[發明專利]用于顯微系統中避碰的光學三維掃描

在審

• 申請號: 202011103101.3
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112669397A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 拉爾斯·奧姆勒;張浩一
• 申請（專利權）人: 卡爾蔡司有限公司
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 張夢澤

本發明涉及用于X射線CT顯微鏡的避碰系統和方法，其處理對象在不同角度的圖像數據并生成該對象的模型。該模型則用于配置顯微鏡進行操作，并能避免顯微鏡與對象之間發生碰撞。

技術領域

X射線計算機層析成像(CT)是一種無損檢查和分析對象內部結構的技術。通常，隨著X射線穿透對象，X射線被吸收或散射。然后由檢測器系統檢測尚未吸收或散射的X射線。檢測器系統處所形成的圖像稱為X射線投影。然后，隨著以不同角度掃描對象，經由標準的CT重建算法根據一系列這樣的投影來重建層析成像的體數據集。

X射線CT系統具有諸多不同的配置。在X射線顯微系統中，X射線源和檢測器很大，而掃描的對象通常很小，因此X射線源和檢測器大多固定，而對象則在X射線束中旋轉。這與醫用CT系統形成對比，在醫用CT系統中，患者為固定，而放射源和檢測器則圍繞患者旋轉。

背景技術

在許多情形下，在X射線顯微系統中掃描的對象具有未知的先天形狀。例如，即使在可獲得CAD模型或對象出自規格已知的核心樣本的情形下，對象是否精確對準也往往仍未可知。而且，當選擇不同的關注區域并在射束路徑中重新對準對象時，對準可能有所變化。這樣導致的問題在于，當移動對象進行掃描(主要是旋轉)，對象可能與掃描設置(X射線源或檢測器中最接近對象的部分)發生碰撞。X射線源和/或檢測器需要移近對象才能獲得最優系統性能，因此挑戰避碰通常會愈加困難。

在其他電磁譜區操作的其他顯微/層析成像系統中也存在類似的設置，諸如光學相干層析成像儀和共聚焦顯微鏡(光學投影層析成像儀)。其他實例包括掃描電子顯微鏡(SEM)和聚焦離子束(FIB)系統-即帶電粒子成像系統。

如果可獲得對象的3D模型(例如3D表示，諸如網格或曲面數據)和設置的3D模型，則能避免碰撞。這種對象的數字3D模型的另一用途是通過射線追蹤預測所得的X射線圖像。這樣的模擬圖像能夠用于成像區域選擇、對比度增強、系統配置(例如電源電壓或功率)或全自動掃描以及改進X射線重建。

發明內容

總體而言，根據一方面，本發明的特征在于一種用于顯微鏡的避碰系統。該系統包括：一個或多個相機，其用于捕獲裝載到顯微鏡的對象圖像；以及計算機，其處理對象與相機成不同角度時的圖像數據，生成對象的模型，并使用該模型配置顯微鏡進行操作。

在某些實施方案中，計算機使用模型來避免顯微鏡與對象之間發生碰撞。

而且，顯微鏡可以例如是X射線顯微鏡、掃描電子顯微鏡、聚焦離子束系統或光學顯微鏡。

優選地，計算機進一步具有同樣用于配置顯微鏡的源子系統和/或檢測器子系統的模型。此外，計算機例如接收源子系統和/或檢測器子系統的當前位置數據。另外，計算機可呈現包括對象的模型的顯示。

在某些實施方案中，提供光源，用于在計算機的控制下照亮對象。該光源可以不同的顏色和/或對象背景照亮對象。

總體而言，根據另一方面，本發明的特征在于一種用于顯微鏡的避碰方法。該方法包括捕獲對象在不同角度的圖像數據，生成對象的模型，并使用該模型來配置顯微鏡進行操作。

總體而言，根據又一方面，本發明的特征在于一種在顯微系統的顯示器上呈現的用戶界面。該界面包括：控件，其用于移動源載物臺和/或對象載物臺和/或檢測器載物臺；以及圖像區域，其中呈現待成像的對象的模型。

現將參照附圖且在權利要求書中更具體地描述本發明的上述和其他特征，包括各種新穎性構建細節和部件組合以及其他優勢。應當理解，體現本發明的特定方法和設備是通過舉例說明的方式示出，而非對本發明的限制。在不脫離本發明保護范圍的情況下，可以在若干實施方案中采用本發明的原理和特征。

附圖說明

在附圖中，不同視圖中的附圖標記指代相同的部分。附圖未必按比例繪制；而重點在于說明本發明的原理。圖中：