例针对医疗探针的显微镜扫描影像困难的问题，提供了一种对焦方法，由于探针极其细小且具有一定的曲率，导致采用现有对焦方式扫描探针上的染色细胞非常困难，采用本申请实施例所提供的对焦方法，可以先确定医疗探针的经验对焦范围，然后从获取到的医疗探针图像中截取得到所述医疗探针的经验区域图像，去掉可能带来影响的曲面其他区域的图像，再进行反差式对焦。
具体实施时，为了进行医学诊断或观察，只是需要扫描染色细胞的影像，而对于所述染色细胞的载体，也就是所述医疗探针，可能是统一规格的，在每次进行染色细胞提取时只需要利用一只新的该规格的医疗探针去提取染色细胞即可，因此所述医疗探针可以有图像清晰的经验范围、以及经验区域。
具体实施时，为了更好的进行医学诊断或观察，所述医疗探针上吸附的染色细胞可以染有荧光物质，所述显微镜可以为荧光显微镜，所述荧光显微镜可以发出特定波长的激发光以激发所述染色细胞染有的荧光物质，从而可以清晰呈现染色细胞的影像。
考虑到具体实施时可能由于荧光信号的强弱或者有无等因素导致染色细胞的影像不清晰，本申请实施例还可以采用如下方式实施。
在一种实施方式中，所述显微镜采用背景光源照射所述医疗探针。
本申请实施例采用背景光源照射针成像，避免了由于荧光信号强/弱、有/无等造成的清晰度评价失败现象。
在一种实施方式中，所述根据所述待测物体的图像中所述待测物体的边缘确定所要从所述待测物体的图像中截取的所述待测物体的经验区域图像，包括：
确定所述待测物体的图像中所述待测物体的边缘；
计算所述待测物体的经验区域的边缘至距离所述经验区域的边缘最近的所述待测物体的边缘的距离e；
根据预先测量得到的相机成像像素与待测物体实际长度的关系以及所述距离e，得到所述待测物体的经验区域边缘至距离所述经验区域的边缘最近的所述待测物体的边缘的像素数量；
根据所述待测物体的经验区域边缘至距离所述经验区域的边缘最近的所述待测物体的边缘的像素数量，确定所要从所述待测物体的图像中截取的所述待测物体的经验区域图像。
具体实施时，获取到的待测物体的图像中可能所述待测物体的周围存在其他噪声图像或空白图像，本申请实施例首先将所述待测物体的图像中提取出待测物体的边缘所在位置，然后再根据待测物体的经验区域的边缘以及所述待测物体的边缘计算出二者之间的距离e。此时的距离e可能仅是成像后图像内的尺寸，本申请实施例再进一步根据预先测量得到的相机成像像素与待测物体实际长度的关系将所述距离e转换为像素数量，最终根据像素数量确定所要从所述待测物体的图像中截取的所述待测物体的经验区域图像。
具体实施时，可能所述待测物体存在两个或多个边缘，所述待测物体的经验区域通常位于所述待测物体的中间区域，也就是边缘之间的位置。例如：包括上边缘和下边缘，相对应的，所述待测物体的经验区域通常位于上下边缘之间，所述经验区域同样具有上下边缘，在计算时，将所述待测物体的上边缘和所述经验区域的上边缘进行距离计算、将所述待测物体的下边缘和所述经验区域的下边缘进行距离计算。
在一种实施方式中，所述计算所述待测物体的经验区域的边缘至距离所述经验区域的边缘最近的所述待测物体的边缘的距离e，按照下式计算：
其中，d为圆柱形待测物体的直径；h为景深。
在一种实施方式中，所述待测物体的经验区域对应于所述待测物体的剖面扇形区域角度为α，所述α为：
α＝2arccos(d-h/d)；
其中，d为圆柱形待测物体的直径；h为景深。
在一种实施方式中，所述图像清晰经验范围的确定过程如下：
将与待测物体同类型的物体的图像与预先确定的所述与待测物体同类型的物体的经验区域进行比对；
根据比对结果确定所述显微镜在拍摄该类型物体时对焦轴移动的图像清晰经验范围。
具体实施时，以医疗探针为例，在确定医疗探针的图像清晰经验范围时，可以将任意一个或多个医疗探针的图像与预先确定的医疗探针的经验区域进行比对，根据比对结果确定显微镜在拍摄医疗探针时对焦轴应该移动的图像清晰经验范围。在后续拍摄医疗探针影像时，可以直接利用该图像清晰经验范围对所要拍摄的医疗探针进行对焦。
实施例二
基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种显微镜对焦装置，该装置解决技术问题的原理与一种显微镜对焦方法相似，重复之处不再赘述。
图2示出了本申请实施例二中显微镜对焦装置的结构示意图。
如图所示，所述显微镜对焦装置包括：
第一控制模块201，用于控制载物装置携带待测物体在预先确定的图像清晰经验范围内沿y轴方向移动所述待测物体；
图像获取模块202，用于获取每个焦平面上所述待测物体的图像；所述y轴为垂直于显微镜焦平面的方向；
第一计算模块203，用于根据所述待测物体的图像确定所要从所述待测物体的图像中截取的所述待测物体的经验区域图像；
第二计算模块204，用于根据所述待测物体的经验区域图像计算反差值；
第二控制模块205，用于根据反差值最大的位置将显微镜焦点置于该位置焦点上。
采用本申请实施例中提供的显微镜对焦装置，预先确定图像清晰经验范围并根据该经验范围控制所述待测物体沿对焦轴(y轴)方向移动，在获取到待测物体的图像后从中截取得到所述待测物体的经验区域图像，进而根据该经验区域图像计算反差值并根据反差值最大的位置将显微镜焦点置于该位置焦点上，从而可以只需要很少的“拉风箱”操作即可完成对焦，极大提高了对焦效率。
在一种实施方式中，所述装置进一步包括：
第三控制模块，用于在所述控制载物装置携带待测物体在预先确定的图像清晰经验范围内沿y轴方向移动所述待测物体之前，控制载物装置携带待测物体在y轴方向上移动，直至显微镜的目镜视野内出现所述待测物体的图像。
在一种实施方式中，所述待测物体为圆柱形物体，所述待测物体的侧面为曲面，所述图像获取模块用于获取每个焦平面上所述待测物体的侧面的图像。
在一种实施方式中，所述显微镜为荧光显微镜，所述待测物体为医疗探针，所述医疗探针上吸附有染色细胞，所述染色细胞上染有荧光物质。
在一种实施方式中，所述显微镜采用背景光源照射所述医疗探针。
在一种实施方式中，所述第一计算模块，包括：
第一确定单元，用于确定所述待测物体的图像中所述待测物体的边缘；
第一计算单元，用于计算所述待测物体的经验区域的边缘至距离所述经验区域的边缘最近的所述待测物体的边缘的距离e；
第二计算单元，用于根据预先测量得到的相机成像像素与待测物体实际长度的关系以及所述距离e，得到所述待测物体的经验区域边缘至距离所述经验区域的边缘最近的所述待测物体的边缘的像素数量；
第二确定单元，用于根据所述待测物体的经验区域边缘至距离所述经验区域的边缘最近的所述待测物体的边缘的像素数量，确定所要从所述待测物体的图像中截取的所述待测物体的经验区域图像。
在一种实施方式中，所述计算所述待测物体的经验区域的边缘至距离所述经验区域的边缘最近的所述待测物体的边缘的距离e，按照下式计算：
其中，d为圆柱形待测物体的直径；h为景深。
在一种实施方式中，所述待测物体的经验区域对应于所述待测物体的剖面扇形区域角度为α，所述α为：
α＝2arccos(d-h/d)；
其中，d为圆柱形待测物体的直径；h为景深。
在一种实施方式中，所述图像清晰经验范围的确定过程如下：
将与待测物体同类型的物体的图像与预先确定的所述与待测物体同类型的物体的经验区域进行比对；
根据比对结果确定所述显微镜在拍摄该类型物体时对焦轴移动的图像清晰经验范围。
实施例三
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种显微镜设备，下面进行说明。
图3示出了本申请实施例三中显微镜设备的结构示意图。
如图所示，所述显微镜设备，包括：显微镜的图像采集装置、载物装置、以及如实施例2所述的显微镜对焦装置；其中，
所述显微镜的图像采集装置，用于在所述显微镜对焦装置的控制下拍摄所述待测物体的图像；
所述载物装置，用于在所述显微镜对焦装置的控制下携带所述待测物体移动。
采用本申请实施例中提供的显微镜设备，预先确定图像清晰经验范围并根据该经验范围控制所述待测物体沿对焦轴(y轴)方向移动，在获取到待测物体的图像后从中截取得到所述待测物体的经验区域图像，进而根据该经验区域图像计算反差值并根据反差值最大的位置将显微镜焦点置于该位置焦点上，从而可以只需要很少的“拉风箱”操作即可完成对焦，极大提高了对焦效率。
实施例四
为了便于本申请的实施，本申请实施例以以荧光显微镜拍摄医疗探针为具体实例进行说明。
图4示出了本申请实施例四中荧光显微镜的镜片分解示意图。
图5示出了本申请实施例四中荧光显微镜的结构示意图。
如图所示，本申请实施例所述的荧光显微镜包括：底座1、设置在底座1上的载物装置2、用于驱动所述载物装置2移动的驱动装置3、发光装置4、光学装置5、图像采集装置6；其中，所述载物装置2用于夹持所述待测物体，位于光学装置5的载物侧；发光装置4位于光学装置5的光源侧，与光学装置5的光源接口对应，用于将待测物体的影像映射到所述图像采集装置6上；所述光学装置5内设置有透镜和滤光片，用于改变光线传播方向以及对光线进行反射、投射、滤光等处理；所述图像采集装置6位于所述光学装置5的成像侧，与所述光学装置5的图像采集接口对应。
所述底座1上设有连接线接口，可以包括电源接口和数据接口。其中，电源接口与各部件相连，用于通过供电电源向各部件供电；所述数据接口与控制器(即显微镜对焦装置)相连，用于控制各部件的操作以及传输待测物体的图像。
所述载物装置2包括旋转轴、x轴和y轴，所述y轴为对焦轴、垂直于荧光显微镜焦平面的方向。x轴可以理解为左右平移方向，y轴为前后平移方向，旋转轴为夹持所述医疗探针进行旋转的方向。
图像采集装置，包括相机等部件。
光学装置可以包括有物镜、截止滤色镜、分色镜、管透镜、准直镜、激光滤色镜等部件
发光装置可以包括有荧光LED灯等部件。
图6示出了本申请实施例四中载物装置的结构示意图。
如图所示，所述载物装置2包括：调节装置21和夹持组件22。其中，调节装置21设置在底座1上，夹持组件22可拆卸的设置于调节装置21上，用于夹持待测物体。
图7示出了本申请实施例四中调节装置的结构示意图。
如图所示，调节装置21包括载物台支撑导轨架211、载物台基准座212、载物台基准平板213、直线电机、旋转电机2141、旋转台215以及旋转台支架216。其中，直线电机包括：X向直线电机2142和Y向直线电机2143。
在一种实施方式中，所述调节装置21还包括固定安装于载物台基准平板213的顶面的载物台218，载物台218用于固定安装夹持组件22。载物台218与旋转台215相对设置在载物台基准平板213的两端，载物台218可以用于直接放置待测物体，也可以用于固定夹持组件22，通过载物台218可以调节待测物体的高度，另外，还可以通过更换不同结构的载物台218以应对不同结构的夹持组件22，避免因载物台基准平板213的安装固定方式单一而只能使用特定夹持组件的缺陷，从而能够提高调节装置的适用范围和使用效率。
载物台基准座212能够沿水平方向移动地安装于载物台支撑导轨架211的顶部。在载物台调节装置21的底部设置有载物台支撑导轨架211，载物台支撑导轨架211作为载物台调节装置的基础，可以安装到底座1上。载物台支撑导轨架211的顶部安装有载物台基准座212，通过Y向直线电机2143驱动载物台基准座212相对载物台支撑导轨架211沿第二方向B往复运动。在具体安装结构中，可以将Y向直线电机2143的初级线圈固定连接在载物台支撑导轨架211上，而将Y向直线电机2143的次级线圈固定连接在载物台基准座212上。
载物台基准平板213能够沿水平方向移动地安装于载物台基准座212的顶部。在载物台基准座212的顶部安装有载物台基准平板213，而载物台基准平板213用于安装载物台218、夹持组件22、旋转台支架216和旋转台215。载物台基准平板213可以通过X向直线电机2142的驱动，实现相对载物台基准座212沿第一方向A的往复运动。
旋转台支架216固定安装于载物台基准平板213的顶面，旋转台支架216固定安装于载物台基准平板213的一端，旋转台支架216用于支承旋转台215。
旋转台215能够绕其轴心线旋转地安装于旋转台支架216，旋转台215背离旋转台支架216的一侧表面设置有输出轴，通过输出轴的转动能够驱动夹持组件进行转动，以实现被观测物的角度调节。
直线电机与载物台基准座212和载物台基准平板213均传动连接，用于驱动载物台基准座212和载物台基准平板213移动。X向直线电机2142固定安装于载物台基准座212，用于驱动载物台基准平板213沿第一方向A移动，Y向直线电机2143固定安装于载物台支撑导轨架211，用于驱动载物台基准座212沿第二方向B移动，第二方向B与第一方向A垂直设置。
旋转电机2141与旋转台215传动连接，用于驱动旋转台215转动。旋转电机2141安装于旋转台支架216的一侧，旋转电机2141可以直接固定安装在旋转台支架216上，也可以直接安装在载物台基准平板213上，并通过与旋转台215的传动连接驱动旋转台215转动。
旋转台215设置有沿水平方向延伸的输出轴，旋转台215在旋转台支架216的一侧表面设置有伸出的输出轴，输出轴沿水平方向延伸，输出轴的轴心线的延伸方向与第一方向A相同。
上述调节装置21可以将夹持组件22固定安装于旋转台215的输出轴上，通过输出轴的旋转来调节被观测物的观察角度，同时，还可以通过直线电机驱动载物台基准平板213和载物台基准座212在水平方向上移动以调节待测物体在水平方向上的位置，从而通过旋转电机2141和直线电机实现对待测物体的多角度的观察和扫描，使待测物体得到全方位的观察和扫描。
为了方便旋转台215与夹持组件22之间的转动连接，上述载物台调节装置还包括联轴器217，联轴器217固定安装于旋转台215的输出轴的端部，用于与夹持组件22相连以向夹持组件22传递转动力矩。
由于在旋转台215的输出轴上设置有联轴器217，使得夹持组件的连接轴能够方便、快速地安装到旋转台215的输出轴上，并使夹持组件的连接轴与输出轴同轴，通过旋转电机2141能够直接控制被观测物的观察角度，进而方便使用者的观察，提高工作效率。
图8示出了本申请实施例四中夹持组件的结构示意图。
如图所示，夹持组件22包括：夹持基体221、第一承载结构222、第二承载结构223、第一固定结构224和第二固定结构225。其中，第一承载结构222和第二承载结构223分别设置在夹持基体221沿长度方向的两端，该长度方向与待测物体226的长度方向相同，待测物体226的长度方向也可以称为轴向方向。第一承载结构222和第二承载结构223分别位于待测物体226两端的下方，用于支撑待测物体226的两端，支撑力垂直于探针的轴向方向。
第一固定结构224设置在第一承载结构222上，用于固定待测物体226的一端。第二固定结构225设置在第二承载结构223上，用于固定待测物体226的另一端。第一固定结构224和第二固定结构225对待测物体226施加的压紧力是垂直于待测物体轴向方向的，对待测物体226进行固定。
上述方案中，采用第一承载结构222和第二承载结构223分别设置在夹持基体221的两端，用于支撑待测物体226的两端，还采用第一固定结构224设置在第一承载结构222上对待测物体226的一端进行固定，第二固定结构225设置在第二承载结构223上对待测物体226的另一端进行固定，由于第一承载结构222和第一固定结构224对待测物体226施加的力是垂直于待测物体226的轴向方向，第二承载结构223和第二固定结构225对待测物体226施加的力也是垂直于待测物体226的轴向方向，因此不会对待测物体226施加扭转力或轴向拉力，解决了传统方案中采用两端夹持的方式会对待测物体施加扭转力及轴向拉力使得待测物体容易发生扭转变形的问题。
图9示出了本申请实施例四中光学装置的结构示意图。
如图所示，所述光学装置5包括：第一遮光外壳、设置在所述第一遮光外壳内的盘形支架组件51、转轴52、镜筒53以及多个元件支架54。其中，
第一遮光外壳用于对内部的部件进行封装，避免外部环境的光线对内部的光学元件进行干扰。
转轴52穿设于盘形支架组件51的中心，两端伸出第一遮光外壳。通过转轴52将盘形支架组件51可转动地进行支承，从而实现安装在盘形支架组件51的元件支架54上的光学元件的转动调节和选择。
盘形支架组件51的周向安装有多个元件支架54，元件支架54可以均匀分布或随机分布于盘形支架组件51的周向。
元件支架54用于安装滤光片等光学元件，并在内部设置有用于安装光学元件的腔体，同时设置有与腔体连通的入光孔和出光孔，以便光线透过入光孔之后经过光学元件从出光孔射出。
所述第一遮光外壳设置有与入光孔位置对应的第一透光孔和与出光孔位置对应的第二透光孔，所述第一透光孔的中心轴与第二透光孔的中心轴线垂直。通过转轴52的调节，可以使第一透光孔与元件支架54的入光孔相对并使第二透光孔与元件支架54一侧的出光孔相对，从而形成一条光学通路。
镜筒53固定安装于遮光外壳的内侧面，并与第二透光孔相对，镜筒53用于安装透镜、物镜等透光元件。
如图5所示，所述发光装置4可以包括：第二遮光外壳、位于所述第二遮光外壳内的光源。所述第二遮光外壳朝向所述光学装置5的一侧设有透光孔，光源朝向该透光孔发光。
第二遮光壳体内可以设置有多个光源，各光源所发出的光线的波长、强度等特征具有一定的区别。多个光源可设置在一个旋转支架上，通过旋转电机驱动该旋转支架转动，以选定其中一个光源朝向光学装置5发光。该旋转支架的结构可以参照上述盘形支架组件51的实现方式。
本申请实施例中所述医疗探针上可以染有荧光物质，所述医疗探针被所述载物台夹持，发光装置4发出的激发光穿过光源接口进入光学装置5内，光学装置5对激发光进行反射后射向所述医疗探针，所述医疗探针上的荧光物质收到激发光后发出荧光，荧光经过光学装置5映射到图像采集装置6上，图像采集装置6获取到所述医疗探针的影像，经过图像处理和分析后即可获知医疗探针上的细胞特征。
在观测之前，先将所述医疗探针装入夹持组件22上，再将夹持组件22装入调节装置21上。调节装置21在控制器的控制下驱动夹持组件22移动、或者驱动夹持组件22转动，能够对医疗探针的位置和角度进行改变，实现全面观测。
具体的，本申请实施例中所述医疗探针为直径5mm的柱状针型物体，所述医疗探针上吸附有染色细胞，所述染色细胞上染有荧光物质。LED光源激发细胞荧光物质，所述荧光入射到显微镜的图像采集装置成像，所述细胞背景基本为黑色，具体实施时可能有微弱针表面反射光。
图10示出了本申请实施例四中医疗探针的放大示意图。
由于在显微环境下，针的表面曲率对成像有较大影响，因此，本申请实施例根据光路放大倍数、物镜景深、探针表面曲率等参数计算得到适用于所述荧光显微镜拍摄柱状曲面物体的清晰图像经验区，如图10中标记灰色的区域，在该区域内可近似认为细胞在同一平面上，形成的图像不影响医学病理判读。
图11示出了本申请实施例四中清晰图像经验区的成像示意图。
如图所示，清晰图像经验区对应的探针上扇形区的角度为α，其中，
α＝2arccos(d-h/d)；
具体实施时，成像区(图11的右侧灰色区域)比经验区(图11左侧灰色区域)的范围或高度大。
图12示出了本申请实施例四中清晰图像经验区的剖面和径向对应关系示意图。
如图所示，在所述医疗探针的成像的任意一侧，所述清晰图像经验区为灰色区域，在所述清晰图像经验区的两边分别为边缘距离e，其中，
得到e之后，本申请实施例可以通过测量得到显微镜成像1个像素与物体实际长度的关系，进而计算得到探针图像上经验区的上下边缘与探针边缘的像素数量。
得到探针图像上经验区的上下边缘与探针边缘的像素数量之后，可以从所述探针图像中截取经验区图像。
本申请实施例可以通过很少的“拉风箱”过程，显微镜的载物装置夹持医疗探针沿旋转轴进行旋转，以实现对探针样本的轴向扫描；x轴电机控制载物装置在x轴方向上移动，以实现对探针样本的横向扫描；y轴电机控制载物装置在y轴方向上移动，以实现探针样本(曲面物体)在y轴方向上的清晰图像经验区的自动对焦，并采集照片。
具体对焦过程如下：
步骤1，将医疗探针置于载物装置上。
具体的，可以将所述医疗探针的一端通过所述载物装置的旋转轴的夹持部件进行夹持。所述夹持部件可沿旋转轴带动探针旋转。
步骤2，将所述荧光显微镜的光路放大10倍。
具体的，光路放大倍数会影响视野区域的大小，通常放大倍数越大、视野越小，具体实施时可以根据实际需要调整。
步骤3，控制载物装置携带医疗探针在y轴方向前后移动，使目镜视野内出现所述医疗探针的影像。
此时，目镜视野内虽然有探针的影像，但是不清晰。
步骤4，在经验区内继续移动探针，获取每个焦平面上探针的影像。
步骤5，采用边缘检测方法，获取探针的影像的边缘。
具体实施时，可以采用现有边缘检测方法，例如：canny边缘检测法等，本申请在此对边缘检测的过程不再详细阐述。
步骤6，截取清晰图像经验区。
步骤7，计算反差值。
具体实施时，可以采用现有的反差式对焦方式计算反差值，本申请在此不再赘述。
步骤8，根据反差值最大的位置，驱动图像采集装置将焦点置于该位置焦点上，进而拍摄图像。
本申请实施例能够实现荧光相机的自动对焦技术，且针对单物镜曲面对焦问题，提出了经验区计算方法，能够在一定程度上忽略物体表面曲率对成像的影响。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。