CN114609770B - 一种提高植物种子显微成像效果的辅助装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高植物种子显微成像效果的辅助装置及其工作方法，该装置包括围设于载物台周部的支架，所述支架沿周向均匀设置有若干个灯光调节机构，所述灯光调节机构沿竖向设置有多层可上下移动的光源安装架，各个光源安装架上安装有光源，最下层的光源安装架上的光源可沿水平轴旋转，以斜靠在载物台上并照向载物台，进而通过光线在载物台玻璃中的折射，消除被拍摄物底部的阴影。该装置有利于提高种子显微成像的清晰度，增强种子显微成像的立体成像效果。

Description

一种提高植物种子显微成像效果的辅助装置及其工作方法

技术领域

本发明属于显微成像技术领域，具体涉及一种提高植物种子显微成像效果的辅助装置及其工作方法。

背景技术

体视显微镜是一种具有正像立体感的显微镜。它广泛应用于植物种子的形态特征观察，现已成为植物形态学研究必不可少的关键仪器设备。在口岸的植物种子形态学检测鉴定过程中，必须要通过体视显微镜观察种子的显微形态特征从而判定植物种子的种类。拍摄清晰的显微图片对于种子标本保存、种类鉴别及相关科学研究而言都起着至关重要的作用。尽管目前的体视显微镜结构已经较为完善，但是因仪器自身和拍摄者人为操作因素，导致植物种子显微成像的清晰度不高，且成像多缺乏立体感。因此，进一步提高体视显微镜下的植物种子显微成像清晰度以及增强立体成像效果是一种势不可挡的趋势。而如何提高植物种子显微成像清晰度及增强立体成像效果也是目前急需解决的问题。

目前体视显微镜存在以下问题：配置光源多固定在显微镜的物镜或支架上，且配置多为方向相同的单光源或双光源，其发出的光照射到载物台的杂草种子样本上，再经过物镜的反射进入成像***，最终得到的成像信息传输到控制计算机上。单一方向或两个不同方向的光线易使种子样品局部部位完全或部分接收不到光线，导致在控制计算机上获得的种子局部部位图像不清晰或图像有阴影，直接影响种子显微成像的清晰度；配置光源单一或周边光源为统一调节光亮度，造成种子显微图像立体成像效果不好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高植物种子显微成像效果的辅助装置及其工作方法，该装置有利于提高种子显微成像的清晰度和立体成像效果。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种提高植物种子显微成像效果的辅助装置，包括围设于载物台周部的支架，所述支架沿周向均匀设置有若干个灯光调节机构，所述灯光调节机构沿竖向设置有多层可上下移动的光源安装架，各个光源安装架上安装有光源，最下层的光源安装架上的光源可沿水平轴旋转，以斜靠在载物台上并照向载物台，进而通过光线在载物台玻璃中的折射，消除被拍摄物底部的阴影。

进一步地，所述灯光调节机构的左右两端分别设置有竖向滑轨，各层光源安装架水平安装于两竖向滑轨之间，且一侧或两侧设有滚珠丝杆副及其驱动电机，以驱动光源安装架沿竖向滑轨上下移动；最下层的光源安装架上设置有可沿水平轴旋转的水平旋转架，并由旋转电机驱动旋转，光源安装于水平旋转架上，以在其带动下旋转。

进一步地，包括供电单元和控制单元，所述供电单元分别为各个光源、驱动电机以及旋转电机电性连接，以为其供电；所述控制单元分别与供电单元和各个光源、驱动电机以及旋转电机电性连接，以灵活控制各个光源发光，并调节各个光源的光学参数、照射高度及照射角度。

进一步地，所述光源为水平设置的灯管或沿水平方向阵列设置的多个点光源，所述多个点光源可同时或单独进行开关和光学参数调节的控制。

进一步地，所述支架由若干个侧向架连接组成，各个灯光调节机构分别安装于相应的侧向架上；相邻侧向架之间为可拆连接，以使支架可侧向打开，从而将载物台包围在支架中。

进一步地，所述支架为由四个侧向架连接组成的四边形结构，各个侧向架上分别设置所述灯光调节机构；相邻侧向架之间为可拆式铰接，以根据需要增加或减少侧向架的数量，灵活形成不同多边形结构的支架。

进一步地，所述载物台为二层玻璃结构，下层为固定的底层玻璃板，所述底层玻璃板为黑色不透明板、白色不透明板或透明玻璃，上层为可水平移动的高透光玻璃。

本发明还提供了一种提高植物种子显微成像效果的辅助装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、在将种子放置到载物台上之后，根据种子的类型、形状、尺寸信息以及载物台的形状、尺寸信息，自动调节最下层的光源安装架至设定高度，同时旋转光源至初始角度，并进行成像；然后观测成像图中阴影部位，不断调整光源安装架的高度以及光源的旋转角度，以消除被拍摄种子在载物台上所产生的阴影；

步骤S2、观测成像图中种子顶面和周部的明亮度，当其明亮度低于种子底面的明亮度时，开启上面几层光源安装架上的光源，并通过相应的光源安装架不断调整光源的位置，使光源照射在种子的不同部位上；当种子顶面的明亮度与其它部位相同时，停止移动光源位置；

步骤S3、观测种子整体成像的清晰度和立体感，并根据观测结果分别调节各层各方位光源的明亮度，当图像达到最佳的显示状态时，停止调节光源。

进一步地，辅助装置的控制单元与成像装置相连接；在成像过程中，控制单元从成像装置中实时获取成像图，并与各光源的位置状态信息进行关联，然后在上述调节过程中进行如下处理：

在步骤S1中，对成像图中阴影部位的变化进行比较分析，以成像图中阴影最小为目标，确定最下层光源安装架的高度以及光源的选择角度；

在步骤S2中，对种子不同部位的明亮度之差的变化进行比较分析，以种子不同部位的明亮度之差最小为目标，确定上面几层光源的位置；

在步骤S3中，对种子整体成像的清晰度和立体感的变化进行比较分析，以成像清晰度和立体感最强为目标，确定各层各方位光源的明亮度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：提供了一种可提高植物种子显微成像效果的辅助装置及其工作方法，该装置通过在载物台周围设置可灵活调节光照强度、高度、角度的调节结构，从而有效消除被拍摄物（被拍摄植物种子）各个角度的阴影，大大提高体视显微镜显微成像的清晰度和立体感。此外，该装置结构设计巧妙，操作简便，易于装卸。因此，本发明具有很强的实用性和广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例的侧视示意图。

图2是本发明实施例的俯视示意图。

图3是本发明实施例的控制原理图。

图4是本发明实施例中支架打开状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1、2所示，本实施例提供了一种提高植物种子显微成像效果的辅助装置，包括围设于载物台周部的支架1，所述支架沿周向均匀设置有若干个灯光调节机构2，所述灯光调节机构2沿竖向设置有多层可上下移动的光源安装架3，各个光源安装架上安装有光源4，最下层的光源安装架301上的光源401可沿水平轴旋转，以斜靠在载物台5上并照向载物台5，进而通过光线在载物台玻璃中的折射，消除被拍摄物底部的阴影。

在本实施例中，所述灯光调节机构2的左右两端分别设置有竖向滑轨6，各层光源安装架3水平安装于两竖向滑轨6之间，且一侧或两侧设有滚珠丝杆副及其驱动电机9，以驱动光源安装架沿竖向滑轨6上下移动；最下层的光源安装架301上设置有可沿水平轴旋转的水平旋转架8，并由旋转电机驱动旋转，光源401安装于水平旋转架8上，以在其带动下旋转。

如图3所示，本装置还包括供电单元和控制单元，所述供电单元分别为各个光源、驱动电机以及旋转电机电性连接，以为其供电；所述控制单元分别与供电单元和各个光源、驱动电机以及旋转电机电性连接，以独立控制各个光源发光，并调节各个光源的光学参数、照射高度及照射角度。在较佳实施例中，可以设置功能按键，将常用的光源开关及调节设成固定选项，如同一层光源同时打开或关闭，这样可以增加使用者的操作便利性。

根据实际需要，所述光源可以为水平设置的灯管或沿水平方向阵列设置的多个点光源，所述多个点光源可同时或单独进行开关和光学参数调节的控制。在本实施例中，光源采用水平灯管。

在本实施例中，所述支架1由若干个侧向架101连接组成，各个灯光调节机构2分别安装于相应的侧向架101上；相邻侧向架101之间为可拆连接，以使支架可侧向打开，从而将载物台包围在支架中。在本实施例中，所述支架1为由四个侧向架101连接组成的四边形结构，各个侧向架101上分别设置所述灯光调节机构2；相邻侧向架之间为可拆式铰接，以根据需要增加或减少侧向架的数量，灵活形成不同多边形结构的支架。所述支架1的打开状态如图4所示。

在本实施例中，所述载物台5为二层玻璃结构，上层为可水平移动的高透光玻璃，下层为固定的底层玻璃板，所述底层玻璃板可为黑色不透明板、白色不透明板或透明玻璃，可以选择其中一种固定。

本实施例还提供了上述提高植物种子显微成像效果的辅助装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤S1、在将种子放置到载物台上之后，根据种子的类型、形状、尺寸信息以及载物台的形状、尺寸信息，自动调节最下层的光源安装架至设定高度，同时旋转光源至初始角度，并进行成像；然后观测成像图中阴影部位，不断调整光源安装架的高度以及光源的旋转角度，以消除被拍摄种子在载物台上所产生的阴影。

步骤S2、观测成像图中种子顶面和周部的明亮度，当其明亮度低于种子底面的明亮度时，开启上面几层光源安装架上的光源，并通过相应的光源安装架不断调整光源的位置，使光源照射在种子的不同部位上；当种子顶面的明亮度与其它部位相同时，停止移动光源位置。

步骤S3、观测种子整体成像的清晰度和立体感，并根据观测结果分别调节各层各方位光源的明亮度，当图像达到最佳的显示状态时，停止调节光源。

在本发明的较佳实施例中，辅助装置的控制单元与成像装置相连接，辅助装置通过控制单元实现自动化调节。在成像过程中，控制单元从成像装置中实时获取成像图，并与各光源的位置状态信息进行关联，然后在上述调节过程中进行如下处理：

在步骤S1中，对成像图中阴影部位的变化进行比较分析，以成像图中阴影最小为目标，确定最下层光源安装架的高度以及光源的选择角度。

在步骤S2中，对种子不同部位的明亮度之差的变化进行比较分析，以种子不同部位的明亮度之差最小为目标，确定上面几层光源的位置。

在步骤S3中，对种子整体成像的清晰度和立体感的变化进行比较分析，以成像清晰度和立体感最强为目标，确定各层各方位光源的明亮度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种提高植物种子显微成像效果的辅助装置的工作方法，其特征在于，包括围设于载物台周部的支架，所述支架沿周向均匀设置有若干个灯光调节机构，所述灯光调节机构沿竖向设置有多层可上下移动的光源安装架，各个光源安装架上安装有光源，最下层的光源安装架上的光源可沿水平轴旋转，以斜靠在载物台上并照向载物台，进而通过光线在载物台玻璃中的折射，消除被拍摄物底部的阴影；

所述提高植物种子显微成像效果的辅助装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤S1、在将种子放置到载物台上之后，根据种子的类型、形状、尺寸信息以及载物台的形状、尺寸信息，自动调节最下层的光源安装架至设定高度，同时旋转光源至初始角度，并进行成像；然后观测成像图中阴影部位，不断调整光源安装架的高度以及光源的旋转角度，以消除被拍摄种子在载物台上所产生的阴影；

步骤S2、观测成像图中种子顶面和周部的明亮度，当其明亮度低于种子底面的明亮度时，开启上面几层光源安装架上的光源，并通过相应的光源安装架不断调整光源的位置，使光源照射在种子的不同部位上；当种子顶面的明亮度与其它部位相同时，停止移动光源位置；

步骤S3、观测种子整体成像的清晰度和立体感，并根据观测结果分别调节各层各方位光源的明亮度，当图像达到最佳的显示状态时，停止调节光源；

辅助装置的控制单元与成像装置相连接；在成像过程中，控制单元从成像装置中实时获取成像图，并与各光源的位置状态信息进行关联，然后在上述调节过程中进行如下处理：

在步骤S1中，对成像图中阴影部位的变化进行比较分析，以成像图中阴影最小为目标，确定最下层光源安装架的高度以及光源的选择角度；

在步骤S2中，对种子不同部位的明亮度之差的变化进行比较分析，以种子不同部位的明亮度之差最小为目标，确定上面几层光源的位置；

在步骤S3中，对种子整体成像的清晰度和立体感的变化进行比较分析，以成像清晰度和立体感最强为目标，确定各层各方位光源的明亮度。

2.根据权利要求1所述的一种提高植物种子显微成像效果的辅助装置的工作方法，其特征在于，所述灯光调节机构的左右两端分别设置有竖向滑轨，各层光源安装架水平安装于两竖向滑轨之间，且一侧或两侧设有滚珠丝杆副及其驱动电机，以驱动光源安装架沿竖向滑轨上下移动；最下层的光源安装架上设置有可沿水平轴旋转的水平旋转架，并由旋转电机驱动旋转，光源安装于水平旋转架上，以在其带动下旋转。

3.根据权利要求2所述的一种提高植物种子显微成像效果的辅助装置的工作方法，其特征在于，包括供电单元和控制单元，所述供电单元分别为各个光源、驱动电机以及旋转电机电性连接，以为其供电；所述控制单元分别与供电单元和各个光源、驱动电机以及旋转电机电性连接，以灵活控制各个光源发光，并调节各个光源的光学参数、照射高度及照射角度。

4.根据权利要求1所述的一种提高植物种子显微成像效果的辅助装置的工作方法，其特征在于，所述光源为水平设置的灯管或沿水平方向阵列设置的多个点光源，所述多个点光源可同时或单独进行开关和光学参数调节的控制。

5.根据权利要求1所述的一种提高植物种子显微成像效果的辅助装置的工作方法，其特征在于，所述支架由若干个侧向架连接组成，各个灯光调节机构分别安装于相应的侧向架上；相邻侧向架之间为可拆连接，以使支架可侧向打开，从而将载物台包围在支架中。

6.根据权利要求5所述的一种提高植物种子显微成像效果的辅助装置的工作方法，其特征在于，所述支架为由四个侧向架连接组成的四边形结构，各个侧向架上分别设置所述灯光调节机构；相邻侧向架之间为可拆式铰接，以根据需要增加或减少侧向架的数量，灵活形成不同多边形结构的支架。

7.根据权利要求1所述的一种提高植物种子显微成像效果的辅助装置的工作方法，其特征在于，所述载物台为二层玻璃结构，下层为固定的底层玻璃板，所述底层玻璃板为黑色不透明板、白色不透明板或透明玻璃，上层为可水平移动的高透光玻璃。