[發(fā)明專利]編碼光照實(shí)時(shí)對(duì)焦掃描成像裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011215791.1
• 申請(qǐng)日: 2020-11-04
• 公開（公告）號(hào): CN112367447B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張永兵;辛開發(fā);季向陽;何永紅;王好謙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)深圳國際研究生院
• 主分類號(hào): H04N5/225
• 分類號(hào): H04N5/225;H04N5/232;H04B10/50;H04B10/516
• 代理公司: 深圳新創(chuàng)友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44223
• 代理人: 方艷平

本發(fā)明公開了一種編碼光照實(shí)時(shí)對(duì)焦掃描成像裝置，包括LED陣列、載物臺(tái)、物鏡、液態(tài)鏡頭、透鏡套筒和相機(jī)，其中所述LED陣列位于所述載物臺(tái)的一側(cè)，所述物鏡、所述液態(tài)鏡頭、所述透鏡套筒和所述相機(jī)位于所述載物臺(tái)的另一側(cè)，所述載物臺(tái)用于置放樣本，所述LED陣列用于發(fā)射明場(chǎng)光或編碼光，所述明場(chǎng)光或所述編碼光分別透過所述樣本后依次經(jīng)過所述物鏡、所述液態(tài)鏡頭和所述透鏡套筒到達(dá)所述相機(jī)以通過所述相機(jī)拍攝明場(chǎng)圖像或編碼光照明圖像。本發(fā)明還公開了一種編碼光照實(shí)時(shí)對(duì)焦掃描成像方法，采用上述的裝置進(jìn)行。本發(fā)明能夠低成本地實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確定焦。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及編碼光照實(shí)時(shí)對(duì)焦掃描成像裝置和方法。

背景技術(shù)

2017年，飛利浦的wsi(whole slide imaging，全切片成像)系統(tǒng)通過了FDA(Foodand DrugAdministration，美國食品藥品監(jiān)督管理局)的認(rèn)證，用于臨床診斷，標(biāo)志著數(shù)字病理學(xué)在臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用的可行性。全切片成像將病理切片數(shù)字化，并保存在計(jì)算機(jī)中，方便存儲(chǔ)和查閱，這項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步可以極大推動(dòng)數(shù)字病理學(xué)的發(fā)展。為了獲取高分辨率的圖像，全切片圖像獲取過程中需要使用高數(shù)值孔徑的物鏡，使得系統(tǒng)的景深很小，正確的對(duì)焦使系統(tǒng)處于景深范圍內(nèi)是獲取清晰的全切片圖像的重要因素。

傳統(tǒng)的對(duì)焦方式是基于z堆棧的方式，在z軸范圍內(nèi)拍攝大量圖片并選取圖像質(zhì)量最高的一張作為準(zhǔn)焦圖像，但是這種方式需要大量的時(shí)間開支。另外還有基于聚焦圖的方式進(jìn)行對(duì)焦，在樣本的部分視場(chǎng)通過堆棧獲取準(zhǔn)焦位置，并通過插值的方式得到樣本全部視場(chǎng)準(zhǔn)焦位置，但是這種方法需要額外時(shí)間獲取聚焦圖。此外還有基于反射的方式進(jìn)行定焦，通過探測(cè)樣本反射激光的位置確定離焦量，但是這種方法需要額外的器件，增加了成本。

以上方法中額外的時(shí)間開支或者額外的硬件設(shè)備需求，都影響了wsi在臨床應(yīng)用的推廣。

以上背景技術(shù)內(nèi)容的公開僅用于輔助理解本發(fā)明的構(gòu)思及技術(shù)方案，其并不必然屬于本專利申請(qǐng)的現(xiàn)有技術(shù)，在沒有明確的證據(jù)表明上述內(nèi)容在本專利申請(qǐng)的申請(qǐng)日已經(jīng)公開的情況下，上述背景技術(shù)不應(yīng)當(dāng)用于評(píng)價(jià)本申請(qǐng)的新穎性和創(chuàng)造性。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種編碼光照實(shí)時(shí)對(duì)焦掃描成像裝置和方法，能夠低成本地實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確定焦。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例公開了一種編碼光照實(shí)時(shí)對(duì)焦掃描成像裝置，包括LED陣列、載物臺(tái)、物鏡、液態(tài)鏡頭、透鏡套筒和相機(jī)，其中所述LED陣列位于所述載物臺(tái)的一側(cè)，所述物鏡、所述液態(tài)鏡頭、所述透鏡套筒和所述相機(jī)位于所述載物臺(tái)的另一側(cè)，所述載物臺(tái)用于置放樣本，所述LED陣列用于發(fā)射明場(chǎng)光或編碼光，所述明場(chǎng)光或所述編碼光分別透過所述樣本后依次經(jīng)過所述物鏡、所述液態(tài)鏡頭和所述透鏡套筒到達(dá)所述相機(jī)以通過所述相機(jī)拍攝明場(chǎng)圖像或編碼光照明圖像。

優(yōu)選地，所述明場(chǎng)光是通過所述LED陣列上的所有LED發(fā)出白光而得到。

優(yōu)選地，所述編碼光是通過所述LED陣列上位于所述樣本的兩側(cè)的兩個(gè)LED分別發(fā)出不同波長的光且其他LED不發(fā)光而得到。

本發(fā)明還公開了一種編碼光照實(shí)時(shí)對(duì)焦掃描成像方法，包括以下步驟：

S1：搭建權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的編碼光照實(shí)時(shí)對(duì)焦掃描成像裝置；

S2：將待測(cè)的樣本置于所述載物臺(tái)上以使得所述物鏡對(duì)準(zhǔn)所述樣本的任一空間位置，在該空間位置以預(yù)定的步長調(diào)整所述液態(tài)鏡頭的電流，并在每個(gè)電流值下分別拍攝明場(chǎng)圖像和編碼光照明圖像，計(jì)算每張所述明場(chǎng)圖像的離焦量以得到對(duì)應(yīng)的每張編碼光照明圖像的離焦量；

S3：將多張所述編碼光照明圖像與對(duì)應(yīng)的離焦量分別作為卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出，以對(duì)所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練；