CN103175780A

CN103175780A - 大尺度生物组织连续切片的自动化成像系统

Info

Publication number: CN103175780A
Application number: CN2013100908021A
Authority: CN
Inventors: 邵志峰; 李小卫; 孟军
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2013-03-20
Filing date: 2013-03-20
Publication date: 2013-06-26

Abstract

本发明提供了一种大尺度生物组织连续切片的成像系统，包括：图像获取单元，其获得所述连续切片的数字化图像；拼接单元，其对所述图像进行二维拼接从而形成大尺寸切片的完整图像；及控制单元，其控制所述图像获取单元自动进行成像并控制所述拼接单元自动进行拼接。所述控制单元控制图像获取单元自动连续获取所述切片的图像，并控制取所述拼接单元对由所述图像获取单元获取的连续切片图像进行拼接，从而获得试样完整的数字化图像。

Description

大尺度生物组织连续切片的自动化成像系统

技术领域

本发明涉及一种大尺度生物组织连续切片的自动化成像系统，特别是软件控制系统实现对海量大尺度生物组织连续切片的自动化成像和二维数字化图像的拼接。

背景技术

人体病理切片或者生物组织切片的成像是获取信息的必须手段。特别是对于医院病理科海量的切片，或者实验室为了研究生物组织结构而产生的大量连续切片，其用人工成像的工作量巨大，费时，费力。另外，传统光学显微镜的视野有限，远远小于病理切片和生物组织切片的尺寸，难以提供切片完整的数字图像信息。

此外，对于商业化的扫描成像设备，一般集成了显微镜和其他外围设备，系统比较复杂，成本也较高。

由此，业界需要一种低成本的海量大尺度生物组织连续切片的自动化成像系统。

发明内容

为了达成上述目的，本发明旨在提供一种低成本的海量大尺度生物组织连续切片的自动化成像系统。

为此，本发明提供了一种大尺度生物组织连续切片的成像系统，包括：图像获取单元，其获得所述连续切片的数字化图像；拼接单元，其对所述图像进行二维拼接从而形成大尺寸切片的完整图像；及控制单元，其控制所述图像获取单元自动进行成像并控制所述拼接单元自动进行拼接。所述控制单元控制图像获取单元自动连续获取所述切片的图像，并控制取所述拼接单元对由所述图像获取单元获取的连续切片图像拼接，从而获得试样完整的数字化图像。

一些实施例中，所述成像单元包括：光学组件，其用以收集透射自所述连续切片的光学信号；成像组件，其用以将所述光学信号转换为数字图像信号；及光源组件，其为所述光学组件提供照明。

一些实施例中，所述光学组件包括：物镜组，其包括不同放大倍数和数值孔径的物镜，所述控制单元根据不同分辨率的要求选择不同数值孔径的物镜；及可转换滤光片盒，其包括多个可选择特定波长范围的滤光片组，所述控制单元根据预先设定的成像要求切换不同的滤光片组,从而使得所述系统可以对不同颜色标记的生物切片样品进行成像。

一些实施例中，所述光源为发光二极管，激光器，或者汞灯光源。

一些实施例中，所述成像组件为相机。

一些实施例中，所述相机为电子耦合器件（CCD），或互补氧化金属半导体（CMOS）相机。

一些实施例中，所述成像系统还包括防止焦距漂移单元，在所述成像过程中，其利用特定波长的光在所述物镜组与所述切片的界面反射的回波来锁定所述物镜组与所述切片的距离，从而防止切片移动位置所造成的失焦现象，保证图像质量。

一些实施例中，所述控制单元在调整所述载物台的位置之后，再进行所述滤光片组的切换，从而实现同一位置自动拍摄不同颜色的多幅图。

一些实施例中，所述拼接单元包括：对于获得的切片数字图像做去背景，归一化等必要的处理后，按照拍摄时设定的连续两幅图像之间的重叠区域的尺寸和重叠区域图像信息的相关度来实现多张图像的拼接，最终获得大尺寸切片的完整数字图像。

本系统连续大尺度生物组织连续切片自动化成像系统，通过对电动载物台、物镜组、滤光片组、照明光源，拍摄相机的自动控制，可实现对海量大尺度生物组织连续切片的自动化成像，既能提供明场成像也能提供荧光成像，简化了现有技术的复杂程度并且降低了成本。同时，在同一位置，通过滤光片的转换，可以拍摄到不同波长范围的图像，尤其在观察多种标记物标记的生物样品有非常重要的应用价值。

结合附图，根据下文的通过示例说明本发明主旨的描述可清楚本发明的其它方面和优点。

附图说明

结合附图，通过下文详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中：

图1为根据本发明的一种大尺度生物组织连续切片成像系统的结构示意图；及

图2为根据本发明的一种大尺度生物组织连续切片成像系统的实例的结构示意图。

具体实施方式

参见本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能对层及区域的尺寸及相对尺寸进行了放大或变形。

应理解，本发明的描述/图示为单个单元的部分可存在于两个或两个以上的物理上独立但合作实现所描述/图示之功能的实体。此外，描述/图示为两个或两个以上物理上独立的部分可集成入一个单独的物理上实体以进行所描述/图示的功能。

现参考图1详细描述根据本发明实施例的大尺度生物组织连续切片的成像系统。如图1所示，根据本发明实施例的大尺度生物组织连续切片的成像系统包括图像获取单元，其获得所述连续切片的数字化图像；拼接单元，其对所述图像进行二维拼接从而形成大尺寸切片的完整图像；及控制单元，其控制所述图像获取单元自动进行成像并控制所述拼接单元自动进行拼接。所述控制单元控制图像获取单元自动连续获取所述切片的图像，并控制取所述拼接单元对由所述图像获取单元获取的连续切片图像进行拼接，从而获得试样完整的数字化图像。

本实施例中，所述成像单元包括光学组件，其用以收集透射自所述连续切片的光学信号；成像组件，其用以将所述光学信号转换为数字图像信号；及光源组件，其为所述光学组件提供照明。

具体地，所述光学组件包括物镜组，其包括不同放大倍数和数值孔径的物镜，所述控制单元根据不同分辨率的要求选择不同数值孔径的物镜；及可转换滤光片盒。所述可转换滤光片盒包括多个可选择特定波长范围的滤光片组，所述控制单元根据预先设定的成像要求切换不同的滤光片组，从而使得所述系统可以对不同颜色标记的生物切片样品进行成像。

较佳实施例中，所述光源为发光二极管，激光器，或者汞灯光源。

此外，本实施例中，所述成像组件为相机。具体地，所述相机为电子耦合器件（CCD），或互补氧化金属半导体（CMOS）相机。

较佳实施例中，所述成像系统还包括防止焦距漂移单元，在所述成像过程中，其利用特定波长的光在所述物镜组与所述切片的界面反射的回波来锁定所述物镜组与所述切片的距离，从而防止切片移动位置所造成的失焦现象，保证图像质量。

此外，所述控制单元在调整所述载物台的位置之后，再进行所述滤光片组的切换，从而实现同一位置自动拍摄不同颜色的多幅图。

较佳实施例中，所述拼接单元还包括：对于获得的切片数字图像做去背景，归一化等必要的处理后，按照拍摄时设定的连续两幅图像之间的重叠区域的尺寸和重叠区域图像信息的相关度来实现多张图像的拼接，最终获得大尺寸切片的完整数字图像。

现参考图2详细描述实现根据本发明的系统出现系统的实例。

图2为本系统一种大尺度生物组织连续切片自动成像系统的实例的结构意图。如图2所示，本系统为一种自动化成像系统，包括：光学成像单元10、防止焦点漂移单元11、计算机控制系统12以及相机13。

光学成像系统10包括电动载物台100，物镜组101，及电动转换滤光片盒102和透镜103。

电动载物台100用于放置试样，实际操作中，选择试样中感兴趣的区域，一般通过选择该区域的两个对角点坐标，从而确定出切片的矩形区域，然后通过计算机12软件控制电动载物台100和CCD13，实现试样移动一个位置，取图，再移动和取图的循环，直到拍摄完整个所选择的区域。考虑到后期图像的拼接等处理，在拍图过程中，可自动计算并设置出相邻两幅图之间重叠区域的大小。

物镜组101置于该载物台下方，用于实现不同放大倍数和分辨率的选择。电动转换滤光片盒102置于物镜组下方，允许不同的、某段特定波长范围的光通过物镜到达CCD13，从而实现同一位置自动拍摄不同颜色的多幅图的目标。

成像过程中，防止焦点漂移系统11发出特定波长的光照在样品表面，并收集反射回的光信号对物镜的高度做实时调整，以防止试样大范围移动而产生的失焦现象。

如果试样使用普通染料染色，系统采用明场照明方式（LED）；如果试样用荧光蛋白或者荧光分子标记的抗体标记，则采用LED、激光或者汞灯照明。

因本技术领域的技术人员应理解，本发明可以以许多其他具体形式实现而不脱离本发明的精神或范围。尽管业已描述了本发明的实施例，应理解本发明不应限制为这些实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本发明精神和范围之内作出变化和修改。

Claims

1.一种大尺度生物组织连续切片的成像系统，包括：

图像获取单元，其获得所述连续切片的数字化图像；

拼接单元，其对所述图像进行二维拼接从而形成大尺寸切片的完整图像；及

控制单元，其控制所述图像获取单元自动进行成像并控制所述拼接单元自动进行拼接，

其中所述控制单元控制图像获取单元自动连续获取所述切片的图像，并控制取所述拼接单元对由所述图像获取单元获取的连续切片图像进行拼接，从而获得试样完整的数字化图像。

2.根据权利1所述的成像系统，其特征在于，所述成像单元包括：

光学组件，其用以收集透射自所述连续切片的光学信号；

成像组件，其用以将所述光学信号转换为数字图像信号；及

光源组件，其为所述光学组件提供照明。

3.根据权利2所述的成像系统，其特征在于，所述光学组件包括：

物镜组，其包括不同放大倍数和数值孔径的物镜，所述控制单元根据不同分辨率的要求选择不同数值孔径的物镜；及

可转换滤光片盒，其包括多个可选择特定波长范围的滤光片组，所述控制单元根据预先设定的成像要求切换不同的滤光片组,从而使得所述系统可以对不同颜色标记的生物切片样品进行成像。

4.根据权利2所述的成像系统，其特征在于，所述光源为发光二极管，激光器，或者汞灯光源。

5.根据权利2所述的成像系统，其特征在于，所述成像组件为相机。

6.根据权利5所述的成像系统，其特征在于，所述相机为电子耦合器件（CCD），或互补氧化金属半导体（CMOS）相机。

7.根据权利1所述的成像系统，其特征在于，所述成像系统还包括防止焦距漂移单元，在所述成像过程中，其利用特定波长的光在所述物镜组与所述切片的界面反射的回波来锁定所述物镜组与所述切片的距离，从而防止切片移动位置所造成的失焦现象，保证图像质量。

8.根据权利1所述的成像系统，其特征在于，所述控制单元在调整所述载物台的位置之后，再进行所述滤光片组的切换，从而实现同一位置自动拍摄不同颜色的多幅图。

9.根据权利1所述的成像系统，其特征在于，其所述拼接单元包括：对于获得的切片数字图像做去背景和归一化处理后，按照拍摄时设定的连续两幅图像之间重叠区域的尺寸和重叠区域图像信息的相关度来实现多张图像的拼接，最终获得大尺寸切片的完整数字图像。