[發明專利]用于校正顯微鏡物鏡視場中對焦平面變化的系統和方法

在審

• 申請號: 202080041304.6
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN113939759A
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 阿夫魯·科恩;洪迪慧;史蒂夫·盧克;斯蒂芬·萊茵
• 申請（專利權）人: 分子裝置有限公司
• 主分類號: G02B21/36
• 分類號: G02B21/36;G02B21/24;G02B7/38;H04N5/232;H04N5/225
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 張娜;林文

公開了用于生成放置在成像系統的樣本保持器上的樣本的聚焦校正圖像的計算機實現系統和方法。成像系統包括圖像傳感器和相對于圖像傳感器可移動的透鏡。生成透鏡的特征映射，其將圖像的每個像素的坐標與透鏡的定位相關聯。根據在在透鏡位于透鏡的對應定位時所獲取的樣本的多個圖像，圖像生成器生成樣本的聚焦校正圖像的輸出像素。圖像生成器根據特征映射選擇第二定位，從與第二定位相關聯的樣本的圖像中選擇圖像，并且根據與輸出像素對應的所選擇圖像的像素值來確定輸出像素值。

相關申請

本申請要求于2019年6月3日提交的美國申請第16/429,955號的優先權，通過引用而將其全文內容并入本文。

技術領域

本主題涉及顯微系統，并且更具體地，涉及一種用于從中生成聚焦校正圖像的系統和方法。

背景技術

成像系統可用于獲得生物樣本的顯微圖像?？梢允褂脠D像分析系統來處理這樣的圖像，來識別與其中的感興趣對象(細胞、細胞器等)相關聯的圖像像素、來對圖像中表示的不同類型的感興趣對象進行分類、來獲得關于這些感興趣的對象或其部分的度量等等。這樣的度量可以包括例如感興趣對象的計數、生物樣本中表示的每種類型感興趣對象的計數、細胞的大小(面積、周長、體積)、感興趣對象的大小的統計數據(平均值、眾數、中位數、標準偏差等)等等。

成像系統包括可放置待成像樣本的X-Y載物臺、光源、物鏡和圖像傳感器(例如電荷耦合器件、互補金屬氧化物半導體傳感器或其它光敏傳感器)。物鏡可以是單透鏡或包括彼此耦接的多個透鏡的復合透鏡。

載物臺和圖像傳感器通常具有彼此相對的平行平面表面，并且物鏡(單透鏡或復合透鏡)設置在這些表面之間。可以將物鏡和圖像傳感器作為一個單元沿著垂直于這些表面的方向移動，以調整物鏡和載物臺之間的距離。以這種方式移動物鏡和圖像傳感器在載物臺和物鏡之間確定聚焦平面，該聚焦平面將在圖像傳感器上聚焦。圖像傳感器根據在其上形成的圖像產生信號，并且這樣的信號用于確定由圖像傳感器產生的輸出圖像的像素。然而，由于例如物鏡的像場彎曲或其它聚焦像差，在圖像傳感器上形成的圖像在圖像的中心部分對焦時，圖像的外圍(或其它)部分可能會失焦。

可以通過將附加透鏡包括到復合物鏡和/或選擇構成物鏡的一個或多個透鏡的不同材料來改善上述聚焦像差。然而，即使使用此類附加透鏡或材料，也可能無法消除此類聚焦像差。此外，使用此類附加透鏡可能會顯著增加成像系統的成本或對成像系統的其它因素(例如光通量)產生負面影響。

發明內容

根據一個方面，一種用于使用成像系統生成在樣本保持器上的樣本的圖像的計算機實現系統，該成像系統包括圖像傳感器和相對于樣本保持器在第一位置(position)和第二位置之間可移動的透鏡，其中圖像傳感器產生二維像素陣列，計算機實現系統包括圖像采集器和圖像生成器。圖像采集器在處理器上操作并從圖像傳感器接收樣本的多個圖像，其中樣本的多個圖像中的每一個在透鏡位于在第一位置和第二位置之間的透鏡的第一多個定位/指定位置(location)中的相應一個定位時被捕獲。圖像生成器選擇與透鏡相關聯的特征映射，其中特征映射將由圖像傳感器產生的圖像的每個像素的坐標與第一位置和第二位置之間的透鏡的第二多個定位中的一個定位相關聯。此外，圖像生成器根據特征映射從與輸出圖像像素的坐標相關聯的第二多個定位中選擇第一定位、根據第一定位從第一多個定位中選擇第二定位、從與第二定位相關聯的樣本的多個圖像中選擇圖像、并根據多個圖像中與輸出像素相對應的所選擇圖像的像素值來確定輸出像素值。