CN1172960A

CN1172960A - 显微镜用的256级灰度照明方法

Info

Publication number: CN1172960A
Application number: CN 96116450
Authority: CN
Inventors: 顾康庭
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-08-05
Filing date: 1996-08-05
Publication date: 1998-02-11
Also published as: WO1998005942A1

Abstract

本发明为生物标本图象细胞定量分析的领域,用显微镜结合CCD摄象头和计算机对生物标本进行定量分析检测的一种方法,其方法分别为选择发光源即灯丝的选择,又对电源高稳定性的限止以及对显微镜发光体中心位置的调整,配制显微镜的积光组件,最后决定256级灰度照明法的升降调节轮定量位置的要求,标定照明值,修正显微镜不达标的内部结构,最后对标准定量照明值的测定。

Description

显微镜用的256级灰度照明方法

本发明涉及生物标本图象细胞定量分析领域，具体说属于显微镜结合CCD摄象头和计算机对生物标本进行定量分析检测的方法。

目前显微镜对生物标本图象细胞定量检测和分析，均用“临界照明”或“库勒照明”方法，但随着显微镜电视***的发展，以及与计算机的结合，故采用“临界”和“库勒”两种照明的方法是不适合，因CCD摄象头靶面的灵敏度高，对于透过载玻片的背景光的强度和背景光的均匀性和隐定性，是图象细胞分析的必要条件，CCD摄象头与经二值化图象处理的***可以分辨出256级灰度，而全透射的白光到全吸收的黑光，人的内眼能分辨的灰度通常只有八级。同时显微镜的主光源，大小与外界光、杂散光、反射光的“信噪比”有关，主光源强“信噪比”就大，可是使载玻片上的细胞面积就缩小，测量就不正确，这是一对矛盾所以主光源的照射大小是一个核心要素，同时又要满足CCD摄象***图象显示器的显示画面背景光的均匀性，尽可能在变化范围内，“临界”和“库勒”两种照明方法也是不适应的；再一个显微镜光源的卤钨灯丝的要求也应稳压、稳流及抗干扰的特征也较特殊、这个优于“临界照明”的“库勒照明”也无法适应的，因“库勒照明”中的焦点是一个束光源，尽管灯丝经过一层模糊处理，但这束光源的照射还是出现光的不均匀以及灯丝位置非中心，则显示屏上明显出现背景不均匀和造成聚光的反射。美国CAS公司曾用“库勒照明”设计一种生物图象分析仪，其美国专利号4741043，使被测细胞画面只占高分辨率显象平面的中间部分，约整个平面面积的二分之一略大一些，并且计算机必须设有逐点修正软件，最后整个***的测量误差为±10％。

本发明的目的是为生物标本图象细胞定量分析提供一种使***的高分辨率图象显示器占整个显示面积的90％以上，背景底色灰度的均匀性误差不大于256级灰度值的5％。局部面积背景底色灰度的均匀性误差不大于256级灰度值的2％，同时不需要在计算机内编入逐点修正软件，保证测试精确度的一种显微镜用的256级灰度照明方法。

为完成上述的目的所采取的技术方案；其中包括由显微镜、手控增益的CCD摄像头、计算机***并包括图象采集卡、高分辨率图象显示器组成的***，配制软件256级灰度测试卡，用以下方法完成256级灰度定量照明，达到专供生物标本图象细胞定量分析的标准状态以次顺序：1、选择发光源：为卤钨灯，灯丝的几何形态为镙旋形或W形，往复的匝数7～9匝；2，电源应具备高稳定性；输出电压的纹波为额定电压的千分之一，输出电压的稳定性不大于额定电压和千分之一点五；3、显微镜应具备发光体中心位置调整功能；用图象显示器细调灯丝的中心位置，达到图象显示器的几何中心与灯丝几何形中心一致；4、显微镜安装积光镜组件；组件强化灯丝模糊处理。并以图象显示器上大面积背景底色灰度值的均匀性来衡量；5、决定256级灰度照明法的升降调节轮定量位置：定量决定升降调节轮的位置，其显示器灰度定量值为180级；6、决定标准定量照明值；显示器的灰度定量值为100～130级；7、用图象显示器监示处理不达标的部位：修正显微镜不达标的内部结构，其中包括筒镜及视频接口的筒壁反射耀光现象；8、标准定量照明值的测定；用20～50μm²的已知面积值实测，使误差不大于2％为准。

本发明可由CCD摄象头与二值化图象处理的***相结合，可以分辨出256级灰度，这是传统“临界照明”和“库勒照明”方法是无法实现的，同时用本方法能用于图象细胞分析***的显微镜，而灯源采用6V20W或6V30W的卤钨灯就可以，但灯源必须稳压稳流及抗干扰，这是用“临界”和“库勒”两照明方法也是无法完成的。

本发明实施例并结合附图加以详细说明。

本发明以直射式光源结构的显微镜为例，备有40倍消色差平场物镜，1∶1视频接口且配1/2吋手控增益CCD摄象头以及计算机***，并包括图象采集卡和高分辨率图象显示器，其中计算机软件具有256级灰度测试卡，该测试卡的测量灵敏度小于1级，取样时间不大于1秒，能测量图象显示上整个面及每点的灰度瞬态值。上述技术条件具备后，用以下方法完成256级灰度定量照明，达到专供生物标本图象细胞定量分析。

首先选择发光源：以6V、20W或6V、30W的卤钨灯，灯丝的几何形为“

”或“W”形且粗细整齐，往复的匝数7～9匝，以8匝为佳。第二步对电源要求高稳定，输出电压的纹波为额定电压的1‰，输出电压的稳定性不大于额定电压的1.5‰。

第三步对显微镜要求：1、显微镜应具备发光体中心位置调整功能：适量前后或左右移功固定灯的部件进行粗调，使灯丝在载玻片上聚焦，再用10倍或40倍物镜，调整灯的位置，使灯丝几何中心在显微镜视场中心，并且用图象显示器细调灯丝的中心位置，以40倍的物镜为佳，达到图象显示器的几何中心与灯丝几何中心一致，即灯丝的几何形状与显示器矩形相一致，此时将看到显示器水平显示的灯丝数必然少于8根，并且灯丝的往复转折点必然在显示器垂直平面外。2、显微镜安装积光组件：该积光组件如图1和图2所示，其中图1积光镜组件外壳1外设灯源4，外壳1的内侧分别设了3mm磨砂玻璃6、1mm磨砂玻璃5和半凸透镜3，两磨砂玻璃之间和与凸透镜3之间各设间隔填圈2。图2为3mm磨砂玻璃6与1mm磨砂玻璃5之间设置凸透镜7和视场光栏8，这是根据用户要求设置，可兼顾库勒照明。上述两种积光镜组件是强化灯丝模糊处理，可根据模糊处理的级数，玻璃片间距离、毛面的粒子大小以及单面或双面来调整。3、随后决定256级灰度照明法显微镜的升降调节轮定量位置，定量决定升降调节轮的位置，其显示器灰度定量值为188级。用灰度测试卡选测图象显示器上中间部位任一点或任一束矩阵点，同时任选一电源电压，调节聚光镜组件孔径光栏使照明的数值孔径与物镜的数值孔径相匹配，并且使CCD摄象头放大器增益处于1∶1位置或关闭自动增益控制。先进行粗调升降调节轮，使测试值为最大，然后调卤钨灯电源，使该测试值为200级，即0～255级中的200级，该点升降轮的位置基本上使平台接近与底坐积光镜最大位移，并将升降轮少许上、下调动，均会发生测试值得到明显减小变化，紧接进行细调升降调节轮，使升降轮在208级的位置下移到180级，采用的载玻片厚为1.2mm，由于载玻片的厚度有一定的误差，细调定量就是利用厚度的误差，图象聚焦后，底色的灰度不变，也就是细调后减少200级的10％左右的定量值。4、次后决定标准定量照明值，定量决定标准照明值，其显示器的灰度定量值为100～130级，黑白CCD摄像头可选100～110级之间，彩色CCD摄像头可选高一些即120～130级之间，此时定量检查：单点或单束矩阵之间灰度值误差±2级，90％图象显示器面上的各点灰度级差小于10级。而后打开CCD增益使***背景定量值达到200～230级之间。5、最后标准定量照明值的验证：用厚度1.2mm载玻片，人为制作20～50μm²已知值面积，该面积内灰度均匀，与背景灰度差为15～20级，同时用上述已知的面积值通过***实测，使误差小于2％为佳。

通过上述步骤，就达到了256级灰度照明的标准背景光，其强度对被测组织形态变化影响不大于μm²的百分之二，其大面积光照的均匀度为90％图象显示面背景底色误差小于13级灰度，从而使计算机对生物标本图象细胞定量分析有了一个基准界面，只要***呈线性放大特性，则该***对病理细胞组织的测定，不仅数据正确可靠，而且可重复一致。因此测试的结果直接可作为临床的依据，甚至法定的判断。

本方法采用直射光的情况下，用显微镜上的积光镜可以分别如图1所示的不同厚薄的两块磨砂玻璃和半凸透镜组件组成，同样可以如图2所示的由两块不同厚薄玻璃片之间设凸透镜和视场光栏组成。同样也适合后置光显微镜的使用。

图1为积光镜组件结构图；

图2为另一种积光镜组件结构图。

Claims

1、一种显微镜用的256级灰度照明方法，其中包括由显微镜、手控增益的CCD摄像头、计算机***并包括图象采集卡、高分辨率图象显示器组成的***，配制软件256级灰度测试卡，用以下方法完成256级灰度定量照明，达到专供生物标本图象细胞定量分析的标准状态以次顺序：1)、选择发光源：为卤钨灯，灯丝的几何形态为镙旋“ ”形或I形、往复的匝数7～9匝′2)、使电源保持高稳定性：输出电压的纹波为额定电压的千分之一，输出电压的稳定性不大于额定电压的千分之一点五；3)、调节显微镜发光体中心位置调整：用图象显示器细调灯丝的中心位置，达到圈象显示器的几何中心与灯丝几何中心一致；4)、显微镜安装积光镜组体。强化灯丝模糊处理。并以图象显示器上大面积背景底色灰度值的均匀性来衡量；5)、决定256级灰度照明法的升降调节轮定量位置：定量决定升降调节轮的位置，其显示器灰度定量值为180级；6)、决定标准定理照明值；显示器的灰度定量值为100～130级；7)、用圈象显示器监示处理不达标的部位：修正显微镜不达标的内部结构其中包括筒镜及视频接口的筒壁反射耀光现象；8)、标准定量照明值的验证：用20～50μm²的面积值实测，使误差不大于2％为准。