[發(fā)明專利]用于多頻譜成像的自動聚焦方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480040328.4
• 申請日: 2014-07-15
• 公開（公告）號: CN105378538B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J.布雷德諾;J.F.馬丁;A.薩卡爾
• 申請（專利權(quán)）人: 文塔納醫(yī)療系統(tǒng)公司
• 主分類號: G02B21/24
• 分類號: G02B21/24;G02B21/36
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬紅梅;杜荔南

公開了用于獲取顯微鏡載玻片的聚焦圖像的技術(shù)。在校準階段期間，使用非合成和/或合成自動聚焦技術(shù)確定“基本”焦平面。另外，偏移平面針對彩色通道（或濾波器波段）而確定且被用于生成自動聚焦模型。在后續(xù)掃描期間，自動聚焦模型可以用于快速估計針對每一個彩色通道（或濾波器波段）所感興趣的焦平面而不是重新采用非合成和/或合成自動聚焦技術(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本文所公開的技術(shù)涉及用于對顯微鏡載玻片進行成像的基于計算機的系統(tǒng)以及自動聚焦技術(shù)。

背景技術(shù)

數(shù)字病理學(xué)裝備通常用于產(chǎn)生顯微鏡載玻片的數(shù)字圖像。病理學(xué)家和血液化驗設(shè)備操作員通常在視覺上檢查數(shù)字圖像以獲得關(guān)于組織樣本的信息并識別最適當?shù)闹委熞愿倪M臨床結(jié)果。為了產(chǎn)生彩色圖像，自動化載玻片掃描儀通常在紅色、綠色和藍色（RGB）通道中的每一個中獲取圖像并組合圖像以產(chǎn)生RGB圖像。掃描儀還獲取具有不同頻譜特性的多個圖像通道，像例如具有多節(jié)或可調(diào)諧濾波器的臺架（bench）的熒光成像器，以獲取圖像數(shù)據(jù)。為了得到合適的圖像數(shù)據(jù)，自動化載玻片掃描通常包括：在大數(shù)目的不同Z平面處自動掃描組織樣本。許多所捕獲的圖像提供極少價值或不提供價值，因為圖像數(shù)據(jù)通常在大部分Z平面中失焦。該問題同樣影響使用濾波器臺架的熒光成像。

此外，針對藍色或綠色通道中的最佳聚焦的Z平面可能不是針對紅色通道中的最佳聚焦的Z平面，尤其是如果被成像的特征是小的（例如，小于光的波長的20倍）。一個彩色通道中的圖像模糊可能削弱總體彩色圖像質(zhì)量，造成針對解釋、診斷和/或自動化圖像分析的嚴重問題。為了減少模糊，彩色載玻片掃描儀可以獲取圖像的完整Z堆疊（例如，針對每一個彩色通道的圖像的Z堆疊的集合）并使用復(fù)雜的自動聚焦算法來從Z堆疊創(chuàng)建單個圖像。不幸的是，這要求顯著的Z堆疊獲取時間、存儲大量Z堆疊數(shù)據(jù)的存儲器、和分析Z堆疊數(shù)據(jù)并生成彩色圖像的顯著處理時間。可替換地，常規(guī)彩色載玻片掃描儀可以選擇針對一個通道的聚焦平面（或焦平面）且然后在所選聚焦平面處掃描其它通道。例如，聚焦平面可以針對綠色通道的最佳聚焦而選擇。載玻片掃描儀在該聚焦平面處獲取紅色和藍色通道中的圖像以產(chǎn)生彩色或多頻譜圖像。不幸的是，用于所有通道的公共聚焦平面可能不是針對每一個通道的最佳聚焦平面，造成針對由顏色主導(dǎo)的特征而不是主導(dǎo)了聚焦過程的特征的復(fù)合圖像中的不希望的圖像模糊。

發(fā)明內(nèi)容

所公開的技術(shù)的至少一些實施例是成像系統(tǒng)，其通過在被選擇以改進光學(xué)銳利度、顏色可分離性和人類可讀性之間的平衡的焦平面處捕獲圖像來增強復(fù)合圖像的聚焦。數(shù)字成像器設(shè)備的每一個通道（例如，彩色通道）或濾波器波段可以具有不同的焦平面。“對焦的”焦平面可以被選擇以捕獲有限數(shù)目的圖像（例如，每通道或濾波器波段一個圖像）以產(chǎn)生針對所有彩色通道最優(yōu)地聚焦的復(fù)合圖像而同時限制成像時間、數(shù)據(jù)存儲等等。成像系統(tǒng)可以通過組合在相應(yīng)焦平面處獲得的不同彩色通道中的各個圖像來產(chǎn)生例如試樣的高度聚焦的彩色圖像。

焦平面或“對焦的”Z切片可以對應(yīng)于具有最少量的模糊、最銳利的圖像等的通道（或濾波器波段）中的所捕獲的圖像。每一個彩色通道（或濾波器波段）是使用針對該彩色通道（或濾波器波段）的最優(yōu)焦平面或Z切片來捕獲的以限制或相當大地減少在復(fù)合圖像中觀察到的模糊和/或失真（例如色差）的量。成像系統(tǒng)可以對指示例如來自患者的組織樣本的組織特性的一個或多個校準顯微鏡載玻片（例如幻影載玻片、組織特定訓(xùn)練載玻片等）進行成像。成像系統(tǒng)可以分析校準載玻片的所獲取的圖像以評估例如失真、色差或其它不希望的問題。在一些校準過程中，確定針對所有彩色通道的單個自動聚焦平面與針對每一個彩色通道的最佳單獨焦平面之間的色差或失真的影響。