仪器仪表学报

作者：李泽躲，刘智勇，廖广兰

单位：李泽躲,华中科技大学机械科学与工程学院 武汉430074,,刘智勇,华中科技大学机械科学与工程学院 武汉430074,,廖广兰,1.华中科技大学机械科学与工程学院 武汉430074； 2.湖北工业大学机械工程学院武汉430068,guanglan.liao@hust.edu.cn,

关键词：主动采样;加权曲线拟合;迭代优化;不确定性评估;自动对焦

针对高内涵显微成像系统对自动对焦速度与精度的双重严格要求，提出了一种基于主动采样与迭代加权曲线拟合的峰值搜索策略，旨在以最少的采样次数实现稳定、精确的焦点定位。该方法首先通过4个初始采样点建立二次曲线模型，初步预测焦点区域，进而构建“预测-验证-优化”的闭环机制。在每一轮迭代中，系统基于当前拟合模型主动选择信息量最大的位置进行采样，并结合加权最小二乘法动态降低离群噪声点对拟合结果的影响。为进一步提高搜索的可靠性，引入不确定性评估机制，通过分析拟合残差分布与采样点聚集程度，量化模型预测的可信度，并以此作为迭代终止的判定依据。同时，采用固定规模的智能点集管理策略，始终保持4个最具代表性的采样点参与建模，确保模型持续聚焦于最优区域附近，在提升计算效率的同时增强局部刻画能力。实验表明，该方法在不同初始位置条件下均可稳定收敛，平均仅需6~8次采样即可达到±4μm的对焦精度。相较于传统方法最快5.75s的采样时间，该方法最快仅需2.75s即可完成对焦，效率提升超过50%，且在高噪声、非线性干扰等复杂成像环境下仍保持优秀的鲁棒性与适应性。该研究为实现高通量显微成像中的快速、精准自动对焦提供了一种可靠的技术方案。

来源：2026年第2期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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