CN107525768B - 一种dna倍体分析设备的质量控制方法 - Google Patents

Abstract

一种DNA倍体分析设备的质量控制方法，本发明涉及DNA倍体分析设备的质量控制方法。本发明解决现有技术因设备或样本的问题，导致分析的结果的不准确的问题。本发明包括：步骤一：使光照强度和光照均匀度符合要求；二：通过分析空白片在镜下的图片确定光路中的杂质，进行去除杂质处理；三：判断设备是否处于正常工作状态；四：判断患者样片的染色是否均匀；五：在利用三点聚焦定点的方式确定显微镜聚焦时所用的标准零点后，通过对控制聚焦平台的移动距离的统计，计算每个视野中显微镜玻片上细胞相对于标准零点的位置，并绘制三维折线图，根据三维折线图对显微镜平台进行调整。本发明用于仪器分析领域。

Description

一种DNA倍体分析设备的质量控制方法

技术领域

本发明涉及DNA倍体分析设备的质量控制方法。

背景技术

近年来恶性肿瘤在我国处于高发态势，据统计我国每分钟约有7个人被诊断为恶性肿瘤。这已成为我国病死率的最主要原因，引起了各级政府极大关注。以宫颈癌(Cervical Cancer)为例，它是全球第三大女性恶性肿瘤，是中国女性第二大最常见恶性肿瘤。根据世界卫生组织(WHO)估计，全球每年新增宫颈癌病例超过47万例，而中国占到了28％。早诊断早治疗是应对癌症高发的有效途径。病理学医生通过采集人体脱落细胞，包括宫颈脱落细胞、穿刺液、痰液、尿液等样本制成玻片，染色后置于显微镜下用肉眼找出异常细胞。这种方法不但给医生带来繁重工作压力，而且诊断结果主观，容易造成漏诊和误诊。

DNA倍体分析近几年发展起来的一种自动化、智能化细胞病理辅助诊断系统。它自动控制显微镜平台移动、拍摄细胞图片、分析识别并精准测量。将病理医生从繁重劳动中解放出来，能准确找到病变细胞，提高诊断的准确率。为了准确测量细胞DNA的相对含量，倍体分析系统需要进行严格的质量控制，具体包括(1)光源质控，确保显微镜入射光强度合理范围且光照均匀；(2)光路杂质质控，检测光路中的灰尘、杂质等；(3)标准片质控，确保系统诊断准确；(4)染色质控，确保染色均匀；(5)平台玻片平整度质控，确保平台足够平整。这些质控保证了系统测量的精度，进而在自动化的病理诊断方面起着重要作用。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术因设备或样本的问题，导致分析的结果的不准确的问题，而提出一种DNA倍体分析设备的质量控制方法。

一种DNA倍体分析设备的质量控制方法包括以下步骤：

步骤一：通过分析显微镜视野下图片，调整显微镜中的光源，使光照强度和光照均匀度符合要求；

若T_low≤p_max≤T_high则光照强度符合要求，其中T_low,T_high分别代表符合要求的光源强度的最小值和最大值，p_max为p(p_k)中的最大值，p(p_k)为平滑窗内的灰度级对应的像素个数的均值；

若同时满足

且

则光照均匀；

和

分别为avg_H[i]和avg_W[j]的方差，avg_H[i]和avg_W[j]分别为图片宽度和高度上的灰度均值；

步骤二：在光照强度和光照均匀度符合要求的情况下，通过分析空白片在镜下的图片确定光路中的杂质；确定杂质后，将杂质标记，并在采集到的图像中，将受到杂质影响的区域进行去除杂质处理；

步骤三：去除光路中的杂质后，通过扫描标准样片获得标准样本图像，判断设备是否处于正常工作状态，扫描标准片得出的结果与已知结果进行对比，当扫描标准片得到的片中2倍体细胞与4倍体细胞的DNA相对含量的关系与已知结果一致时，设备处于正常工作状态；否则重新执行步骤一；

步骤四：通过扫描患者样片获得样本图像，分析样本图像中细胞的积分光密度值及其在玻片上的分布情况，判断患者样片的染色是否均匀；

步骤五：在利用三点聚焦定点的方式确定显微镜聚焦时所用的标准零点后，通过对控制聚焦平台的移动距离的统计，计算每个视野中显微镜玻片上细胞相对于标准零点的位置，并绘制三维折线图，根据三维折线图对平台进行调整。

本发明的有益效果为：

本发明中光源质控：提供了一种检测光源质量的检测手段，用图像和数据直观的表示出光源状态。光路杂质质控：通过分析样本不同位置成像时灰度值的规律，检测设备中光路的状态。标准片质控：模拟正常的分析过程，通过分析已知结果与检测结果的偏差，检测设备整体的运行状态。染色质控：根据图表中图像点分布的波动性来分析染色的均匀度结果，质量控制样本染色的情况。平台玻片平整度质控：将平台玻片的平整度状态用三维图像模拟出来，更加方便质控设备安装情况。

通过本发明所提供的方法能够全面了解设备的运行状态，从根本减少因设备或样本的问题，导致分析的结果的不准确，确保设备在开始正常工作之前处于正常的工作状态。本发明使得DNA倍体分析设备可以准确无误的分析样本。

在进行质控后，扫描得到的细胞DI值为2.1626。未进行质控过程采集到细胞的DI值为2.414817，偏离其真实值，且采集到的图像的清晰度不满足分析要求，导致出现误诊或漏诊，严重影响诊断结果。

附图说明

图1为光源质控流程图；

图2为光路杂质质控流程图；

图3为标准片质控流程图；

图4为染色均匀度显示流程图；

图5为染色不均匀样例图；

图6为染色均匀样例图；

图7为平整度状态显示流程图；

图8为平整度良好状态图；

图9为平整度较差状态图；

图10为光密度值与灰度值的对应关系图；

图11为光强度质控图；

图12为光照均匀度质控；

图13为标准片质控；

图14为进行质控后扫描得到的细胞DI值；

图15为未进行质控后扫描得到的细胞DI值。

具体实施方式

具体实施方式一：一种DNA倍体分析设备的质量控制方法包括以下步骤：

步骤一：通过分析显微镜视野下图片，调整显微镜中的光源，使光照强度和光照均匀度符合要求；

若T_low≤p_max≤T_high则光照强度符合要求，其中T_low,T_high分别代表符合要求的光源强度的最小值和最大值，T_low,T_high为经过多次实验和理论探索得出的，可以使设备正常运行，保持图像不会太暗或太亮，影响对细胞的分析，且结果在误差允许范围内，不会导致误诊漏诊的发生，p_max为p(p_k)中的最大值，p(p_k)为平滑窗内的灰度级对应的像素个数的均值；

若同时满足

且

则光照均匀；

和

分别为avg_H[i]和avg_W[j]的方差，avg_H[i]和avg_W[j]分别为图片宽度和高度上的灰度均值；

和

为表示各像素光照强度与整个视野光照均值离散程度值的上限和下限，在此范围内，可以认为光照是均匀的；

步骤二：在光照强度和光照均匀度符合要求的情况下，通过分析空白片在镜下的图片确定光路中的杂质；确定杂质后，将杂质标记，并在采集到的图像中，将受到杂质影响的区域进行去除杂质处理；从而消除光路中杂质对通过采集获得的图片的影响，即获得其原本图像。

步骤三：去除光路中的杂质后，通过扫描标准样片获得标准样本图像，判断设备是否处于正常工作状态，扫描标准片得出的结果与已知结果进行对比，当扫描标准片得到的片中2倍体细胞与4倍体细胞的DNA相对含量的关系与已知结果一致时(即当测量的4倍体细胞的DNA相对含量与测量的2倍细胞的DNA相对含量同样存在2倍的关系时)，设备处于正常工作状态；否则重新执行步骤一；

步骤四：通过扫描患者样片获得样本图像，分析样本图像中细胞的积分光密度值及其在玻片上的分布情况，判断患者样片的染色是否均匀；

步骤五：在利用三点聚焦定点的方式确定显微镜聚焦时所用的标准零点后，通过对控制聚焦平台的移动距离的统计，计算每个视野中显微镜玻片上细胞相对于标准零点的位置，并绘制三维折线图，根据三维折线图对平台进行调整。

步骤一展示调节结果，使强度满足要求；步骤二在步骤一的基础上进行，排除杂质需要在满足要求的光照强度下进行；步骤三是通过标准的标本来验证前两步质控的结果是否达到设备正常运行的标准；如果不满足，即当前设备状态下扫描标准片的结果与其在设备标准状态下扫描的结果不一致，那么需要重新对步骤一、步骤二进行操作。

在步骤4进行的过程中，同时进行步骤五，步骤4是验证样本的染色质量，步骤5是确定设备平台的平整度，且仅在设备使用的过程中才能进行，即在执行步骤4的过程中进行。

本发明方法包含光源质控、光路杂质质控、标准片质控、样本染色质控和平台玻片平整度质控五个部分。

通过分析镜下图像来检测光源、样本、设备的运行状态。光源质控：分析摄像机成像的灰度值的变化，根据灰度值分布计算光照强度，根据灰度值随像素位置变化情况分析光照均匀度，如图1所示；光路杂质质控：通过分析不同位置图像，检测并定位影响光路的杂质，如图2所示；标准片质控：通过分析标准片DNA分布情况，检查设备检测结果是否准确，如图3所示；样本染色质控：根据样本中细胞核中DNA的相对含量在不同位置的分布的状况，检查样本制备是否合格，如图4所示；平台质控：根据采集图片时聚焦情况判断整体平整程度，如图7所示。

本发明从样本、设备和分析过程多个角度全面质控，充分保证DNA分析设备处于正常工作状态。可以有效防止因设备或者样本等因素的影响导致分析结果的不准确。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述步骤一中通过分析显微镜视野下图片，判断光照的强度和光照的均匀度的具体过程为：

步骤一一：在平台放置样本片，上下调整平台，使相机视野下成清晰细胞图像(采集到的细胞图像有清晰的轮廓，不模糊，不虚化，即显微镜物镜焦点与细胞屏边重合)；

步骤一二：用相机抓取图片，在显微镜下细胞黑白图片用A0表示，A0(i,j)代表图像位置(i,j)处的灰度级,1≤i≤M,1≤j≤N；M为抓取图片中水平方向上像素点的个数，N为抓取图片中垂直方向上像素点的个数；

步骤一三：计算光照强度并判断光照强度是否符合满足设备正常使用的标准值范围；

步骤一三一：计算摄像头通过采集镜下空白片所得到的图像中不同灰度级出现的频率，绘制频率直方图：

其中r_k为第k个灰度级，n_k为具有第k个灰度级的像素个数，p(r_k)为第k个灰度级出现的频率；

步骤步骤一三二：绘制平滑直方图并求取最大值：

其中L为平滑窗宽度，p(p_k)为平滑窗内的灰度级对应的像素个数的均值，代表平滑后光源强度，p_max为p(p_k)中的最大值；

步骤一三三：若T_low≤p_max≤T_high则光照强度符合要求，其中T_low,T_high分别代表符合要求的光源强度的最小值和最大值，否则不符合要求，重新调整显微镜中的光源部分；

步骤一四：计算光照均匀度并判断；

步骤一四一：分别从两个方向上计算灰度均值：

步骤一四二：计算avg_H[i]和avg_W[j]的方差：

其中mean(avg_H)为avg_H[i]全部值的平均值，mean(avg_W)为avg_W[j]全部值的平均值；

步骤一四三：若同时满足

且

则光照均匀，否则不均匀，重新调整显微镜中光源的部分，即对显微镜光路进行重新调整。

其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述步骤二中通过分析空白片在镜下的图片确定光路中的杂质的具体过程为：

步骤二一：放置空白片，上下调整平台，使相机视野下成清晰细胞图像；

步骤二二：用相机抓取显微镜下黑白图片用A表示，A(i,j)代表图像位置(i,j)处的灰度值，1≤i≤M,1≤j≤N；

步骤二三：控制电动平台移动一个视野，用相机采集图片B；

步骤二四：分割图像A和B，定位杂质位置；这里杂质可能来自光路，也可能来自空白片。

步骤二五：定位杂质在A，B上的位置，对于在A和B上相同位置的杂质，通过如下公式计算特征参数：

杂质面积为：

通过二值图像计算面积，其中I(x,y)为坐标(x,y)处的像素值；

杂质矩形度为：

其中length1为外切矩形长度，length2为外切矩形宽度；

杂质圆形度为：

其中contlength为细胞核周长；

椭圆度为：

其中majorAxis为椭圆的长轴长，minorAxis为椭圆短轴长；

紧凑度为：

步骤二六：计算特征偏差；

在同一位置，图片A的杂质特征向量记为a，图片B中杂质特征向量为b，a＝(area_A,Rectangularity_A,Circularity_A,EllipseValue_A,Compactness_A,...)，b＝(area_B,Rectangularity_B,Circularity_B,EllipseValue_B,Compactness_B,...)，a与b的偏差记为D_ab。：

其中a[k]为向量a的第k维参数，b[k]为向量b的第k维参数。

D_max为判断杂质是否是同一杂质的最大偏差。D_AB≤D_max时A上的杂质与B上的杂质为同一杂质。

通过特征向量来计算偏差，确定两张图像A、B中的杂质是否为同一个杂质。若是同一个杂质，则通过本步骤后的图像处理将其从摄像头采集的图像中剔除，进而减少光路中杂质对采集到图像的影响。

其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤三中通过扫描标准样片获得标准样本图像，判断设备是否处于正常工作状态，扫描标准片得出的结果与已知结果进行对比，符合线性规律时判定设备处于正常工作状态的具体过程为：

标准片为鼠肝样本，其中存在着大量的二倍体细胞和四倍体细胞，其DNA实际含量呈现的线性关系为：四倍体细胞的IOD均值是二倍体细胞IOD均值的2倍。

步骤三一：将标准片置于显微镜玻片夹中，调整平台，启动自动扫描；

步骤三二：摄像机抓取显微镜下每一个视野的细胞图像，通过图像分割获得分开的图像单元，所述图像单元上的内容，包括单个上皮细胞，中性粒细胞，淋巴细胞、以及由单个上述细胞形成的细胞团和垃圾杂质；

步骤三三：计算图像单元的特征，所述图像单元的特征包括形态特征、矩特征、纹理特征、灰度特征和光密度特征等；

步骤三四：根据特征对图像单元分类，找到淋巴细胞，上皮细胞，中性粒细胞等。

步骤三五：选取识别出的单个上皮细胞和淋巴细胞，将灰度图像中的灰度值转换为相应的光密度(即OD值)，根据得到的光密度计算细胞图像积分光密度，即细胞IOD值；

计算积分光密度值(IOD)：根据光密度与灰度的换算关系，通过灰度值得到光密度，由光密度值计算得到计算积分光密度值；

积分光密度值由光密度值(OD)计算而来，光密度值由图像中的灰度级(gray)表示，图10中展示的是光密度值与灰度级的对应关系。

单个细胞IOD值：

IOD＝∑_x,yOD_x,yΩ_x,y

其中，

OD_x,y为对应像素(x,y)的光密度值，如公式：

OD_x,y＝-log(P(x,y)/P₀)＝logP₀-logP(x,y)

其中，P₀代表背景的平均灰度值，P(x,y)代表像素(x,y)的灰度值；

步骤三六：计算淋巴细胞的IOD均值，作为标准的IOD值；所有上皮细胞的IOD值除以标准IOD值，得到每个上皮细胞的DI值；

步骤三七：绘制上皮细胞的直方图；根据上皮细胞DI值与不同DI值的上皮细胞的个数建立统计直方图；

h(x_i)表示DI值为x_i上皮细胞的个数占全部上皮细胞个数的百分比；

其中n表示上皮细胞的DI值一共有n种，x_i表示n种DI值中第i个DI值，S(x_i)表示DI值为x_i上皮细胞的个数；

直方图的结构表示为H；

H＝[h(x₁),h(x₂),h(x₃),…,h(x_i),…h(x_n)]

步骤三八：通过直方图统计二倍体细胞与四倍体细胞的个数并求出二倍体细胞的DI均值和四倍体细胞的DI均值，并确定线性关系；

直方图中取二倍体峰值处所对应的DI值为DI_tm，二倍体DI值偏差百分比为p，取所有DI值落入范围为(1-p)DI_tm＜DI＜(1+p)DI_tm的上皮细胞，计算二倍体细胞DI均值记为DI_tj；

直方图中取四倍体峰值处所对应的DI值为DI_fm，四倍体DI值偏差百分比为q，取所有DI值范围为(1-q)DI_tm＜DI＜(1+q)DI_tm的上皮细胞，计算四倍体细胞DI均值，记为DI_fj；

标准片质控结果为SD；

当SD_min＜|SD-2|＜SD_max，标准片质控合格。

其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述步骤四中通过分析患者样本图像中细胞的积分光密度值及其在玻片上的分布情况，判断患者样本的染色是否均匀的具体过称为：

分析同一玻片上不同细胞染色均匀程度，判断样本的染色质量。根据细胞核图像的积分光密度值与位置的关系，在坐标系中表示其染色的程度，避免因染色不均导致辅助诊断结果不准确。

步骤四一：染色均匀度的统计与细胞扫描过程同时进行，首先获取一个视野的图像；

步骤四二：对图像进行分割，获得图像区域轮廓，获取每个轮廓所在的位置；

步骤四三：计算图像单元的特征，根据光密度特征计算积分光密度；

步骤四四：识别每个轮廓所代表的细胞类型，将上皮细胞筛选出来；

步骤四五：计算每个细胞图像中每个像素点的灰度值，转换为相应的光密度(OD)，再计算细胞图像积分光密度(IOD)；

步骤四六：将各细胞计算后得到的积分光密度值，在以横坐标为积分光密度值，纵坐标为水平方向或竖直方向上玻片细胞位置与玻片原点位置的距离值所建立的坐标系中绘点，玻片原点为设备初始化阶段，所确定的玻片横向和纵向扫描范围所能达到四个最边界点的一个；

步骤四七：根据如图5和图6所显示的分布状态，分析染色均匀度结果并给出染色均匀评价，若点集呈现均匀、细长、竖直形状则染色合格，若点集呈现不均匀或扭曲形状，则染色不均匀。说明该样本不满足设备正常使用情况下对样本的染色要求，需要对不均匀染色的样本进行重新染色或者更换染色合格样本。

其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述步骤五中在利用三点聚焦定点的方式确定标准零点后，通过对控制聚焦平台的移动距离的统计计算每个视野中显微镜玻片上细胞相对于三点聚焦确定的标准平面的位置，并绘制三维折线图(将玻片细胞层相对于平台平面的不平整程度直观的显示出来)的具体过程为：

步骤五一：在开始扫描前，通过在显微镜玻片上选取三点分别聚焦，记录三点聚焦得到清晰图像时玻片所处平台的高度位置，即z轴坐标，设三点z轴坐标分别为z₁，z₂，z₃；

其中z₀为参考焦点位置；

步骤五二：从记录第一个视野开始进行软件自动扫描过程(本发明设备原本具有的自动采集玻片中全部视野的细胞图像，并分析细胞数据，即自动扫描过程)，对每一个视野中的细胞进行自动对焦；

步骤五三：记录每一个视野自动对焦清晰后平台与偏移量；

步骤五四：与步骤三一中确定的标准零点位置进行比较，得出相对于零点视野的位移，坐标为：

Δ＝z_实际-z₀

其中Δ代表焦点偏移量；z_实际为当前视野下通过聚焦的到清晰细胞图像时，平台所处的高度位置；

步骤五五：将扫描过程获得的视野位置作为x、y坐标，将平台位置记录作为z坐标，计算所有视野的焦点偏移量，计算平整度相关数据；

根据平均值公式计算平均聚焦步数：

其中n为已扫描的视野数；Δ_n为第n个视野聚焦完成后平台位置与零点位置间距离所需要的电机转动步数；

跟据平均聚焦步数计算步数平均偏差：

其中n为已扫描的视野数；Δ_n为第n个视野聚焦完成后平台位置与零点位置间距离所需要的电机转动步数；

为平均聚焦步数；

跟据平均聚焦步数计算方差值：

其中n为已扫描的视野数；x_n为第n个视野聚焦完成后平台位置与零点位置间距离所需要的电机转动步数；

为平均聚焦步数；

根据聚焦的平均步数计算出能表示平台是否平整的相对参考值，根据该值可直接反映平台的平整与否。

通过方差来表现平台平整度指标。当σ_满意度＜σ_MAX时，表示当前平台玻片的平整度符合要求；所述σ_MAX是聚焦所需要步数方差的最大值，聚焦步数方差超出这个值，说明不平整；根据三轴坐标信息，做出表示每个视野聚焦点的三维散点图，并将散点互相连接，形成玻片中表示细胞位置的三维折线图。通过此处绘制的示意图，可直观展示平台的平整度，并根据图中显示的规律特征对平台做相应的调整，总而使设备运行在最佳状态下，从而实现质量控制。所述质量为本设备分析细胞数据后得出的分析结果的准确性。

其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。

实施例一：

光强度质控：通过图11，将光源强度数据化，通过图像和数值直观的反应光源强度的状态，并给出光源强度的状态

光照均匀度质控

通过图12所示，将光照均匀度图像化，可以直观的从图像区分光源的均匀程度，并给出光照均匀度的状态。

标准片质控将标准片扫描的结果用直方图表示出来。根据直方图中峰值的位置分析设备当前的运行状态，并给出标准片扫描的结果，如图13所示。

染色质控：染色不均匀样例如图5所示，染色均匀样例如图6所示。平台玻片平整度质控如图8和图9所示；

在进行质控后，扫描得到的细胞DI值相对准确，如图14所示。未进行质控过程采集到细胞的DI值会严重偏离其真实值，且采集到的图像的清晰度不满足分析要求，导致出现误诊或漏诊，严重影响诊断结果，如图15所示。

本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种DNA倍体分析设备的质量控制方法，其特征在于：所述DNA倍体分析设备的质量控制方法包括以下步骤：

步骤一：通过分析显微镜视野下图片，调整显微镜中的光源，使光照强度和光照均匀度符合要求；

若T_low≤p_max≤T_high则光照强度符合要求，其中T_low,T_high分别代表符合要求的光源强度的最小值和最大值，p_max为p(p_k)中的最大值，p(p_k)为平滑窗内的灰度级对应的像素个数的均值；

若同时满足

且

则光照均匀；

和

分别为avg_H[i]和avg_W[j]的方差，avg_H[i]和avg_W[j]分别为图片宽度和高度上的灰度均值；

和

表示各像素光照强度与整个视野光照均值离散程度值的上限和下限；

步骤二：在光照强度和光照均匀度符合要求的情况下，通过分析空白片在镜下的图片确定光路中的杂质；确定杂质后，将杂质标记，并在采集到的图像中，将受到杂质影响的区域进行去除杂质处理；

步骤三：去除光路中的杂质后，通过扫描标准样片获得标准样本图像，判断设备是否处于正常工作状态，扫描标准片得出的结果与已知结果进行对比，当扫描标准片得到的片中2倍体细胞与4倍体细胞的DNA相对含量的关系与已知结果一致时，设备处于正常工作状态；否则重新执行步骤一；

步骤四：通过扫描患者样片获得样本图像，分析样本图像中细胞的积分光密度值及其在玻片上的分布情况，判断患者样片的染色是否均匀；

步骤五：在利用三点聚焦定点的方式确定显微镜聚焦时所用的标准零点后，通过对控制聚焦平台的移动距离的统计，计算每个视野中显微镜玻片上细胞相对于标准零点的位置，并绘制三维折线图，根据三维折线图对显微镜平台进行调整。

2.根据权利要求1所述的一种DNA倍体分析设备的质量控制方法，其特征在于：所述步骤一中通过分析显微镜视野下图片，调整显微镜中的光源，使光照强度和光照均匀度符合要求的具体过程为：

步骤一一：在平台放置样本片，上下调整平台，使相机视野下成清晰细胞图像；

步骤一二：用相机抓取图片，在显微镜下细胞黑白图片用A0表示，A0(i,j)代表图像位置(i,j)处的灰度级,1≤i≤M,1≤j≤N；M为抓取图片中水平方向上像素点的个数，N为抓取图片中垂直方向上像素点的个数；

步骤一三：计算光照强度并判断是否符合要求：

步骤一三一：计算摄像头通过采集镜下空白片所得到的图像中不同灰度级出现的频率，绘制频率直方图：

其中r_k为第k个灰度级，n_k为具有第k个灰度级的像素个数，p(r_k)为第k个灰度级出现的频率；

步骤一三二：绘制平滑直方图并求取最大值：

其中L为平滑窗宽度，p(p_k)为平滑窗内的灰度级对应的像素个数的均值，代表平滑后光源强度；

步骤一三三：若T_low≤p_max≤T_high则光照强度符合要求，否则不符合要求，重新调整显微镜中的光源；

步骤一四：计算光照均匀度并判断：

步骤一四一：计算灰度均值：

步骤一四二：计算avg_H[i]和avg_W[j]的方差：

其中mean(avg_H)为avg_H[i]全部值的平均值，mean(avg_W)为avg_W[j]全部值的平均值；

步骤一四三：若同时满足

且

则光照均匀，否则不均匀，重新调整显微镜中的光源，即对显微镜光路进行重新调整。

3.根据权利要求2所述的一种DNA倍体分析设备的质量控制方法，其特征在于：所述步骤二中通过分析空白片在镜下的图片确定光路中的杂质的具体过程为：

步骤二一：放置空白片，上下调整平台，使相机视野下成清晰细胞图像；

步骤二二：用相机抓取显微镜下黑白图片用A表示，A(i,j)代表图像位置(i,j)处的灰度级；

步骤二三：控制电动平台移动一个视野，用相机采集图片B；

步骤二四：分割图像A和B，定位杂质位置；

步骤二五：定位杂质在A，B上的位置，对于在A和B上相同位置的杂质，通过如下公式计算杂质面积为：

通过二值图像计算面积，其中I(x,y)为坐标(x,y)处的像素值；

杂质矩形度为：

其中length1为外切矩形长度，length2为外切矩形宽度；

杂质圆形度为：

其中contlength为细胞核周长；

椭圆度为：

其中majorAxis为椭圆的长轴长，minorAxis为椭圆短轴长；

紧凑度为：

步骤二六：计算特征偏差；

特征偏差记为D：

其中a[k]为向量a的第k维参数，b[k]为向量b的第k维参数；向量a和向量b分别为在同一位置采集的两张图片的特征向量。

4.根据权利要求3所述的一种DNA倍体分析设备的质量控制方法，其特征在于：所述步骤三中通过扫描标准样片获得标准样本图像，判断设备是否处于正常工作状态的具体过程为：

步骤三一：将标准片置于显微镜玻片夹中，调整平台，启动自动扫描；

步骤三二：摄像机抓取显微镜下每一个视野的细胞图像，通过图像分割获得分开的图像单元，所述图像单元上的内容包括单个上皮细胞，中性粒细胞，淋巴细胞、以及由单个上述细胞形成的细胞团和垃圾杂质；

步骤三三：计算图像单元的特征，所述图像单元的特征包括形态特征、矩特征、纹理特征、灰度特征和光密度特征；

步骤三四：根据特征对图像单元分类，找到淋巴细胞，上皮细胞，中性粒细胞；

步骤三五：选取识别出的单个上皮细胞和淋巴细胞，将灰度图像中的灰度级转换为相应的光密度，根据得到的光密度计算细胞图像积分光密度，即细胞IOD值；

计算积分光密度值：根据光密度与灰度的换算关系，通过灰度值得到光密度，由光密度值计算得到计算积分光密度值；

单个细胞IOD值：

IOD＝∑_x,yOD_x,yΩ_x,y

其中，

OD_x,y为对应像素(x,y)的光密度值，公式为：

OD_x,y＝-log(P(x,y)/P₀)＝logP₀-logP(x,y)

其中，P₀代表背景的平均灰度级，P(x,y)代表像素(x,y)的灰度级；

步骤三六：计算淋巴细胞的IOD均值，作为标准的IOD值；所有上皮细胞的IOD值除以标准IOD值，得到每个上皮细胞的DI值；

步骤三七：绘制上皮细胞的直方图；根据上皮细胞DI值与不同DI值的上皮细胞的个数建立统计直方图；

h(x_i)表示DI值为x_i上皮细胞的个数占全部上皮细胞个数的百分比；

其中n表示上皮细胞的DI值一共有n种，x_i表示n种DI值中第i个DI值，S(x_i)表示DI值为x_i上皮细胞的个数；

直方图的结构表示为H，表示不同DI值的上皮细胞出现的频率分布状态；

H＝[h(x₁),h(x₂),h(x₃),…,h(x_i),…h(x_n)]

步骤三八：通过直方图统计二倍体细胞与四倍体细胞的个数并求出二倍体细胞的DI均值和四倍体细胞的DI均值，并确定线性关系；

直方图中取二倍体峰值处所对应的DI值为DI_tm，二倍体DI值偏差百分比为p，取所有DI值落入范围为(1-p)DI_tm＜DI＜(1+p)DI_tm的上皮细胞，计算二倍体细胞DI均值记为DI_tj；

直方图中取四倍体峰值处所对应的DI值为DI_fm，四倍体DI值偏差百分比为q，取所有DI值范围为(1-q)DI_tm＜DI＜(1+q)DI_tm的上皮细胞，计算四倍体细胞DI均值，记为DI_fj；

标准片质控结果为SD；

当SD_min＜|SD-2|＜SD_max，标准片质控合格。

5.根据权利要求4所述的一种DNA倍体分析设备的质量控制方法，其特征在于：所述步骤四中通过扫描患者样片获得样本图像，分析样本图像中细胞的积分光密度值及其在玻片上的分布情况，判断患者样片的染色是否均匀的具体过称为：

步骤四一：染色均匀度的统计与细胞扫描过程同时进行，首先获取一个视野的图像；

步骤四二：对图像进行分割，获得图像区域轮廓，获取每个轮廓所在的位置；

步骤四三：计算图像单元的特征，根据光密度特征计算积分光密度；

步骤四四：识别每个轮廓所代表的细胞类型，将上皮细胞筛选出来；

步骤四五：计算每个细胞图像中每个像素点的灰度级，转换为相应的光密度，再计算细胞图像积分光密度；

步骤四六：将各细胞计算后得到的积分光密度值，在以横坐标为积分光密度值，纵坐标为水平方向或竖直方向上玻片细胞位置与玻片原点位置的距离值所建立的坐标系中绘点，玻片原点为设备初始化阶段，所确定的玻片横向和纵向扫描范围所能达到四个最边界点的一个；

步骤四七：分析染色均匀度结果并给出染色均匀评价，若点集呈现均匀则染色合格；若点集呈现不均匀或扭曲形状，则染色不均匀，对染色不均匀的样本进行重新染色或者更换染色合格样本。

6.根据权利要求5所述的一种DNA倍体分析设备的质量控制方法，其特征在于：所述步骤五中在利用三点聚焦定点的方式确定标准零点后，通过对控制聚焦平台的移动距离的统计计算每个视野中显微镜玻片上细胞相对于三点聚焦确定的标准平面的位置，并绘制三维折线图的具体过程为：

步骤五一：在开始扫描前，通过在显微镜玻片上选取三点分别聚焦，记录三点聚焦得到清晰图像时玻片所处平台的高度位置，即z轴坐标，设三点z轴坐标分别为z₁，z₂，z₃；

其中z₀为参考焦点位置；

步骤五二：从记录第一个视野开始进行软件自动扫描过程，对每一个视野中的细胞进行自动对焦；

步骤五三：记录每一个视野自动对焦清晰后平台与偏移量；

步骤五四：与确定的标准零点位置进行比较，得出相对于零点视野的位移，坐标为：

Δ＝z_实际-z₀

其中Δ代表焦点偏移量，z_实际为当前视野下通过聚焦的到清晰细胞图像时，平台所处的高度位置；

步骤五五：将扫描过程获得的视野位置作为x、y坐标，将平台位置记录作为z坐标，计算所有视野的焦点偏移量；

根据平均值公式计算平均聚焦步数：

其中n为已扫描的视野数；Δ_n为第n个视野聚焦完成后平台位置与零点位置间距离所需要的电机转动步数；

跟据平均聚焦步数计算步数平均偏差：

其中

为平均聚焦步数；

跟据平均聚焦步数计算方差值：

其中n为已扫描的视野数；x_n为第n个视野聚焦完成后平台位置与零点位置间距离所需要的电机转动步数；

为平均聚焦步数；

当σ_满意度＜σ_MAX时，表示当前平台玻片的平整度符合要求；所述σ_MAX是聚焦所需要步数方差的最大值；根据三轴坐标信息，做出表示每个视野聚焦点的三维散点图，并将散点互相连接，形成玻片中表示细胞位置的三维折线图。

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