[發(fā)明專利]使用一堆散焦全息圖像來識別生物顆粒的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580068881.3
• 申請日: 2015-12-17
• 公開（公告）號: CN107110762B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 弗朗索瓦·派勞特;皮埃爾·喬利;昆廷·宙索;邁克·克羅斯特·蘭茨貝格;愛麗絲·杜特
• 申請（專利權(quán)）人: 原子能和替代能源委員會;生物梅里埃
• 主分類號: G01N15/14
• 分類號: G01N15/14
• 代理公司: 北京派特恩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11270
• 代理人: 王琳;姚開麗

本發(fā)明涉及一種根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)所獲得的一堆全息圖像來識別生物顆粒的方法。從圖像堆中提取以待分析的生物顆粒為中心的一堆圖像塊，并確定與焦平面對應(yīng)的參考塊。針對該圖像堆中的每個圖像塊計算特征量，并且將沿著光學(xué)系統(tǒng)的光軸的該特征量的輪廓與同已知的顆粒類型有關(guān)的多個標準輪廓進行比較。在替換方式中，針對預(yù)定的散焦偏差，從一堆圖像塊中提取該堆圖像中的圖像塊，并且將由此提取的圖像塊與同已知的顆粒類型有關(guān)的標準塊進行比較。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體涉及生物顆粒的光學(xué)分析的領(lǐng)域，特別適用于微生物診斷，更特別地，適用于微生物和/或它們應(yīng)激反應(yīng)條件的識別。生物顆粒的光學(xué)分析還可以應(yīng)用于細胞培養(yǎng)的監(jiān)測。

背景技術(shù)

數(shù)字全息顯微術(shù)，DHM，是一種已知的成像技術(shù)，使傳統(tǒng)的光學(xué)顯微術(shù)的景深限制被克服。示意性地，數(shù)字全息顯微術(shù)包括：記錄由所觀測的物體所衍射的光波和具有空間相干性的參考波之間的干涉所形成的全息圖。在Myung K.Kim于2010年1月在SPIE Reviews第1卷第1號發(fā)表的題為《Principles and techniques of digital holographicmicroscopy(數(shù)字全息顯微術(shù)的原理和技術(shù))》的文章中可以找到對數(shù)字全息顯微術(shù)的概述。

近來提出了將數(shù)字全息顯微術(shù)用于微生物的自動識別。例如，N.Wu等人在Computational and Mathematical Methods in Medicine第2013卷、文章號ID 162105中發(fā)表的題為《Three-dimensional identification of microorganisms using a digitalholographic microscope(使用數(shù)字全息顯微鏡的微生物三維識別)》的文章描述了一種方法，該方法用于通過朝著與顆粒上的聚焦對應(yīng)的平面的數(shù)值傳播來識別待分析的體積中細菌的不同類型。在不同深度聚焦的圖像被用于對微生物的三維表示進行重構(gòu)。然后，使用非線性3D濾波來對在它們進行分類。

類似地，Ahmed El Mallahi于2013年1月在Applied Optics第52卷第1號中發(fā)表的題為《Automated three-dimensional detection and classification of livingorganisms using digital holography microscopy with partial spatial coherentsource:application to monitoring of drinking water resources(使用具有局部空間相干源的數(shù)字全息顯微術(shù)的活有機體的自動三維檢測和分類：應(yīng)用于飲用水資源的監(jiān)測)》的文章描述了一種方法，該方法包括：用于檢測待分析的體積中的細菌的位置的第一步驟；使用數(shù)值傳播而在體積中的不同深度處聚焦的聚焦步驟；隨后根據(jù)細菌的形態(tài)特征來對細菌進行分類。

然而，前述識別方法是復(fù)雜的，因為它們需要在相繼的焦平面中聚焦。相反地，對于以低誤檢率識別微生物類型來說，在單個焦平面中(換言之，在單個分析深度處)的聚焦一般而言是不夠的。

因此，本發(fā)明的目的是提出一種用于通過數(shù)字全息顯微術(shù)來識別有機顆粒的方法，該方法允許獲得低誤檢率而同時該方法是簡單又魯棒的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是由一種根據(jù)使用光學(xué)系統(tǒng)所獲得的一堆全息圖像來識別生物顆粒的方法來限定的，其中：

–針對相對于焦平面的多個散焦偏差來獲得所述全息圖像，沿著所述光學(xué)系統(tǒng)的光軸取得所述散焦偏差；

-在所述一堆全息圖像中選擇與焦平面最接近的圖像作為參考全息圖像；

-針對感興趣生物顆粒，從所述一堆全息圖像中提取包括所述感興趣生物顆粒的一堆圖像塊；

-從所提取的一堆圖像塊中識別感興趣顆粒的類型。