公开了用于生成放置在成像系统的样本保持器上的样本的聚焦校正图像的计算机实现系统和方法。成像系统包括图像传感器和相对于图像传感器可移动的透镜。生成透镜的特征映射，其将图像的每个像素的坐标与透镜的定位相关联。根据在在透镜位于透镜的对应定位时所获取的样本的多个图像，图像生成器生成样本的聚焦校正图像的输出像素。图像生成器根据特征映射选择第二定位，从与第二定位相关联的样本的图像中选择图像，并且根据与输出像素对应的所选择图像的像素值来确定输出像素值。择图像的像素值来确定输出像素值。择图像的像素值来确定输出像素值。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于校正显微镜物镜视场中对焦平面变化的系统和方法
[0001]相关申请
[0002]本申请要求于2019年6月3日提交的美国申请第16/429,955号的优先权，通过引用而将其全文内容并入本文。
[0003]本主题涉及显微系统，并且更具体地，涉及一种用于从中生成聚焦校正图像的系统和方法。
技术介绍
[0004]成像系统可用于获得生物样本的显微图像。可以使用图像分析系统来处理这样的图像，来识别与其中的感兴趣对象(细胞、细胞器等)相关联的图像像素、来对图像中表示的不同类型的感兴趣对象进行分类、来获得关于这些感兴趣的对象或其部分的度量等等。这样的度量可以包括例如感兴趣对象的计数、生物样本中表示的每种类型感兴趣对象的计数、细胞的大小(面积、周长、体积)、感兴趣对象的大小的统计数据(平均值、众数、中位数、标准偏差等)等等。
[0005]成像系统包括可放置待成像样本的X
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Y载物台、光源、物镜和图像传感器(例如电荷耦合器件、互补金属氧化物半导体传感器或其它光敏传感器)。物镜可以是单透镜或包括彼此耦接的多个透镜的复合透镜。
[0006]载物台和图像传感器通常具有彼此相对的平行平面表面，并且物镜(单透镜或复合透镜)设置在这些表面之间。可以将物镜和图像传感器作为一个单元沿着垂直于这些表面的方向移动，以调整物镜和载物台之间的距离。以这种方式移动物镜和图像传感器在载物台和物镜之间确定聚焦平面，该聚焦平面将在图像传感器上聚焦。图像传感器根据在其上形成的图像产生信号，并且这样的信号用于确定由图像传感器产生的输出图像的像素。然而，由于例如物镜的像场弯曲或其它聚焦像差，在图像传感器上形成的图像在图像的中心部分对焦时，图像的外围(或其它)部分可能会失焦。
[0007]可以通过将附加透镜包括到复合物镜和/或选择构成物镜的一个或多个透镜的不同材料来改善上述聚焦像差。然而，即使使用此类附加透镜或材料，也可能无法消除此类聚焦像差。此外，使用此类附加透镜可能会显著增加成像系统的成本或对成像系统的其它因素(例如光通量)产生负面影响。
技术实现思路
[0008]根据一个方面，一种用于使用成像系统生成在样本保持器上的样本的图像的计算机实现系统，该成像系统包括图像传感器和相对于样本保持器在第一位置(position)和第二位置之间可移动的透镜，其中图像传感器产生二维像素阵列，计算机实现系统包括图像采集器和图像生成器。图像采集器在处理器上操作并从图像传感器接收样本的多个图像，其中样本的多个图像中的每一个在透镜位于在第一位置和第二位置之间的透镜的第一多
个定位/指定位置(location)中的相应一个定位时被捕获。图像生成器选择与透镜相关联的特征映射，其中特征映射将由图像传感器产生的图像的每个像素的坐标与第一位置和第二位置之间的透镜的第二多个定位中的一个定位相关联。此外，图像生成器根据特征映射从与输出图像像素的坐标相关联的第二多个定位中选择第一定位、根据第一定位从第一多个定位中选择第二定位、从与第二定位相关联的样本的多个图像中选择图像、并根据多个图像中与输出像素相对应的所选择图像的像素值来确定输出像素值。
[0009]根据另一方面，一种使用成像系统生成样本图像的方法包括使非传递性(non
‑
transitive)计算设备选择与透镜相关联的特征映射的步骤，成像系统包括图像传感器和相对于样本保持器在第一位置和第二位置之间可移动的透镜。特征映射将由图像传感器产生的图像的每个像素的坐标与第一位置和第二位置之间的透镜的第一多个定位中的一个定位相关联。非传递性计算设备还从图像传感器接收样本的多个图像，其中样本的多个图像中的每一个在透镜位于在第一位置和第二位置之间的透镜的第二多个定位中的相应一个定位时被捕获，并从与输出图像像素的坐标相关联的第一多个定位中选择第一定位，根据第一定位从第二多个定位中选择第二定位，并从与第二定位相关联的样本的多个图像中选择图像。非传递性计算设备还根据多个图像中与输出像素相对应的所选择图像的像素值来确定输出像素值。
[0010]在考虑以下具体实施方式和附图后，其它方面和优点将变得显而易见，其中在整个说明书中相同的数字表示相同的结构。
附图说明
[0011]图1是产生聚焦校正图像的系统的框图；
[0012]图2是可以与图1系统一起使用以产生聚焦校正图像的成像系统的框图；
[0013]图3是由图1系统的特征映射生成器执行的步骤的流程图；
[0014]图4是由图1系统的图像采集器执行的步骤的流程图；
[0015]图5是由图1系统的特征映射生成器执行的附加步骤的流程图；
[0016]图6是由图1系统的图像生成器执行的步骤的流程图；和
[0017]图6A是由图1系统的图像生成器执行的步骤的另一流程图。
具体实施方式
[0018]对本领域普通技术人员来说显而易见的，由图像传感器产生的图像的每个像素都与X坐标和Y坐标相关联，并且这样的坐标与图像传感器的特定区域相关联。
[0019]根据本文描述的实施例，生成聚焦校正图像的系统(本文中也作为聚焦校正系统)产生物镜的聚焦特征的特征映射(characteristic map)。具体来说，大体平面的聚焦目标设置在载物台上，物镜位于距聚焦目标的聚焦平面预定最小距离处，并且由图像传感器生成第一聚焦目标图像。此后，物镜以第一预定步长远离聚焦目标的聚焦平面移动，并且图像传感器产生第二聚焦目标图像。以此方式产生多个聚焦目标图像，直到聚焦目标的聚焦平面与物镜之间的距离至少为第一预定最大距离。
[0020]分析包括多个聚焦目标图像的图像，以针对图像传感器产生的每个像素选择聚焦目标图像，在该聚焦目标图像中围绕该像素的区域(或图像子部分)具有最佳聚焦。
[0021]为了生成特征映射，聚焦校正系统图像将由图像传感器生成的像素的X和Y坐标与由采集所选择图像时物镜与聚焦目标的聚焦平面的距离表示的Z坐标相关联。
[0022]在为特定物镜生成特征映射后，聚焦校正系统可以使用这样的特征映射来生成放置在已经校正(即减少或甚至消除)了聚焦像差的载物台上的样本的图像。特别地，将样本放置在载物台上，并且将物镜放置在距样本的聚焦平面第二最小距离处，并且由图像传感器采集样本的第一图像。此后，将物镜从样本移开第二预定步长，并且采集样本的第二图像。以这种方式定位物镜并且采集样本的附加图像，直到物镜到达离样本的聚焦平面至少第二最大距离为止。在一些实施例中，第二最小距离大于或等于第一最小距离，并且第二最大距离小于或等于第一最大距离。第一步长可以与第二步长相同或不同。
[0023]多个图像由系统处理以创建输出图像，其中减少了由于透镜的聚焦像差(例如像场弯曲)导致的离焦区域。具体来说，对于输出图像的坐标(X,Y)处的每个像素，聚焦校正系统使用特征映射来确定导致与坐标(X,Y)相关联的像素区域中的最佳聚焦的坐标Z的值。此后，聚焦校正系统从样本的多个图像中选择与坐标Z相关联的样本图像，并本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于使用成像系统生成在样本保持器上的样本的图像的计算机实现系统，所述成像系统包括图像传感器和相对于所述样本保持器在第一位置和第二位置之间可移动的透镜，其中，所述图像传感器生成二维像素阵列，所述计算机实现系统包括：在处理器上操作的图像采集器，所述图像采集器从所述图像传感器接收所述样本的多个图像，在所述透镜位于所述第一位置和所述第二位置之间的所述透镜的第一多个定位中的相应一个定位时，所述样本的所述多个图像中的每一个均被捕获；和图像生成器，所述图像生成器：选择与所述透镜相关联的特征映射，所述特征映射将由所述图像传感器生成的图像的每个像素的坐标与所述透镜的在所述第一位置和所述第二位置之间的第二多个定位中的一个定位相关联；根据所述特征映射，从与输出图像像素的坐标相关联的所述第二多个定位中选择第一定位；根据所述第一定位，从所述第一多个定位中选择第二定位；从与所述第二定位相关联的所述样本的所述多个图像中选择图像；以及根据所述多个图像中与所述输出像素相对应的所选择图像的像素值，来确定所述输出像素的值。2.根据权利要求1所述的计算机实现系统，还包括特征映射生成器，其中，所述特征映射生成器分析多个聚焦目标图像，每个聚焦目标图像在所述透镜位于所述第一多个定位中的相应一个定位时均已被捕获。3.根据权利要求2所述的计算机实现系统，还包括聚焦分析器，所述聚焦分析器分析每个聚焦目标图像的聚焦，以关联表示围绕所述聚焦目标图像的每个像素的区域的聚焦的值。4.根据权利要求3所述的计算机实现系统，其中，所述特征映射生成器生成特征映射阵列，其中，针对所述特征映射阵列的每个元素，所述特征映射生成器选择具有与该元素的该坐标相关联的最大聚焦分数的聚焦目标图像。5.根据权利要求4所述的计算机实现系统，其中，所述特征映射生成器将表面方程与所述特征映射阵列进行拟合，以生成所述特征映射。6.根据权利要求4所述的计算机实现系统，其中，所述特征映射生成器将平滑滤波器应用于所述特征映射阵列，以生成所述特征映射。7.根据权利要求2所述的计算机实现系统，其中，所述特征映射生成器在第一计算机上操作，并且所述图像生成器在第二计算机上操作，其中，所述第一计算机和所述第二计算机位于彼此远离的位置。8.根据权利要求1所述的计算机实现系统，其中，所述第一多个定位不同于所述第二多个定位。9.根据权利要求1所述的计算机实现系统，其中，所述图像生成器根据所述特征映射生成包括输出图像的多个像素，并且所述图像生成器生成多个该输出图像以产生表示所述样本的三维呈现的图像的Z
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堆叠。10.根据权利要求1所述的计算机实现系统，其中，所述成像系统位于远离所...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿夫鲁，
申请(专利权)人：分子装置有限公司，
类型：发明
国别省市：
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