CN106290283A

CN106290283A - 一种快速获取生物组织图像数据的方法

Info

Publication number: CN106290283A
Application number: CN201610814101.1A
Authority: CN
Inventors: 吕晓华; 龚辉; 白柯; 贾瑶; 曾绍群
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2016-09-09
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2017-01-04
Anticipated expiration: 2036-09-09
Also published as: CN106290283B

Abstract

本发明提供了一种快速获取生物组织图像数据的方法，包括：S100将生物组织样本分成S0个条带，分别对S0个条带进行扫描成像，若当前成像扫描的条带数S1小于S0，则获得生物组织样本的冠状面图像数据，并进入步骤S200，若当前成像扫描的条带数S1不小于S0，则进入步骤S300；S200对当前生物组织样本的冠状面图像进行自动修正成像范围处理，获取最优的成像范围；S300在最优的成像范围内，通过控制平台沿X轴运动并给出触发信号实现双向扫描，并实时采集图像；S400对采集的图像进行图像丢失故障处理后获得生物组织图像数据。本发明使荧光显微成像装置长时间稳定工作，同时在荧光显微成像装置中加入双向扫描功能与自动修正成像范围功能，提升荧光显微成像装置获取生物组织图像数据的速度。

Description

一种快速获取生物组织图像数据的方法

技术领域

本发明属于生物组织样本成像技术领域，更具体地，涉及一种快速获取生物组织图像数据的方法。

背景技术

目前对生物组织样品进行高分辨率显微成像的装置有了一定的发展，能够以轴向1μm的分辨率获取生物组织样品的组织信息。对于基于时间延时积分相机的荧光显微切片成像装置同样可以获取超微精细结构，其轴向的分辨率可轻松达到1μm。

由于当前荧光显微成像装置是应用于生物组织样本精细成像，分辨率通常需要达到0.3*0.3*1μm，故对于生物组织样本成像速度慢且周期长。并且在对生物组织样本成像过程中，每一层面的成像范围都是一样的，即以一个立方体的方式对整个生物组织样本进行成像，但是生物组织样本在轴向不同位置，冠状面的大小还是比较明显，所以以立方体的方式对生物组织样本进行成像会有大量的时间和存储空间被应用于无效图像，降低了整个成像速度。以对小鼠全脑组织进行成像为例，小鼠鼠脑轴向大小10mm左右，以轴向1微米的分辨率进行成像，则需要获取10000个冠状面的图像，粗略估计需要10天的时间。在长时间成像过程中，硬件系统即TDI-CCD，数据采集卡，触发电路等不能保证完全正常的工作，一旦其中一个部分出现故障，则会导致荧光显微成像装置丢失图像，从而导致整个荧光显微成像装置处于暂停状态，需要进行人为干预，才能使荧光显微成像装置对生物组织样本继续成像。同样，基于时间延时积分相机的荧光显微切片成像装置对小鼠全脑成像也需要10天的时间，这个成像周期较长且硬件部分很有可能会出现小故障，这会在一定程度上减缓了科学研究的进展。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种快速获取生物组织图像数据的方法，其目的在于对荧光显微成像装置中的硬件系统的不稳定性造成的图像丢失的故障进行自动处理，使荧光显微成像装置长时间稳定工作，同时在荧光显微成像装置中加入双向扫描功能与自动修正成像范围功能，提升荧光显微成像装置获取生物组织图像数据的速度。

本发明提供了一种快速获取生物组织图像数据的方法，包括下述步骤：

S100：将生物组织样本分成S0个条带，分别对S0个条带进行扫描成像，若当前成像扫描的条带数S1小于S0，则获得生物组织样本的冠状面图像数据，并进入步骤S200，若当前成像扫描的条带数S1不小于S0，则进入步骤S300；

S200：对当前生物组织样本的冠状面图像进行自动修正成像范围处理，获取最优的成像范围；

S300：在最优的成像范围内，通过控制平台沿X轴方向运动并给出触发信号实现双向扫描，并实时采集图像；

S400：对采集的图像进行图像丢失故障处理后获得生物组织图像数据。

本发明为了实现快速获取生物组织图像数据的目的，在荧光显微成像装置基本成像过程中加入了自动处理图像丢失故障的功能，提高了显微成像装置的稳定性，还使用TDI-CCD双向扫描成像的特性，提高了显微成像装置整体的成像速度，同时还在成像过程中加入了实时自动修正成像范围的功能，使得整个显微成像装置以最小的成像范围多生物组织样本进行成像。

更进一步地，步骤S200具体为：

S201：对当前时刻生物组织样本的冠状面图像数据进行均值滤波处理后获得滤波图像；

S202：将所述滤波图像中每个像素点的灰度值按从小到大的顺序进行排列，并将前一半的灰度值取平均得到均值M，将均值M乘以倍数N得到冠状面图像的阈值T；

S203：采用阈值T对所述滤波图像进行二值化处理，获得二值化图像；

S204：对所述二值化图像进行腐蚀处理获得腐蚀后的腐蚀图像；

S205：对腐蚀后的腐蚀图像进行取轮廓处理获得第一矩形框。

S206：将所述第一矩形框与当前成像范围进行比较，计算第一矩形框的大小，并在X轴方向两端分别加上0.5mm，在Y轴方向的两端分别加上0.3mm得到第二矩形框，所述第二矩形框所在的实际位置即为修正后的最优的成像范围。

本发明的自动修正成像范围功能部分，是基于图像处理的自适应的修正生物组织样本的成像范围。由于生物组织样本的冠状面在其不同位置形状差异较大，荧光显微成像装置在整个成像过程中使用同一个成像范围进行成像，则该成像范围必须包含生物组织样本轴向最大的冠状面，使生物组织样本轴向其他冠状面也以该成像范围成像而浪费大量的时间；或者在荧光显微成像装置的成像过程中手动的修正成像范围，但生物组织样本轴向冠状面差异并不规则，需要大量的人为干预。故采用自动修正成像范围不仅可保证在成像过程中生物组织样本自适应的处于成像范围中，还可极大的减少人为干预，并减少人为操作失误风险。

更进一步地，在步骤S201中，以3*3的模版对冠状面图像做均值滤波操作20次后获得所述滤波图像；在步骤S204中，以5*5的矩形模版进行10次腐蚀操作后获得所述腐蚀图像。

更进一步地，在步骤S300中，所述双向扫描具体为：

S301：设置触发窗口信息；

S302：通过给TDI-CCD施加第一电平控制信号，使得TDI-CCD实现正向扫描；

S303：根据所述触发窗口信息控制三维精密移动控制平台沿X轴正向移动，并根据三维精密移动控制平台的移动位置给出触发信号控制TDI-CCD沿正向扫描方向实现曝光成像；

S304：通过给TDI-CCD施加与所述第一电平控制信号的方向相反的第二电平控制信号，使得TDI-CCD能够实现反向扫描；

S305：根据所述触发窗口信息控制三维精密移动控制平台沿X轴反向移动；并根据三维精密移动控制平台的移动位置给出触发信号控制TDI-CCD沿反向扫描方向实现曝光成像。

本发明的双向线扫描成像部分，是基于TDI-CCD的双向扫描成像特性，通过外部触发控制TDI-CCD的积分方向，同时需要对三维精密移动控制平台编程实现其沿X轴正向移动和沿X轴反向移动时都能快速有序的给出触发脉冲。

更进一步地，在步骤S301中，所述触发窗口信息包括：触发信号频率，触发窗口起始位置及触发窗口行程；所述触发信号频率f0＝v0/s0，其中v0为三维精密移动控制平台的移动速度，s0为三维精密移动控制平台的触发距离。

更进一步地，所述触发信号频率小于50kHz。

更进一步地，在步骤S400中，所述图像丢失故障处理具体为：

S401：在高速显微成像系统中，实时获取图像的间隔时间；

S402：判断所述间隔时间是否大于等于设定的时间阈值T0，若是，则进入步骤S403，若否，则返回至步骤S401；

S403：获得出现故障位置的高速显微成像系统中三维精密移动控制平台的状态参数；

S404：根据所述状态参数计算高速显微成像系统当前成像冠状面的初始点信息，并根据初始点信息控制高速显微成像系统中三维精密移动控制平台移动到当前冠状面的初始点坐标位置，开始重新对该冠状面进行成像。

本发明的图像丢失故障是由于TDI-CCD或数据采集卡或三维精密移动控制平台等硬件系统长时间工作中不能完全处于稳定的工作状态而出现的硬件基本故障，这种硬件基本故障会造成荧光显微成像装置处于丢失图像的状态。一旦出现图像丢失故障会导致荧光显微成像装置处于停止成像的状态，必须进行人为干预，才能使荧光显微成像装置继续对生物组织样本成像。在荧光显微成像装置成像中加入自动处理图像丢失故障功能，可使荧光显微成像装置进行高速成像且能自动处理图像丢失故障，使得整个显微成像装置可长时间稳定成像，并可将成像速度提高近一倍。

更进一步地，在步骤S402中，所述时间阈值T0为20s。

更进一步地，在步骤S403中，所述状态参数包括：三维精密移动控制平台的位置信息与运动参数；所述位置信息是指当前三维精密移动控制平台的坐标(x1,y1)，所述运动参数包括三维精密移动控制平台单次Y轴步进m，当前Y轴移动次数n；m为小数、n为正整数。

更进一步地，在步骤S404中，所述初始点信息包括当前冠状面三维精密移动控制平台的X轴与Y轴的坐标信息与三维精密移动控制平台的运动参数；所述坐标信息为(x0，y0)，其中，x0＝x1，y0＝y1-m*n；所述运动参数包括三维精密移动控制平台单次Y轴步进m，当前Y轴移动次数n；m为小数、n为正整数。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于在荧光显微成像装置成像过程中加入自动处理图像丢失故障功能，双向扫描成像功能与自动修正成像范围功能，不仅能够提高荧光显微成像装置进行长时间成像的稳定性，还能够极大的提高荧光显微成像装置获取图像数据的速度。即自动处理图像丢失故障功能可以提高成像装置长时间成像的稳定性，双向扫描成像功能可以使得荧光显微成像装置中的三维精密移动控制平台携带生物组织样本以最短的行程进行扫描成像，自动修正成像范围功能可以使荧光显微成像装置以最小的成像范围获取生物组织样本的图像数据，所以双向扫描成像功能与自动修正成像范围功能都能极大的提高荧光显微成像装置的成像速度。

附图说明

图1是本发明荧光显微成像装置结构示意图；

图2是本发明快速获取生物组织图像数据的方法流程图；

图3是本发明的自动处理图像丢失故障原理示意图；

图4是本发明的自动处理图像丢失故障方法流程图；

图5是本发明的双向扫描成像原理示意图。

图6是本发明的双向扫描成像三维精密移动控制平台程序流程图。

图7是本发明自动化修改采集范围的方法流程图；

图8是测试原始图像；

图9是经过二值化处理的图像；

图10是经过腐蚀处理的图像；

图11是经过取轮廓处理后的图像。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明可对荧光显微成像装置中的硬件系统的不稳定性造成的图像丢失的故障进行自动化处理，使荧光显微成像装置长时间稳定工作。本发明结合基于时间延时积分相机(TDI-CCD)的荧光显微成像装置，使用了TDI-CCD的双向扫描成像特性，与一般的单向扫描成像相比，可极大提高成像速度。本发明在成像过程中对生物组织样本的图像数据进行图像处理得到当前生物组织样本冠状面的轮廓范围，从而实现对生物组织样本成像范围进行实时修正，使得荧光显微成像装置以最小的成像范围对生物组织样本进行成像。应用本发明的快速获取生物组织图像数据的方法可大幅度减少整个成像装置的成像周期，对小鼠鼠脑进行0.3*0.3*1μm的高分辨全脑成像只需要4天的时间，大大减少了成像周期。

下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

图1是荧光显微成像装置结构示意图，其中三维精密移动控制平台1上可安装加工槽2，加工槽可以紧密固定于三位精密移动控制平台，生物组织样品3固定于加工槽中。刀具4可实现对生物组织样品进行切削，每切削完成一个冠状面，三维精密移动控制平台携带生物组织样品移动至物镜5下进行扫描成像。激光器9发出的激光经过照明光路8进行调节再经过探测光路6到达物镜下方，实现对生物组织样品的激发。生物组织样品被激发的荧光信号通过物镜再经过探测光路，最后被TDI-CCD7搜集成像，TDI-CCD线扫描成像的方向由控制线外接的控制线19的电平信号控制，TDI-CCD采集的图像通过线缆12传输到数据采集卡17的缓存中，数据采集卡是插在工作站11的PCI卡槽中，在工作站中可对数据采集卡编程获取图像数据。工作站中还有串口16通过串口线13与激光器连接，通过激光器自带软件实现对激光器的控制，同时还有1394卡15插在工作站的PCI卡槽中，且通过线缆14与三维精密移动控制平台的控制箱10连接，则可在工作站中编程实现对控制箱的控制，同时控制箱可通过线缆18控制三维精密移动控制平台。整个装置的坐标轴如图中所示，三维精密移动控制平台的坐标轴与图中坐标轴相同，当三维精密移动控制平台沿X轴正向移动时进行生物组织样品的切削或者成像过程，同时三维精密移动控制平台需要沿Y轴正方向步进，完成生物组织样品整个冠状面的切削或者成像。生物组织样品固定于加工槽中，同时加工槽固定于三维精密移动控制平台上，则生物组织样品与三维精密移动控制平台的X轴，Y轴与Z轴正方向相同。

图2是使用本发明的快速获取生物组织图像数据的方法的流程图，主要流程如下：

步骤S100：判断荧光显微成像装置是否获取完成当前冠状面的所有图像数据，若是，则进入步骤S200，若不是则跳至步骤S300；

步骤S200：自动修正成像范围功能部分，在成像装置每获取完成一个冠状面数据后才执行，使用自动修正成像范围功能可对生物组织样本以最小的成像范围获取完整的数据，使得可以以最小的时间获取整个生物组织样本的图像数据。

步骤S300：三维精密移动控制平台的移动并给出触发信号的过程。在该过程中加入双向扫描成像的功能，能够实现三维精密移动控制平台以最短的行程完成整个冠状面的运动，同时也使得整个荧光显微成像装置以最短的时间获取整个冠状面的图像数据。TDI-CCD接收触发信号，实时采集图像，即在三维精密移动控制平台的移动过程中会给出触发信号，同时TDI-CCD实时接收到触发信号并对生物组织样本进行曝光成像。

步骤S400：该步骤是自动处理图像丢失故障功能部分，在三维精密移动控制平台沿X轴运动完成一次时，自动处理图像丢失故障功能部分会进行判断是否有图像丢失的故障，若有，则自动处理，若没有，则继续正常运行。

使用本发明提供的一种快速获取生物组织图像数据的方法，在实现基本成像工作的同时，不再需要人为干预处理故障，可极大提高显微成像装置稳定性，保证其长时间处于正常工作状态。本发明在显微成像装置正常成像过程中加入双向扫描成像功能与自动修正成像范围功能极大的提高了整个显微成像装置获取图像数据的速度，可将使用显微成像装置对同一生物组织样本的成像时间约缩短至原来的1/3。

上述步骤S100中，由于荧光显微成像装置的成像视场范围通常比生物组织样本小很多，所以需要将生物组织样本分成多块进行成像，最后处理后合成一张冠状面的图。本例中使用荧光显微成像装置对生物组织样本进行成像时，将生物组织样本分成S0个条带，则需要分别对S0个条带扫描成像，若当前成像扫描的条带数S1小于S0，则没有完成获取整个冠状面的数据并进入步骤S200，若当前成像扫描的条带数S1不小于S0，则已经完成获取冠状面的图像数据并进入步骤S300。

上述步骤S200是荧光显微成像装置的自动修正成像范围功能部分，该自动修正成像范围功能可检测当前生物组织样本的冠状面图像，并经过图像处理获取最优的成像范围。图7所示是自动修正成像范围功能部分的执行流程图，具体流程如下：

步骤S201，获取当前时刻生物组织样本的冠状面图像，如图8所示，并对对当前时刻生物组织样本的冠状面图像做均值滤波操作，即以3*3的模版对冠状面图像做均值滤波操作20次，得到滤波图像。

步骤S202，将滤波图像中每个像素点的灰度值按从小到大的顺序排序，将前一半的灰度值取平均得到均值M，将均值M乘以倍数N得到冠状面图像的阈值T；

步骤S203，采用阈值T对所述滤波图像进行二值化处理，获得二值化图像，如图9所示。

步骤S204，对所述二值化图像进行腐蚀处理获得腐蚀后的腐蚀图像，如图10；具体可以以5*5的矩形模版进行10次腐蚀操作。

由于对应的生物组织样本是用树脂进行包埋成像，所以每一个冠状面都能看到树脂的边缘以及树脂中的一些杂质，这些都会影响后面的轮廓检测，故需要进行腐蚀操作来将这些杂质以及树脂边缘剔除。

步骤S205，对腐蚀后的腐蚀图像进行取轮廓处理获得第一矩形框。

步骤S206，将所述第一矩形框与当前成像范围进行比较，计算第一矩形框的大小，并在X方向两端分别加上0.5mm，在Y方向的两端加上0.3mm得到第二矩形框，如图11所示，该第二矩形框所在的实际位置就是修正后的成像范围。

本发明的自动修正成像范围功能部分可实现荧光显微成像装置对生物组织样本成像过程中，可自动提取生物组织样本的冠状面的轮廓信息，计算得到最佳的成像范围，自适应的以最小的成像范围获取图像数据，不仅可缩短整个成像周期，还可减少冗余图像数据。

上述步骤S300是三维精密移动控制平台的移动过程，在该过程中加入了双向扫描成像功能，图3是双向扫描成像功能部分的简单示意图。该图中分为101，102，103三个部分，当三维精密移动控制平台沿X轴正向运行时，101这部分距离是三维精密移动控制平台的加速距离，102部分是三维精密移动控制平台给出触发TDI-CCD曝光的触发信号的部分，103部分是三维精密移动控制平台的减速部分，由于是对荧光弱信号进行显微成像，故需要在三维精密移动控制平台匀速运动的时候进行曝光成像，如此才能保证TDI-CCD线扫描得到的图像每个像素曝光时间相同，不会出现亮度不均匀的情况。同样，由该示意图可知，图中的101，102，103部分构成了三维精密移动控制平台的整个移动行程。当三维精密移动控制平台沿X轴反向运动时，图3中103部分为三维精密移动控制平台的加速距离，102部分是三维精密移动控制平台给出触发TDI-CCD曝光的触发信号的部分，101部分是三维精密移动控制平台最后的减速部分。

使用本发明提供的双向扫描成像方法，需要将图3中的101部分和103部分的行程给一致，才能使得TDI-CCD获取的图像范围一致。同时在101部分和103部分开始前，需要给TDI-CCD特定的电平信号来控制TDI-CCD的积分成像方向；在102部分需要根据三维精密移动控制平台实时移动给出触发信号来控制TDI-CCD进行曝光成像。该部分的电平输出信号以及实时TDI-CCD触发信号都是从三维精密移动控制平台的控制箱中的接口给出，具体给出的数值以及频率需要进行程序编程。

图4是使用三维精密移动控制平台来控制TDI-CCD进行曝光成像的程序流程图，如下：

步骤S301，设置触发窗口信息，该触发窗口信息包括触发信号频率，触发窗口起始位置及触发窗口行程。触发信号频率主要决定因素是TDI-CCD的帧频决定，本实例中使用的TDI-CCD的帧频是50kHz，故设置的触发信号频率必须低于50kHz。

触发信号频率是与三维精密移动控制平台的移动速度和设定的触发距离大小相关，触发信号频率的值f0是通过三维精密移动控制平台的触发距离s0与三维精密移动控制平台的移动速度v0计算得出，即f0＝v0/s0；同时每次三维精密移动控制平台以400mm/min～800mm/min的速度运动时都需要一个加速过程，该触发窗口初始位置大小为一个加速过程中三维精密移动控制平台经过的距离；触发窗口的行程是指在三维精密移动控制平台移动过程中根据位置信息实时给出触发信号的一段行程，触发窗口行程在加速行程之后。

步骤S302，通过给TDI-CCD施加第一电平控制信号，使得TDI-CCD能够实现正向扫描；即在三维精密移动控制平台开始运动前，需通过控制箱给出一个电平信号作为TDI-CCD的积分方向的控制信号，直接通过控制箱的IO口输出电平即可。

步骤S303，根据所述触发窗口信息控制三维精密移动控制平台沿X轴正向移动，X轴是指三维精密移动控制平台携带生物组织样品移动进行线扫描成像的方向，如图2中所示；并根据三维精密移动控制平台的移动位置给出触发信号控制TDI-CCD沿正向扫描方向实现曝光成像。即控制三维精密移动控制平台沿X轴正向移动，同时根据三维精密移动控制平台的移动位置给出触发信号控制TDI-CCD曝光。该部分是使用TDI-CCD进行线扫描延时积分成像的关键部分，首先需要设置触发信号的类型，即上升沿触发或下降沿触发；接着需要设置触发窗口为双向触发，即从触发窗口的两端进入都会给出触发信号。

步骤S304，通过给TDI-CCD施加与所述第一电平控制信号的方向相反的第二电平控制信号，使得TDI-CCD能够实现反向扫描；

步骤S305，根据所述触发窗口信息控制三维精密移动控制平台沿X轴反向移动；并根据三维精密移动控制平台的移动位置给出触发信号控制TDI-CCD沿反向扫描方向实现曝光成像。

使用双向扫描成像功能，实现对生物组织样本进行快速高分辨成像，提高了整体成像速度。

上述步骤S300是TDI-CCD接收触发信号，实时采集图像。该步骤中的信号由步骤S300中三维精密移动控制平台沿X轴运动时给出的触发信号，TDI-CCD接收触发信号对生物组织样本进行成像。TDI-CCD采集的数据由数据采集卡接收，并存储在数据采集卡的缓存中，则采集程序可以轻松的获取数据采集卡中的图像数据，并保存。该过程主要涉及采集程序对数据采集卡的操作，属于最基本的获取图像的操作。

上述步骤S400是荧光显微成像装置成像过程中的自动处理图像丢失故障功能部分，图3是自动处理图像丢失故障功能部分的示意图，是自动处理图像丢失的方法原理图，在显微成像装置中进行成像中对于一块生物组织样本，都是需要进行分块成像的，即将生物组织样本的X轴方向，Y轴方向分为多块进行成像，最后组合成一个冠状面。图4中的就是将生物组织样本沿Y轴分成多个条带，其中A点代表出现图像丢失故障的地方，该冠状面的起始点如图所示。

荧光显微成像装置在A点出现故障时，该自动处理图像丢失故障功能部分会以时间作为判断依据，若当前荧光显微成像装置在A点停止时间超过时间阈值T0，T0一般为20s，则将此状态判断为图像丢失故障状态。这时获取A点的三维精密移动控制平台的信息，即三维精密移动控制平台当前位置和当前运动参数的值，根据当前A点的位置信息与运动参数值，计算得出A点与当前冠状面起始点的相对位移并将三维精密移动控制平台根据相对位移值移动到起始点，同时将当前三维精密移动控制平台的运动参数赋为当前冠状面的初始值。完成当前移动三维精密移动控制平台操作后，采集软件会重新对该冠状面进行扫描成像。

图4是自动处理图像丢失故障功能部分程序流程图，该部分流程如下：

步骤S401，获取图像的间隔时间T；

步骤S402，判断间隔时间T是否大于时间阈值T0，若是，则进行下一步，若不是，回到S1步骤；

本发明使用时间阈值来判断是否为图像丢失状态，即设定时间阈值T0，若当前获取图像时间与上一次获取图像的时间间隔大于T0，则判定为图像丢失故障状态，即可进行图像丢失故障的处理。

步骤S403，获取当前状态参数，即得到当前出现故障位置的三维精密移动控制平台的状态参数；

该部分状态信息包括三维精密移动控制平台的位置信息与运动参数，位置信息即当前三维精密移动控制平台的坐标(x1,y1)，运动参数包括三维精密移动控制平台单次Y轴步进m，当前Y轴移动次数n，由于本发明实例中的三维精密移动控制平台的运动过程不管是否出现图像丢失故障，其都会运动到X轴的起始点位置，故对X轴不用控制。

步骤S4040，计算当前层初始值位置参数，即使用第二步得到的参数计算出系统采集当前冠状面的初始运动参数以及当前三维精密移动控制平台运动到初始位置的参数；

初始运动参数包括初始状态时三维精密移动控制平台单次Y轴步进m与Y轴初始移动次数n。由于X轴的坐标位置没有改变，则当前冠状面的初始位置的X轴的坐标x0＝x1，当前冠状面的初始位置的Y轴的坐标y0＝y1-m*n，则可得到当前冠状面的初始位置的坐标为(x0，y0)。同时当前三维精密移动控制平台X轴不需要运动，Y轴需要运动n*m的距离即可到达初始位置。

步骤S4041，根据第三步得到的参数控制平台移动，并初始化三维精密移动控制平台的运动参数，即Y轴运行次数等；

步骤S4042，向采集程序返回处理完成指令，即在将三维精密移动控制平台移动到初始位置后，向采集程序发送处理完成指令，使得采集程序进行下一步工作；

步骤S4043，采集程序接收返回指令，回到当前层初始状态。采集程序在高速显微成像系统出现图像丢失故障后会一直等待三维精密移动控制平台的处理完成指令，若收到处理完成指令，则采集程序将内部参数初始化并重新采集当前冠状面。

本发明的自动处理图像丢失故障功能部分，使得荧光显微成像装置运行稳定性更好，基本不需要人为干预，同时使用该自动处理图像丢失故障的方法可使整个荧光显微成像装置处于高速采集状态，而不用担心出现图像丢失故障，故可一定程度上提高整体成像速度，提高了整体成像效率。

本发明提供的一种快速获取生物组织图像数据的方法，在荧光显微成像装置中结合了自动处理图像丢失故障功能，双向扫描成像功能与自动修正成像范围功能，可以提高荧光显微成像装置对生物组织样本长时间成像的稳定性，还可以极大的提高整体获取生物样本的速度，极大地提高了对生物组织样本的研究效率。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种快速获取生物组织图像数据的方法，其特征在于，包括下述步骤：

S300：在最优的成像范围内，通过控制平台沿X轴运动并给出触发信号实现双向扫描，并实时采集图像；

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S200具体为：

S205：对腐蚀后的腐蚀图像进行取轮廓处理获得第一矩形框。

S206：将所述第一矩形框与当前成像范围进行比较，计算第一矩形框的大小，并在X轴方向两端分别加上0.5mm，在Y轴方向两端分别加上0.3mm得到第二矩形框，所述第二矩形框所在的实际位置即为修正后的最优的成像范围。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤S201中，以3*3的模版对冠状面图像做均值滤波操作20次后获得所述滤波图像；在步骤S204中，以5*5的矩形模版进行10次腐蚀操作后获得所述腐蚀图像。

4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在步骤S300中，所述双向扫描具体为：

S301：设置触发窗口信息；

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤S301中，所述触发窗口信息包括：触发信号频率，触发窗口起始位置及触发窗口行程；所述触发信号频率f0＝v0/s0，其中v0为三维精密移动控制平台的移动速度，s0为三维精密移动控制平台的触发距离。

6.如权利要求5所述的双向扫描成像方法，其特征在于，所述触发信号频率小于50kHz。

7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，在步骤S400中，所述图像丢失故障处理具体为：

S401：在高速显微成像系统中，实时获取图像的间隔时间；

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤S402中，所述时间阈值T0为20s。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤S403中，所述状态参数包括：三维精密移动控制平台的位置信息与运动参数；所述位置信息是指当前三维精密移动控制平台的坐标(x1,y1)，所述运动参数包括三维精密移动控制平台单次Y轴方向步进m，当前Y轴方向移动次数n；m为小数、n为正整数。

10.如权利要求7-9任一项所述的方法，其特征在于，在步骤S404中，所述初始点信息包括当前冠状面三维精密移动控制平台的X轴与Y轴的坐标信息与三维精密移动控制平台的运动参数；所述坐标信息为(x0，y0)，其中，x0＝x1，y0＝y1-m*n；所述运动参数包括三维精密移动控制平台单次Y轴方向步进m，当前Y轴移动次数n；m为小数、n为正整数。