[發(fā)明專利]成像方法、裝置及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810814359.0
• 申請(qǐng)日: 2018-07-23
• 公開（公告）號(hào): CN112333378A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李林森;孫瑞濤;徐家宏;周志良;姜澤飛;顏欽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市真邁生物科技有限公司
• 主分類號(hào): H04N5/232
• 分類號(hào): H04N5/232;G02B7/36
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤(rùn)

本發(fā)明公開了一種成像方法和成像系統(tǒng)，成像方法利用成像系統(tǒng)對(duì)對(duì)象進(jìn)行成像，成像系統(tǒng)包括鏡頭，對(duì)象包括位于第一預(yù)設(shè)軌道不同位置的第一對(duì)象、第二對(duì)象和第三對(duì)象，成像方法包括：使鏡頭和第一預(yù)設(shè)軌道依據(jù)第一預(yù)定關(guān)系相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以利用成像系統(tǒng)、無(wú)需對(duì)焦地獲得第三對(duì)象的清晰圖像，第一預(yù)定關(guān)系通過(guò)第一對(duì)象的焦面位置和第二對(duì)象的焦面位置確定。上述成像方法的成像效率較高，并且在追焦失敗的情況下仍能根據(jù)第一預(yù)定關(guān)系實(shí)現(xiàn)快速對(duì)焦，避免出現(xiàn)脫焦而導(dǎo)致拍攝圖像模糊的情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種成像方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在相關(guān)技術(shù)中，相機(jī)在每次拍攝時(shí)，都會(huì)快速調(diào)整焦距以獲得最清晰的焦面，從而得到清晰圖片，這一過(guò)程稱之為追焦。

但是在實(shí)際的應(yīng)用中利用相機(jī)進(jìn)行拍攝時(shí)，容易存在一些外界的干擾，例如，使用相機(jī)拍攝時(shí)，對(duì)象因存在其它雜光或表面存在灰塵或劃痕，從而導(dǎo)致相機(jī)追焦失敗，而在相機(jī)追焦失敗的情況下，如果相機(jī)無(wú)法重新追焦，則會(huì)導(dǎo)致圖像成像模糊。例如，在將相機(jī)應(yīng)用于序列測(cè)定時(shí)，如果對(duì)象為位于芯片中的核酸分子，在拍攝芯片內(nèi)部的液體帶有氣泡，大團(tuán)熒光雜質(zhì)或芯片表面灰塵、劃痕等的情況，均容易導(dǎo)致相機(jī)追焦失敗。

發(fā)明內(nèi)容

在基于成像獲取核酸信息的測(cè)序平臺(tái)，例如目前市面上的利用拍照獲得核酸信息的二代或三代測(cè)序平臺(tái)，包含利用成像系統(tǒng)對(duì)置于反應(yīng)器中的核酸進(jìn)行拍照的過(guò)程。

常見的，反應(yīng)器也被稱為芯片(Flowcell)，芯片可包含一條或多條平行的通道(channel)，通道用于出入以及承載試劑以形成序列測(cè)定反應(yīng)所需的環(huán)境。芯片可以由兩塊玻璃粘合而成，測(cè)序過(guò)程包含相機(jī)對(duì)芯片的一個(gè)固定區(qū)域進(jìn)行多輪拍照，每次拍攝的區(qū)域可稱之為Fov(field of view)，每一輪拍照可稱為一個(gè)cycle，兩個(gè)cycle之間包含重新通入試劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。

在正常拍照過(guò)程中，相機(jī)能夠大多數(shù)自動(dòng)追焦成功，即找到最清晰的焦面位置。在遇到干擾時(shí)，則有可能出現(xiàn)追焦失敗的情況。

圖1-3示意發(fā)明人試驗(yàn)中出現(xiàn)的成功追焦和異常追焦或失敗追焦的數(shù)據(jù)。

以連續(xù)拍攝同一cycle的兩行FOV為例，記錄拍攝時(shí)物鏡高度(Z值)坐標(biāo)，如圖1所示，橫坐標(biāo)為Fov的序號(hào)，前一半Fov是從Flowcell左側(cè)至右側(cè)順序拍攝，后一半Fov換行后從右至左拍攝。縱坐標(biāo)為顯微鏡物鏡距離相機(jī)高度，即Z值，單位為um，負(fù)值表示位于顯微鏡物鏡位于相機(jī)下方，Z值絕對(duì)值越大，說(shuō)明物鏡距離相機(jī)越遠(yuǎn)。

圖1顯示成功追焦拍攝300個(gè)Fov圖像所對(duì)應(yīng)的Z值曲線，圖2顯示拍攝200個(gè)Fov圖像中包含部分追焦異常(反映為部分Z值異常)所對(duì)應(yīng)的Z值曲線，在這種情況下，曲線異常部分即其中表現(xiàn)為凸起部分所對(duì)應(yīng)的圖像為非清晰/模糊圖像。

由于相機(jī)追焦存在一定局限，在遇到干擾后容易脫焦，脫焦后由于物鏡遠(yuǎn)離焦面，即追焦拍攝后續(xù)Fov物鏡與焦面位置的距離過(guò)大，即便干擾消除也無(wú)法回到焦面，這種情況如圖3所示。圖3中的前1-200個(gè)Fov屬于一個(gè)cycle，后面的Fov屬于另一cycle。圖3顯示在第268個(gè)Fov(位于另一cycle第一行)后，追焦失敗，且在干擾消失后，直到該cycle結(jié)束也未能重新追焦成功。

追焦失敗意味著模糊圖像，這會(huì)導(dǎo)致信息丟失。因此這是一個(gè)必須解決的問(wèn)題。現(xiàn)實(shí)情況下，無(wú)法完全杜絕干擾，但一般地，至少希望，在干擾消失后，又能夠獲取到清晰圖像。

發(fā)明人在分析大量的追焦成功和追焦異常的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，在物鏡固定的情況下，不同cycle(亦即不同時(shí)間)正常追焦相同的多個(gè)Fov所對(duì)應(yīng)的多條Z值曲線呈現(xiàn)出一定的規(guī)律。如圖4所示，展示了300個(gè)Fov在4個(gè)不同cycle正常追焦獲得清晰圖片對(duì)應(yīng)的Z值曲線。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)兩個(gè)規(guī)律：