有限筒长显微镜的自动调焦

　　显微图像边缘信号计算机检测自动调焦方式(“CCD+PC”)。本装置利用视频信号，根据图像灰度梯度变化判别其离焦，离焦信号反馈到步进电动机驱动电路上，步进电动机使显微镜本体连同CCD移动(也可驱动载物台)，从而实现自动调焦。

　　该装置如图1所示，它源于“手动粗调+CCD、计算机自动微调”的思路。本装置有意识地使显微图像没有完全充满CCD光靶，这样就可以把整个图像边缘的清晰程度按离焦判别函数进行计算。它的特点是直接从图像信`患判断离焦信号，而采用边缘像检测的信息处理量较少，因而调焦迅速，且自动调焦范围较小。

　　为了达到快速聚焦的目的，列入平方项的作用是提高信噪比并使判别函数具有非负性。显然，离焦判别函数反映了相邻像素的反差。f(X)与离焦量AZ的关系如图2所示，依据f(X)有两个方案实现自动调焦：

　　①求斜率为0处(由于干扰，难以得到斜率为0);

　　②极值判别找出f(X)最大值，锁定电动机。该装置选用后一种办法。

　　离焦判别的重点是对图像边缘的检测，因为离焦时边缘灰度梯度变化较大，比其他部分有更大的权重，边缘检测是提取那些周围像素灰度有阶变化或层顶状变化像素的集合，处于边缘两侧的点图像灰度值将发生急剧的变化。对于阶跃状边缘数字图像{g(x,y)}的每个像素，取它关于X轴方向和y轴方向的阶差之和：

　　这种算法适用于圆孔边缘图像离焦检测。按此判别函数编写的自动调焦控制程序，自动跟踪调焦精度≤±2μm