(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221094876 0.X (22)申请日 2022.08.09 (71)申请人 西安理工大 学 地址 710048 陕西省西安市碑林区金花 南 路5号 (72)发明人 余宁梅　田典　胡锦洲　郁纪辉　 (74)专利代理 机构 西安弘理专利事务所 61214 专利代理师 曾庆喜 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06F 9/50(2006.01) (54)发明名称 一种用于无透镜成像的流动细胞焦距连续 自动搜索方法 (57)摘要 本发明一种用 于无透镜成像的流动细胞焦 距连续自动搜索方法， 通过预先预分析系统判焦 函数曲线特性， 确定特征参数， 然后在实际使用 中通过两步搜索方法， 每步选择合适的判焦函 数， 实现连续对微流控中流动细胞， 搜索最佳焦 距， 并在当前细胞搜索时， 直接利用上一细胞的 最佳焦距进行第二步搜索， 通过设置适当约束条 件重新进行第一步搜索， 避免得到局部最优， 提 高了自动搜索的准确性， 同时相比传统搜索方法 有效降低POCT设备端的计算负载和存 储负载。 权利要求书2页 说明书4页 附图5页 CN 115272272 A 2022.11.01 CN 115272272 A 1.一种用于无透 镜成像的流动细胞焦距连续自动搜索方法， 具体包括以下步骤： 步骤1、 在系统参数确定后， 通过随机采集部分细胞的衍射图像， 分析该系统参数下判 焦函数曲线的抖动特性、 单峰特性和健壮性， 并选择一个整体趋势上单峰特性好、 抖动小的 判焦函数f1， 以及一个在 焦距一定区域内单峰性和健壮性 好的判焦函数f2； 步骤2、 在实际无透镜成像系统中， 当一个细胞流过时， 选择在宽范围S内， 以及趋势上 具有唯一峰值的判焦函数f1， 使用搜索算法以一步长Δs1进行搜索， 其中步长Δs1存在更 新， 并满足|Δs1|≥nΔs， n为大于1的实数， 在该条件下搜索的中间最佳焦距为zmid， 此时的 判焦函数f1的值为f1(zmid)； 步骤3、 在 步骤2中最佳焦距zmid的基础上， 选择范围[zmid‑w,zmid+w]， 其中w为zmid左右延 伸的宽度， 以及焦距区域内单 峰性和健壮性好的判焦函数f2， 以一步长Δs2进行搜索， 其中 步长Δs2存在更新， 在该 条件下搜索的最佳焦距为zbest， 此时的判焦函数f2的值为f2(zbest)； 步骤4、 依据步骤3中的最佳焦距zbest， 恢复细胞的图像； 步骤5、 当下一细胞流过时， 以上一细胞的最佳焦距zbest作为当前细胞的中间最佳焦距 z′mid， 重复步骤3， 计算当前细胞的最佳焦距z ′best， 此时的判焦函数f2的值为f2(z′best)； 步骤6、 比较 上一细胞焦距 zbest时判焦函数值f2(zbest)与当前细胞焦距z ′best时判焦函数 值f2(z′best)的差值， 令h为细胞焦距处判焦函数f2的限定范围， 当满足|f2(zbest)‑f2(z′best) |＞h时， 认为当前细胞的最佳焦距z ′best为假， 重复步骤2、 步骤3重新自动搜索当前细胞的 最佳焦距， 当满足|f2(zbest)‑f2(z′best)|≤h时， 认为当前细胞的最 佳焦距z′best为真， 重复步 骤4恢复当前细胞的衍射图像， 并将当前细胞的最佳焦距z ′best最为下一细胞的中间最佳焦 距z″mid； 步骤7、 重 复步骤3、 步骤4、 步骤5、 步骤6以连续对微流控中流过细胞的衍射图像进行自 动搜索焦距和衍 射恢复。 2.根据权利要求1所述的一种用于无透镜成像的流动细胞焦距连续自动搜索方法， 其 特征在于， 所述系统参数包括 光源波长、 光源强度、 图像传感器、 微 流控尺度。 3.根据权利要求1所述的一种用于无透镜成像的流动细胞焦距连续自动搜索方法， 其 特征在于， 步骤1中的判焦函数包括： 基于灰度分布方差、 sobel灰度梯度 或sobel灰度梯度 方差、 Laplace灰度梯度或Laplace灰度梯度方差等灰度判焦函数， 以及基于傅里叶变换、 小 波变换、 离 散余弦变换等高频判焦函数。 4.根据权利要求1所述的一种用于无透镜成像的流动细胞焦距连续自动搜索方法， 其 特征在于， 所述步骤1 中分析判焦函数曲线曲线的抖动特性具体为， 当成像面与细胞的距离 z在一定宽范围S内， 以一个步长ΔS， 对全息图像或衍射图像进行恢复后， 计算某一判焦函 数f的值所连成的曲线 为该判焦函数的曲线， 在 某一范围[s,s+Δs]内， 满足 判 焦函数曲线在该范围内仍能体现整体上升或下降趋势， 则Δs的最小值描述了该判焦函数 在该系统中的抖动特性。 5.根据权利要求1所述的一种用于无透镜成像的流动细胞焦距连续自动搜索方法， 其 特征在于， 所述单峰特性为判焦函数曲线在峰值处的单调性及峰值的唯一性， 健壮性为判 焦函数曲线在峰值处的陡峭性， 峰值处越陡峭曲线在峰值处的健壮性越好。 6.根据权利要求1所述的一种用于无透镜成像的流动细胞焦距连续自动搜索方法， 其 特征在于， 步骤2、 步骤3中的搜索算法为 “盲人爬山 ”搜索算法或基于梯度下降搜索算法。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115272272 A 27.根据权利要求1所述的一种用于无透镜成像的流动细胞焦距连续自动搜索方法， 其 特征在于， 步骤4中的恢复方法为： 基于反卷积恢复方法或基于TIE恢复方法或基于角谱理 论恢复方法或基于菲尼尔衍 射恢复方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115272272 A 3