《一種數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法》是麥克奧迪實業集團有限公司於2013年11月7日申請的發明專利，該專利申請號為2013105493388，公布號為CN103592754A，公布日為2014年2月19日，發明人是賈守禮、康軍、陳進、高志剛。
《一種數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法》公開了一種數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法，是調節掃描成像裝置和聚焦成像裝置使兩者具有相同的視場；在數字切片掃描過程中，利用一個聚焦成像裝置在載物台運動過程中快速跟蹤和獲取視場的焦面位置，通過計算機處理系統建立動態局部切片表面數學模型，預測估計鄰近視場的聚焦面，通過不斷動態分析和聚焦定位，保證掃描成像裝置在載物台運動過程中也能夠及時獲取每個視場的清晰焦面圖像，該方法能實時跟蹤和精確預測鄰近視場的焦面位置，在鄰近視場無需重複執行聚焦動作，使得在載物台連續移動過程中的每個行經視場僅需抓取單一視場圖像。該發明公開的方法聚焦精度高、速度快，既能夠實現快速掃描，又能夠保證高清晰的數字切片圖像。
2021年6月24日，《一種數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法
- 申請人：麥克奧迪實業集團有限公司
- 發明人：賈守禮、康軍、陳進、高志剛
- 申請號：2013105493388
- 申請日：2013年11月7日
- 公布號：CN103592754A
- 公布日：2014年2月19日
- 地址：福建省廈門市火炬高科技區麥克奧迪大廈
- 代理機構：廈門市首創君合專利事務所有限公司
- 代理人：連耀忠
- Int. Cl.：G02B21/36、H04N5/232
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,專利榮譽,
專利背景
在用自動顯微鏡進行數字切片的掃描中，有兩個關鍵指標，一個是掃描切片的速度，一個是掃描圖像的質量，但這兩個關鍵指標又相互制約。
為了儘可能快速地掃描切片，比較經典的方法是實現對切片在掃描的物鏡下的組織區域中定義若干個點，對每個點逐一聚焦採集其X、Y位置和聚焦面Z位置，利用這個3維坐標點建立一個切片組織表面的整體聚焦數學模型，建立的數學模型可以是線性的，也可以是非線性的，這個數學模型代表切片組織表面的整體凸凹變化。在切片掃描過程中，根據事先建立的聚焦數學模型，在載物台行進的X、Y位置，計算出該X、Y位置的Z聚焦補償位置，控制聚焦控制器移動到該位置，掃描成像裝置抓取視場圖像，因此在每個視場只需抓取一幅通過Z軸聚焦補償對應的Z平面位置，而不再對每個視場進行多層圖像抓取，提升掃描速度。但這種方法的缺點是預先建立的數學模型不能完全反映掃描過程中的聚焦面，任何環境變化都會使計算的聚焦面位置和實際焦面位置產生偏差，導致掃描成像裝置抓取的圖像聚焦不好，使掃描的數字切片質量降低。
為保證掃描圖像的質量，比較經典的方法是在每個掃描過程中載物台移動到每個視場的X、Y坐標位置停下來，由聚焦控制器在該視場進行多層移動，完成聚焦，得到準確的聚焦圖像，得到高質量的掃描數字切片。但這種方法是需要在每個視場採集若干層的圖像，使掃描速度受到影響，其掃描速度會數倍地低於每個視場僅採集一幅圖像的掃描。
為解決既保證掃描速度，又保證掃描圖像質量，2013年前出現了許多創新技術方案。這些創新方案都通過採用額外的硬體輔助進行自動聚焦，其中之一是採用一個單獨的聚焦攝像頭專用於掃描過程中的輔助對焦。其工作原理為：在掃描過程中，載物台移動到每個視場的X、Y坐標位置停下來，由專用聚焦攝像頭進行快速聚焦，聚焦到位後掃描攝像頭再行抓圖。因專用聚焦攝像頭也需要在固定視場反覆聚焦，也需要一定時間，因此為進一步提高掃描速度，一般都是採用大像素量較低速度的掃描攝像頭和更小像素量但高速度的聚焦攝像頭，這樣在大像素低速度的掃描攝像頭抓圖後的大數據量傳輸處理存儲過程中，高速聚焦攝像頭進行下一個視場的多層聚焦，在聚焦到位後大像素低速度攝像頭的數據傳輸工作也已完成，開始下一個圖像抓取。這樣兩個攝像頭的並行工作，達到即快速掃描，又得到高質量的掃描數字切片的目的。這種方法的主要缺點是掃描速度提升有限，這是因為顯微鏡的光學視場有一定大小，以20X物鏡為例，幾乎所有顯微鏡的鏡下觀察範圍都在1-1.3毫米之間，數碼攝像頭也僅覆蓋其中的一個矩形區域，其長邊約為0.9毫米，如果以業界數字切片掃描系統的標準解析度為0.25微米/像素，那么水平方向一行最多像素為3600個像素點，超過這個值將超出可見視場範圍，因此數碼攝像頭的像素量最大應該不能超出8百萬像素，這也使得提升掃描速度受到局限。
發明內容
專利目的
《一種數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法》的目的在於克服2013年11月前已有技術之不足，提供一種數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法，是在數字切片的快速連續掃描過程中，利用一個聚焦成像裝置在載物台連續勻速移動不停下來的情況下快速跟蹤和獲取視場的聚焦面，建立動態局部切片表面數學模型，預測估計鄰近視場的聚焦面，通過不斷動態分析和聚焦定位，保證掃描成像裝置在載物台連續勻速移動過程中能連續勻速地抓取到對應聚焦位置的圖像，掃描速度不受載物台走停抓圖的機械限制，能獲得極高的掃描速度。該方法既可達到快速掃描，又能得到高質量掃描數字切片。
技術方案
《一種數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法》採用的技術方案是：一種數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法，是首先調節一個水平放置的掃描成像裝置和一個傾斜放置的聚焦成像裝置使兩者具有相同的視場；然後，在數字切片掃描過程中，用一個計算機處理系統控制載物台連續的勻速移動，同時控制掃描成像裝置連續勻速抓取圖像，並同時控制聚焦成像裝置連續快速抓取聚焦圖像；計算機處理系統對聚焦成像裝置所抓取的聚焦圖像進行實時處理分析，計算出當前聚焦圖像的聚焦信息，並將當前的聚焦信息與之前掃描過程中各視場的聚焦信息相結合，動態建立當前位置的局部聚焦面數學模型，利用該數學模型來計算出下一個視場的圖像聚焦位置，並控制載物台沿Z軸（調焦）方向運動，以在下一個視場出現時，到達最佳聚焦面位置；所述掃描成像裝置抓取的視場圖像用於數字切片圖像，並從該視場圖像獲取該視場的準確聚焦位置並記錄，作為後續聚焦動態預測中建立局部焦面數學模型的數據。這樣，在掃描過程中通過實時跟蹤和精確預測鄰近視場的Z軸聚焦位置，不需要載物台停下來做重複聚焦的動作，載物台保持連續運動，經過每個視場時僅需抓取一個視場圖像，也保證掃描成像裝置在載物台勻速移動中勻速地抓取焦面位置的清晰圖像。
所述計算機處理系統控制載物台按照設定的速度勻速地連續移動，所述計算機處理系統控制掃描成像裝置按設定的時間間隔勻速地周期性的抓取圖像，所述計算機處理系統將“針對載物台設定的連續移動速度”和“針對掃描成像裝置設定的抓取圖像的時間間隔”設定為相關聯，該相關聯使得載物台在按照設定速度運行時，掃描成像裝置按照設定時間間隔抓取的圖像能夠覆蓋所有切片組織範圍且沒有遺漏，同時保證相鄰視野抓取的圖像之間存在一定的邊界重疊，重疊部分的圖像紋理用於圖像之間的無縫拼接和融合。
所述計算機處理系統控制聚焦成像裝置按照設定的時間間隔連續地抓取視場圖像，並處理和分析該視場圖像的聚焦面，控制載物台沿Z軸（調焦）方向移動至計算所得的聚焦面。
所述計算機處理系統對每個掃描經過的視場，根據掃描成像裝置抓取該視場圖像時的載物台位置，記錄X、Y坐標，根據聚焦成像裝置抓取該視場圖像計算聚焦面，記錄Z坐標，形成掃描後各視場點的三維點陣；當需要預測Z軸聚焦面位置時，可從獲得的三維點陣中抽取其相鄰的若干點，動態建立局部的切片組織表面數學模型，並從所述數學模型中計算Z聚焦面位置，並控制載物台沿Z軸（調焦）方向移動至計算所得的聚焦面。
所述計算機處理系統控制載物台按照設定的速度勻速地連續移動，該速度的設定取決於掃描成像裝置和聚焦成像裝置的抓圖速度，和計算機處理系統對兩個成像裝置抓取圖像的分析處理速度，使得掃描成像裝置連續抓圖、計算機處理系統到處理存儲、聚焦成像裝置的連續抓圖處理分析能夠嚴格同步。這樣，載物台不用在每個位置停頓下來，等待聚焦成像裝置的聚焦到位。
所述計算機處理系統控制掃描成像裝置抓取圖像，所述掃描成像裝置抓取圖像時的曝光時間設定要保證其在載物台移動中所拍的圖像不產生模糊，其曝光期間載物台運動導致的圖像位移不超過1個像素。
所述計算機處理系統控制聚焦成像裝置按照設定的時間間隔連續地抓取視場圖像，所述計算機處理系統控制掃描成像裝置按設定的時間間隔勻速地連續抓取圖像，聚焦成像裝置連續抓取視場圖像的時間間隔小於掃描成像裝置連續抓取視場圖像的時間間隔。即聚焦成像裝置的連續抓圖時間足夠短，聚焦成像裝置的連續抓圖頻率總是大於掃描成像裝置的抓圖頻率，保證聚焦成像裝置的聚焦分析和控制載物台移動到指定聚焦位置優先於掃描成像裝置的移動速度。
所述計算機處理系統分別控制聚焦成像裝置和掃描成像裝置獨立抓圖，在載物台沿X、Y軸移動中，對聚焦成像裝置抓取圖像進行聚焦分析，對當前的聚焦位置偏移進行修正，並控制載物台沿Z軸（調焦）方向移動到指定聚焦位置。
所述計算機處理系統所動態建立局部的切片組織表面數學模型，為線性模型或非線性模型。如基於三點的三角面片模型，基於多點的三維平面模型擬合，基於多點的非線性多次方表面模型擬合等。
所述計算機處理系統所動態建立局部的切片組織表面數學模型，還用來在聚焦成像裝置無法採集到聚焦信息時，通過建立的局部數學模型來計算當前位置的聚焦信息，並控制載物台沿Z軸移動到指定聚焦位置。
有益效果
1、《一種數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法》通過載物台的勻速連續運動，掃描成像裝置的勻速連續抓圖，聚焦成像裝置的連續抓圖分析和進行連續聚焦控制，使整個系統在掃描過程中不需要停頓，數字切片掃描一氣呵成，不需要選用大面陣的掃描成像裝置來提升掃描速度，也不需要進行複雜的運算，是該發明所述的數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤能進行快速掃描數字切片的同時得到高質量掃描圖像的因素之一。
2、該發明基於傳統的光學顯微裝置、分光稜鏡、聚焦控制器、位移控制器、掃描成像裝置、聚焦成像裝置，對傳統光學顯微裝置的兼容性好，結構改動小，不需要重複開發，實現簡單，也不需要昂貴的大像素大面陣大視場的設備和裝置來作為提升掃描速度的方案，採用快速連續的聚焦跟蹤方法，也降低了對系統硬體的要求，從而也能節約成本。
3、該發明採用局部動態建模的方法來擬合需要預測估計Z聚焦面的場合，能夠更為準確的擬合需估計的當前視場聚焦的Z值，選用線性擬合或非線性擬合，又能更準確的反應局部表面的聚焦面變化情況，適應於常規切片和複雜切片。
4、該發明是採用上述掃描設備裝置和結構，加上獨特載物台、掃描成像裝置、聚焦成像裝置的連續不停頓移動、採集、和聚焦跟蹤校正，因此數字切片實時掃描自動聚焦系統相對於2013年11月前已有技術的有益效果，同樣達到快速掃描和獲取高質量數字切片這兩個數字切片掃描關鍵指標的效果。
附圖說明
圖1是《一種數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法》的硬體構成示意圖；
圖2是該發明的聚焦攝像頭抓取的聚焦面在不同條帶時的圖像清晰情況的示意圖；
圖3是該發明對應於圖2所示圖像的自動聚焦剖線的示意圖；
圖4是該發明的自動聚焦過程的工作流程圖；
圖5是該發明的工作流程圖；
圖6是該發明的建立模型和使用模型的流程圖。
技術領域
《一種數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法》涉及一種數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法。
權利要求
1.《一種數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法》是首先調節一個水平放置的掃描成像裝置和一個傾斜放置的聚焦成像裝置使兩者具有相同的視場；其特徵在於：然後，在數字切片掃描過程中，用一個計算機處理系統控制載物台連續的勻速移動，同時控制掃描成像裝置連續勻速抓取圖像，並同時控制聚焦成像裝置連續快速抓取聚焦圖像；計算機處理系統對聚焦成像裝置所抓取的聚焦圖像進行實時處理分析，計算出當前聚焦圖像的聚焦信息，並將當前的聚焦信息與之前掃描過程中各視場的聚焦信息相結合，動態建立當前位置的局部聚焦面數學模型，利用該數學模型來計算出下一個視場的圖像聚焦位置，並控制載物台沿Z軸調焦方向運動，以在下一個視場出現時，到達最佳聚焦面位置；所述掃描成像裝置抓取的視場圖像用於數字切片圖像，並從該視場圖像獲取該視場的準確聚焦位置並記錄，作為後續聚焦動態預測中建立局部焦面數學模型的數據。
2.根據權利要求1所述的數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法，其特徵在於：所述計算機處理系統控制載物台按照設定的速度勻速地連續移動，所述計算機處理系統控制掃描成像裝置按設定的時間間隔勻速地周期性的抓取圖像，所述計算機處理系統將針對載物台設定的連續移動速度和針對掃描成像裝置設定的抓取圖像的時間間隔設定為相關聯，該相關聯使得載物台在按照設定速度運行時，掃描成像裝置按照設定時間間隔抓取的圖像能夠覆蓋所有切片組織範圍且沒有遺漏，同時保證相鄰視野抓取的圖像之間存在一定的邊界重疊，重疊部分的圖像紋理用於圖像之間的無縫拼接和融合。
3.根據權利要求1所述的數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法，其特徵在於：所述計算機處理系統控制聚焦成像裝置按照設定的時間間隔連續地抓取視場圖像，並處理和分析該視場圖像的聚焦面，控制載物台沿Z軸調焦方向移動至計算所得的聚焦面。
4.根據權利要求1所述的數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法，其特徵在於：所述計算機處理系統對每個掃描經過的視場，根據掃描成像裝置抓取該視場圖像時的載物台位置，記錄X、Y坐標，根據聚焦成像裝置抓取該視場圖像計算聚焦面，記錄Z坐標，形成掃描後各視場點的三維點陣；當需要預測Z軸聚焦面位置時，可從獲得的三維點陣中抽取其相鄰的若干點，動態建立局部的切片組織表面數學模型，並從所述數學模型中計算Z聚焦面位置，並控制載物台沿Z軸調焦方向移動至計算所得的聚焦面。
5.根據權利要求2所述的數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法，其特徵在於：所述計算機處理系統控制載物台按照設定的速度勻速地連續移動，該速度的設定取決於掃描成像裝置和聚焦成像裝置的抓圖速度，和計算機處理系統對兩個成像裝置抓取圖像的分析處理速度，使得掃描成像裝置連續抓圖、計算機處理系統到處理存儲、聚焦成像裝置的連續抓圖處理分析能夠嚴格同步。
6.根據權利要求2所述的數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法，其特徵在於：所述計算機處理系統控制掃描成像裝置抓取圖像，所述掃描成像裝置抓取圖像時的曝光時間設定要保證其在載物台移動中所拍的圖像不產生模糊，其曝光期間載物台運動導致的圖像位移不超過1個像素。
7.根據權利要求3所述的數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法，其特徵在於：所述計算機處理系統控制聚焦成像裝置按照設定的時間間隔連續地抓取視場圖像，所述計算機處理系統控制掃描成像裝置按設定的時間間隔勻速地連續抓取圖像，聚焦成像裝置連續抓取視場圖像的時間間隔小於掃描成像裝置連續抓取視場圖像的時間間隔。
8.根據權利要求3所述的數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法，其特徵在於：所述計算機處理系統分別控制聚焦成像裝置和掃描成像裝置獨立抓圖，在載物台沿X、Y軸移動中，對聚焦成像裝置抓取圖像進行聚焦分析，對當前的聚焦位置偏移進行修正，並控制載物台沿Z軸調焦方向移動到指定聚焦位置。
9.根據權利要求4所述的數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法，其特徵在於：所述計算機處理系統所動態建立局部的切片組織表面數學模型，為線性模型或非線性模型。
10.根據權利要求4所述的數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法，其特徵在於：所述計算機處理系統所動態建立局部的切片組織表面數學模型，還用來在聚焦成像裝置無法採集到聚焦信息時，通過建立的局部數學模型來計算當前位置的聚焦信息，並控制載物台沿Z軸移動到指定聚焦位置。
實施方式
實施案例
如圖1所示，《一種數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法》的硬體組成為載物台1、載物台X，Y，Z控制裝置、切片夾2、物鏡3、分光稜鏡4、掃描攝像頭光學接頭51、掃描攝像頭52、聚焦攝像頭光學接頭61、聚焦攝像頭62、和計算機處理系統7，這些硬體均為常規部件，其中，聚焦控制器控制載物台沿Z軸移動，位移控制器控制載物台沿X，Y軸移動，掃描攝像頭光學接頭51和掃描攝像頭52構成掃描成像裝置，聚焦攝像頭光學接頭61和聚焦攝像頭62構成聚焦成像裝置。計算機處理系統7控制X，Y，Z控制裝置移動載物台的3個方向運動，切片圖像通過物鏡3和分光稜鏡4，一路通過掃描攝像頭光學接頭51後由掃描攝像頭52成像抓拍、一路通過聚焦攝像頭光學接頭61後由聚焦攝像頭62成像，聚焦攝像頭62在垂直方向傾斜放置，使其圖像中心在聚焦位置時，中間最清楚，上下兩邊逐漸變模糊。隨著聚焦位置的偏移，清晰條帶也將向上或向下偏移，如果對聚焦攝像頭的聚焦清晰條帶位置與聚焦Z的位置對應起來，就可以根據聚焦清晰條帶的位置確定Z所在的位置以及與聚焦面的差值，得到當前視場的聚焦面位置，用該位置X、Y、Z數據和鄰近若干已獲得聚焦面位置X、Y、Z數據來建立在此局部的表面數學模型，根據此數學模型預測估計出下一個視場最佳聚焦面位置，從而可以控制Z軸移動到真實聚焦面，達到聚焦目的。在此系統中計算機處理系統7起控制器的作用，聚焦攝像頭62的抓圖頻率大於掃描攝像頭52的抓圖頻率，因此聚焦攝像頭62不斷的抓圖，計算機處理系統7根據所抓取的聚焦圖像計算出實際的聚焦位置，引導聚焦控制器控制載物台的Z軸移到聚焦位置上，這時掃描攝像頭52所抓取的圖像是通過聚焦模型預測估計的聚焦面位置，將會是清晰聚焦的圖像，並且這個過程可以使載物台1連續移動，不用停下來，達到連續移動，實時聚焦和跟蹤焦面，和快速獲取到達和非常接近聚焦面的掃描圖像。
該發明的一種數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法，位移控制器控制載物台的勻速運動速度設定為7.5毫米/秒，因此掃描行走一行15毫米所需時間僅為2秒鐘，載物台按設定的行走速度連續均勻移動，中途不做停頓。
掃描成像裝置採用達到或超過20幀的CCD成像感測器，2秒鐘內可採集40幀圖像，每幀圖像的寬度為500微米，加上圖像之間的5%的雙邊重疊用於圖像無縫拼接，在2秒鐘內能夠覆蓋15毫米的行走範圍。掃描成像裝置按設定的等同間隔時間連續勻速採集圖像，中途不做停頓。
聚焦成像裝置設定為水平方向傾斜30度的角度，可覆蓋15微米的有效Z深度範圍，聚焦成像裝置採用高達30幀以上的成像感測器，其圖像採集速度高於掃描成像裝置的圖像採集速度，以實時跟蹤掃描圖像採集的聚焦面，跟蹤過程隨載物台的勻速移動和掃描成像裝置的勻速不間斷圖像採集而連續跟蹤，不做停頓。
計算機處理系統7對聚焦成像裝置獲取的圖像按垂直方向逐行計算每行每個像素的邊緣變化，提取出聚焦因子，取平均值作為該行的聚焦因子數據；對提取的各行聚焦因子形成的曲線進行平滑處理，去除噪聲影響；對該曲線進行數學模型擬合，用數學模型計算出當前的聚焦位置和與最佳聚焦面的距離；計算機處理系統7控制聚焦控制器移動Z軸到計算的最佳聚焦面位置；聚焦成像裝置連續勻速不間斷地採集圖像，計算機處理系統7計算聚焦面，移動Z軸到聚焦面，周而復始，不做停頓。
計算機處理系統7存儲聚焦成像裝置採集的每個視場的X、Y坐標和對應的聚焦成像裝置採集的聚焦圖像計算得到的聚焦面Z坐標；在每行的起始位置、或採集的聚焦圖像中是空白組織、或採集的聚焦圖像中僅有小部分組織不足以準確計算聚焦面、或紋理弱或稀疏的地方，計算機處理系統7利用存儲的已獲取的X、Y、Z點雲數據，提取出與該視場鄰近的若干點，擬合局部三維數學模型，通過擬合的局部數學模型預測估計當前視場的聚焦面，計算機處理系統7控制聚焦控制器移動Z軸到通過數學模型預測估計的最佳聚焦面位置；擬合的局部數學模型可根據切片的複雜程度採用線性模型擬合或非線性模型擬合。
如圖2所示，這是聚焦攝像頭抓取的聚焦面在不同條帶時的圖像清晰情況，由於聚焦攝像頭是按垂直方向傾向放置，因此清晰和模糊條帶呈水平方向，上排圖像從左向右展示聚焦面的清晰條帶在下部，下部偏上，中部，和下排圖像從右向左展示聚焦面的清晰條帶在中部，中部偏上，和上部。計算機處理系統7對每幅圖像沿垂直方向從上往下的每一行的各點計算聚焦因子，聚焦因子採用對每個像素點進行邊緣檢測的算法，可根據圖像紋理情況選擇羅布特運算元、拉普拉斯運算元、索貝爾運算元等，然後對有效像素邊緣檢測點取平均，得到該行的聚焦因子數值，沿垂直方向遍歷完成後，將得到一個一維數組，其中每個數據值代表聚焦因子的大小，該數據在數組中的位置對應於聚焦面的相對位置，再通過對這組數據進行擬合分析，就可以確定聚焦面的位置以及掃描攝像頭到聚焦面的偏差，如下圖3進一步說明。
如圖3所示，其中的6個剖線圖分別對應於圖2中的6幅聚焦圖像。這個剖線就是所獲得一維數組的展示，剖線位置越高，說明聚焦越好，剖線位置越低，說明越偏離聚焦面，最高點將是聚焦面的位置點。為克服波動和其他噪聲影響，對這個剖線進行了平滑處理，最高點也可以通過將該剖線擬合為一個數學模型，比如高斯曲線等計算求得，從擬合的數學模型曲線求得最高點能更好的去處毛刺噪聲等影響，結果更強壯。
如圖4所示，是聚焦攝像頭的工作流程圖，在載物台移動過程中聚焦攝像頭獲取一幅聚焦圖像，計算機處理系統7計算圖像上每行的清晰因子，並形成一個一維數組，對一維數組進行平滑處理以去除噪聲，然後根據平滑處理結果的一維數組進行曲線擬合，獲取擬合曲線模型得到峰值對應的位置，然後根據校正表計算聚焦曲線所在的位置，根據聚焦線所在位置與Z值的偏移對應的線性關係計算Z值的補償值，從而得到當前視場的理想聚焦位置，結合當前位置的X、Y、Z坐標，再獲取之前存儲的已有準確聚焦數據的若干鄰近位置點的X、Y、Z坐標，計算機處理系統7建立一個局部聚焦表面模型，根據這個建立的模型預測估計下一個視場的最佳聚焦面，從而根據預測估計值移動Z軸，完成下一個視場的自動聚焦。
如圖5所示，其主要用於計算機處理系統7處理掃描攝像頭和聚焦攝像頭在載物台連續移動中的協調關係，載物台、掃描攝像頭、聚焦攝像頭、都在連續不斷地移動、抓圖、聚焦分析、動態局部聚焦模型的建立、聚焦調節、周而復始，直到掃描完成所有行和所有列，掃描結束。流程框圖各環節的描述直觀明了。
如圖6所示，其主要用於計算機處理系統7局部模型的建立和視場聚焦點的預測估計，如果當前聚焦攝像頭抓拍的圖像順利完成聚焦計算，則計算機處理系統7存儲該視場的X、Y、Z坐標，結合若干鄰近聚焦數據點建立局部組織表面聚焦線性模型或非線性模型，如果當前聚焦攝像頭抓拍的圖像不能完成聚焦計算，這出現在當前視場是空白，或組織稀疏，或組織紋理淡弱的情況，在這種情況下，聚焦計算將失效，對於這種情況，計算機處理系統7將評估鄰近點的聚焦信息，通過最近鄰點方法，或通過建立局部數學模型來解決。和圖4類似，但只是此時當前視場沒有聚焦信息，因此當前視場數據不進入模型建立，獲取之前存儲的已有準確聚焦數據的若干鄰近位置點的X、Y、Z坐標，建立一個局部聚焦表面模型，根據這個建立的模型預測估計下一個視場的最佳聚焦面，從而根據預測估計值移動Z軸，完成下一個視場的自動聚焦。
專利榮譽
2021年6月24日，《一種數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。
