CN110784649A - 一种胚胎成像对焦方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及胚胎成像技术领域，公开了一种胚胎成像对焦方法及装置，其中，方法包括以下步骤：以不同的拍摄高度获取多张培养皿的原始图像；截取各所述原始图像中与培养皿所在的图像区域；计算各所述皿图像的清晰度，根据清晰度最大的皿图像对应的拍摄高度获取最佳拍摄点；在所述最佳拍摄点拍摄培养皿，得到对焦后的中心层胚胎图像。本发明具有胚胎成像对焦效率高、精度高的技术效果。

Description

一种胚胎成像对焦方法及装置
技术领域
本发明涉及胚胎成像技术领域，具体涉及一种胚胎成像对焦方法及装置。
背景技术
胚胎学家们通过观察显微镜拍摄的胚胎图像，可以掌握胚胎不同阶段的发育情况。清晰的胚胎图像有助于胚胎学家对当前时期胚胎指标的评判，如原核，碎片等。因此，调整显微镜的拍摄高度，定位拍摄的焦平面，拍摄清晰的胚胎图像为胚胎学家的观察判断奠定了基础。目前胚胎成像的对焦通常是人工完成的，人工对焦不仅对焦精度低，且效率低，无法连续获取清晰的胚胎图像。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种胚胎成像对焦方法及装置，解决现有技术中胚胎成像对焦精度低、效率低的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种胚胎成像对焦方法，包括以下步骤：
以不同的拍摄高度获取多张培养皿的原始图像；
截取各所述原始图像中与培养皿所在的图像区域；
计算各所述皿图像的清晰度，根据清晰度最大的皿图像对应的拍摄高度获取最佳拍摄点；
在所述最佳拍摄点拍摄培养皿，得到对焦后的中心层胚胎图像。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明首先以不同的拍摄高度获取多张培养皿的原始图像，由于我们需要对焦的区域是胚胎所在的培养皿区域，因此截取原始图像中皿图像，并计算皿图像的清晰度，根据清晰度最大的皿图像对应的拍摄高度获取最佳拍摄点，以最佳拍摄点进行对焦拍摄，得到清晰的中心层胚胎图像，从而实现了胚胎成像的自动、精确对焦。
附图说明
图1是本发明提供的胚胎成像对焦方法一实施方式的流程图；
图2是采用本发明提供的胚胎成像对焦方法获取的第一层胚胎图像；
图3是采用本发明提供的胚胎成像对焦方法获取的第二层胚胎图像；
图4是采用本发明提供的胚胎成像对焦方法获取的第三层胚胎图像；
图5是采用本发明提供的胚胎成像对焦方法获取的中心层胚胎图像；
图6是采用本发明提供的胚胎成像对焦方法获取的第五层胚胎图像；
图7是采用本发明提供的胚胎成像对焦方法获取的第六层胚胎图像；
图8是采用本发明提供的胚胎成像对焦方法获取的第七层胚胎图像。
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。
实施例1
如图1所示，本发明的实施例1提供了胚胎成像对焦方法，包括以下步骤：
S1、以不同的拍摄高度获取多张培养皿的原始图像；
S2、截取各所述原始图像中与培养皿所在的图像区域；
S3、计算各所述皿图像的清晰度，根据清晰度最大的皿图像对应的拍摄高度获取最佳拍摄点；
S4、在所述最佳拍摄点拍摄培养皿，得到对焦后的中心层胚胎图像。
本发明实施例在进行胚胎成像对焦校准时，为了精确地定位焦平面、选择合适的拍摄高度，首先以不同的拍摄高度获取多张培养皿的原始图像，本实施例中共拍摄27张原始图像。由于我们需要对焦的区域是胚胎所在的培养皿区域，因此截取原始图像中皿图像，并计算皿图像的清晰度，根据清晰度最大的皿图像对应的拍摄高度获取最佳拍摄点，清晰度最大的皿图像对应的拍摄高度为最佳的拍摄高度，即焦平面与胚胎中心所在平面最为接近的拍摄高度，因此以最佳拍摄点进行对焦拍摄，可以得到清晰的中心层胚胎图像，从而实现了胚胎成像的自动、精确对焦，大大地降低对胚胎学家手动校准的依赖性。
优选的，计算所述皿图像的清晰度，具体为：
通过Laplacian梯度函数计算所述皿图像的清晰度：
D(f)＝∑y∑x|G(x,y)|(G(x,y)＞T)
其中，D(f)为皿图像的清晰度，
Figure BDA0002266140310000031
G(x,y)是像素点(x,y)的清晰度，T是设定边缘检测阈值，Gx(x,y)是像素点(x,y)与水平检测算子的卷积，Gy(x,y)是像素点(x,y)与垂直检测算子的卷积。
通过Laplacian梯度函数计算拍摄的不同焦平面的皿图像的清晰度，比较多张皿图像的计算结果，选取最大清晰度的皿图像所对应的拍摄高度定为拍摄的最佳拍摄点。
本实施例中水平检测算子为：
Figure BDA0002266140310000032
垂直检测算子为
Figure BDA0002266140310000033
优选的，在所述最佳拍摄点拍摄培养皿，得到对焦后的中心层胚胎图像，还包括：
以设定步长为间隔，以所述最佳拍摄点作为起点，沿拍摄方向分别向上和向下等间隔获取多个拍摄点，分别在各所述拍摄点拍摄培养皿，得到对焦后的多层胚胎图像。
胚胎呈圆球状，胚胎中心所在平面，即球心所在平面反映了胚胎最多的特性，因此医生主要通过观察胚胎中心所在平面即可获取较多的胚胎信息。本发明中最佳拍摄点是指拍摄的对焦平面与胚胎中心所在平面相距最小的拍摄点，因此通过最佳拍摄点获取的清晰的胚胎中心所在平面的中心层胚胎图像，中心层胚胎图像可以展现出胚胎中心所在平面的信息。然而一般而言，医生不会只看胚胎中心所在平面的信息，可能还是会观察多层信息去判断，特别是在胚胎中心所在平面层所包含的信息不够时，就需要查看其它层的图片信息。因此，本实施例设置设定步长，按照该设定步长以最佳拍摄点为起点依次向上寻找拍摄点，同时以最佳拍摄点为起点依次向下寻找拍摄点，从而可以获取到除中心层胚胎图像以外的其他层胚胎图像，实现胚胎中心所在平面以外的其他平面的拍摄。实验表明，拍摄七层胚胎图像可以在节省存储空间的同时，大致还原立体的圆球胚胎的基本信息。因此，本实施例中向上、向下分别获取了三层胚胎图像，图2-图8分别示出了表示同一时刻下拍摄的不同焦平面的七层图像，图2-图8依次为拍摄点从高往低的一个渐变过程，本实施例中计算了这七层图像截取的皿图像的清晰度，图2-图8的皿图像清晰度依次为3.167745，3.174079，3.194077，3.414555，3.156910，3.143269，3.37531。结合计算的清晰度值以及与原始图像的对比，可以表明本发明提供的方法拍摄的胚胎图像可以准确地获取到胚胎的清晰信息。同时，拍摄以最佳拍摄点为基准拍摄多层的胚胎图像有利于将更精确地求得最佳焦平面所在的位置，在求取多层胚胎图像的清晰度后，可根据清晰度最大的胚胎图像对最佳拍摄点进行微调，进一步调整拍摄高度，保证胚胎图像的清晰度，方便于胚胎学家们的观察。
优选的，所述设定步长为1-10微米。
胚胎的直径为微米级，设定步长优选设置为胚胎直径除以获取的胚胎图像的总层数。
优选的，还包括：
以所述最佳拍摄点进行设定次数的连续拍摄，得到设定张数的所述中心层胚胎图像；
判断设定张数的所述中心层胚胎图像的清晰度是否均高于设定清晰度，如果是，则继续以所述最佳拍摄点进行拍摄，否则对所述最佳拍摄点进行更新后再进行拍摄。
随着胚胎的发育与成长，胚胎的大小也会随之变化，因此在连续拍摄的过程中需要根据胚胎的大小对拍摄高度做相应的调整。如果每次拍摄都要进行最佳拍摄点的更新，会严重影响胚胎图像拍摄的实时性以及连续性。因此本实施例中规定若连续设定次数N(例如N＝5)拍摄的N张中心层胚胎图像清晰度达不到设定清晰度，则说明目前的最佳拍摄点并不是最佳的拍摄平面，则自动重新调整拍摄高度，对最佳拍摄点进行更新，以寻求最佳拍摄点，保证连续胚胎图像在观察时的清晰度。
具体的，对最佳拍摄点进行更新即：以不同的拍摄高度获取多张培养皿的原始图像；截取各所述原始图像中与培养皿位置对应的皿图像；计算各所述皿图像的清晰度，根据清晰度最大的皿图像对应的拍摄高度获取最佳拍摄点；在所述最佳拍摄点拍摄培养皿，得到对焦后的中心层胚胎图像。
实施例2
本发明的实施例2提供了胚胎成像对焦装置，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现所述胚胎成像对焦方法。
胚胎成像对焦方法包括以下步骤：
以不同的拍摄高度获取多张培养皿的原始图像；
截取各所述原始图像中与培养皿位置对应的皿图像；
计算各所述皿图像的清晰度，根据清晰度最大的皿图像对应的拍摄高度获取最佳拍摄点；
在所述最佳拍摄点拍摄培养皿，得到对焦后的中心层胚胎图像。
本发明实施例提供的胚胎成像对焦装置，用于实现胚胎成像对焦方法，因此上述胚胎成像对焦方法所具备的技术效果，胚胎成像对焦装置同样具备，在此不再赘述。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种胚胎成像对焦方法，其特征在于，包括以下步骤：
以不同的拍摄高度获取多张培养皿的原始图像；
截取各所述原始图像中与培养皿所在的图像区域；
计算各所述皿图像的清晰度，根据清晰度最大的皿图像对应的拍摄高度获取最佳拍摄点；
在所述最佳拍摄点拍摄培养皿，得到对焦后的中心层胚胎图像。
2.根据权利要求1所述的胚胎成像对焦方法，其特征在于，计算所述皿图像的清晰度，具体为：
通过Laplacian梯度函数计算所述皿图像的清晰度：
D(f)＝∑y ∑x|G(x,y)|(G(x,y)＞T)
其中，D(f)为皿图像的清晰度，G(x,y)是像素点(x,y)的清晰度，T是设定边缘检测阈值，Gx(x,y)是像素点(x,y)与水平检测算子的卷积，Gy(x,y)是像素点(x,y)与垂直检测算子的卷积。
3.根据权利要求1所述的胚胎成像对焦方法，其特征在于，在所述最佳拍摄点拍摄培养皿，得到对焦后的中心层胚胎图像，还包括：
以设定步长为间隔，以所述最佳拍摄点作为起点，沿拍摄方向分别向上和向下等间隔获取多个拍摄点，分别在各所述拍摄点拍摄培养皿，得到对焦后的多层胚胎图像。
4.根据权利要求3所述的胚胎成像对焦方法，其特征在于，所述设定步长为1-10微米。
5.根据权利要求1所述的胚胎成像对焦方法，其特征在于，还包括：
以所述最佳拍摄点进行设定次数的连续拍摄，得到设定张数的所述中心层胚胎图像；
判断设定张数的所述中心层胚胎图像的清晰度是否均高于设定清晰度，如果是，则继续以所述最佳拍摄点进行拍摄，否则对所述最佳拍摄点进行更新后再进行拍摄。
6.一种胚胎成像对焦装置，其特征在于，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1-5任一所述的胚胎成像对焦方法。
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