CN106525780A - 一种高速显微成像系统中自动处理图像丢失故障的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速显微成像系统中自动处理图像丢失故障的方法，包括下述步骤：(1)在高速显微成像系统中，实时获取图像的间隔时间；(2)判断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(3)，若否，则返回至步骤(1)；(3)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；(4)根据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。本发明可实现自动化的处理高速显微成像系统中的图像丢失故障，能够减少人为干预，提高高速显微成像系统的成像效率。

Description

一种高速显微成像系统中自动处理图像丢失故障的方法

技术领域

本发明属于显微成像系统技术领域，更具体地，涉及一种高速显微成像系统中自动处理图像丢失故障的方法。

背景技术

在高速荧光光学显微成像系统中，包含图像采集软件，数据采集卡，相机，三维精密移动控制平台以及成像光路。其中图像采集软件，数据采集卡，相机和三维精密移动控制平台都是需要人为编程控制，使其相互协作才能长时间对生物组织样本进行高分辨成像。对于生物组织样本进行高分辨成像，通常需要数天的周期，对硬件部分要求就比较高，需要硬件部分在长时间工作中处于稳定状态。

在高速显微成像系统中使用的数据采集卡，相机以及三维精密移动控制平台虽然都是选用性能过剩且稳定性高的产品。但是，对于硬件系统，其长时间处于高速工作状态总会出现一下基本故障；对于相机，基本故障就是接收到触发信号但没有进行曝光操作；对于数据采集卡，基本故障就是没有完整的从相机获取图像；对于三维精密移动控制平台，基本故障就是没有准备的给出触发信号。对于这些基本故障在任何成像系统中总是会出现的，特别是在显微成像中，各个部分都处于高速工作状态，其出现故障的几率就增加了许多。

在显微成像系统对生物组织样本进行成像过程中，整个成像系统一直处于不停获取图像的循环状态，同时采集软件与三维精密移动控制平台相互协同，完成图像采集。若在显微成像系统中出现丢失图像，则整个显微成像系统会在循环中一直等待图像，导致一旦出现图像丢失整个成像系统会停止工作，通常这种状态需要人为干预，不然系统不会继续工作。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提高高速显微成像系统成像的效率，旨在解决高速显微成像系统成像过程中出现图像丢失故障的问题。

本发明提供了一种高速显微成像系统中自动处理图像丢失故障的方法，包括下述步骤：

(1)在高速显微成像系统中，实时获取图像的间隔时间；

(2)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(3)，若否，则返回至步骤(1)；

(3)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；

(4)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。

更进一步地，在步骤(2)中，所述时间阈值T0为20s。

更进一步地，在步骤(3)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(4)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。

更进一步地，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，由于本发明的技术方案中可通过时间阈值的方法对高速显微成像系统的成像状态进行判断，并通过控制三维精密移动控制平台的运动，实现自动化的处理高速显微成像系统中的图像丢失故障，能够减少人为干预，提高高速显微成像系统的成像效率。同时本发明的技术方案可实现完全无损失的处理成像过程中出现图像丢失故障，提高了整个系统采集图像的稳定性。

附图说明

图1为高速显微成像系统的结构示意图；

图2本发明的自动处理原理图；

图3本发明自动处理程序流程图。

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。

本发明涉及显微成像系统技术领域，特别是显微成像系统中图像采集部分，即对数据采集卡和三维精密移动控制平台操作。

本发明为解决显微成像系统中出现图像丢失故障的问题，提供了一种自动化的处理方法；其中，高速显微成像系统如图1所示，高速显微成像系统包括：三维精密移动控制平台、采集模块与成像光路部分；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TDICCD7搜集成像，TDICCD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。整个系统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。

本发明中的自动处理图像丢失故障的方法包括：

(1)在高速显微成像系统中，当获取图像的间隔大于等于时间阈值T0时，则为图像丢失故障；

(2)在高速显微成像系统中出现图像丢失故障后，获取所述高速显微成像系统中三维精密移动控制平台的状态信息；

(3)根据所述三维精密移动控制平台的状态信息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。

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。

由于显微成像系统在对生物组织样本进行成像过程中出现图像丢失的基本故障会导致整个系统处于停止状态。则自动判断图像丢失问题就可以通过图像获取的时间进行判断，即加入判断条件，若在获取图像之间的间隔超过时间T0，则得到此时处于图像丢失状态。对于正常的成像过程，在获取循环中获取图像的间隔都是以毫秒为单位，故很容易确定T0的时间，一般是20s左右即可，该时间T0可根据具体的情况进行设置。

为了能够正常有效的处理图像丢失的故障，需要准确的知道当前显微成像系统的信息。使用自动判断图像丢失方法得到当前显微成像系统处于图像丢失状态时，程序会自动与三维精密移动控制平台通信获取当前成像状态信息，包括三维精密移动控制平台位置信息，当前三维精密移动控制平台进度信息等；同时程序会获取采集软件的信息，即进度信息与状态信息；程序还能得到当前数据采集卡的状态。

在得到三维精密移动控制平台的信息后，可根据得到的信息计算三维精密移动控制平台对当前生物组织样本冠状面进行成像时的初始状态，即具体位置，各个参数等。计算完成，需将当前状态改变至对当前冠状面成像的初始状态，即需要移动三维精密移动控制平台到初始位置，将各个参数置为初始值，同时向采集软件发送完成操作指令。采集软件也需要回到对当前冠状面采集的初始状态，在接收到三维精密移动控制平台控制完成指令后，采集软件中自动将各个参数赋为初始值并重新处于采集状态。

通过以上几个步骤即可实现对显微成像系统中的图像丢失故障进行自动处理，使显微成像系统可处于高速成像状态，并且不需要人为干预，提高了整个系统成像的稳定性。

下面结合附图对本发明中的自动处理方法进行详细叙述。

图2是本发明的自动处理图像丢失的方法原理图，对于一个生物组织样本，在显微成像系统中进行成像，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2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的故障点，该冠状面的起始点如图所示。

显微成像系统在A点出现故障时，该自动处理图像丢失故障模块会根据时间判断当前状态，若当前显微成像系统在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。这时系统会获取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3是本发明自动处理图像丢失的方法的程序流程图，具体可分为以下几个步骤：

步骤S1，获取图像的间隔时间T；

步骤S2，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S3，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S4，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S5，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S6，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S7，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。

最后，通过以上几个步骤可使整个三维精密移动控制平台移动到当前冠状面的初始位置，并使当前显微成像系统对当前冠状面重新成像，达到自动处理图像丢失故障问题的目的。本发明的自动处理显微成像系统中的图像丢失故障的方法，使得整个显微成像系统运行稳定性更好，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显微成像系统处于高速采集状态，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。

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 (5)

1.一种高速显微成像系统中自动处理图像丢失故障的方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)在高速显微成像系统中，实时获取图像的间隔时间；

(2)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(3)，若否，则返回至步骤(1)；

(3)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；

(4)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。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述时间阈值T0为20s。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(3)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。

4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(4)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。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，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。