CN206594027U - 细胞图像采集的装置及设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种细胞图像采集设备。该设备包括本体、控制器、图像采集装置、光源、载物台、第一导轨和第二导轨，控制器中设置有细胞图像采集的装置，本体内安装用于放置细胞培养板的载物台、第一导轨、第二导轨和控制器，载物台、第一导轨和第二导轨水平放置，载物台、第一导轨和第二导轨的一侧分别安装在本体的侧壁上；第一导轨和第二导轨分别置于载物台的上下两侧，且第一导轨和第二导轨位于同一竖直平面；图像采集装置安装在第一导轨上，沿着第一导轨移动；光源安装在第二导轨上，沿着第二导轨移动，控制器分别与图像采集装置和光源相连。本实用新型实施例通过采用上述技术方案，可以降低图像采集对细胞活性的影响。

Description

细胞图像采集的装置及设备

技术领域

本实用新型涉及图像采集技术领域，尤其涉及一种细胞图像采集的装置及设备。

背景技术

随着细胞培养应用领域的增多，细胞成像技术已成为细胞生物学、发育生物学、癌症生物学以及许多其他相关的生物医学研究领域中的一项必不可少的技术。

细胞成像要求在实验在图像采集的过程中保持细胞的活性，减少图像采集过程中对被检测细胞培养板中细胞的影响。目前，通常采用走停采集法(Stop-and-Read)或连续运动采集法(Read-on-Ski)对细胞的图像进行采集。其中，走停采集法是首先控制载物台将培养板移动到扫描起始点位置，镜头对焦，图像采集，然后将载物台移动一张图像的宽度并重新进行对焦和图像采集，依次类推，通过移动、停止、对焦和采集的顺序进行循环操作来完成对整个细胞培养板的图像采集；连续运动采集法在图像采集过程中保持载物台匀速运动，并在载物台匀速运动的过程中对细胞培养板进行图像采集。

但是，现有的细胞成像技术中，无论是走停采集法还是连续运动采集法，在细胞图像采集的过程中，都会影响活细胞的正常生长，甚至会对细胞产生损伤，导致活细胞实验以及后续图像采集的准确性降低。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种细胞图像采集的装置及设备，以解决现有技术中图像采集对影响细胞的正常生长以及活细胞实验的准确性的技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种细胞图像采集的装置，包括：

信息获取模块，用于获取细胞培养板上当前采集点的第一位置、图像采集装置在平行所述细胞培养板方向上的第一速度和光源在平行所述细胞培养板方向上的第二速度；

开启位置确定模块，用于根据当前采集点的第一位置、所述图像采集装置的开启时长、所述图像采集装置的曝光时长、所述第一速度和所述第二速度，确定所述图像采集装置的第一开启位置和所述光源的第二开启位置；

开启指令生成模块，用于根据所述第一开启位置生成所述图像采集装置的第一开启指令以在所述第一开启位置处开启所述图像采集装置，并且根据所述第二开启位置生成所述光源的第二开启指令以在所述第二开启位置处开启所述光源；

图像采集模块，用于当所述光源开启后，生成所述光源的照明指令和所述图像采集装置的采集指令，使所述图像采集装置经所述光源的照明曝光后采集所述当前采集点的图像。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种细胞图像采集设备，包括本体、控制器、图像采集装置10、光源20、载物台30、第一导轨40和第二导轨50，所述本体内安装用于放置细胞培养板的载物台30、所述第一导轨40、第二导轨50和控制器，所述载物台30、所述第一导轨40和所述第二导轨50水平放置，所述载物台30、所述第一导轨40和所述第二导轨50的一侧分别安装在所述本体的侧壁上；所述第一导轨40和所述第二导轨50分别置于所述载物台30的上下两侧，且所述第一导轨40和所述第二导轨50位于同一竖直平面；所述图像采集装置10安装在所述第一导轨40上，沿着所述第一导轨40移动；所述光源20安装在所述第二导轨50上，沿着所述第二导轨50移动，所述控制器分别与所述图像采集装置10和所述光源20相连。

本实用新型实施例提供的细胞图像采集的技术方案，通过控制器控制图像采集装置以及光源移动以采集细胞培养板中细胞的图像，可以避免细胞培养板移动对细胞活性的影响，保证细胞在图像采集过程中能够正常生长，提高活细胞实验的准确性，并可以在保证图像采集质量的前提下提高图像采集速度，降低图像采集所需的时间。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型实施例一提供的一种细胞图像采集的方法的流程示意图；

图2为本实用新型实施例二提供的一种优选的细胞图像采集的方法的流程示意图；

图3为本实用新型实施例三提供的一种细胞图像采集的装置的结构框图；

图4a为本实用新型实施例四提供的第一种细胞采集设备的结构示意图；

图4b为本实用新型实施例四提供的第二种细胞采集设备的结构示意图；

图4c为本实用新型实施例四提供的第三种细胞采集设备的结构示意图；

图5a为本实用新型实施例四提供的细胞采集设备进行图像采集时图像采集设备的控制位置示意图；

图5b为本方实用新型实施例四提供的细胞采集设备进行地貌扫描时测距传感器的位置示意图；

图5c为本实用新型实施例四提供的细胞采集设备进行图像采集时图像采集设备的位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。

实施例一

本实用新型实施例一提供一种细胞图像采集的方法。该方法可以由细胞图像采集的装置执行，其中该装置可由硬件和/或软件实现，一般可集成在细胞图像采集设备中。图1是本实用新型实施例一所提供的细胞图像采集的方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：

S110、获取细胞培养板上当前采集点的第一位置、图像采集装置在平行所述细胞培养板方向上的第一速度和光源在平行所述细胞培养板方向上的第二速度。

在此，光源可以为闪光灯；图像采集装置可以是相机、摄像机或其他具有拍照功能的器件，也可以是相机、摄像机或其他拍照器件的镜头，考虑到调节的便利性，图像采集装置优选为相机或摄像机镜头，以下以图像采集装置为相机或摄像机镜头为例；当前采集点为图像采集装置当前需要进行采集的采集点，当前采集点的第一位置可以为当前采集点的三维位置坐标。其中，采集点为图像采集装置的目标采集位置，即图像采集装置在进行图像采集时在垂直于细胞培养本方向上所指向的细胞培养板中的位置，细胞培养本上采集点的个数可以为一个或多个。可以理解的是，图像采集装置所在采集点所采集到的图像中并不仅仅只包含当前采集点的图像，其同时包含了细胞培养板当前采集点周围一定范围内的细胞图像。该范围(即图片尺寸)的大小可以由图像采集装置的像素和分辨率决定，一般地，在分辨率一定的情况下，图像采集装置的像素值越大，其图片尺寸越大。

当图像采集点为多个时，图像采集装置在各图像采集点所采集的图片可以或不具有重叠区域，即，细胞培养板某一区域可以包含且仅包含在一张图片中，也可以包含在多张图片中，此处不作限制。考虑到图像采集的速度以及各图片的实用性，优选的，细胞培养板任意一个区域的图像可以包含且只包含在一张图片中。此时，示例性的，在进行细胞图像采集时，可以首先根据图像采集装置的图片尺寸(即图像采集装置一次采集所形成的图像对应的细胞培养板中的尺寸)以及细胞培养板的尺寸确定细胞培养板上各采集点在平行于细胞培养板方向上的第一子位置坐标以及各图像采集点的采集顺序，并根据在第一子位置坐标处细胞培养板上细胞贴壁层的深度信息确定各采集点在垂直于细胞培养板方向上的第二子位置坐标，从而确定各采集点的第一位置，然后控制图像采集装置按照采集顺序对各图像采集点进行图像采集。其中，细胞培养板上细胞贴壁层的深度信息可以通过测距传感器扫描确定，测距传感器在细胞培养板上的各扫描点的距离可以小于或等于细胞培养板上各采集点的距离，当测距传感器在细胞培养板上的各扫描点的距离小于各采集点的距离时，可以采用就近原则确定各采集点在垂直于细胞培养板方向上的位置坐标，即，在确定某一采集点在垂直于细胞培养板方向上的位置坐标时，选取与该采集点距离最近的扫描点的深度信息作为该采集点的深度信息并根据该深度信息确定该采集点在垂直于细胞培养板方向上的位置坐标。

示例性的，以细胞培养板所在平面作为坐标系中x轴与y轴所在的平面，以垂直于细胞培养板且由采集点指向光源的方向作为z轴方向建立坐标系，在确定采集点在平行于细胞培养板方向上的位置坐标时，假设图像采集装置所采集图片的尺寸为x₀×y₀，以各图片的长边所在直线为x轴，各图片短边所在直线为y轴，细胞培养板第一排第一列的采集点在平行于细胞培养板方向上的位置坐标为P₁₁＝(x₁，y₁)，则细胞培养板第m排第n列的采集点在平行于细胞培养板方向上的位置坐标为P_mn＝(x_m，y_n)＝(x₁+(m-1)x₀，y₁+(n-1)y₀)。例如，假设图像采集装置所采集图片的尺寸为1.66mm×1.4mm，P₁₁＝(0，0)，则细胞培养板第1排第2列的采集点在平行于细胞培养板方向上的位置坐标P₁₂＝(1.66，0)，细胞培养板第2排第1列的采集点在平行于细胞培养板方向上的位置坐标P₂₁＝(0，1.4)，……，细胞培养板第m排第n列的采集点在平行于细胞培养板方向上的位置坐标P_mn＝(1.66×(m-1)，1.4×(n-1))。在确定采集点在垂直于细胞培养板方向上的位置坐标时，假设与该采集点距离最近的扫描点在垂直与细胞培养板方向上的位置坐标为z_k，则可以将z_k作为该图像采集点在垂直于细胞培养板方向上的位置坐标。例如，假设细胞培养板第1排第2列的采集点在平行于细胞培养板方向上的位置坐标P₁₂＝(1.66，0)，与采集点最近的扫描点在垂直于细胞培养板方向上的位置坐标为0.05，则该采集点的位置坐标为(1.66，0，0.05)。

在对各图像采集点进行图像采集时，可以采用走停采集法或连续运动采集法。为了减少采集所需的时间，提高采集速度，在本实用新型实施例中优选采用连续运动采集法对细胞图像进行采集。在图像采集过程中，图像采集装置在平行于细胞培养板方向上的第一速度与光源在平行于细胞培养板方向上的第二速度可以为变化值或固定值，即在图像采集过程中，细胞培养板和/或光源在平行于细胞培养板方向上可以进行匀速或变速运动，只需保证在图像采集装置曝光期间光源与图像采集装置在平行于细胞培养板的平面内具有相同的坐标即可，从而使光源所发出的光能够最大限度进入图像采集装置，减少图像采集装置所需的曝光时间。考虑到图像采集装置与光源的易控制性，优选的，在进行图像采集时，所述图像采集装置和所述光源的起始位置相同且所述第二速度与所述第一速度相同，即，在对细胞培养板进行图像采集的过程中，光源与图像采集装置在平行于细胞培养板所在平面内的坐标始终相同。

S120、根据当前采集点的第一位置、所述图像采集装置的开启时长、所述图像采集装置的曝光时长、所述第一速度和所述第二速度，确定所述图像采集装置的第一开启位置和所述光源的第二开启位置。

其中，图像采集装置的开启时长可以为图像采集装置快门的开启时长，图像采集装置的曝光时长为图像采集装置获取到清晰图像时所需的曝光时间，图像采集装置的开启时长和图像采集装置的曝光时长可以由图像采集装置自身参数确定。

本实施例中，可以根据当前采集点的第一位置、图像采集装置的开启时长和图像采集装置的曝光时长确定图像采集装置的第一开启位置，根据当前采集点的第一位置和图像采集装置的曝光时长确定光源的第二开启位置。示例性的，在确定第一开启位置与第二开启位置时，可以首先根据公式L_c＝v₁(t₁+t₂)计算所述第一开启位置与所述第一位置在平行所述细胞培养板方向上的第一距离分量，并且根据公式L_f＝v₂t₁计算所述第二开启位置与所述第一位置在平行所述细胞培养板方向上的第二距离分量，其中，L_c为所述第一开启位置与所述第一位置在平行所述细胞培养板方向上的第一距离分量，L_f为所述第二开启位置与所述第一位置在平行所述细胞培养板方向上的第二距离分量，t₁为所述图像采集装置的曝光时长，t₂为所述图像采集装置的开启时长，v₁为所述第一速度，v₂为所述第二速度；然后根据所述第一位置、所述第一距离分量和所述第二距离分量确定所述第一开启位置和所述第二开启位置在平行所述细胞培养板的平面内的位置坐标以确定所述第一开启位置和所述第二开启位置。例如，假设v₁＝v₂＝20mm/s＝20μm/ms，t₁＝1ms，t₂＝9ms，则第一开启位置与第一位置的第一距离分量L_c＝v₁(t₁+t₂)＝20×(1+9)＝200μm＝0.2mm，第二开启位置与第一位置的第二距离分量L_f＝v₂t₁＝20×1＝20μm＝0.02mm；假设当前采集点的第一位置为(1.66，0，0.05)，第一速度、第二速度均平行于x轴方向，则第一开启位置在平行于细胞培养板的平面内的位置坐标为(1.66-0.2，0)＝(1.46，0)，第二开启位置在平行于细胞培养板的平面内的位置坐标为(1.66-0.02，0)＝(1.64，0)。

在进行图像采集时，可以调节或不调节光源在垂直于细胞培养板方向上的位置坐标，即，光源在垂直于细胞培养板方向上的位置坐标可以根据采集点在垂直于细胞培养板方向上的第二子位置坐标的不同进行调节，也可以将光源在垂直于细胞培养板方向上的位置坐标设置为相同的数值，此处不作限制。考虑到节的便利性，优选的，在细胞采集过程中可以不调节光源在垂直于细胞培养板方向上的坐标。在细胞采集过程中，光源与细胞培养板的距离可以根据需要进行设置，假设光源与细胞培养板的距离为L₁，第二开启位置在平行于细胞培养板方向上的坐标为(1.64，0)，则第二开启位置的三维坐标为(1.64，0，L₁)。

在进行图像采集过程中，可以通过同时调节图像采集装置和图像采集装置所对应的相机或摄像机本体在垂直于细胞培养板方向上的位置坐标(像距和物距不变)或只调节图像采集装置镜头在垂直于细胞培养板方向上的位置坐标(同时调节图像采集装置的像距与物距)来采集到采集点位置清晰的图像。此时，相应的，可以根据图像采集装置或图像采集装置对应的相机或摄像机在对焦过程中移动的距离和图像采集装置采集上一采集点图像时对应的开启位置坐标确定第一开启位置在垂直于细胞培养板方向上的坐标，此处不作限制。

S130、根据所述第一开启位置生成所述图像采集装置的第一开启指令以在所述第一开启位置处开启所述图像采集装置，并且根据所述第二开启位置生成所述光源的第二开启指令以在所述第二开启位置处开启所述光源。

本实施例中，由于开启光源是一个很快的过程(其开启所耗费的时间几乎可以忽略不计)，而开启图像采集装置相对于开启光源而言通常需要耗费更长的时间，因此，本实施例中，在某一采集点进行图像采集时，可以先执行开启图像采集装置的操作，当图像采集装置几乎完全开启后再执行开启光源的操作，从而保证图像采集装置和光源完全开启时可以在平行于细胞培养板方向的同一位置，以保证图像采集装置与光源的同步性。第一开启指令可以在图像采集装置到达第一开启位置时生成，也可以在确定当前采集点的第一位置后且在图像采集装置到达第一开启位置之前生成；同样，第二开启指令可以在光源到达第二开启位置时生成，也可以在确定当前采集点的第一位置后且在光源到达第二开启位置之前生成，此处不作限制。在生成第一开启指令之后，可以在图像采集装置到达第一开启位置之前或者在图像采集装置到达第一开启位置时，将所生成的第一开启指令发送给图像采集装置，从而在第一开启位置处开启图像采集装置；在生成第二开启指令之后，可以在光源到达第二开启位置之前或者在光源到达第二开启位置时，将所生成的第二开启指令发送给光源，从而在第二开启位置处开启光源。

S140、当所述光源开启后，生成所述光源的照明指令和所述图像采集装置的采集指令，使所述图像采集装置经所述光源的照明曝光后采集所述当前采集点的图像。

本实施例中，在光源开启后，可以根据用户对光源的照明强度需求生成光源的照明指令，使所述光源对细胞培养板进行照明；在光源开启(即图像采集装置的快门完全打开)后，或者，在图像采集装置水平坐标到达当前采集点水平坐标所对应的位置处时，可以生成图像采集装置的采集指令，从而使图像采集装置在到达当前采集点所对应的水平坐标位置处时采集当前采集点的图像。

本实用新型实施例一提供的细胞图像采集的方法，根据当前采集点的第一位置、图像采集装置在平行于细胞培养板方向上的第一速度、光源在平行于细胞培养板方向上的第二速度以及图像采集装置的开启时长和曝光时长确定图像采集装置的第一开启位置以及光源的第二开启位置；当图像采集装置移动到第一开启位置时开启图像采集装置，当光源移动到第二开启位置时开启光源；当光源开启后，生成光源的照明指令和图像采集装置的采集指令，从而使图像采集装置经光源的照明曝光后采集当前采集点的图像。本实施例通过采用上述技术方案，通过控制图像采集装置以及光源移动以采集细胞培养板中细胞的图像，可以避免图像采集过程中细胞培养板移动对细胞活性的影响，保证细胞在图像采集过程中能够正常生长，提高活细胞实验的准确性，并可以在保证图像采集质量的前提下提高图像采集速度，降低图像采集所需的时间。

在上述实施例的基础上，考虑到相机的对焦原理，优选的，可以通过调节图像采集装置同其所对应的相机或摄像机底片之间的距离(像距)来实现图像采集装置的对焦。此时，在获取细胞培养板上当前采集点的第一位置之后，还可以包括：获取所述图像采集装置已采集的所述细胞培养板上的上一采集点的第二位置；根据所述图像采集装置的焦距和所述当前采集点的第一位置，确定所述图像采集装置采集当前采集点的图像时在垂直于所述细胞培养板方向上的移动距离；根据所述移动距离生成所述图像采集装置的调焦指令，使所述图像采集装置在垂直于所述细胞培养板方向上移动所述移动距离。示例性的，假设上一采集点的第二位置坐标为(x₂，y₂，z₂)，当前采集点的第一位置坐标为(x₁，y₁，z₁)，图像采集装置在采集上一采集点图像时对应的开启坐标为(x₃，y₃，z₃)，，图像采集装置的焦距为f，则根据凸透镜成像物距u、像距v和焦距f之间的关系1/u+1/v＝1/f可以得出图像采集装置在上一采集点位置处的物距u₀＝z₂-z₃以及像距v₀＝u₀f/(u₀-f)，进而根据两次采集像距与物距之和的关系u₁+v₁＝u₀+v₀+z₁-z₂以及凸透镜成像原理1/u₁+1/v₁＝1/f可具体得到图像采集装置对当前采集点进行图像采集时的像距v₁和物距u₁，进而可以得出对当前采集点进行图像采集时在垂直于细胞培养板方向上的位置坐标z₄＝z₁-u₁，从而，图像采集装置采集当前采集点的图像时在垂直于细胞培养板方向上的移动距离L＝z₄-z₃，

在此，需要指出的是，考虑到图像采集装置的成像原理，为保证所采集图像为清晰的细胞图像，图像采集装置在采集点前后一定范围内不能进行垂直于细胞培养板方向的移动补偿，因此，可选的，图像采集装置可以在从上一采集点的图像采集完成后图像采集装置完全关闭开始到移动到第一开启位置为止的过程中完成垂直于细胞培养板方向上的对焦补偿过程。

实施例二

图2位本实用新型实施例二提供的一种优选的细胞图像采集的方法的流程示意图，该方法可以由细胞图像采集的装置执行，该装置可集成在细胞图像采集设备中。如图2所示，本实施例提供的细胞图像采集的方法包括：

S201、生成细胞培养板的扫描指令以通过测距传感器获取各扫描点的深度信息；

S202、根据所述深度信息与细胞采集装置所采集图像的尺寸信息确定并存储各图像采集点的位置坐标和采集顺序；

S203、控制图像采集装置与光源以相同的起始位置在平行于细胞培养板方向上以相同的速度进行移动；

S204、在图像采集装置与光源沿平行于细胞培养板方向移动的过程中，根据所述采集顺序确定细胞培养板上的当前采集点；

S205、根据当前采集点在细胞培养板上的位置坐标、上一采集点的位置坐标以及采集上一采集点图像时图像采集装置的位置坐标以及图像采集装置与光源在平行于细胞培养板方向上的速度确定图像采集装置的移动距离、图像采集装置的第一开启位置、光源的第二开启位置以及图像采集装置的图像采集位置，其中，所述图像采集位置在平行于所述细胞培养板方向内的坐标与所述采集点在平行于所述细胞培养板方向内的坐标相同；

S206、根据所述移动距离生成图像采集装置的调焦指令，以使图像采集装置移动所述移动距离进行调焦；

S207、当图像采集装置移动到所述第一开启位置时，开启图像采集装置；

S208、当光源移动到所述第二开启位置时，开启光源并控制光源对细胞培养板进行照明；

S209、当图像采集装置移动到所述图像采集位置时，控制图像采集装置采集当前采集点的图像；

S210、图像采集完成后，关闭图像采集装置与光源；

S211、判断是否存在下一采集点，若是，则返回步骤S204；若否，则结束操作。

在此，需要指出的是，本实用新型实施例所提供的细胞图像采集的方法的上述步骤仅是一种优选的实施方式，各步骤的操作顺序还可以按照其他顺序执行，例如，确定第一开启位置和第二开启位置的操作可以在图像采集装置调焦之后再执行，等等，此处不再进行叙述。

本实用新型实施例二提供的细胞图像采集的方法，通过移动图像采集装置与光源对细胞培养板中各细胞的图像进行采集，可以避免图像采集过程中细胞培养板移动对细胞活性的影响，保证细胞在图像采集过程中能够正常生长，提高活细胞实验的准确性，并可以在保证图像采集质量的前提下提高图像采集速度，降低图像采集所需的时间。

实施例三

本实用新型实施例三提供一种细胞图像采集的装置，该装置可由软件和/或硬件实现，一般集成在细胞图像采集设备中，可通过执行细胞图像采集的方法来实现对细胞图像的采集。图3为本实施例提供的细胞图像采集的装置的结构框图，如图3所示，该装置包括：

信息获取模块310，用于获取细胞培养板上当前采集点的第一位置、图像采集装置在平行所述细胞培养板方向上的第一速度和光源在平行所述细胞培养板方向上的第二速度；

开启位置确定模块320，用于根据当前采集点的第一位置、所述图像采集装置的开启时长、所述图像采集装置的曝光时长、所述第一速度和所述第二速度，确定所述图像采集装置的第一开启位置和所述光源的第二开启位置；

开启指令生成模块330，用于根据所述第一开启位置生成所述图像采集装置的第一开启指令以在所述第一开启位置处开启所述图像采集装置，并且根据所述第二开启位置生成所述光源的第二开启指令以在所述第二开启位置处开启所述光源；

图像采集模块340，用于当所述光源开启后，生成所述光源的照明指令和所述图像采集装置的采集指令，使所述图像采集装置经所述光源的照明曝光后采集所述当前采集点的图像。

本实用新型实施例三提供的细胞图像采集的装置，通过信息获取模块获取细胞培养板上当前采集点的第一位置、图像采集装置在平行于细胞培养板方向上的第一速度和光源在平行于细胞培养板方向上的第二速度；通过开启位置确定模块根据所获取的第一位置、第一速度、第二速度以及图像采集装置的开启时长和曝光时长确定图像采集装置的第一开启位置以及光源的第二开启位置；通过开启指令生成模块生成图像采集装置的第一开启指令以及光源的第二开启指令，从而当图像采集装置移动到第一开启位置时开启图像采集装置，当光源移动到第二开启位置时开启光源；通过图像采集模块在光源开启后，生成光源的照明指令和图像采集装置的采集指令，使图像采集装置经光源的照明曝光后采集当前采集点的图像。本实用新型实施例通过采用上述技术方案，通过控制图像采集装置以及光源移动以采集细胞培养板中细胞的图像，可以避免细胞培养板移动对细胞活性的影响，保证细胞在图像采集过程中能够正常生长，提高活细胞实验的准确性，并可以在保证图像采集质量的前提下提高图像采集速度，降低图像采集所需的时间。

在上述方案中，所述开启位置确定模块320可以包括：距离分量确定单元，用于根据公式L_c＝v₁(t₁+t₂)计算所述第一开启位置与所述第一位置在平行所述细胞培养板方向上的第一距离分量，并且根据公式L_f＝v₂t₁计算所述第二开启位置与所述第一位置在平行所述细胞培养板方向上的第二距离分量，其中，L_c为所述第一开启位置与所述第一位置在平行所述细胞培养板方向上的第一距离分量，L_f为所述第二开启位置与所述第一位置在平行所述细胞培养板方向上的第二距离分量，t₁为所述图像采集装置的曝光时长，t₂为所述图像采集装置的开启时长，v₁为所述第一速度，v₂为所述第二速度；开启位置确定单元，用于根据所述第一位置、所述第一距离分量和所述第二距离分量确定所述第一开启位置和所述第二开启位置在平行所述细胞培养板的平面内的位置坐标以确定所述第一开启位置和所述第二开启位置。

在上述方案中，所述图像采集装置和所述光源的起始位置相同且所述第二速度与所述第一速度相同。

在上述实施例的基础上，细胞图像采集设备还可以包括：第二位置获取模块，用于在获取细胞培养板上当前采集点的第一位置之后，获取所述图像采集装置已采集的所述细胞培养板上的上一采集点的第二位置；移动距离确定模块，用于根据所述图像采集装置的焦距和所述当前采集点的第一位置，确定所述图像采集装置采集当前采集点的图像时在垂直于所述细胞培养板方向上的移动距离；调焦模块，用于根据所述移动距离生成所述图像采集装置的调焦指令，使所述图像采集装置在垂直于所述细胞培养板方向上移动所述移动距离。

本实用新型实施例三提供的细胞图像采集的装置可执行本实用新型任意实施例提供的细胞图像采集的方法，具备执行细胞图像采集的方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本实用新型任意实施例所提供的细胞图像采集的方法。

实施例四

本实用新型实施例四提供一种细胞图像采集设备。该设备可执行本实用新型任意实施例中所提供的细胞图像的采集方法来采集细胞图像。图4a所示为本实施例提供的细胞图像采集设备的结构示意图，如图4a所示，该细胞图像采集设备包括：本体(图中未给出)、控制器(图中未给出)、图像采集装置10、光源20、载物台30、第一导轨40和第二导轨50，所述控制器设置如本实用新型任意实施例所述的细胞图像采集的装置(图中未给出)，所述本体内安装用于放置细胞培养板31的载物台30(安装位置图中未给出)、所述第一导轨40、第二导轨50和控制器，所述载物台30、所述第一导轨40和所述第二导轨50水平放置，所述载物台30、所述第一导轨40和所述第二导轨50的一侧分别安装在所述本体的侧壁上；所述第一导轨40和所述第二导轨50分别置于所述载物台30的上下两侧，且所述第一导轨40和所述第二导轨50位于同一竖直平面；所述图像采集装置10安装在所述第一导轨40上，沿着所述第一导轨40移动；所述光源20安装在所述第二导轨50上，沿着所述第二导轨50移动，所述控制器分别与所述图像采集装置10和所述光源20相连。

其中，图像采集装置10可以为相机、摄像机或其他图像采集设备或图像采集设备的镜头，光源20可以为闪光灯或其他可以照明的装置。考虑到图像采集过程中的对焦调节及照明效果，优选的，图像采集装置10可以为相机、摄像机或其他图像采集设备的镜头，光源可20以为闪光灯。本实施例中，图像采集装置10可通过第一滑块安装在第一导轨40上，其中，图像采集装置10与第一滑块固定连接且图像采集装置10的图像采集侧面向载物台30，第一滑块与第一导轨40活动连接，第一滑块可以沿第一导轨40移动从而带动图像采集装置10沿第一导轨40移动；光源20可通过第二滑块安装在第二导轨50上，其中，光源20与第二滑块固定连接且光源20的闪光测面向载物台30，第二滑块与第二导轨50活动连接，第二滑块可以沿第二导轨50移动从而带动光源20沿第二导轨50移动。

本实施例中，为获取图像采集装置10和光源20在图像采集过程中的位置，可选的，如图4a所示，本实施例提供的细胞图像采集设备还可以包括第一光栅尺41和第二光栅尺51，所述第一光栅尺41固定在所述第一导轨40上且与所述第一导轨40平行设置，所述第二光栅尺51固定在所述第二导轨50上且与所述第二导轨50平行设置，所述第一光栅尺41和所述第二光栅尺51分别与所述控制器相连。其中，第一光栅尺41的主尺可与第一导轨40平行设置，第一光栅尺的读数头可安装在第一滑块或图像采集装置10上；第二光栅尺51可与第二导轨50平行设置，第二光栅尺51的读数头可安装在第二滑块或光源20上。

图4b所示为本实施例提供的另外一种细胞图像采集设备的结构框图。如图4所示，所述本体内还安装有至少一个第三导轨42和至少一个第四导轨52，所述至少一个第三导轨42水平放置且与所述第一导轨40垂直，所述至少一个第四导轨52水平放置且与所述第二导轨50垂直；所述第一导轨40安装在所述至少一个第三导轨42上，沿着所述至少一个第三导轨42移动；所述第二导轨50安装在所述至少一个第四导轨52上，沿着所述至少一个第四导52轨移动。

示例性的，第一导轨40可以通过至少一个第三滑块安装在至少一个第三导轨上42，第一导轨40可以与该至少一个第三滑块固定连接，该至少一个第三滑块同对应的第三导轨42活动连接，该至少一个第三滑块可以沿对应的第三导轨42移动从而带动第一导轨40沿该第三导轨42移动，进而带动图像采集装置10沿第三导轨方向移动；第二导轨50可以通过至少一个第四滑块安装在至少一个第四导轨52上，第二导轨50可以与该至少一个第四滑块固定连接，该至少一个第四滑块同对应的第四导轨52活动连接，该至少一个第四滑块可以沿对应的第四导轨52移动从而带动第二导轨50沿该第四导轨52移动，进而带动光源20沿第四导轨方向移动。其中，至少一个第三导轨42和至少一个第四导轨52的数量可以相同或不同，其数量可以为1个、2个或其他个数，此处不作限制。考虑到第一导轨40与第二导轨50的稳定性以及第三导轨42与第四导轨52的实用性，优选的，如图4b所示，第三导轨42和第四导轨52的数量可以为2个。示例性的，当第三导轨42和第四导轨52的数量为2个时，第三滑块和第四滑块的数量可以为2个，此时可以将第一导轨40的两端分别与两个第三滑块固定连接，并将两个第三滑块分别同对应的第三导轨42活动连接；可以将第二导轨50的两端分别与两个第四滑块固定连接，并将两个第四滑块分别同对应的第四导轨52活动连接。

本方案中，为了获取图像采集过程中第一导轨40和第二导轨50沿第三导轨42和第四导轨52移动的距离，进而监测图像采集装置10和光源20沿第三导轨方向和第四导轨方向的位置坐标，可选的，本方案提供的细胞图像采集设备还可以包括第三光栅尺和第四光栅尺，所述第三光栅尺固定在所述至少一个第三导轨上42且与所述至少一个第三导轨42平行设置，所述第四光栅尺固定在所述至少一个第四导轨52上且与所述至少一个第四导轨52平行设置，所述第三光栅尺和所述第四光栅尺分别与所述控制器连接。其中，第三光栅尺的主尺可与第三导轨42平行设置，第三光栅尺的读数头可安装在第三滑块或图像采集装置10上；第四光栅尺的主尺可与第四导轨52平行设置，第四光栅尺的读数头可安装在第四滑块或光源20上。

图4c所示为本实施例提供的第三种细胞图像采集设备的结构示意图。如图4c所示，所述本体内还安装有第五导轨43，所述第五导轨43竖直放置；所述第一导轨40安装在所述第五导轨43上，沿着所述第五导轨43移动。示例性的，第一导轨40可以通过第五滑块安装在第五导轨43上，第一导轨40可以与第五滑块固定连接，第五滑块与第五导轨43活动连接，第五滑块可以沿第五导轨43移动从而带动第一导轨40沿第五导轨43移动，进而调节图像采集装置10的物距与相聚，实现图像采集装置的对焦。为了获取图像采集过程中第一导轨40沿第五导轨43移动的距离，监测图像采集装置10沿第五导轨方向的位置坐标，可选的，本方案提供的细胞图像采集设备还可以包括第五光栅尺，所述第五光栅尺固定在所述第五导轨43上且与所述第五导轨43平行设置，所述第五光栅尺与所述控制器连接。其中，第五光栅尺的主尺可与第五导轨43平行设置，第五光栅尺的读数头可安装在第五滑块或图像采集装置10上。

在上述方案的基础上，本实施例提供的细胞图像采集设备还可以包括测距传感器60，所述测距传感器60安装在所述第一导轨40上且与所述控制器相连，所述测距传感器60沿着所述第一导轨40移动。其中，测距传感器60可以是激光测距传感器、超声波测距传感器、红外测距传感器或雷达测距传感器等，此处不作限制。考虑到所测得的距离的准确性，优选的，所述测距传感器60为激光测距传感器。

在上述方案的基础上，本实施例提供的细胞图像采集设备还可以包括至少一个电机，所述至少一个电机驱动所述图像采集装置10、所述光源20、所述测距传感器60、所述第一导轨40和所述第二导轨50中的至少一个沿相应导轨移动，所述至少一个电机与所述控制器连接。本方案中，电机可以为直线电机或旋转电机，电机与各导轨可以一对一或一对多进行设置，此处不作限制。考虑到电机对各导轨驱动的准确性，可选的，所述电机为直线电机。

示例性的，假设图像采集设备10为相机镜头，光源20为闪光灯，测距传感器60为激光测距传感器，电机为直线电机且与各导轨一对一设置，各导轨通过滑块与其对应的装置设备连接，则细胞图像采集设备对细胞培养板31中细胞的图像的采集过程可以为：

a、控制器根据相机成像时的图片宽度信息确定细胞培养板上各采集点32的位置及采集顺序(如图5a所示，其中，w为图片宽度)；

b、控制器生成地貌扫描指令，通过与第一导轨40相对应的第一直线电机驱动与第一导轨40相对应的滑块进行弓字形运动从而通过滑块带动激光测距传感器60运动以对细胞培养板31进行地貌扫描(如图5b所示)，，激光测距传感器60将扫描结果发送到控制器，控制器对扫描结果进行换算以确定在各采集点32进行图像采集时相机镜头10到细胞培养板31贴壁层的深度信息，其中，某一采集点32对应的深度信息可以根据与其距离最近的扫描点的深度信息确定；

c、控制器分别发送运动信号给第一直线电机以及与第二导轨50对应的第二直线电机，使闪光灯20和相机镜头10在垂直于细胞培养板31方向的同一起始位置以平行于细胞培养板31方向上的相同速度进行同步运动

d、在控制闪光灯20和相机镜头10在平行于细胞培养板31方向上同步运动的过程中，控制器根据各采集点32的采集顺序确定当前采集点，通过各光栅尺实时获取闪光灯20和相机镜头10的位置信息；

e、在控制闪光灯20和相机镜头10在平行于细胞培养板31方向上同步运动的过程中，控制器根据相机镜头10的位置信息判断当前位置是否到达当前采集点对应的相机镜头10的对焦补偿位置501(如图5a所示)，若是，则根据当前图像采集点对应的深度信息控制相机镜头10在垂直于细胞培养板31方向上进行移动并通过第五光栅尺获取相机镜头10在垂直于细胞培养板31方向上的位置信息以实现相机镜头10的对焦补偿，执行步骤f；若否，则返回步骤d；

f、控制闪光灯20和相机镜头10在平行于细胞培养板31方向上同步运动的过程中，控制器根据相机镜头10位置信息判断当前位置是否到达当前采集点对应的相机镜头10的快门开启位置502(如图5a所示)，若是，则生成相机快门开启信号以控制相机镜头开启相机快门，执行步骤g；若否，则执行步骤f；

g、控制闪光灯20和相机镜头10在平行于细胞培养板31方向上同步运动的过程中，控制器根据闪光灯10的位置信息判断当前位置是否到达当前采集点对应的闪光灯20的开启位置503(如图5a所示)，若是，则生成闪光灯开启信号以开启闪光灯20，执行步骤h；若否，则执行步骤g；

h、控制闪光灯20和相机镜头10在平行于细胞培养板31方向上同步运动的过程中，控制器根据闪光灯20和相机镜头10的位置信息判断当前位置是否到达当前采集点对应的采集位置504(如图5a所示)，若是，则控制相机镜头对当前采集点进行图像采集，执行步骤i；若否，在执行步骤h；

i、控制闪光灯20和相机镜头10在平行于细胞培养板31方向上同步运动的过程中，对当前采集点图像采集完成后，控制器生成相机镜头10的快门关闭信号以及闪光灯关闭信号，从而关闭相机镜头快门和闪光灯20。

j、控制闪光灯20和相机镜头10在平行于细胞培养板31方向上同步运动的过程中，判断是否存在下一采集点，若是，则返回步骤d；若否，则控制器生成相机镜头10和闪光灯20的停止信号以使相机镜头10和闪光灯20停止运动，完成对细胞培养板31的图像采集(采集过程中相机镜头10的运动示意图如图5c所示)。

本实用新型实施例四提供的细胞图像采集设备，通过移动图像采集装置与光源对细胞培养板中各细胞的图像进行采集，可以避免图像采集过程中细胞培养板移动对细胞活性的影响，保证细胞在图像采集过程中能够正常生长，提高活细胞实验的准确性，并可以在保证图像采集质量的前提下提高图像采集速度，降低图像采集所需的时间。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (12)

1.一种细胞图像采集的装置，其特征在于，包括：

信息获取模块，用于获取细胞培养板上当前采集点的第一位置、图像采集装置在平行所述细胞培养板方向上的第一速度和光源在平行所述细胞培养板方向上的第二速度；

开启位置确定模块，用于根据当前采集点的第一位置、所述图像采集装置的开启时长、所述图像采集装置的曝光时长、所述第一速度和所述第二速度，确定所述图像采集装置的第一开启位置和所述光源的第二开启位置；

开启指令生成模块，用于根据所述第一开启位置生成所述图像采集装置的第一开启指令以在所述第一开启位置处开启所述图像采集装置，并且根据所述第二开启位置生成所述光源的第二开启指令以在所述第二开启位置处开启所述光源；

图像采集模块，用于当所述光源开启后，生成所述光源的照明指令和所述图像采集装置的采集指令，使所述图像采集装置经所述光源的照明曝光后采集所述当前采集点的图像。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开启位置确定模块包括：

距离分量确定单元，用于根据公式L_c＝v₁(t₁+t₂)计算所述第一开启位置与所述第一位置在平行所述细胞培养板方向上的第一距离分量，并且根据公式L_f＝v₂t₁计算所述第二开启位置与所述第一位置在平行所述细胞培养板方向上的第二距离分量，其中，L_c为所述第一开启位置与所述第一位置在平行所述细胞培养板方向上的第一距离分量，L_f为所述第二开启位置与所述第一位置在平行所述细胞培养板方向上的第二距离分量，t₁为所述图像采集装置的曝光时长，t₂为所述图像采集装置的开启时长，v₁为所述第一速度，v₂为所述第二速度；

开启位置确定单元，用于根据所述第一位置、所述第一距离分量和所述第二距离分量确定所述第一开启位置和所述第二开启位置在平行所述细胞培养板的平面内的位置坐标以确定所述第一开启位置和所述第二开启位置。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述图像采集装置和所述光源的起始位置相同且所述第二速度与所述第一速度相同。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

第二位置获取模块，用于在获取细胞培养板上当前采集点的第一位置之后，获取所述图像采集装置已采集的所述细胞培养板上的上一采集点的第二位置；

移动距离确定模块，用于根据所述图像采集装置的焦距和所述当前采集点的第一位置，确定所述图像采集装置采集当前采集点的图像时在垂直于所述细胞培养板方向上的移动距离；

调焦模块，用于根据所述移动距离生成所述图像采集装置的调焦指令，使所述图像采集装置在垂直于所述细胞培养板方向上移动所述移动距离。

5.一种细胞图像采集设备，其特征在于，包括本体、控制器、图像采集装置(10)、光源(20)、载物台(30)、第一导轨(40)和第二导轨(50)，所述控制器设置如权利要求1-4任一项所述的细胞图像采集的装置，所述本体内安装用于放置细胞培养板(31)的载物台(30)、所述第一导轨(40)、第二导轨(50)和控制器，所述载物台(30)、所述第一导轨(40)和所述第二导轨(50)水平放置，所述载物台(30)、所述第一导轨(40)和所述第二导轨(50)的一侧分别安装在所述本体的侧壁上；所述第一导轨(40)和所述第二导轨(50)分别置于所述载物台(30)的上下两侧，且所述第一导轨(40)和所述第二导轨(50)位于同一竖直平面；所述图像采集装置(10)安装在所述第一导轨(40)上，沿着所述第一导轨(40)移动；所述光源(20)安装在所述第二导轨(50)上，沿着所述第二导轨(50)移动，所述控制器分别与所述图像采集装置(10) 和所述光源(20)相连。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，还包括第一光栅尺(41)和第二光栅尺(51)，所述第一光栅尺(41)固定在所述第一导轨(40)上且与所述第一导轨(40)平行设置，所述第二光栅尺(51)固定在所述第二导轨(50)上且与所述第二导轨(50)平行设置，所述第一光栅尺(41)和所述第二光栅尺(51)分别与所述控制器相连。

7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述本体内还安装有至少一个第三导轨(42)和至少一个第四导轨(52)，所述至少一个第三导轨(42)水平放置且与所述第一导轨(40)垂直，所述至少一个第四导轨(52)水平放置且与所述第二导轨(50)垂直；所述第一导轨(40)安装在所述至少一个第三导轨(42)上，沿着所述至少一个第三导轨(42)移动；所述第二导轨(50)安装在所述至少一个第四导轨(52)上，沿着所述至少一个第四导轨(52)移动。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，还包括第三光栅尺和第四光栅尺，所述第三光栅尺固定在所述至少一个第三导轨(42)上且与所述至少一个第三导轨(42)平行设置，所述第四光栅尺固定在所述至少一个第四导轨(52)上且与所述至少一个第四导轨(52)平行设置，所述第三光栅尺和所述第四光栅尺分别与所述控制器连接。

9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述本体内还安装有第五导轨(43)，所述第五导轨竖直放置；所述第一导轨(40)安装在所述第五导轨(43)上，沿着所述第五导轨(43)移动。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，还包括第五光栅尺，所述第五光栅尺固定在所述第五导轨(43)上且与所述第五导轨(43)平行设置，所述第五光栅尺与所述控制器连接。

11.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，还包括测距传感器(60)，所述测距传感器(60)安装在所述第一导轨(40)上且与所述控制器相连，所述测距传感器(60)沿着所述第一导轨(40)移动。

12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，还包括至少一个电机，所述至少一个电机驱动所述图像采集装置(10)、所述光源(20)、所述测距传感器(60)、所述第一导轨(40)和所述第二导轨(50)中的至少一个沿相应导轨移动，所述至少一个电机与所述控制器连接。