CN108398103B - 一种高速高通量生物样本形态检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高速高通量生物样本形态检测系统，该系统包括成像模块、透射照明模块、成像模块运动驱动机构、培养皿样本架运动驱动机构、光源同步驱动装置、位置编码器、计算机和运动控制器，光源同步驱动装置使透射照明模块发出的光同步照射在成像模块生物样本上；运动控制器接收计算机的指令，将该指令转换成驱动信号，以控制成像模块运动驱动机构带动成像模块对培养皿进行扫描成像；成像模块运动驱动机构的当前位置信号由位置编码器编码，并依据编码信号控制成像模块的曝光和帧转移动作，以使成像模块的成像和成像模块运动驱动机构输出的位移量匹配。本发明提供的高速高通量生物样本形态检测系统能够实现高速高通量长时间生物样本形态检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物样本形态检测系统，特别是一种自动化高速高通量生物样本形态检测系统。
背景技术
生物样本的形态检测广泛应用于药物筛选、疾病诊断及遗传发育的研究中。现阶段的生物样本形态检测主要由人工完成，通过人工逐一观察、辨别，从而完成生物样本形态的定性分析。随着对生物样本形态检测通量的需求骤增，国外科研工作者通过改造现有光学扫描仪来实现生物样本形态图像的数字化采集，然而由于扫描仪发热影响生物样本存活环境、扫描仪采集速度慢、扫描仪检测通量小等原因，上述方法无法实现高速、高通量、长时间(几十天)的生物样本形态检测。
因此，亟待一种高通量生物样本形态检测设备来代替人工完成自动化检测，并满足生物样本生存条件从而实现长时间检测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高速高通量生物样本形态检测系统来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。
为实现上述目的，本发明提供一种高速高通量生物样本形态检测系统，所述高速高通量生物样本形态检测系统包括成像模块、透射照明模块、培养皿样本架、生物储存培养模块、成像模块运动驱动机构、培养皿样本架运动驱动机构、光源同步驱动装置、位置编码器、计算机和运动控制器，其中：
所述培养皿样本架上固定设置有多个以阵列的方式的方式排布的培养皿，每一个所述培养皿中设有一种或多种生物样本；所述培养皿样本架暂存于适于生物样本长时间存活的所述生物储存培养模块中；
所述成像模块和所述透射照明模块分别隔开设置在所述培养皿样本架的两侧，所述透射照明模块设于所述光源同步驱动装置，所述光源同步驱动装置用于使所述透射照明模块发出的光同步照射在所述成像模块将要成像的生物样本上；
所述计算机通过所述运动控制器连接所述成像模块运动驱动机构和培养皿样本架运动驱动机构；所述成像模块运动驱动机构驱动连接所述成像模块；所述培养皿样本架运动驱动机构驱动连接所述培养皿样本架；所述运动控制器用于接收所述计算机的指令，并将该指令转换成驱动信号，以控制所述成像模块运动驱动机构带动所述成像模块对所述培养皿进行扫描成像，并在一行扫描成像结束后控制培养皿样本架运动驱动机构切换至并对准下一列所述培养皿；所述成像模块获得的生物样本图像输送给所述计算机，所述计算机用于根据输入的生物样本图像检测生物形态；
所述成像模块运动驱动机构的当前位置信号由所述位置编码器编码，并依据所述位置编码器输出的编码信号控制所述成像模块的曝光和帧转移动作，以使所述成像模块的成像和所述成像模块运动驱动机构输出的位移量匹配。
进一步地，所述计算机包括图像采集卡和在线生物形态检测模块，所述图像采集卡用于接收所述成像模块获得的生物样本图像，所述在线生物形态检测模块用于对图像中的生物个体进行分割和定位，并对分割和定位的生物个体进行分析和分类，所述在线生物形态检测模块与所述成像模块并行工作。
进一步地，所述在线生物形态检测模块用于对特定类型的生物样本的图像中的生物个体进行分割和定位包括：首先，通过阈值分割算法对图像中的连通区域进行初步定位和分割，然后采用区域分裂合并算法对图像中的生物个体进行精确分割和定位，得到生物个体在图像中的精确轮廓及其在图像中的精确位置xi；然后，获取图像在物理空间中的基准位置x0；最后，通过如下公式获取生物个体物理空间中的绝对位置x′i：
x′i＝xi+x0。
进一步地，所述位置编码器为光栅尺编码器时，所述在线生物形态检测模块选取图像拍摄位置的光栅尺编码器读数作为基准位置x0。
进一步地，所述位置编码器为伺服电机编码器时，所述在线生物形态检测模块根据不动实体在图像中的定位位置来确定基准位置x0，具体包括：选取所述培养皿的边缘为图像中的不动实体，采用主动轮廓方法搜寻所述培养皿的边缘，并结合卡尔曼滤波器调整主动轮廓算法的参数，最终计算出所述培养皿在图像中的精确位置xs；然后按照x0＝xref-xs计算得出基准位置x0，其中xref为参照基准位置。
进一步地，所述成像模块包括集成为一体的线阵相机和成像镜头，所述线阵相机的线阵宽度范围为1k至16k，所述成像镜头的像方视场覆盖整个线阵幅宽，所述成像模块的扫描成像的物方扫描宽度范围为10mm至150mm，成像分辨率范围为5μm/pixel至100μm/pixel，扫描速度范围为10000lines/s至70000lines/s。
进一步地，所述透射照明模块包括与所述成像模块的当前位置保持同步运动的一个线状或带状LED，所述线状或带状LED的长度方向沿所述线阵相机的宽度方向设置，且其照明区域完全覆盖所述线阵相机在静止状态下对应的物方成像区域。
进一步地，所述透射照明模块包括与所述成像模块的当前位置保持同步开启的线状或带状LED阵列，所述线状或带状LED阵列包括平行并排隔开布置的若干线状或带状LED，与所述成像模块将要成像的生物样本相对应的所述线状或带状LED依据所述位置编码器输出的编码信号而开启，所述线状或带状LED的长度方向沿所述线阵相机的宽度方向设置，且长度不小于所述线阵相机的物方成像宽度。
进一步地，所述线状或带状LED的亮度大小由可调恒流电源根据所述成像模块在所述成像模块驱动机构的驱动下相对于所述培养皿样本架的扫描速度进行调节。
本发明提供的高速高通量生物样本形态检测系统能够实现高速高通量长时间生物样本形态检测。而且，上述扫描成像系统由位置编码驱动完成生物样本形态的高质量图像采集，并由并行在线处理系统完成生物样本形态检测。
本发明可检测的生物样本种类包括并不仅限于线虫、斑马鱼、果蝇等小尺寸模式动物，还适合检测爬行或游动小型动物以及微生物菌落等。
附图说明
图1是本发明所提供的高速高通量生物样本形态检测系统一实施例的结构示意图；
图2是图1所示的高速高通量生物样本形态检测系统的原理性示意图；
图3是图2所示的计算机的原理性示意图；
图4是图2所示的成像模块一实施例的扫描成像过程示意图；
图5是图1所示的透射照明模块第一种实现方式示意图；
图6是图1所示的透射照明模块第二种实现方式示意图。
具体实施方式
在附图中，使用相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
本实施例所提供的高速高通量生物样本形态检测系统中，“高通量”的范围是100～300生物目标/秒，“高速”的范围是100mm～1000mm/秒。
如图1和图2所示，本实施例所提供的高速高通量生物样本形态检测系统包括成像模块1、透射照明模块2、培养皿样本架3、生物储存培养模块4、成像模块运动驱动机构5、培养皿样本架运动驱动机构6、光源同步驱动装置7、位置编码器8、计算机9和运动控制器10，其中：
培养皿样本架3上固定设置有多个以阵列的方式的方式排布的培养皿31，为方便对培养皿31的定位及方便开展分组实验，培养皿样本架3分为多个子块，每个子块可放置2*2～5*5个培养皿31。生物样本通常置于培养皿31中培养，根据培养生物种类不同可选择直径范围为10～150mm的培养皿。每一个所述培养皿31中可设有一种或多种生物样本。
为了实现长时间(long-term)扫描成像，保障生物样本的生命所需环境是必不可缺的。培养皿样本架3暂存于适于生物样本长时间存活的生物储存培养模块4中。生物储存培养模块4提供恒温恒湿环境，用以保证生物样本的生命活动以完成长时多次形态扫描成像。
参见图1，生物储存培养模块4具体包括暂存转移仓41和生物培养仓42。培养皿样本架3在扫描成像中由生物培养仓42依此移出并进行生物样本形态扫描成像，成像完成后培养皿样本架3进入暂存转移仓41暂存。暂存转移仓41遵循先进后出原则，暂存转移仓41中已进入的培养皿样本架3会逐个提升高度为即将进入的培养皿样本架3预留存放空间。在全部扫描完成后，暂存转移仓41中的所有培养皿样本架3将原路移回至生物培养仓42中。由此可保证多次扫描过程中每次扫描的次序一致，实现等间隔采样，提高生物样本形态检测的数据有效性。
成像模块1和透射照明模块2分别隔开设置在培养皿样本架3的两侧，比如图1中示出地，成像模块1位于培养皿样本架3的上方，透射照明模块2位于培养皿样本架3的下方。还可以根据需要，将成像模块1位于培养皿样本架3的下方，透射照明模块2位于培养皿样本架3的上方。透射照明模块2设于光源同步驱动装置7，光源同步驱动装置7用于使透射照明模块2发出的光同步照射在成像模块1将要成像的生物样本上。
如图4所示，成像模块1按照逐列扫描的方式扫描，在这种扫描方式下，可以是培养皿样本架3沿扫描方向运动，也可以是成像模块1沿扫描方向运动。成像模块1的扫描轨迹可以是Z形，也可以是S形。该扫描轨迹为现有技术，在此不再赘述。本实施例中采用的扫描方式是：第一步，横向移动培养皿样本架3，将待扫描列的培养皿31置于成像模块1可成像的区域内；第二步，控制成像模块1沿列向依次对培养皿样本架3上的各培养皿31成像，当一列培养皿31扫描完成后，按照第一步和第二步的方式，直至成像模块1将培养皿样本架3上的所有培养皿31的生物样本图像成像完成。
成像模块1包括集成为一体的线阵相机1a和成像镜头1b。
线阵相机1a也可采用线阵TDI((Time Delay Integration时间延迟积分))相机，TDI是一种扫描技术，其帧转移器件中的一列线阵像素与待成像物体的运动对准且与待成像物体的运动同步,随着图像从一行像素移向另一行,积分电荷也随着移动,用这种方式对相对运动物体进行连续的成像输出，用于高速运动的物体或高速扫描成像。
针对不同的培养皿31的大小及成像分辨率要求，线阵相机1a的线阵宽度可以是从1k至16k的范围，成像镜头1b的像方视场应覆盖整个线阵幅宽。扫描成像的物方扫描宽度可以是从10mm至150mm的范围，成像分辨率可以是从5μm/pixel至100μm/pixel的范围。由于扫描成像的特性，垂直于线阵宽度的方向理论上可进行无限长度连续成像，该方向扫描成像最高速度受到线阵相机行频及成像模块的高速位移驱动系统运动速度限制，扫描速度可以是从10000lines/s至70000lines/s的范围，故可适配不同扫描运动需求实现高速高通量的生物样本形态成像。
如图2所示，计算机9通过运动控制器10连接成像模块运动驱动机构5和培养皿样本架运动驱动机构6。成像模块运动驱动机构5驱动连接成像模块1。培养皿样本架运动驱动机构6驱动连接培养皿样本架3。运动控制器10用于接收计算机9的指令，并将该指令转换成驱动信号，以控制成像模块运动驱动机构5带动成像模块1对培养皿31进行扫描成像，并在一行扫描成像结束后控制培养皿样本架运动驱动机构6切换至并对准下一列培养皿31，以此完成对用户选定的所有培养皿31的成像。成像模块1获得的生物样本图像输送给计算机9，计算机9用于根据输入的生物样本图像检测生物形态。
成像模块1运动过程中，成像模块运动驱动机构5的当前位置信号由位置编码器8编码，并依据位置编码器8输出的编码信号控制成像模块1的曝光和帧转移动作，以使成像模块1的成像和成像模块运动驱动机构5输出的位移量匹配。成像模块1由位置编码信号驱动完成曝光，从而实现高速的生物样本形态图像采集，避免了扫描成像过程由于扫描速度的不稳定带来图像压缩或拉伸，以实现高质量成像。
在一个实施例中，由于进行检测的生物样本及培养基通常为透明或半透明状态，因此最佳照明方式为透射照明，本实施例提供两种透射照明模块以实现最佳的成像效果。
如图5所示，透射照明模块2的第一种的实现方式如下：
透射照明模块2包括与成像模块1的当前位置保持同步运动的一个线状或带状LED2a。线状或带状LED2a与培养皿31中的待成像生物样本之间的距离范围为0～50mm。线状或带状LED2a为波长范围为400nm～1200nm的准单色光源或色温范围为1000k～10000k的白光复色光源。线状或带状LED2a的长度方向沿线阵相机1a的宽度方向设置，且其照明区域完全覆盖所述线阵相机(1a)在静止状态下对应的物方成像区域。线状或带状LED2a的宽度的选取原则是使照明面积覆盖相机成像区域。线状或带状LED2a的亮度大小由可调恒流电源根据所述成像模块1相对于培养皿样本架3的扫描速度进行调节。线状或带状LED2a的亮度大小亮度通常设置为与成像模块1相对于培养皿样本架3的扫描速度呈反比。
与此相对应地，所述高速高通量生物样本形态检测系统还包括支座11，支座11呈倒置的U形，支座11具有上横梁部111和支设于固定基座的两立柱112。成像模块运动驱动机构5和光源同步驱动装置7集成在支座11的一侧面，包括主动皮带轮12、皮带13、第一从动皮带轮14、第二从动皮带轮15、第三从动皮带轮16、第四从动皮带轮17和第五从动皮带轮18，主动皮带轮12和第二从动皮带轮15分别设于所述上横梁部111的两端，所述第一从动皮带轮14位于所述主动皮带轮12的斜下方并靠内设置，第二从动皮带轮15的中心在竖向上位于主动皮带轮12和所述第二从动皮带轮15之间。第三从动皮带轮16位于主动皮带轮12的正下方，第四从动皮带轮17位于第一从动皮带轮14的正下方，第五从动皮带轮18位于第二从动皮带轮15的下方，且所述第五从动皮带轮18的中心在竖向上位于所述第三从动皮带轮16和第四从动皮带轮17之间。皮带13按照从主动皮带轮12、第三从动皮带轮16、第五从动皮带轮18、第四从动皮带轮17、第一从动皮带轮14到第二从动皮带轮15的顺序依次张紧。线阵相机1a固定设置主动皮带轮12和所述第二从动皮带轮15之间的皮带13上。线状或带状LED2a固定设置在第三从动皮带轮16和所述第五从动皮带轮18之间的皮带13上。这样，皮带13运动的时候，成像模块1和线状或带状LED2a便可沿列向同步运动，使透射照明模块2发出的光同步照射在成像模块1将要成像的生物样本上。
如图6所示，透射照明模块2的第二种的实现方式如下：
透射照明模块2包括与成像模块1的当前位置保持同步开启的线状或带状LED阵列2b。线状或带状LED阵列2b包括平行并排隔开布置的若干线状或带状LED，与成像模块1将要成像的生物样本相对应的所述线状或带状LED依据所述位置编码器8输出的编码信号而开启。每一个所述线状或带状LED为波长范围为400nm～1200nm的准单色光源或色温范围为1000k～10000k的白光复色光源。所述线状或带状LED的长度方向沿线阵相机1a的宽度方向设置，且所述线状或带状LED的长度不小于线阵相机1a的物方成像宽度。所述线状或带状LED的宽度的选取原则是使照明面积覆盖相机成像区域。所述线状或带状LED的亮度大小由可调恒流电源根据成像模块1在成像模块驱动机构5的驱动下相对于培养皿样本架3的扫描速度进行调节。所述线状或带状LED的亮度大小亮度通常设置为与成像模块1在成像模块驱动机构5的驱动下相对于培养皿样本架3的扫描速度呈反比。
线状或带状LED阵列2b与培养皿31中的待成像生物样本之间的距离范围为0～50mm。线状或带状LED阵列2b中的每个线状或带状LED可独立控制，通过成像模块1扫描时的位置编码信号控制相应的线状或带状LED的依次点亮，使得在扫描成像的过程中，仅有线阵相机1a正下方的线状或带状LED处于点亮状态，从而为生物样本形态的扫描成像提供高质量的透射照明。
与此相对应地，所述高速高通量生物样本形态检测系统还包括支座11，支座11呈倒置的U形，具有上横梁部111和支设于固定基座的两立柱112。成像模块运动驱动机构5和光源同步驱动装置7设在支座11的一侧面。成像模块运动驱动机构5包括主动皮带轮12、皮带13、第一从动皮带轮14和第二从动皮带轮15，主动皮带轮12和第二从动皮带轮15分别设于上横梁部111的两端，第一从动皮带轮14位于主动皮带轮12的斜下方并靠内设置，第二从动皮带轮15的中心在竖向上位于主动皮带轮12和所述第二从动皮带轮15之间。皮带13按照从所述主动皮带轮12、第一从动皮带轮14到第二从动皮带轮15的顺序依次张紧。线阵相机1a固定设置主动皮带轮12和述第二从动皮带轮15之间的皮带13上。线状或带状LED阵列2b呈矩形，长度方向与皮带13的延伸方向相同。
如图3所示，计算机9包括图像采集卡91和在线生物形态检测模块92，图像采集卡91用于接收成像模块1获得的生物样本图像，在线生物形态检测模块92用于对图像中的生物个体进行分割和定位，并对分割和定位的生物个体进行分析和分类，在线生物形态检测模块92与成像模块1并行工作
在一个实施例中，对于生物样本的分析，需要首先将生物样本个体从图像中分割出来并进行定位。在线生物形态检测模块92用于对特定类型的生物样本的图像中的生物个体进行分割和定位包括：首先，通过阈值分割算法对图像中的连通区域进行初步定位和分割，然后采用区域分裂合并算法对图像中的生物个体进行精确分割和定位，得到生物个体在图像中的精确轮廓及其在图像中的精确位置xi；然后，获取图像在物理空间中的基准位置x0；最后，通过如下公式获取生物个体物理空间中的绝对位置x′i：
x′i＝xi+x0。
在一个实施例中，位置编码器8为光栅尺编码器时，光栅尺编码器为增量式位移台位置编码，在上电归零后等效于绝对位置编码，可准确定位成像模块1的当前位置(定位精度50～200nm)。因此，由光栅尺编码器输出扫描时线阵相机1a所处位置，可直接将光栅尺编码器读数作为基准位置x0。基于此，在线生物形态检测模块92选取图像拍摄位置的光栅尺编码器读数作为基准位置x0。
在一个实施例中，所述位置编码器8为伺服电机编码器时，伺服电机编码器对应电机转动量，需经过同步带或丝杠传动至成像模块1，换向过程存在空回误差，伺服电机编码器对成像模块1的绝对位置定位精度较低(定位精度1～20μm)，因此难以保证像素级别的重复定位精度，故需要借助于对图像中不动实体的定位完成精确的基准位置定位。本实施例中，在线生物形态检测模块92根据不动实体在图像中的定位位置来确定基准位置x0，具体包括：选取所述培养皿31的边缘为图像中的不动实体，采用主动轮廓方法搜寻培养皿31的边缘，并结合卡尔曼滤波器调整主动轮廓算法的参数，最终计算出培养皿31在图像中的精确位置xs；然后按照x0＝xref-xs计算得出基准位置x0。其中xref为参照基准位置，可以取任意值，一般取一个与图像尺寸相当的值。
在线生物形态检测模块92对生物样本形态检测的具体内容如下：
对生物样本的形态检测大致分为两种类型：对于条状生物个体的形态检测、对于团状生物个体的形态检测。
对于条状生物个体，如线虫、果蝇幼虫等，形态检测主要检测条形主干曲线，首先采用水平集算法求得图形骨架，然后对骨架进行剪枝、平滑等处理之后，即得到一条主干曲线。
对于团状生物个体，如昆虫、微生物菌落，形态检测主要检测团状体轮廓，本发明中通过基于边缘的主动轮廓法，并结合特定物种的轮廓特性，求得团状个体的轮廓曲线。
在线生物形态检测模块92对生物样本形态分类的具体内容如下：
本发明的一个主要应用是对提取出的生物个体，根据其形态对其进行分类。
本实施例在已经检测出个体形态的基础上，进一步提取形态特征。对于条状个体，提取其主干曲线的长度、主干的宽度、主干关键部位的曲率等作为形态特征。对于团状个体，提取其轮廓曲线的圆度(circularity)、完整度(solidity)、斜度(skewness)、关键部位的曲率等作为形态特征。对提取出的形态特征，采用SIFT算法进行特征点初筛(已有方法)，多个支持向量机(SVM)进行统计分类，并使用提升(AdaBoost)算法进行最终分类，给出分类结果和置信程度。
对于不规则形状或类型的个体，本实施例采用卷积神经网络(CNN)算法提取图像的关键特征，并采用全连接神经网络(FCNN)算法根据提取出的特征对样本作分类。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种高速高通量生物样本形态检测系统，其特征在于，包括成像模块（1）、透射照明模块（2）、培养皿样本架（3）、生物储存培养模块（4）、成像模块运动驱动机构（5）、培养皿样本架运动驱动机构（6）、光源同步驱动装置（7）、位置编码器（8）、计算机（9）和运动控制器（10），其中：
所述培养皿样本架（3）上固定设置有多个以阵列的方式的方式排布的培养皿（31），每一个所述培养皿（31）中设有一种或多种生物样本；所述培养皿样本架（3）暂存于适于生物样本长时间存活的所述生物储存培养模块（4）中；
所述成像模块（1）和所述透射照明模块（2）分别隔开设置在所述培养皿样本架（3）的两侧，所述透射照明模块（2）设于所述光源同步驱动装置（7），所述光源同步驱动装置（7）用于使所述透射照明模块（2）发出的光同步照射在所述成像模块（1）将要成像的生物样本上；
所述计算机（9）通过所述运动控制器（10）连接所述成像模块运动驱动机构（5）和培养皿样本架运动驱动机构（6）；所述成像模块运动驱动机构（5）驱动连接所述成像模块（1）；所述培养皿样本架运动驱动机构（6）驱动连接所述培养皿样本架（3）；所述运动控制器（10）用于接收所述计算机（9）的指令，并将该指令转换成驱动信号，以控制所述成像模块运动驱动机构（5）带动所述成像模块（1）对所述培养皿（31）进行扫描成像，并在一行扫描成像结束后控制培养皿样本架运动驱动机构（6）切换至并对准下一列所述培养皿（31）；所述成像模块（1）获得的生物样本图像输送给所述计算机（9），所述计算机（9）用于根据输入的生物样本图像检测生物形态；
所述成像模块运动驱动机构（5）的当前位置信号由所述位置编码器（8）编码，并依据所述位置编码器（8）输出的编码信号控制所述成像模块（1）的曝光和帧转移动作，以使所述成像模块（1）的成像和所述成像模块运动驱动机构（5）输出的位移量匹配，
所述计算机（9）包括在线生物形态检测模块（92），所述在线生物形态检测模块（92）用于对图像中的生物个体进行分割和定位，并对分割和定位的生物个体进行分析和分类，所述在线生物形态检测模块（92）与所述成像模块（1）并行工作，在线生物形态检测模块（92）对生物样本形态检测分为两种类型：对于条状生物个体的形态检测、对于团状生物个体的形态检测，形态检测检测条形主干曲线，形态检测检测团状体轮廓，在线生物形态检测模块（92）在已经检测出个体形态的基础上，进一步提取形态特征。
2.如权利要求1所述的高速高通量生物样本形态检测系统，其特征在于，所述计算机（9）还包括图像采集卡（91），所述图像采集卡（91）用于接收所述成像模块（1）获得的生物样本图像。
3.如权利要求2所述的高速高通量生物样本形态检测系统，其特征在于，所述在线生物形态检测模块（92）用于对特定类型的生物样本的图像中的生物个体进行分割和定位包括：首先，通过阈值分割算法对图像中的连通区域进行初步定位和分割，然后采用区域分裂合并算法对图像中的生物个体进行精确分割和定位，得到生物个体在图像中的精确轮廓及其在图像中的精确位置 ；然后，获取图像在物理空间中的基准位置/>；最后，通过如下公式获取生物个体物理空间中的绝对位置/>；
。
4.如权利要求3所述的高速高通量生物样本形态检测系统，其特征在于，所述位置编码器（8）为光栅尺编码器时，所述在线生物形态检测模块（92）选取图像拍摄位置的光栅尺编码器读数作为基准位置。
5.如权利要求3所述的高速高通量生物样本形态检测系统，其特征在于，所述位置编码器（8）为伺服电机编码器时，所述在线生物形态检测模块（92）根据不动实体在图像中的定位位置来确定基准位置，具体包括：选取所述培养皿（31）的边缘为图像中的不动实体，采用主动轮廓方法搜寻所述培养皿（31）的边缘，并结合卡尔曼滤波器调整主动轮廓算法的参数，最终计算出所述培养皿（31）在图像中的精确位置/>；然后按照/>计算得出基准位置/>，其中/>为参照基准位置。
6.如权利要求1至5中任一项所述的高速高通量生物样本形态检测系统，其特征在于，所述成像模块（1）包括集成为一体的线阵相机（1a）和成像镜头（1b），所述线阵相机（1a）的线阵宽度范围为1k至16k，所述成像镜头（1b）的像方视场覆盖整个线阵幅宽，所述成像模块（1）的扫描成像的物方扫描宽度范围为10mm至150mm，成像分辨率范围为5μm/pixel至100μm/pixel，扫描速度范围为10000lines/s至70000lines/s。
7.如权利要求6所述的高速高通量生物样本形态检测系统，其特征在于，所述透射照明模块（2）包括与所述成像模块（1）的当前位置保持同步运动的一个线状或带状LED（2a），所述线状或带状LED（2a）的长度方向沿所述线阵相机（1a）的宽度方向设置，且其照明区域完全覆盖所述线阵相机（1a）在静止状态下对应的物方成像区域。
8.如权利要求6所述的高速高通量生物样本形态检测系统，其特征在于，所述透射照明模块（2）包括与所述成像模块（1）的当前位置保持同步开启的线状或带状LED阵列（2b），所述线状或带状LED阵列（2b）包括平行并排隔开布置的若干线状或带状LED，与所述成像模块（1）将要成像的生物样本相对应的所述线状或带状LED依据所述位置编码器（8）输出的编码信号而开启，所述线状或带状LED的长度方向沿所述线阵相机（1a）的宽度方向设置，且长度不小于所述线阵相机（1a）的物方成像宽度。
9.如权利要求7或8所述的高速高通量生物样本形态检测系统，其特征在于，所述线状或带状LED的亮度大小由可调恒流电源根据所述成像模块（1）在所述成像模块运动驱动机构（5）的驱动下相对于所述培养皿样本架（3）的扫描速度进行调节。
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