随着图像技术日趋成熟与发展,自动显微镜技术带来的便捷已经受到各行各业的认可。在观察微观世界的任务中,显微镜自动聚焦技术通过使用图像算法和搜索策略,为工作者省去对焦和移动视野等重复且繁杂的工作。但在显微镜自动聚焦和扫描过程中仍存在效率问题。首先,显微镜相机拍摄的图像分辨率已经超过百万,且2K图像渐渐成为主流,图像本身计算量较大,导致清晰度评价算法效率低,影响聚焦效率。其次,显微镜成像易受到光照环境的影响,光照轻微的变化导致现有清晰度评价函数曲线不单调,从而影响聚焦算法准确性;现有清晰度评价函数无法满足较高计算效率的同时自适应光照强度。最后,需要图像数字化的任务量不断增加,现有焦点搜索策略以及扫描效率仍存在较大提升空间,效率低的焦点搜索策略和扫描策略会产生过多的搜索次数,影响聚焦和扫描性能。为了提高显微镜自动聚焦的效率,本文从清晰度评价函数、焦点搜索、多视野扫描三个方面提升聚焦效率。具体内容如下:1.提出自适应光照强度的显微镜快速聚焦方法。该方法在提升计算效率方面提出自适应内容位置的加窗法,可以在聚焦内容分布密集的位置加窗,减小清晰度评价函数计算量。在清晰度评价函数方面提出自适应光照强度的清晰度评价函数,使在变化的光照强度的环境下,也能产生单峰的清晰度曲线。在搜索策略方面,提出基于清晰度变化率的变步爬山法,优化了在焦点附近多余的聚焦次数,提升焦点搜索效率。2.提出焦平面估计的快速扫描方法。该方法提出基于灰度直方图的聚焦内容识别方法,可以在聚焦搜索之前判断当前视野是否存在聚焦内容,以有效避免在无聚焦内容的视野进行聚焦搜索。在扫描方面,提出基于焦平面估计的扫描方法,根据已知聚焦视野估计其它视野的焦点位置,并根据不同的聚焦任务需要,使用不同的扫描策略,满足清晰度和扫描效率的平衡。3.提出基于回归的显微镜焦点预测方法。该方法根据同一视野不同聚焦程度的特征学习到回归模型,使用该模型可以估计与焦点的距离。在远距离聚焦时,可以节省大步长的聚焦搜索次数,提升聚焦效率。实验表明,本文提出的加窗法可以自适应聚焦内容位置,精确加窗减少计算量。提出的清晰度评价函数,在保持计算效率的同时,可以自适应光照强度。提出的基于焦平面估计的扫描方法可以高效扫描整张载玻片。本文提出的基于回归的焦点预测方法,在远焦点可以快速找到近焦点,在近焦点可以估计到焦点位置。