CN204188877U - 基于光刻玻片的显微图像的全景扫描装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种全景显微图像的成像装置，特别涉及基于光刻玻片的显微图像的全景扫描装置，所述扫描装置由三目显微镜、数码相机、光刻玻片、复合玻片、玻片固定架、自动载物台、自动载物台控制器与计算机组成。自动载物台可拆卸地安装于三目显微镜上，该自动载物台上设置有X轴电机和Y轴电机；由光刻玻片和载物玻片组合的复合玻片由玻片固定架固定放置于自动载物台；计算机，与所述数码相机、自动载物台控制器相连。本实用新型采用基于光刻原理的精确微刻定位标记进行图像移动与定位，大大降低了图像扫描过程中对图像移动间距误差的极高要求，从而避免了高精高速步进控制系统的依赖，从而大大降低了整个扫描装置的成本。

Description

基于光刻玻片的显微图像的全景扫描装置

技术领域

本实用新型涉及一种全景显微图像拍摄装置，属于光学显微镜数字化显微拍摄和全景成像技术领域，特别涉及基于光刻玻片的显微图像的全景扫描装置。

背景技术

在病理诊断过程中，通过传统光学显微镜下观察得到的样本图像不能被保存为数字化图像，这会造成在协同诊断、远程医疗等工作过程中的诸多不便和效率低下，同时对于样本的保存、检索、调用也会变得相当繁琐。

随着远程医疗的发展，低端医院和欠发达地区医院迫切需要获得高端医院优质医疗资源的帮助和指导。病理切片作为疾病诊断的金标准，越来越受到医疗机构的重视。在协同诊断、远程医疗过程中，病理切片资料的共享已经成为医疗合作中最重要的医疗信息之一。传统的病理切片信息共享往往采用邮寄病理切片的方式，这不仅速度慢，效率低，而且缺少安全性。对于病人和医院来说，都存在极大的风险。目前国际上已有专业厂商提供先进的设备进行切片的数字化全景显微图像扫描，但是价格十分昂贵，国内只有少数高端医疗机构有实力购买。由于国际厂商采用的是一体化的设计，完全取代了现有普通医疗机构正在广泛使用的光学显微镜系统，不能很好地保护用户的原有投资。国外厂商的设备往往通过高精定位控制系统来实现精确扫描，使得整个设备的成本高居不下，从而不能够被有迫切需求的广大低端客户所接受。

实用新型内容

为解决以上问题，本实用新型提供了一种高性价比、快速的基于光刻玻片的显微图像的全景扫描装置。

本实用新型提供的基于光刻玻片的显微图像的全景扫描装置，包括：

三目显微镜，该三目显微镜具有三个目镜，包括两个用于人眼观察的观察目镜和一个用于扫描的扫描目镜，该三目显微镜还安装有调焦旋钮，该调焦旋钮连接有Z轴电机；

数码相机，安装于所述扫描目镜处；

光刻玻片，该光刻玻片具有精确间距微刻定位测量标记，标记的间距依据本实用新型所述显微镜的放大倍数和所述的数码相机决定，光刻玻片与病理玻片组成复合玻片；

复合玻片，由光刻玻片和载物玻片组成；

玻片固定架，可安装在自动载物台，用于固定符合玻片；

自动载物台，可拆卸地安装于三目显微镜上，用于沿X轴、Y轴和Z轴方向移动，该自动载物台上设置有X轴电机和Y轴电机；

自动载物台控制器，与所述X轴电机、Y轴电机和Z轴电机相连；

计算机，与所述数码相机、自动载物台控制器相连。

本技术方案中自动载物台的控制元件——自动载物台控制器与计算机相连，可由计算机上设计的程序控制自动载物台运作，达到在自动载物台与数码相机、光刻玻片的配合下进行全景显微图像拼接成像。

本技术方案中计算机与数码相机相连，可获取所述数码相机拍摄到的复合玻片高清数字图像；计算机与载物台控制器相连，可控制载物台控制器的运作，进而控制X轴电机、Y轴电机和Z轴电机的运作，进而控制自动载物台的X、Y、Z轴运动。

进一步的，所述扫描目镜是用于复合玻片成像的扫描目镜。

本技术方案中具体描述了本实用新型使用扫描目镜是为了对复合玻片进行 数字成像。

进一步的，所述数码相机为高速面阵数码相机，通过高速以太网、光纤、USB3.0等高速连接线与计算机连接，该高速面阵数码相机的帧频为100帧以上，像素分辨率不小于800万像素。

本技术方案中采用的高速面阵数码相机可使全景显微成像的速度大大提高，大大提高了本实用新型的使用效率。

进一步的，所述光刻玻片采用显微镜下用的切片玻璃片经光刻工艺制作，光刻区覆盖至整块切片玻璃，所述微刻标记均匀排列可以是直线、或某种特殊符号；

本技术方案中具体描述了光刻玻片的制作方式。

进一步的，所述的光刻玻片具备精确间距微刻定位测量标记，使得载物玻片上标本被微刻标记在成像上分隔为一块块的微格单元，同时微刻标记也作为显微图像拍摄过程中的移动定位标记；

本技术方案中具体描述了光刻玻片的特征。

进一步的，所述的光刻玻片表面的微刻标记的排列间隔尺寸有多种，按照不同数码相机参数和显微镜的放大倍数来设定；光刻玻片表面的微刻标记的线条有多种宽度，根据不同数码相机和显微镜的放大倍数共同决定；

本技术方案中具体描述了光刻玻片的微刻标记特征。

进一步的，所述的光刻玻片固定在紧贴载物玻片的上方，光刻玻片和载物玻片对齐，载物玻片上的样本区不能超越光刻玻片的光刻标记垂直覆盖范围；

本技术方案中具体描述了光刻玻片与载物玻片的组合方式。

进一步的，所述的复合玻片固定在玻片固定架上；

本技术方案中具体描述了复合玻片固定方式。

进一步的，所述自动载物台通过卡槽连接可拆卸地安装于三目显微镜上；

本技术方案中具体描述了自动载物台与三目显微镜的连接方式。

进一步的，所述自动载物台控制器与X轴电机、Y轴电机和Z轴电机均通过RS232连接线相连；

本技术方案中具体描述了自动载物台控制器与X轴电机、Y轴电机和Z轴电机之间的连接方式。

进一步的，所述调焦旋钮与Z轴电机通过聚焦套筒连接；

本技术方案中具体描述了调焦旋钮与Z轴电机的连接方式，Z轴电机通过聚焦套筒控制调焦旋钮的转动，实现目镜对载物台上玻片样本区域的自动聚焦，保证目镜采集的画面清晰。

本实用新型中进行自动扫描的方法步骤为：

1)根据显微镜物镜放大倍数，选择合适的光刻玻片；

2)将光刻玻片和病理玻片组合成复合玻片；

3)将复合玻片放置在玻片固定架上并固定；

4)玻片固定架安放在自动载物台；

5)采用低倍率物镜扫描载玻片上的切片样品，通过高速面阵数码相机的数据传递，在计算机上显示得到的初始切片样品全景图；

6)在初始切片样品全景图上选取待测区域，确定初始移动点后，转换成高倍率物镜在待测区域内确定自动聚焦点，设置聚焦路径；

7)依据当前的光刻玻片上的微刻间距与放大倍数，确定自动载物台相应的移动步长；

8)通过自动载物台带动复合玻片按照移动路径、移动步长和聚焦路径，沿XY轴方向逐幅移动，并调节自动载物台在Z轴方向的位置，以使切片 样品位于物镜的焦平面内；

9)在步骤7)的处理过程中，自动载物台每移动一次后，复合玻片上被微刻标记分隔的微格单元中正好有一完整单元格移入拍摄窗口中，由高速面阵数码相机拍摄生成数字化图像传递至计算机内

10)利用微格单元显微图像中的微刻定位标记与前一幅图像进行拼接；

11)如果自动载物台在XY轴方向未移动完毕，则重复步骤8)至步骤10)，直至自动载物台在XY轴方向移动完毕，当自动载物台在XY轴方向移动完毕后，输出得到拼接完成的切片样品完整数字切片。

本实用新型未对原有光学显微镜结构和部件进行改动，在外部增加复合玻片、数码相机、自动聚焦和图像拼接功能，使得本实用新型能够适用所有在用的光学显微镜，保护用户的已有投资，降低用户的投资费用。此外，采用基于光刻原理的精确微刻定位标记进行图像移动与定位，大大降低了图像扫描过程中对图像移动间距误差的极高要求，从而避免了与国际厂商一样对高精高速步进控制系统的依赖，从而大大降低了整个扫描装置的成本，满足了绝大多数客户对低成本数字全景显微图像扫描系统的迫切需要。同时微格显微图像中的微刻定位标记作为微格图像的边界分隔标记，在图像拼接过程中作为图像拼接的边界特征点，大大降低了采用普通图像特征点作为边界区分特征点进行智能拼接的计算时间，满足了客户在实际使用过程中对时间的要求。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白 了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

实施例1

如图1所示，本实施例提供的是基于光刻玻片的显微图像的全景扫描装置包括三目显微镜1，该三目显微镜1上安装有自动载物台2，该自动载物台2可拆卸地安装于三目显微镜1上，该自动载物台2上设置有X轴电机3和Y轴电机3，X轴电3用于控制自动载物台2沿X轴运动，Y轴电机4用于控制自动载物台2沿Y轴运动；该自动载物台2用于放置与固定玻片固定架5，该玻片固定架5固定有复合玻片6，该复合玻片6由光刻玻片7和载物玻片组成；该三目显微镜1上还安装有调焦旋钮8和扫描目镜9，该调焦旋钮8通过聚焦套筒10连接有Z轴电机11，该Z轴电机11用于控制自动载物台2沿Z轴运动；该X轴电机3、Y轴电机4和Z轴电机11均通过RS232连接线连接自动载物台控制器12；该载物台控制器12也与计算机13相连。该扫描目镜9处卡槽连接或螺纹连接高速面阵数码相机14，该高速面阵数码相机14通过USB3.0连接线与计算机13连接，该高速面阵数码相机14的帧频为120帧，像素分辨率为800万像素.

本实施例本实用新型中光刻玻片7通过光刻方法制作带有精确间距微刻定位测量标记，与载物玻片组合为复合玻片6，该复合玻片6置于玻片固定架5，该玻片固定架5置于自动载物台2；计算机13与载物台控制器12相连，可通过控制自动载物台控制器12，进而控制X轴电机3、Y轴电机4和Z轴电机11的运作，其中X轴电机3、Y轴电机4可控制自动载物台2进行X轴、Y轴方向的移动，Z轴电机11可控制调焦旋钮8的转动，进而控制聚焦套筒10推动自动载物台2进行Z轴方向的移动；自动载物台每移动一次后，复合玻片上被微刻标记分隔的微格单元中正好有一完整单元格移入拍摄窗口中。此时数码相机14 拍摄视野窗口，从而获得窗口中微格单元的数字显微图像。数码相机14将拍摄得到的图像通过高速数据通信接口传输到相联的计算机13中。计算机13利用微格单元显微图像中的微刻定位标记对图像进行拼接，使得图像拼接具有最佳的完整性和保真性；自动载物台2走完程序设定的所有路径，也即完成了对所有微格单元的扫描和微格图像拍摄。计算机13对获得的标本区域的全部微格显微图像进行拼接后，形成完整的一幅数字全景显微图像。

本实用新型未对原有光学显微镜结构和部件进行改动，在外部增加复合玻片、数码相机、自动聚焦和图像拼接功能，使得本实用新型能够适用所有在用的光学显微镜，保护用户的已有投资，降低用户的投资费用，满足了绝大多数客户对低成本数字全景显微图像扫描系统的迫切需要；同时，微格显微图像中的微刻定位标记作为微格图像的边界分隔标记，在图像拼接过程中作为图像拼接的边界特征点，大大降低了采用普通图像特征点作为边界区分特征点进行智能拼接的计算时间，满足了客户在实际使用过程中对时间的要求。

Claims (10)

1.一种基于光刻玻片的显微图像的全景扫描装置，其特征在于

三目显微镜，该三目显微镜具有三个目镜，包括两个用于人眼观察的观察目镜和一个用于扫描的扫描目镜，该三目显微镜还安装有调焦旋钮，该调焦旋钮连接有Z轴电机；

数码相机，安装于所述扫描目镜处；

光刻玻片，该光刻玻片具有精确间距微刻定位测量标记，标记的间距依据所述显微镜的放大倍数和所述的数码相机决定，光刻玻片与病理玻片组成复合玻片；

复合玻片，由光刻玻片和载物玻片组成；

玻片固定架，可安装在自动载物台，用于固定符合玻片；

自动载物台，可拆卸地安装于三目显微镜上，用于沿X轴、Y轴和Z轴方向移动，该自动载物台上设置有X轴电机和Y轴电机；

自动载物台控制器，与所述X轴电机、Y轴电机和Z轴电机相连；

计算机，与所述数码相机、自动载物台自动载物台控制器相连。

2.根据权利要求1所述的基于光刻玻片的显微图像的全景扫描装置，其特征在于：所述扫描目镜是用于病理玻片数字成像的扫描目镜。

3.根据权利要求1所述基于光刻玻片的显微图像的全景扫描装置，其特征在于：所述数码相机的像素分辨率不小于800万像素，该数码相机的帧频为100帧以上，通过高速以太网、光纤、USB3.0高速传输接口与计算机连接。

4.根据权利要求1所述基于光刻玻片的显微图像的全景扫描装置，其特征在于：所述光刻玻片采用显微镜下用的切片玻璃片经光刻工艺制作，光刻区覆盖至整块切片玻璃。

5.根据权利要求1所述基于光刻玻片的显微图像的全景扫描装置，其特征 在于光刻玻片的表面刻有微刻标记，标记均匀排列，标记可以是直线、或某种特殊符号。

6.根据权利要求1所述基于光刻玻片的显微图像的全景扫描装置，其特征在于光刻玻片表面的微刻标记的排列间隔尺寸有多种，按照不同数码相机参数和显微镜的放大倍数来设定。

7.根据权利要求1所述基于光刻玻片的显微图像的全景扫描装置，其特征在于光刻玻片表面的微刻标记的线条有多种宽度，根据不同数码相机和显微镜的放大倍数共同决定。

8.根据权利要求1所述基于光刻玻片的显微图像的全景扫描装置，其特征在于光刻玻片固定在紧贴载物玻片的上方，光刻玻片和载物玻片对齐，载物玻片上的样本区不能超越光刻玻片的光刻标记垂直覆盖范围。

9.根据权利要求1所述基于光刻玻片的显微图像的全景扫描装置，其特征在于自动载物台控制器与X轴电机、Y轴电机和Z轴电机均通过RS232连接线相连，控制自动载物台能够进行X、Y、Z方向移动。

10.根据权利要求1所述的基于光刻玻片的显微图像的全景扫描装置，其特征在于：所述自动载物台上固连有聚焦套筒，所述调焦旋钮与Z轴电机通过聚焦套筒连接。