早期癌癥檢測儀自動調(diào)焦實現(xiàn)方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種早期癌癥檢測儀自動調(diào)焦實現(xiàn)方法及裝置，包括如下微調(diào)步驟：a)獲取預設標識的圖像，所述預設標識由多條黑色條紋和多條白色條紋組成，所述預設標識具有黑色灰度值標準區(qū)間A和白色灰度值標準區(qū)間B；b)獲取所述圖像中的所有黑色條紋的實際灰度值a和所有白色條紋的實際灰度值b；c)判斷a和b是否分別落入黑色灰度值標準區(qū)間A和白色灰度值標準區(qū)間B內(nèi)，如不在該區(qū)間之內(nèi)，則進入步驟d)；如在該區(qū)間內(nèi)，則流程結(jié)束；d)調(diào)節(jié)鏡頭、鏡頭高度，然后再返回步驟a)循環(huán)，直至a和b分別落入黑色灰度值標準區(qū)間A和白色灰度值標準區(qū)間B內(nèi)。通過灰度值比較，來自動調(diào)節(jié)鏡頭或鏡頭高度，避免了手工操作，調(diào)節(jié)精度和一致性高。
【專利說明】早期癌癥檢測儀自動調(diào)焦實現(xiàn)方法及裝置
【技術(shù)領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及鏡頭自動調(diào)焦實現(xiàn)方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]癌癥是當今世界最常見的致命疾病之一，全球每年死于癌癥的人高達數(shù)百萬以上，人類在面對癌癥這一世紀頑疾的過程中，始終沒有找特效的治療方法和藥物。
[0003]癌細胞的增殖速度用倍增時間計算，I個變2個，2個變4個…以此類推。胃癌、腸癌、肝癌、胰腺癌、食道癌的倍增時間平均是31天；乳腺癌倍增時間是40多天。由于癌細胞不斷倍增，癌癥越往晚期發(fā)展得越快。
[0004]癌癥可以分為3個階段，
[0005]前三分之一可以預防、治愈；
[0006]中三分之一通過治療可以減輕癥狀，早發(fā)現(xiàn)，早治療，治愈率可達80%以上；
[0007]后三分之一治愈率只有10%~20%，甚至更低。
[0008]癌癥檢測現(xiàn)狀:
[0009]1)目前判斷是否患癌癥最終確診在病理科，診斷依據(jù)量化病變信息很少，完全憑借病理科觀察醫(yī)生的經(jīng)驗。
[0010]2)觀察漏檢:
[0011]血液、尿液中出現(xiàn)代謝、脫落細胞的比率為百萬分之一至千分之一，遠遠超出人力所能勝任檢測范疇。
[0012]癌癥檢測存在如下問題:
[0013]1)形成過程很少被發(fā)現(xiàn)，如發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)血尿等不適征兆再檢查，往往已經(jīng)處于中晚期
[0014]2)在顯微鏡下放大到數(shù)千倍后，一個標準病理玻片大約需要數(shù)萬至數(shù)百萬個“視場”，目前的專家醫(yī)生資源稀缺，多為在門診醫(yī)生“疑似”的情況下做最終確診，不可能實現(xiàn)“篩查”。
[0015]3)檢查過程極為痛苦，目前的檢查手段多為膀胱鏡，如男性需從生殖器前端插入至膀胱。
[0016]4)極易出現(xiàn)漏查一膀胱是一個“倒梨形”，膀胱鏡有效檢查面積僅為幾個平方厘米，內(nèi)壁表面積約為數(shù)千平方厘米。
[0017]早期癌癥檢測儀一般使用鏡頭自動調(diào)焦系統(tǒng)，該調(diào)焦系統(tǒng)中的圖像獲取系統(tǒng)由單筒顯微鏡、高像素工業(yè)相機和光源組成。要使獲得的圖像清晰可辨，在光照合適的前提下，單筒顯微鏡的放大倍數(shù)和焦距也要調(diào)至最合適的位置。傳統(tǒng)的鏡頭調(diào)焦方式為:鏡頭固定在專用的鏡頭支架上，該鏡頭支架可使鏡頭上下方向運動。鏡頭拍攝的像場畫面實時顯示在旁邊的顯示器上。操作人員通過手動旋轉(zhuǎn)支架上的旋鈕，調(diào)節(jié)鏡頭上下高度，同時比對顯示器上畫面的清晰程度，根據(jù)人眼觀察判斷畫面清晰度來確定焦距是否調(diào)整完成。
[0018]該圖像獲取系統(tǒng)存在如下缺點:a)操作方式為手動調(diào)節(jié)，人手需要觸碰到鏡頭固定裝置，不適用于如早期癌癥檢測系統(tǒng)此類在密封環(huán)境下工作的儀器設備；b)對于早期癌癥檢測系統(tǒng)這樣高精度、有大量重復動作的系統(tǒng)，可能有大量的調(diào)焦動作，會給操作人員增加負擔；C)每次調(diào)節(jié)的是依靠肉眼觀測來確定的，每兩次調(diào)焦鏡頭的高度未必完全一致。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]本發(fā)明提供一種新的鏡頭自動調(diào)焦實現(xiàn)方法及裝置。
[0020]本發(fā)明提供一種自動調(diào)焦實現(xiàn)方法，包括如下微調(diào)步驟:
[0021]a)獲取預設標識的圖像，所述預設標識由多條黑色條紋和多條白色條紋組成，所述預設標識具有黑色灰度值標準區(qū)間A和白色灰度值標準區(qū)間B ；
[0022]b)獲取所述圖像中的所有黑色條紋的實際灰度值a和所有白色條紋的實際灰度值b ;
[0023]c)判斷a和b是否分別落入黑色灰度值標準區(qū)間A和白色灰度值標準區(qū)間B內(nèi)，如不在該區(qū)間之內(nèi)，則進入步驟d);如在該區(qū)間內(nèi)，則流程結(jié)束；
[0024]d)調(diào)節(jié)鏡頭、鏡頭高度，然后再返回步驟a)循環(huán)，直至a和b分別落入黑色灰度值標準區(qū)間A和白色灰度值標準區(qū)間B內(nèi)。
[0025]進一步的，所述黑色灰度值標準區(qū)間A和白色灰度值標準區(qū)間B與光照強度相關(guān)。
[0026]在不考慮光照強度的情況下，黑色灰度值標準區(qū)間A是單一數(shù)值0，白色灰度值標準區(qū)間B是單一數(shù)值255。
[0027]進一步的，在所述微調(diào)步驟前，根據(jù)鏡頭當前放大倍數(shù)和工作距離的對應關(guān)系，調(diào)節(jié)鏡頭至合適位置，使鏡頭的視場中可以看到預定標識的模糊影像。
[0028]該合適位置可以是工作距離。
[0029]一種自動調(diào)焦實現(xiàn)裝置，包括升降機構(gòu)、圖像獲取機構(gòu)及中央控制機構(gòu)，圖像獲取機構(gòu)包括圖像傳感器和顯微鏡頭，所述圖像傳感器將顯微鏡頭視場中的預設標識的影像轉(zhuǎn)換為圖像，所述中央控制機構(gòu)獲取所述圖像中的所有黑色條紋的實際灰度值a和所有白色條紋的實際灰度值b，并判斷a和b是否分別落入黑色灰度值標準區(qū)間A和白色灰度值標準區(qū)間B內(nèi)，如不在該區(qū)間之內(nèi)，則控制所述升降機構(gòu)帶著所述圖像獲取機構(gòu)升降來調(diào)節(jié)所述顯微鏡頭的高度，直至使實際灰度值a和b分別落入黑色灰度值標準區(qū)間A和白色灰度值標準區(qū)間B內(nèi)。顯微鏡頭可以是能夠調(diào)焦的顯微鏡頭，該實現(xiàn)裝置可以包括傳動機構(gòu)，中央控制機構(gòu)通過傳動機構(gòu)帶動顯微鏡頭自身調(diào)焦。
[0030]進一步的，所述升降機構(gòu)包括步進電機及絲桿，所述步進電機通過所述絲桿驅(qū)動所述圖像獲取機構(gòu)升降。
[0031]進一步的，所述的鏡頭自動調(diào)焦系統(tǒng)，還包括上、下行程開關(guān)，所述上、下行程開關(guān)與所述中央控制機構(gòu)信號連接。
[0032]調(diào)節(jié)顯微鏡頭的高度時，可以每次調(diào)節(jié)一個單位距離，直至使圖像達到清晰為止。該清晰通常是指黑色、白色條紋的實際灰度值接近0、255。
[0033]一種早期癌癥檢測儀，包括所述的鏡頭自動調(diào)焦實現(xiàn)裝置。
[0034]本發(fā)明的有益效果是:通過灰度值比較，來自動調(diào)節(jié)鏡頭或鏡頭高度，避免了手工操作，調(diào)節(jié)精度和一致性高?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0035]圖1是預設標識的示意圖；
[0036]圖2是本實施方式鏡頭自動調(diào)焦實現(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0037]下面通過【具體實施方式】結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0038]本實施方式鏡頭自動調(diào)焦方法包括如下步驟:
[0039]a)獲取預設標識的圖像，該預設標識由多條黑色條紋和多條白色條紋組成，該預設標識具有黑色灰度值標準區(qū)間A和白色灰度值標準區(qū)間B ；
[0040]b)獲取所述圖像中的所有黑色條紋的實際灰度值a和所有白色條紋的實際灰度值b ;
[0041]c)判斷a和b是否分別落入黑色灰度值標準區(qū)間A和白色灰度值標準區(qū)間B內(nèi)，如不在區(qū)間內(nèi)，則進入步驟d);如在該區(qū)間內(nèi)，則流程結(jié)束；
[0042]d)調(diào)節(jié)鏡頭的高度，然后再返回步驟a)循環(huán)，直至a和b分別落入黑色灰度值標準區(qū)間A和白色灰度值標準區(qū)間B內(nèi)。
[0043]對于預設標識2，其由多條黑色條紋和多條白色條紋組成。在不考慮光照強度時，黑色灰度值標準區(qū)間A是單一的數(shù)值，即0 ;白色灰度值標準區(qū)間B是單一的數(shù)值，即255。在考慮光照強度時，不同的光照強度下，黑色條紋和白色條紋的灰度值可能有微小的變化，此時，黑色、白色灰度值標準區(qū)間是一個數(shù)值范圍，如黑色灰度值標準區(qū)間是(T5，白色灰度值標準區(qū)間是25(T255。具體的，可以通過有限次實驗，統(tǒng)計在各種光照強度下的黑色條紋、白色條紋的灰度值，進而得到該黑色灰度值標準區(qū)間和白色灰度值標準區(qū)間。
[0044]對于預設標識2，如圖1所示，其可以具有呈十字形垂直交叉的兩條黑色條紋，通過交叉點，便于鏡頭找準中心。該兩條垂直交叉的黑色條紋可以將整個預設標識分為四個部分，各部分均包括多個直角形的黑色條紋和多個直角形的白色條紋，該黑色條紋和白色條紋相間分布。當然，預設標識也可以采用其他圖案，如由多個豎直黑色條紋和豎直白色條紋相間分布而成。預定標識的面積、黑、白色條紋的寬度、長度、間距可以根據(jù)要求設計。
[0045]計算圖像中所有黑色條紋(或白色條紋)的實際灰度值時，可以統(tǒng)計圖像中的一個或多個黑色條紋上的多個像素的灰度值，通過取各個像素灰度值的平均值的方法，得到該實際灰度值。當然，也可以采用其他現(xiàn)有的灰度值計算方法。
[0046]獲取預設標識的圖像時，需要保證該圖像中至少有一條黑色條紋和至少一條白色條紋。
[0047]調(diào)節(jié)鏡頭高度時，如鏡頭實際位置偏上，則將鏡頭高度向下調(diào)整一個單位距離，再通過上述方法繼續(xù)調(diào)節(jié)，直至實際灰度值落入對應的灰度值標準區(qū)間內(nèi)；同樣的，如鏡頭實際位置偏下，則將鏡頭高度向上調(diào)整一個單位距離。
[0048]如果鏡頭的實際高度和正好清晰聚焦的高度相差較遠，視場中可能沒有任何黑色條紋和白色條紋的影像，這樣無法通過上述的方法調(diào)節(jié)焦距。所以需事先記錄不同放大倍數(shù)下鏡頭的工作距離，每次調(diào)焦前，先根據(jù)當前放大倍數(shù)和“當前放大倍數(shù)一工作距離”對應關(guān)系將鏡頭調(diào)節(jié)至合適高度，此時視場中可以看到預定標識的模糊影像，再根據(jù)上面的方法進行微調(diào)。[0049]如圖2所示，一種鏡頭自動調(diào)焦實現(xiàn)裝置，包括升降機構(gòu)1、圖像獲取機構(gòu)及中央控制機構(gòu)，圖像獲取機構(gòu)包括圖像傳感器和能夠調(diào)焦的顯微鏡頭，該圖像傳感器將顯微鏡頭視場中預設標識的影像轉(zhuǎn)換為圖像，中央控制機構(gòu)獲取圖像中的所有黑色條紋的實際灰度值a和所有白色條紋的實際灰度值b，并判斷a和b是否分別落入黑色灰度值標準區(qū)間A和白色灰度值標準區(qū)間B內(nèi)，如不在該區(qū)間內(nèi)，則控制升降機構(gòu)帶動圖像獲取機構(gòu)升降來調(diào)節(jié)顯微鏡頭的高度，直至使獲得的圖像清晰為止，即使實際灰度值a和b分別落入黑色灰度值標準區(qū)間A和白色灰度值標準區(qū)間B內(nèi)。
[0050]為了精確調(diào)節(jié)顯微鏡頭的高度，升降機構(gòu)I可以包括步進電機和絲桿，圖像獲取機構(gòu)的升降由導軌導向，步進電機通過絲桿傳動圖像獲取機構(gòu)(顯微鏡頭)升降。升降時，單位距離取決于所用的步進電機的步距角、步進電機驅(qū)動器的細分數(shù)以及絲桿的螺紋間距。中央控制機構(gòu)發(fā)脈沖給步進電機，帶動絲桿轉(zhuǎn)動，使顯微鏡頭在Z軸方向升降。另外，還可以在Z軸上下兩側(cè)極限位置裝有行程開關(guān)，如果顯微鏡頭運動達到極限值則行程開關(guān)會產(chǎn)生電信號，由中央控制機構(gòu)強行停止調(diào)焦動作。
[0051 ] 鏡頭自動調(diào)焦實現(xiàn)裝置可以應用于早期癌癥檢測儀。
[0052]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬【技術(shù)領域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。
【權(quán)利要求】
1.一種早期癌癥檢測儀自動調(diào)焦實現(xiàn)方法，其特征在于，包括如下微調(diào)步驟: a)獲取預設標識的圖像，所述預設標識由多條黑色條紋和多條白色條紋組成，所述預設標識具有黑色灰度值標準區(qū)間A和白色灰度值標準區(qū)間B ； b)獲取所述圖像中的所有黑色條紋的實際灰度值a和所有白色條紋的實際灰度值b; c)判斷a和b是否分別落入黑色灰度值標準區(qū)間A和白色灰度值標準區(qū)間B內(nèi)，如不在該區(qū)間之內(nèi)，則進入步驟d);如在該區(qū)間內(nèi)，則流程結(jié)束； d)調(diào)節(jié)鏡頭、鏡頭高度，然后再返回步驟a)循環(huán)，直至a和b分別落入黑色灰度值標準區(qū)間A和白色灰度值標準區(qū)間B內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的自動調(diào)焦實現(xiàn)方法，其特征在于，所述黑色灰度值標準區(qū)間A和白色灰度值標準區(qū)間B與光照強度相關(guān)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的自動調(diào)焦實現(xiàn)方法，其特征在于，在所述微調(diào)步驟前，根據(jù)鏡頭當前放大倍數(shù)和工作距離的對應關(guān)系，調(diào)節(jié)鏡頭至合適位置，使鏡頭的視場中可以看到預定標識的模糊影像。
4.一種早期癌癥檢測儀自動調(diào)焦實現(xiàn)裝置，其特征在于，包括升降機構(gòu)、圖像獲取機構(gòu)及中央控制機構(gòu)，圖像獲取機構(gòu)包括圖像傳感器和顯微鏡頭，所述圖像傳感器將顯微鏡頭視場中的預設標識的影像轉(zhuǎn)換為圖像，所述中央控制機構(gòu)獲取所述圖像中的所有黑色條紋的實際灰度值a和所有白色條紋的實際灰度值b，并判斷a和b是否分別落入黑色灰度值標準區(qū)間A和白色灰度值標準區(qū)間B內(nèi)，如不在該區(qū)間之內(nèi)，則控制所述升降機構(gòu)帶著所述圖像獲取機構(gòu)升降來調(diào)節(jié)所述顯微鏡頭的高度，直至使實際灰度值a和b分別落入黑色灰度值標準區(qū)間A和白色灰度值標準區(qū)間B內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的自動調(diào)焦實現(xiàn)裝置，其特征在于，所述升降機構(gòu)包括步進電機及絲桿，所述步進電機通過所述絲桿驅(qū)動所述圖像獲取機構(gòu)升降。
6.如權(quán)利要求5所述的自動調(diào)焦實現(xiàn)裝置，其特征在于，還包括上、下行程開關(guān)，所述上、下行程開關(guān)與所述中央控制機構(gòu)信號連接。
7.一種早期癌癥檢測儀，其特征在于，包括權(quán)利要求4-6中任意一項所述的自動調(diào)焦實現(xiàn)裝置。
【文檔編號】G02B7/36GK103777338SQ201210417315
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月26日
【發(fā)明者】徐衛(wèi)國, 張開良, 王瑞, 董濤, 韓東 申請人:韓東, 董濤