激光共聚焦生物芯片扫描中的自动调焦

摘要：

计算图像高频分量进行成像的调焦是自动调焦的方法之一。通过对调焦评价函数的分析，根据激光共聚焦生物芯片扫描的成像特点，提出了一种调焦评价函数-像素灰度差绝对值求和法。运用爬山搜索算法进行多次重复调焦实验，并对此调焦评价函数的自动调焦重复精度进行了验证。

引言

激光共聚焦生物芯片扫描仪具有超凡的探测灵敏度和分辨率，但成像焦深很浅，只有μm量级，离焦后成像信息就会被滤波针孔滤掉。因此，离焦对激光共聚焦检测成像的影响非常敏感，自动调焦是激光共聚焦生物芯片扫描仪的一项基本功能。由于系统的安装和检测芯片的自身差异，检测系统能够根据不同情况进行自动识别焦面，调整成像焦距，使每一个检测目标都位于检测系统的探测焦面上，这样才能更好地发挥共聚焦系统成像的优势。例如，Agilent公司的扫描仪提出了一种Dynam ic Auto-focus策略，既保持共聚焦光路比较小的焦深，同时又避免它对生物芯片表面的不平过于敏感。

传统的自动调焦技术多采用测距法，即通过测出物距，然后从镜头方程求出系统的像距或焦距，从而调整系统使之处于准确调焦的状态，应用的是几何光学原理进行调焦。随着计算机技术和图像处理理论的发展，数字式自动调焦技术迅速崛起，即通过对图像高频分量能量的计算或系统点扩展函数的分析，进行系统的调焦或图像恢复，这是现代自动调焦技术发展的主流。数字图像处理理论认为，信号或图像的能量大部分集中在幅度谱的低频和中频段，但图像轮廓的锐度和细节的丰富度取决于图像的高频成分，因此，各种检测图像的边缘信息或计算图像高频分量的自动调焦方法应运而生。

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