用于多频谱成像的自动聚焦方法和系统的制作方法_4

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aen)和九个蓝色通 道偏移(offsetbluJ,针对每一个载玻片定位有每一种中的一个。在一些实施例中,模型还 可以存储被用于确定基本焦平面的图像的类型的指示(例如灰阶图像、特定滤波器波段、特 定彩色通道)。尽管表2中存储的数据以人类容易解释的格式示出,但是本领域技术人员将 认识到,数据可以以任何方式或数据结构存储。
[0036] 图5是图示了依照一些实施例的用于基于自动聚焦模型捕获载玻片的图像的图2 的扫描组件230的处理的流程图。在块505中,组件基于模型来确定载玻片定位。使用表1 的模型作为示例,组件可以通过将载玻片分割成对应于3x3网格的9个部分来识别对应于 3x3网格中的每一个定位的载玻片部分。在一些实施例中,模型可以包括关于每一个部分的 位置的附加信息,如果例如这些部分不是相同大小的话;扫描组件可以使用该信息来确定 载玻片定位。在块510-550中,组件循环通过每一个所确定的载玻片定位以捕获针对每一 个载玻片定位的一个或多个图像。在块515中,使用自动聚焦技术来识别针对当前载玻片 的对焦的焦点"基本"平面。基本平面是通过分析以生成了用于识别模型中的基本平面的 图像的相同方式生成的图像来识别的。例如,如果模型中的基本平面是通过分析灰阶图像 来识别的,则扫描组件分析当前载玻片的灰阶图像以确定针对当前载玻片的基本平面。在 块520-545中,组件循环通过每一个彩色通道(或滤波器波段)以捕获针对每一个的对应图 像。在块525中,确定由模型存储的针对当前彩色通道(或滤波器波段)的偏移。在块530 中,组件基于在块515中确定的"基本"平面以及偏移来调节焦平面。例如,如果所确定的 "基本"平面在3. 2μm处并且偏移为-1. 1μm,则组件将把焦平面调节至2. 1μm。在块535 中,组件使用经调节的焦平面和当前彩色通道(或滤波器波段)来捕获载玻片的图像。在块 540中,存储所捕获的图像。在块545中,选择下一彩色通道(或滤波器波段),如果存在的 话,并且,组件然后循环回来以处理下一彩色通道(或滤波器波段)。在块550中,组件选择 下一载玻片定位,如果存在的话,且然后循环回来以处理下一载玻片定位。组件然后返回所 捕获的图像数据以用于进一步处理和分析。
[0037] 图6是图示了用于基于诸如由Z校准生成的自动聚焦模型之类的之前生成的自动 聚焦模型生成针对载玻片的图像的Z扫描组件240的处理的流程图。在块605中,组件生 成针对当前载玻片的Z切片。在块610中,基于模型来确定载玻片定位。使用表2的模型 作为示例,组件可以通过将载玻片分割成对应于3x3网格的9个部分来识别对应于3x3网 格中的每一个定位的载玻片部分。在一些实施例中,模型可以包括关于每一个部分的位置 的附加信息,如果例如这些部分不是相同大小的话;Z扫描组件可以使用该信息来确定载 玻片定位。在块615-675中,组件循环通过每一个所确定的载玻片定位以捕获针对每一个 载玻片定位的一个或多个图像。在块620中,分析所生成的Z切片以识别具有最锐利图像 的Z切片。通过分析以生成了用于识别模型中的基本Z切片的图像的相同方式生成的图像 来识别基本Z切片。例如,如果通过分析灰阶图像识别了模型中的基本Z切片,则Z扫描组 件分析当前载玻片的灰阶图像以确定针对当前载玻片的基本Z切片。作为另一示例,如果 通过分析红色通道图像识别了模型中的基本Z切片,则Z扫描组件分析当前载玻片的红色 通道图像以确定针对当前载玻片的基本Z切片。在块625-670中,组件循环通过每一个彩 色通道(或滤波器波段)以捕获针对每一个的对应图像。在块630中,组件确定模型所存储 的针对当前彩色通道(或滤波器波段)的偏移。在块635中,组件基于在块620中确定的基 本Z切片以及所确定的偏移来确定偏移Z切片。例如,如果所确定的"基本"Z切片具有索 弓丨7并且偏移为-2,则组件将识别对应于索引5的Z切片。在块640中,组件使用聚焦锐利 度度量来确定基本Z切片的锐利度,该聚焦锐利度度量诸如是图像和经漂移(例如,在一个 方向上漂移几个像素)的相同图像之间的绝对差之和、图像和利用平滑操作对成像进行滤 波的结果之间的绝对差之和、在利用不同滤波尺度处的多个平滑操作对图像进行滤波之后 提取的聚焦锐利度度量、或其任何组合。在块645中,组件确定偏移Z切片的锐利度。在判 决块650中,如果基本Z切片的锐利度大于偏移Z切片的锐利度,则组件在块655处继续, 否则组件在块665处继续。在块655中,将基本Z切片选择为针对当前载玻片定位和彩色 通道(或滤波器波段)的图像数据。以此方式,如果偏移Z切片的锐利度小于基本Z切片的 锐利度,则将选择较锐利的Z切片。在块660中,组件可选地更新模型以调节针对当前载玻 片定位和彩色通道(或滤波器波段)的偏移。例如,每当特定模型用于分析载玻片时,组件可 以记录针对每一个载玻片定位和彩色通道(或滤波器波段)对而选择的Z切片的索引并在 更新模型时使用该信息来计算平均。例如,之前的5、10、15或100个Z切片索引的平均(例 如,加权平均)可以用于更新模型。在块665中,组件将偏移Z切片选择为针对当前载玻片 定位和彩色通道(或滤波器波段)的图像数据。在块670中,选择下一彩色通道(或滤波器 波段),如果存在的话,并且,组件然后循环回来以处理下一彩色通道(或滤波器波段)。在块 675中,选择下一载玻片定位,如果存在的话,并且,组件然后循环回来以处理下一载玻片定 位。组件然后返回所选图像数据以用于进一步处理和分析。
[0038]图7是图示了依照一些实施例的用于确定是否需要更新之前生成的模型且如果 需要则更新模型的测试组件250的处理的框图。在块705中,组件调用Z校准组件以基于 所接收到的载玻片生成新模型。在块710中,组件存储新模型。在块715中,由组件确定载 玻片定位。在块720-740中,组件循环通过每一个载玻片定位以确定新模型与之前生成的 模型之间的偏移差。在块725-735中,组件循环通过每一个彩色通道(或滤波器波段)。在 块730中,确定针对新模型中的当前定位和彩色通道(或滤波器波段)的偏移之间的差,并且 组件确定针对之前生成的模型中的当前定位和彩色通道(或滤波器波段)的偏移。在块735 中,组件选择下一彩色通道(或滤波器波段),如果存在的话,并然后循环回来以处理下一彩 色通道(或滤波器波段)。在块740中,选择下一载玻片定位,如果存在的话,并且,组件然后 循环回来以处理下一载玻片定位。在块745中,组件计算对应于两个模型之间的距离的模 型差值。例如,通过计算在块730中确定的偏移差的平均来确定差值。作为另一示例,每一 个模型可以是偏移矢量并基于偏移差平方和的平方根来计算二者之间的距离(例如,
其中,Λ表示载玻片定位和彩色通道(或滤波器波段)对的数目,并且满蔡差表示在块730中针对特定载玻片定位和彩色通道(或滤波器波段)对而计算的偏移确定。在判决块750 中,如果所确定的模型差值大于预定的阈值,则组件在块755处继续,否则组件结束。在块 755中,通过例如利用新模型替代之前生成的模型、取得针对对应于模型的日期的之前计算 的偏移的平均(例如,加权平均)等等来更新模型。
[0039] 图8A-8E是在一些实施例中针对特定载玻片生成的各种Z切片或焦平面处的图 像。该示例中的试样利用双色ISH(原位杂交)方法而染色,并且目标是对点进行检测和分 类,该点是通过细胞核内的特定基因的显色标记的肿瘤细胞内的特定基因表达的指示符。 在ISH中,加标签的互补DNA或RNA链用于定位DNA/RNA序列,其进而充当染色体结构的 指示符。可能合期望的是,使用考虑点的锐利度且被适配于试样和染色方法的聚焦量度, 其中点检测是图像分析的相关部分。对于该图像数据,图像中的相关结构是较大的蓝色团 块(blob)和小黑色和红色点。在一些实施例中,可以采用针对显微镜载玻片上的试样和 在成像之前被应用于试样的染色方法而专门化的聚焦锐利度度量。对于该图像数据,可以 选择聚焦以找到针对蓝色团块、红色点和黑色点的最锐利的表示,并且可以应用相应聚焦 锐利度度量。用于增强从(一个或多个)图像中的稍圆的特征(例如,点状或盘状形状)对 聚焦锐利度量度的贡献的方法是使量度的计算基于在图像处理文献中称为使用径向对称 运算符或定向梯度浓度滤波器的方法的响应。检测已知目标大小范围的圆点的示例方法 被公开在Q·Yang和B.Parvin,''Perceptualorganizationofradialsymmetries, 〃 inProceedingsof:ComputerVisionandPatternRecognition,Volume1, (2004); G.Loy和A.Zelinsky,''Fastradialsymmetryfordetectingpointsofinterest, 〃IEEETransactionsonPatternAnalysisandMachineIntelligence,第 25 卷,第 8 期,第 959-973 页(2003);以及 0·Sch
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