CN115511866B - 用于多维数据的图像分析的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于分析多维图像的系统和方法包括高内涵成像系统，所述高内涵图像系统包括图像捕获装置。图像获取模块接收由所述图像捕获装置捕获的生物样本的一系列图像，并且所述一系列图像包括一系列图像平面。人机界面模块从用户计算机接收第一图像分析步骤和第二图像分析步骤的指定。所述第一图像分析步骤指定第一图像处理操作，所述第一图像处理操作根据一系列图像的至少另一个图像平面来处理该系列图像的图像平面，且所述第二图像分析步骤指定第二图像处理操作，所述第二图像处理操作独立于一系列图像的其他图像平面来处理该系列的每个图像平面。具有并行操作的多个处理器的图像分析模块根据所述第一图像处理步骤来处理所述第一系列图像以生成第一输出系列图像，并根据第二图像处理步骤来处理所述第一系列图像以生成第二输出系列图像。所述人机界面模块在与所述用户计算机相关联的显示器上显示所述第一输出系列图像的至少一个图像平面和所述第二输出系列图像的至少一个图像平面。

Description

用于多维数据的图像分析的系统和方法

本申请是申请号为2017800092221、申请日为2017年2月2日、发明名称为“用于多维数据的图像分析的系统和方法”的专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年2月9日提交的美国申请序列号为No.15/019,411的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本主题涉及高内涵成像系统，且更具体地，涉及分析使用这种系统生成的多维数据的系统。

背景技术

高内涵成像系统(HCIS)可用于获得生物样本的显微镜图像。这样的图像可以包括针对背景场的多个细胞。进一步的，HCIS可用于获得生物样本的一系列显微镜图像，其中，例如，使用不同的焦点获得每个图像。可以组合这样的系列的显微镜图像以形成生物样本的三维视图。还可以分析这样的系列的显微镜图像以分割和识别每个这样的图像中的与特定细胞相关联的一部分。然后，这种部分可被组合以形成该特定细胞的三维视图，进一步被分析以识别该三维细胞体内的细胞器，和/或生成该三维细胞体和/或其中的细胞器的三维统计。

研究人员可能想要获得显微镜图像或一系列显微镜图像中存在的细胞的统计。这样的统计可以包括有多少特定细胞类型的细胞呈现在图像中的计数，这种细胞的大小(例如，尺寸、体积、和表面积)的范围，这种细胞的大小的平均值、中值、和众数(mode)，细胞在多大程度上符合特定形状(例如，球形)，等等。进一步地，可以分析这些图像以识别在这样的图像中识别的细胞内的细胞器，并且还可以开发这种细胞器的统计。在能够计算任何此类统计之前，显微镜图像中的细胞必须从背景中分割，并且还从显微镜图像中存在的任何碎片分割。

交互式图像分析系统可用于指定图像分析步骤的顺序并且为每个步骤指定参数。图像分析步骤的示例包括：例如，选择使用特定照明源捕获的图像、为该图像设置阈值、以及将一个或多个滤波器应用于该图像。示例滤波器可以包括反锐化掩模、平滑滤波器等。在指定了所述图像分析步骤的顺序和相应参数之后，可以对应用指定图像分析步骤时产生的图像进行测量。这种测量包括对存在于产生的图像中的不同类型的对象(例如，细胞或细胞的组分)的计数。Cohen等人的题为“IMAGE PROCESSING SYSTEM PROVIDING SELECTIVEARRANGEMENT AND CONFIGURATION FOR AN IMAGE ANALYSIS SEQUENCE”的美国专利No.8,577,079描述了一种这样的计算机实现的系统，其用于使用多个处理操作处理所选图像或一系列图像。该专利的全部内容通过引用并入本文。

发明内容

根据一个方面，一种用于分析多维图像的系统包括具有图像捕获装置的高内涵成像系统。图像获取模块接收由所述图像捕获装置捕获的生物样本的第一系列图像，并且所述第一系列图像包括图像平面序列。人机界面模块从用户计算机接收第一图像分析步骤和第二图像分析步骤的指定。所述第一图像分析步骤指定第一图像处理操作，所述第一图像处理操作根据一系列图像的至少另一个图像平面来处理该系列图像的图像平面，且所述第二图像分析步骤指定第二图像处理操作，所述第二图像处理操作独立于一系列图像的其他图像平面来处理该系列的每个图像平面。具有并行操作的多个处理器的图像分析模块根据所述第一图像处理步骤来处理所述第一系列图像以生成第一输出系列图像，并根据第二图像处理步骤来处理所述第一系列图像以生成第二输出系列图像。所述人机界面模块在与所述用户计算机相关联的显示器上显示所述第一输出系列图像的至少一个图像平面和所述第二输出系列图像的至少一个图像平面。

根据另一个方面，一种用于分析多维图像的方法包括接收由高内涵成像系统的图像捕获装置捕获的生物样本的第一系列图像，其中所述第一系列图像包括图像平面序列。所述方法还包括以下步骤：从用户计算机接收第一图像分析步骤和第二图像分析步骤的指定、根据所述第一图像处理步骤来处理所述第一系列图像以生成第一输出系列图像、和根据第二图像处理步骤来处理所述第一系列图像以生成第二输出系列图像。所述第一图像分析步骤指定第一图像处理操作，所述第一图像处理操作根据一系列图像的至少另一个图像平面来处理该系列图像的图像平面，且所述第二图像分析步骤指定第二图像处理操作，所述第二图像处理操作独立于一系列图像的其他图像平面来处理该系列的每个图像平面。所述方法还包括以下步骤：在与所述用户计算机相关联的显示器上显示所述第一输出系列图像的至少一个图像平面和所述第二输出系列图像的至少一个图像平面。

考虑到以下详细描述和附图，其他方面和优点将变得显而易见，其中在整个说明书中相同的附图标记表示相同的结构。

附图说明

图1是根据本公开的高内涵成像系统的框图；

图2是用于分析使用图1的高内涵成像系统捕获的多维图像的图像分析系统的框图；

图3A至图3C是由图2的图像分析系统显示的画面；

图4是由图2的图像分析系统的图像分析模块进行的处理的流程图；

图5是图2的图像分析系统的图像分析模块的实施例的框图；

图6A是由图2的图像分析系统显示的画面的一部分，其允许指定图像分析步骤；

图6B是由图像分析模块根据图6A的画面指定的图像分析步骤生成的示例图像；和

图6C是由图像分析模块根据图6A的画面指定的图像分析步骤生成的示例测量表。

具体实施方式

参考图1，对于本领域技术人员显而易见的是，HCIS 100可包括X-Y平台102、一个或多个物镜104、一个或多个照明源106、一个或多个滤波器108、图像捕获装置110、以及控制器112。HCIS 100还可以包括一个或多个反射镜114，其将光从照明源106引导到可以布置在X-Y平台102上的样本托盘116，并且将光从这种样本托盘116引导到图像捕获装置110。通常，样本托盘116包括多个孔118，并且待由HCIS 100成像的样本(例如，生物细胞)可布置在每个这样的孔118中。

尽管图1示出来自照明源106的光从样本托盘116反射到达图像捕获装置110，但是应该显而易见的是，可以使用附加的反射镜(未示出)使得来自于照明源106的光透射通过样本托盘116并被朝向图像捕获装置110引导。进一步地，应该显而易见的是，在一些情况下，来自于照明源106的照明可以对成像样本托盘116中的样本不是必要的(例如，如果样本发光或者如果样本包含放射性成分)。在一些实施例中，来自于照明源的光可以透射通过样本托盘116中的样本，并且样本折射和/或吸收透射光以产生被成像的光。

在操作期间，可以手动或用机器人将样本托盘116放置在X-Y平台102上。此外，控制器112可以将HCIS 100配置为使用特定物镜104、由照明源106产生的照明、和/或滤波器108的组合。例如，控制器112可以操作定位装置(未示出)以将选择的物镜104以及可选地将选择的滤波器108放置在样本托盘116和图像捕获装置110之间的光路中。控制器112还可以引导照明源106以特定波长的光照射样本托盘116。样本托盘116中的样本可含有发荧光的分子，其或者是天然存在的分子，或者是由于处理而在样本内产生或存在的分子。照射样本的波长可以是与这种荧光分子相关联的激发波长，并且成像捕获装置将仅捕获这种荧光材料的发射光谱。可以顺序地或同时使用一个或多个波长来照射相同的样本并产生图像。

为了获得不同焦点位置处的一系列图像，控制器112操作聚焦机构120，使得图像捕获装置110可以获得布置在样本托盘116中的样本在每个这样的焦点位置处的对焦图像。

参考图2，用于指定用于处理来自于HCIS 100的二维和三维图像的图像分析步骤的顺序的多维图像分析系统200包括与HCIS 100的图像捕获装置112通信的图像获取模块202。

图像获取模块202引导控制器112捕获生物样本在各种焦点位置处的一系列图像。在一个实施例中，图像获取模块202可以引导控制器112操作聚焦机构120和图像捕获装置112，以捕获样本的一系列(10到150个之间的)连续的图像。为了获得样本的低分辨率的三维表示，图像获取模块202可以引导控制器112将焦点位置在连续图像之间调节大约50微米。为了获得样本的高分辨率的三维表示，图像获取模块202可以引导控制器112将焦点位置在连续图像之间调节大约3微米和5微米之间。为了样本的甚至更高分辨率的三维表示，图像获取模块202可以引导控制器112将焦点位置在连续图像之间调节0.5微米和1微米之间。

进一步地，图像获取模块202可以引导控制器捕获多个系列的图像，其中使用照明源106、滤波器108、和物镜104的不同组合来捕获每个系列的图像。

图像获取模块202从图像捕获装置112接收样本的每个系列的连续源图像，并将这种图像存储在源图像数据存储器204中。每个系列的源图像可以被认为是包括生物样本的体积的三维表示，并且该系列的每个源图像可以被认为是该三维体积的二维平面(或切片)。生物样本可包括一个或多个细胞。较大的细胞可以表示在三维表示的所有平面中，而较小的细胞可以仅表示在三维表示的一些平面中。

在将该系列源图像存储在源图像数据存储器204中之后，用户界面模块206允许操作者使用用户计算机208来选择该系列源图像中的一个或多个系列。选择的系列显示在用户计算机208的屏幕上。用户可以向用户界面模块206指定三维和二维图像分析步骤的顺序，以对所显示的该系列图像执行。在已经进行一系列图像分析步骤之后而生成的图像或该系列图像显示在用户计算机208的屏幕上。

参考图3A至图3C，用户界面模块206在用户计算机208的屏幕300上显示区域302、区域304、和可用图像分析步骤的菜单306，其中，在区域302中可以显示用于指定图像分析步骤的面板，在区域304中可以显示一个或多个图像。

参考图3B，选择在菜单306中的菜单项显示相应的面板308。每个面板与特定的图像分析步骤相关联。面板包括弹出菜单310，可以从该弹出菜单310选择输入(或源)平面或一系列图像。面板还包括文本框312，其中，用户可以输入与通过将特定图像分析步骤应用于所选输入平面或一系列图像而得到的输出(或结果)平面或一系列图像相关联的标识符。

弹出菜单310呈现与由图像捕获装置使用不同成像参数而捕获的每个系列的图像相关联的标识符或与另一面板308的输出相关联的标识符。

每个面板308还包括一个或多个文本框和/或选择框314，以指定与使用这样的面板308指定的特定图像分析步骤相关联的参数。例如，面板308a与图像分析步骤“查找球形对象”相关联，并使用与标识符DAPI(310a)相关联的一系列图像作为输入。面板包括文本框314，用于指定球形对象的最小和最大宽度，以及这样的对象与背景相比的强度，以及每个识别的对象可以跨越的平面的最小和最大数量。应用由面板308a指定的图像分析步骤的结果与名为“查找球形对象”(312a)的输出的一系列图像相关联。

进一步地，面板308b还与图像分析步骤“计数核对象”相关联，图像分析步骤“计数核对象”在与标识符DAPI(310b)相关联的一系列图像中。面板308b的结果与标识符“计数核对象”(312b)相关联。

面板308c使用与标识符“计数核对象”(310c)相关联的图像作为输入(该与标识符“计数核对象”(310c)相关联的图像是由面板308b指定的图像分析步骤的输出)，并且生成与标识符“核”(312c)相关联的输出的一系列图像。

因为面板308a和308b的输入不相互依赖，所以系统200可以同时进行由这样的面板识别的图像分析步骤。仅在面板308b的输出可用之后，系统200才进行由面板308c识别的图像分析步骤。

进一步地，例如，面板308a和308c指定需要跨图像平面分析的三维图像分析步骤，因为这些图像分析步骤一致地分析来自多个图像平面的信息以产生结果。相反，面板308b指定二维图像分析步骤，其单独分析该系列的每个平面。

例如，由面板308b指定的计数核图像分析步骤分析图像平面中的像素，以将与对象相关联的像素与作为背景的一部分的像素分开。图像可以被处理(例如，平滑、设置阈值、和分析)以将太小的连接的像素与背景相关联，并且将指定一个太大的对象的连接的像素分解成单独的对象。可以根据面板308b指定的图像分析步骤独立地处理每个图像平面。

相反，由面板308c指定的通过最佳匹配连接的图像分析步骤分析多个平面以识别这样的平面中的对象像素，这些对象像素在三维中都与同一对象相关联。具体地，通过最佳匹配连接的图像分析步骤识别跨图像平面连接的像素并将这样识别的像素与同一对象相关联。在一个实施例中，通过最佳匹配连接的图像分析步骤将对象id与由计数核图像分析步骤识别的图像平面中的每个对象相关联。根据该系列图像中的每个图像平面创建对象映射图像平面，并且将对象映射图像平面中的对应于图像平面中的对象像素的每个像素的值设置为对象的对象id。

此后，将与每个对象映射图像平面中的对象相关联的像素与和其他对象映射图像平面中的对象相关联的像素进行比较，以判定这些不同平面的这种像素是否与(即，跨平面连接的)同一对象相关联。如果是，则为不同平面的这些像素分配相同的对象id。这种分析的结果是对象映射系列图像，其在三维中识别所捕获的一系列图像中的各个对象。可以分析这种对象映射系列图像以测量所捕获的一系列图像的对象的三维特征(例如，球形度、形状、体积等)。

如果第一对象映射图像平面中的第一连接的像素和第二对象映射图像平面中的第二连接的像素至少部分重叠，则第一连接的像素和第二连接的像素可以与同一对象相关联(并且被分配相同的对象id)。另外，如果这种像素彼此(在三维上)在预定距离内并且如果该系列图像中的相应像素的强度差异在预定阈值内，则可以认为第一和第二连接的像素与同一对象相关联。

进一步地，可以分析对象映射系列图像以确保每个对象映射平面中的连接的像素与至多一个对象相关联。进一步地，如果第一对象映射平面的第一像素和第二对象平面的第二像素与特定对象相关联(即，具有相同的对象id)，并且如果第一对象映射平面与第二对象映射平面之间存在多于预定数量的不具有与特定对象相关联的任何像素的中间平面，则第一像素和第二像素将与不同对象相关联(即，给定不同的对象id)。应该显而易见的是，由面板308c指定的图像分析步骤需要分析多个图像平面，并且可以不独立于其他图像平面处理每个图像平面。

参考图3C，用户界面在区域304中显示在区域300中指定的图像分析步骤的结果。应用一系列图像分析步骤导致经过图像处理的一个或多个系列图像，并且在一个或多个对应区域350中显示这种经过图像处理的该系列图像的一个平面。在一些实施例中，用户可隐藏特定图像处理步骤的结果，确定是否仅显示一个图像平面，或指定显示从该系列图像中生成的合成图像。

还将滑块352显示为例如与区域304中显示的图像之一相邻。将滑块352向上调整一个单位显示区域304中的一系列源图像的后续平面。如果在区域304中显示多个平面(每个都来自于不同系列的图像)，则调整滑块352选择每个这样的系列的后续或在先平面来显示。类似地，向下调整滑块306显示面板302和304中的在先平面。

阈值滑块354可以被显示为与在区域300中显示的一些图像相邻，并且调整这样的滑块354来基于强度动态地调整所显示图像的亮度。

每个面板308包括按钮316，并且选择这样的按钮立即进行由这样的面板指定的图像处理步骤。如果这样的图像处理步骤需要另一面板要生成的输出作为输入，则图像处理系统200生成这样的输出。由这种图像处理步骤产生的图像或一系列图像立即显示在用户计算机208的屏幕300的区域304中。以这种方式，用户可以交互地调整参数并选择以二维和三维进行的多个图像处理步骤的顺序，以分析生物样本。

再次参考图3B，在区域300中限定的图像分析步骤可以使用文本框318与标识符相关联并保存。可以通过选择按钮320来执行300中限定的所有图像分析步骤。进一步地，可以执行这样的图像分析步骤而不更新到区域304中显示的图像(即，以批处理模式)，以处理使用HCIS 100捕获的一个或多个系列的图像。

参考图2和图3B，当用户按下按钮316或按钮320时，用户界面模块206将指定的图像分析步骤和用户提供的与这样的步骤相关联的参数提供给图像分析模块208。

图4示出了由图像分析模块208进行的步骤的流程图400。在步骤402处，图像分析模块208选择用户指定的步骤之一。在步骤404处，图像分析模块208确定输入图像或一系列图像是否可用(即，是否已经被创建)。如果是，则图像分析模块208进行到步骤406。否则，在步骤408处，图像分析模块208进行生成输入所需的图像分析步骤，然后进行到步骤406。

在步骤406处，图像分析模块208根据与在步骤402处选择的图像分析步骤相关联的参数处理输入。在步骤410处，图像分析模块208存储进行图像分析步骤的结果。在步骤412处，图像分析模块208确定是否存在尚未进行的用户指定的任何图像分析步骤，如果是，则进行到步骤402。否则，在步骤414处，图像分析模块208通知用户界面模块输出的图像或一系列图像完成，并且退出。

还参考图5，一些图像处理步骤可以是可并行的。在这种情况下，在步骤208处，图像处理模块208的分布处理器420可以将与图像处理步骤相关联的图像处理功能和图像处理步骤的参数提供给多个处理器422中的每一个。此外，分布处理器420可以将输入的独特部分(一系列图像的平面或平面的一部分)分配给多个处理器422中的每一个。多个处理器422对分配给它的输入的独特部分进行图像分析步骤，并将这种图像分析步骤的结果提供给输出组合处理器424。输出组合处理器424组合每个处理器422生成的输出，以产生图像分析步骤的输出。

图像分析系统200可以允许用户指定多个输入源以在图像分析步骤中使用。参考图6A和6B，面板450与测量体积图像分析步骤相关联，该测量体积图像分析步骤包括三个下拉菜单452a、452b、和452c。下拉菜单452a指定该图像分析步骤的第一输入是使用面板308a(图3B)指定的图像分析步骤的输出，下拉菜单452b指定第二输入为DAPI，以及下拉菜单452c指定第三输入为FITC。在该示例中，DAPI和FITC是不同的成像条件，在这些成像条件下，捕获生物样本的单独的一系列图像。DAPI系列图像可用于识别细胞或细胞的球形体。FITC系列图像可用于识别细胞内的核。

面板450中指定的图像分析步骤将使用下拉菜单452a指定的输入作为掩模应用于使用下拉菜单450b和450c指定的输入，以识别这样的对象中的对象和核。在该示例中，使用下拉菜单452a选择的系列“查找球形对象”中的每个平面被使用下拉菜单452b选择的系列“DAPI”的对应平面和使用下拉菜单452c选择的系列“FITC”的对应平面掩蔽。由两个掩蔽操作产生的这两个系列图像的对应平面被合并成由该步骤产生的一系列图像的输出的单个平面。

图6B示出了图像460的示例，其在进行使用面板450指定的图像分析步骤之后可以被生成并在用户计算机208的显示器的区域304中显示。如图像中所示，已经识别出对象462和这样的对象462中的子对象464。

面板450还生成图6C中所示的在图6B中识别的对象体积的表格。这样的表格也可以显示在用户计算机208的显示器上或下载到其上。

可由使用上述面板而指定的三维图像处理步骤的示例包括在三维中应用均值、高斯、和类似滤波器；利用表示三维体积的一系列图像卷积三维内核；将二维掩模应用于表示三维体积的一系列图像的每个平面；生成三维对象映射，其中一系列输出图像的每个平面中的独特像素强度与一系列图像中的独特对象相关联；识别跨平面重叠或相邻的第一和第二相邻平面中的对应的第一对象和第二对象的像素，并将第一对象和第二对象的像素与相同的独特标识符相关联；裁剪在一系列图像中表示的体积，以减小输入的大小，以进行进一步的图像分析步骤；连接相邻平面之间的对象；等等。

可以使用可由使用上述面板而指定的三维图像处理步骤进行的测量的示例包括：测量三维对象的体积、对三维对象的形状进行分类、测量对象之间的三维距离、测量对象的特征和该对象的中心之间的三维距离等。

应当显而易见的是，上文描述的一系列图像可以是随时间推移而获取的一系列图像，并且可以使用图像分析系统200进行时间而不是体积分析。这种分析可用于自动跟踪对象在图像捕获装置110的视场中的位置和速度。进一步地，还可以使用上述图像分析系统200测量当物体在视场中移动时的特性(例如，尺寸、强度、形状、和类似特征)以及这种特性的变化。

对于本领域技术人员显而易见的是，可以使用硬件和/或软件的任何组合来实现本文所述的图像分析系统。应当理解和了解，结合图1至图6C描述的处理、子处理、和处理步骤中的一个或多个可以由一个或多个电子或数字控制装置上的硬件、软件、或硬件和软件的组合执行。该软件可以驻留在合适的电子处理组件或系统(例如，在图1到图6C中示意性描绘的功能性系统、控制器、装置、元件、模块或者子模块的一个或多个)中的软件存储器(未示出)中。软件存储器可以包括用于实现逻辑功能的可执行指令的有序列表(即，“逻辑”可以以数字形式实现(例如，数字电路或源代码)，或者以模拟形式实现(例如，诸如模拟电信号、模拟声音信号、或模拟视频信号的模拟源))。所述指令可以在处理模块或控制器(例如，图2的图像获取模块202、用户界面模块206、和图像分析模块208)内执行，所述处理模块或控制器包括例如一个或多个微处理器、通用处理器、处理器组合、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、或专用集成电路(ASIC)。此外，所述示意图描述了对具有物理(硬件和/或软件)实现的功能的逻辑划分，其不受所述功能的架构或物理布局限制。本申请中描述的示例系统可以以各种配置实现，并且在单个硬件/软件单元中作为硬件/软件组件操作、或者在单独的硬件/软件单元中操作。

可执行指令可以实现为具有存储在其中的指令的计算机程序产品，当由电子系统的处理模块执行时，指示电子系统执行指令。计算机程序产品可以选择性地体现在任何非暂时性计算机可读存储介质中，以供指令执行系统、设备、或装置使用或与其结合使用，所述指令执行系统、设备、或装置例如基于电子计算机的系统，包含处理器的系统，或者可以选择性地从指令执行系统、装置、或设备获取指令并执行指令的其他系统。在本文件的上下文中，计算机可读存储介质是可以存储程序以供指令执行系统、装置、或设备使用或与其结合使用的任何非暂时性装置。非暂时性计算机可读存储介质可以选择性地是例如电子的、磁的、光学的、电磁的、红外的、或半导体的系统、装置、或设备。非暂时性计算机可读介质的更具体示例的非穷举性列表包括：具有一个或多个电线的电连接(电子的)；便携式计算机磁盘(磁的)；随机访问存储器，即易失性存储器(电子的)；只读存储器(电子的)；可擦除可编程只读存储器，例如闪存(电子的)；光盘存储器，例如CD-ROM、CD-R、CD-RW(光学的)；以及数字通用盘存储器，即DVD(光学的)。

还应理解，接收和发送本文档中使用的信号或数据意味着两个或更多个系统、设备、组件、模块、或子模块能够经由经过的某些类型的信号路径的信号彼此通信。信号可以是通信、电力、数据、或能量信号，其可以将信息、电力、或能量从第一系统、装置、组件、模块、或子模块沿着第一和第二系统、装置、组件、模块、或子模块之间的信号路径传送到第二系统、装置、组件、模块、或子模块。信号路径可以包括物理、电、磁、电磁、电化学、光学、有线、或无线连接。信号路径还可以包括第一和第二系统、装置、组件、模块、或子模块之间的附加系统、装置、组件、模块、或子模块。

工业实用性

本文引用的所有参考文献，包括出版物、专利申请、和专利均通过引用并入本文，其程度如同每个参考文献被单独且具体地指出通过引用并入本文并且在本文中完整地阐述。

在描述本发明的上下文中(特别是在以下权利要求的上下文中)使用术语“一”和“一个”和“该”以及类似的词语被解释为涵盖单数和复数，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。除非本文另有说明，否则本文中对数值范围的描述仅旨在用作单独提及落入该范围内的每个单独值的简写方法，并且每个单独的值并入本说明书中，如同其在本文中单独引用一样。除非本文另有说明或上下文明显矛盾，否则本文所述的所有方法均可以任何合适的顺序进行。除非另外声明，否则本文提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“例如”)的使用仅旨在更好地说明本公开，并且不对本公开的范围构成限制。说明书中的任何语言都不应被解释为表明任何未声明的要素对于本公开的实践是必不可少的。

鉴于前面的描述，对本领域技术人员来说，对本公开的许多修改是显而易见的。应当理解，所示实施例仅是示例性的，不应视为限制本发明的范围。

Claims (16)

1.一种用于分析生物样本的计算机实现的系统，所述计算机实现的系统包括一个或多个处理器以及存储在一个或多个非传递性存储装置中的可执行代码，所述可执行代码在被执行时，使得所述一个或多个处理器：

从图像捕获装置接收所述生物样本的一系列图像，其中，在所述生物样本的特定焦平面处获取所述一系列图像的每个图像；

从所述一系列图像生成对象映射，其中，所述对象映射包括多个对象映射平面，并且每个对象映射平面与所述一系列图像中的一个图像相关联；

为了确定像素，所述可执行代码使得所述一个或多个处理器：识别所述多个对象映射平面的第一对象映射平面和第二对象映射平面中的至少部分重叠的第一连接的像素和第二连接的像素，其中，所述第一连接的像素和所述第二连接的像素包括所确定的像素；

所述可执行代码使得所述一个或多个处理器：并行识别与所述一系列图像中的第一图像中的对象像素相关联的第一连接的像素和与所述一系列图像中的第二图像中的对象像素相关联的第二连接的像素；

将所确定的像素的值设置为与所述第一对象相关联的独特标识符；其中，所述独特标识符包括第一独特标识符，以及，所识别的第一连接的像素在所述第一图像中所占的面积大于预定量，并且所述可执行代码使得所述一个或多个处理器：将所述第一图像中的第一连接的像素分为第三连接的像素和第四连接的像素，并且将所述对象映射平面的与所述第三连接的像素相关联的像素与所述第一独特标识符相关联，将所述对象映射平面的与所述第四连接的像素相关联的像素与第二独特标识符相关联，所述第二独特标识符与第二对象相关联；以及

分析所述对象映射以测量所述第一对象的三维特性。

2.根据权利要求1所述的计算机实现的系统，其中，所述可执行代码使得所述一个或多个处理器：将所述一系列图像中的图像的所述第三连接的像素识别为与对象相关联，确定所识别的第三连接的像素所占的面积小于预定量，并且将所述第三连接的像素与背景相关联。

3.根据权利要求1所述的计算机实现的系统，其中，所述一系列图像包括使用第一成像条件获取的第一系列图像，以及所述可执行代码使得所述一个或多个处理器：接收使用第二成像条件获取的所述生物样本的第二系列图像，并且分析所述第一系列图像和所述第二系列图像以识别第一像素。

4.根据权利要求1所述的计算机实现的系统，其中，所述第一对象包括所述一系列图像中的一个或多个对象，以及所述可执行代码使得所述一个或多个处理器：从与背景相关联的第二多个像素中识别出所述一系列图像的每个图像中的与所述一个或多个对象相关联的第一多个像素。

5.根据权利要求1所述的计算机实现的系统，其中，所述图像捕获装置是高内涵成像系统的组件。

6.根据权利要求1所述的计算机实现的系统，还包括图形用户界面，所述图形用户界面接收执行图像分析操作的请求，并且响应于所述请求，所述可执行代码使得所述一个或多个处理器生成所述对象映射。

7.一种用于分析生物样本的方法，包括：

从图像捕获装置接收第一样本图像和第二样本图像，其中，所述第一样本图像和所述第二样本图像是分别在所述生物样本的第一焦平面和第二焦平面处获取的所述生物样本的图像；

分析所述第一样本图像以识别所述第一样本图像的第一连接的像素，其中，所述第一连接的像素与对象相关联；

分析所述第二样本图像以识别所述第二样本图像的与所述第一连接的像素至少部分重叠的第二连接的像素，其中，所述第二连接的像素与所述对象相关联；

将第一对象映射平面中的第三连接的像素的值设置为标识符，其中，所述第一对象映射平面与所述第一样本图像相关联，所述第三连接的像素对应于所述第一连接的像素，并且所述标识符与所述对象相关联；

将第二对象映射平面中的第四连接的像素的值设置为所述标识符，其中，所述第二对象映射平面与所述第二样本图像相关联，并且所述第四连接的像素对应于所述第二连接的像素；以及

根据所述第一对象映射平面和所述第二对象映射平面测量所述对象的三维特性。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述对象和所述标识符分别包括第一对象和第一标识符，并且所述方法还包括以下步骤：

从所述图像捕获装置接收第三样本图像，所述第三样本图像是在第三焦平面处获取的所述生物样本的图像，其中，所述第二焦平面位于所述第一焦平面和所述第三焦平面中间；

分析所述第三样本图像以识别所述第三样本图像的与对象像素相关联的第五连接的像素；以及

如果所述第五连接的像素与所述第一连接的像素和所述第二连接的像素至少部分重叠，则将第三对象映射平面中的第六连接的像素与所述第一标识符相关联，并且如果所述第五连接的像素不与所述第一连接的像素和所述第二连接的像素至少部分重叠，则将第三对象映射平面中的第六连接的像素与第二标识符相关联，所述第二标识符与第二对象相关联；

其中，测量所述三维特性的步骤包括根据所述第一对象映射平面、所述第二对象映射平面和所述第三对象映射平面测量所述三维特性的步骤。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述三维特性包括所述对象的球形度、形状和体积中的一个。

10.根据权利要求7所述的方法，还包括分析所述第一样本图像以识别所述第一样本图像的与对象像素相关联的第五连接的像素。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括确定所述第五连接的像素所占的面积小于预定量，并且不将所述第一对象平面的对应于所述第五连接的像素的任何连接的像素与对象标识符相关联。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述标识符包括第一标识符，所述方法还包括确定所述第五连接的像素所占的面积大于预定量，并且将所述第五连接的像素分为第六连接的像素和第七连接的像素，将所述第一对象映射平面中的第八连接的像素与第二标识符相关联，并将所述第一对象映射平面中的第九连接的像素与第三标识符相关联，其中，所述第二标识符和所述第三标识符分别与第二对象和第三对象相关联。

13.根据权利要求7所述的方法，其中，分析所述第一样本图像和分析所述第二样本图像的步骤在多个处理器上并行进行。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，分析所述第一样本图像的步骤包括并行分析所述第一样本图像的第一部分和所述第一样本图像的第二部分。

15.根据权利要求7所述的方法，其中，使用第一成像条件获取所述第一样本图像，以及分析所述第一样本图像的步骤包括：接收使用第二成像条件获取的第三样本图像，并且分析所述第一样本图像和所述第三样本图像。

16.根据权利要求7所述的方法，还包括接收图像处理操作的指定，并且响应于所述指定，进行分析所述第一样本图像、分析所述第二样本图像、关联所述第三连接的像素和关联所述第四连接的像素的步骤。