[發明專利]一種基于深度學習的無透鏡顯微成像系統及方法

在審

• 申請號: 202010848884.1
• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN112131945A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 楊程;沈心雨;閆鋒;曹雪蕓;林嵐昆;孟云龍
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 俞滌炯

1.一種基于深度學習的無透鏡顯微成像系統，其特征在于，具體包括：

一無透鏡顯微成像模塊，包括樣品微腔和圖像傳感器芯片，所述樣品微腔用于裝載細胞樣品，所述樣品微腔的底部緊貼所述圖像傳感器芯片的表面，所述圖像傳感器芯片用于記錄所述細胞樣品的投影顯微圖像；

一光源模塊，設置于所述無透鏡顯微成像模塊的正上方，且所述光源模塊的發光面覆蓋整個所述圖像傳感器芯片，所述光源模塊用于在所述細胞樣品成像時提供光源；

一微流控模塊，連接所述樣品微腔，所述微流控模塊用于向所述樣品微腔中定量注入所述細胞樣品；

一明場顯微鏡，用于記錄所述細胞樣品的明場顯微圖像；

一圖像處理與顯示模塊，分別連接所述圖像傳感器芯片和所述明場顯微鏡，用于將相同視場下的所述投影顯微圖像和所述明場顯微圖像一一對應生成圖像對，并根據各所述圖像對訓練得到深度學習網絡模型，并顯示模型訓練結果。

2.根據權利要求1所述的無透鏡顯微成像系統，其特征在于，還包括一時序控制模塊，分別連接所述圖像傳感器芯片、所述光源模塊、所述明場顯微鏡和所述圖像處理與顯示模塊，用于控制所述圖像傳感器芯片、所述光源模塊、所述明場顯微鏡和所述圖像處理與顯示模塊的工作時序。

3.根據權利要求1所述的無透鏡顯微成像系統，其特征在于，所述樣品微腔包括頂板、底板以及所述位于所述頂板和所述底板之間的腔體，所述底板緊貼所述圖像傳感器芯片的表面。

4.根據權利要求3所述的無透鏡顯微成像系統，其特征在于，所述頂板的厚度≥50μm，所述底板的厚度為5μm～100μm，所述腔體的高度為50μm～100μm。

5.根據權利要求3所述的無透鏡顯微成像系統，其特征在于，所述底板為長方形且所述底板完全覆蓋所述圖像傳感器芯片的表面。

6.根據權利要求3所述的無透鏡顯微成像系統，其特征在于，所述腔體的兩端分別設有一進樣口和一出樣口，所述進樣口和所述出樣口分別與所述底板垂直。

7.根據權利要求6所述的無透鏡顯微成像系統，其特征在于，所述微流控模塊包括注射器和橡膠導管，所述橡膠導管分別連接所述注射器和所述進樣口，所述注射器通過所述橡膠導管向所述進樣口定量注入所述細胞樣品。

8.根據權利要求7所述的無透鏡顯微成像系統，其特征在于，所述出樣口通過所述橡膠導管連接一廢液池，所述樣品微腔中的所述細胞樣品通過所述出樣口并經由所述橡膠導管排出至所述廢液池。

9.根據權利要求1所述的無透鏡顯微成像系統，其特征在于，所述光源模塊為LED點光源。

10.根據權利要求1所述的無透鏡顯微成像系統，其特征在于，所述圖像傳感器芯片為COMS圖像傳感器結構，或半浮柵晶體管結構，或復合介質柵光敏探測器陣列結構。

11.根據權利要求10所述的無透鏡顯微成像系統，其特征在于，所述圖像傳感器芯片的像素數目≥1000萬。

12.根據權利要求1所述的無透鏡顯微成像系統，其特征在于，所述圖像處理與顯示模塊包括：

圖像預處理單元，用于將相同視場下的所述投影顯微圖像和所述明場顯微圖像一一對應生成圖像對，將各所述圖像對加入一數據集并對所述數據集進行擴充；

模型訓練單元，連接所述圖像預處理單元，用于構建生成對抗網絡的網絡結構和相應的損失函數，根據擴充后的所述數據集訓練得到得到深度學習網絡模型，并顯示模型訓練結果。

13.根據權利要求12所述的無透鏡顯微成像系統，其特征在于，所述圖像處理與顯示模塊還包括：

圖像處理單元，連接所述模型訓練單元，用于獲取單幅所述投影顯微圖像，并將所述投影顯微圖像輸入所述深度學習網絡模型進行處理得到具有所述明場顯微圖像的成像分辨率和成像風格的圖像。