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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung gehört zum Gebiet der Mikroskopie-Technologie, insbesondere eines Verfahrens zur Verbesserung der Geschwindigkeit und Genauigkeit der digitalen Schnittscanner-modellierung.
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Hintergrund der Erfindung
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Der digitale Scheibenscanner ist eine Art Präzisionsinstrument, das optische, mechanische, elektronische, Computer- und andere multidisziplinäre Technologien integriert. Es steuert das mikroskopische Bildgebungssystem und die Schnitte, bewegt sich in regelmäßigen Bewegungen, erfasst mehrere kontinuierliche mikroskopische Bilder mit hoher Auflösung und wird dann zusammengefügt, um ein hochauflösendes Vollschnittbild (WSI, auch als virtueller Schnitt bezeichnet) zu erzeugen. Durch die Umwandlung eines herkömmlichen Schnitts in ein hochauflösendes digitales Bild können Benutzer den Schnitt auf einem Computer oder Mobilgerät überall ohne das Mikroskop anzeigen. Das digitale Bild wird nie verblassen, was leicht zu speichern, zu verwalten, zu teilen und anzuzeigen ist. Es kann beliebig vergrößert oder verkleinert werden. Dieses Gerät wurde in der pathologischen Diagnostik, in der Lehre und Ausbildung, in der Arzneimittelforschung und in der wissenschaftlichen Forschung in großem Umfang eingesetzt.
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Mit der Förderung von Anwendungen werden die Leistungsanforderungen von digitalen Schnittscannern immer höher, insbesondere hinsichtlich der Qualität und Geschwindigkeit des Scannens. Um eine bessere Bildqualität zu erzielen, müssen Sie jedes Feld des Scanners genau fokussieren. Normalerweise erfordert das Digitalisieren eines Schnitts das Aufnehmen von Bildern aus Tausenden von Sichtfeldern, sodass der Fokusmodus die Scangeschwindigkeit beeinflusst. Jedes Sichtfeld eines herkömmlichen Scanners ist scharf eingestellt, und obwohl eine bessere Bildqualität erzielt werden kann, wird die Scangeschwindigkeit zu einem Engpass.
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Einige derzeit patentierte Methoden für digitale Schnittscanner, z. B. Patente, bei denen die Fokusoptimierung für Einzelbildaufnahmen verwendet wird. Es kann gescannte Bilder mit hoher Qualität erhalten, indem Daten auf das aktuelle Bild Z desselben Bildes im Sichtfeld fokussiert werden und die Z-Level-Fokusdaten verschiedener Bilder analysiert werden, die im selben Sichtfeld aufgenommen wurden, jedoch Die Scangeschwindigkeit ist beeinträchtigt.
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Gegenwärtig konzentriert sich die Branche mehr auf die Methode der Fokusebenen-modellierung. Es wählt zuerst das Sichtfeld des Schnitts aus, um die Fokusebenen-position als Modellpunkt zu berechnen, und übergibt dann den Algorithmus, um die Fokusebenen-position jedes Sichtfelds im Schnitt basierend auf diesen Modellpunkten zu schätzen. Beim Scannen muss die Z-Achse nicht bewegt werden, um mehrere Bilder zur Berechnung der Menge der Defokussierung aufzunehmen. Es muss lediglich die Z-Achse entsprechend der modellierten Fokusebene-Position gefahren werden, was die Geschwindigkeit erheblich steigern kann. Die obigen technischen Lösungen weisen jedoch die folgenden Nachteile auf. Erstens hängt die Bildqualität von der Anzahl der Modellpunkte ab. Je mehr Modellpunkte vorhanden sind, desto näher ist das Fokusebenen-modell an der tatsächlichen Fokusebene. Je besser die Bildqualität ist, desto langsamer ist die Modellierungsgeschwindigkeit. Die Modellierungsgeschwindigkeit ist ein wichtiger Faktor für die Modellierungszeit von Scans. Zweitens, da das Fokusebenen-modell vor dem Scannen berechnet wurde, wenn während des Scanvorgangs ein Fehler im Objekttisch vorliegt, zum Beispiel, die Brennpunktposition des Modellpunkts beim Modellieren und Scannen von Bildern ist unterschiedlich, dies führt auch zu einer Verschlechterung der Bildqualität, dh die Wiederholbarkeit der Bewegung des Objekttischs des Scanners ist hoch.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Methode zur Verbesserung der Modellierungsgeschwindigkeit eines digitalen Schnittscanners anzugeben. Die Erfindung führt eine Modellierung und Abtast-bildgebung in Einheiten von Scan-Linien durch und führt eine Modellierung und Abtast-bildgebung der nächsten Scan-Linie durch, nachdem die aktuelle Scan-Linie-Modellierung und Abtastung abgeschlossen ist, die Modellierung der nächsten Linie verwendet die Zeit von der aktuellen Linie bis zum Ende der Linie und kehrt zum Anfang der nächsten Linie zurück, in der die Modellierung abgeschlossen ist, wodurch die Modellierungszeit mit dem Scan-Zeilenvorschub-Prozess parallelisiert wird, dadurch wird die äquivalente Modellierungszeit effektiv reduziert. Um den obigen technischen Zweck zu erreichen, ist die technische Lösung, die von der vorliegenden Erfindung übernommen wird, wie folgt: Die Scankamera unterteilt den Scanbereich beim Scannen in mehrere Scanlinien, jede Scan-Linie wird nacheinander gescannt und dann nahtlos zu einem vollständigen digitalen Schnitt zusammengefügt, und Scan-Linie ist in eine Richtung, dass Die Bildgebung vom Anfang der Linie der Scan-Linie bis zum Ende der Linie erfolgt, es kehrt zum Anfang der nächsten Linie zurü ck, die nach dem Scannen jeder Linie gescannt wird, während dieser Zeit wird die Fokusebene der Modellpunkte auf der abzutastenden Linie ermittelt und modelliert, dann scannt es das Bild vom Anfang der Linie bis zum Ende der Linie gemäß diesem Modell. Die Scan-Kamera verwendet eine Linie-Scan-Kamera oder Area-Array-Kamera. Bei der Arbeit fährt die Scan-Kamera zunächst bis zum Ende der ersten Scan-Linie und wählt mehrere Punkte auf der ersten Linie als Modellpunkte aus. Bei der Rückkehr zum Anfang der Linie werden die Fokusebenen-positionen dieser Modellpunkte erhalten und aufgebaut. Nach Erreichen des Linienanfangs und Abschluss der Modellierung beginnt die Scankamera, die erste Linie abzubilden, und nach dem Scannen der Linie springt die Scankamera beim Zurückkehren zu direkt zum Ende der zweiten Scan-Linie Am Anfang der zweiten Scan-Linie wird die zweite Linie modelliert (einschließlich der Auswahl des Modellpunkts, um die Fokusebene des Modellpunkts zu erhalten), und die Scan-Kamera erreicht die zweite Linie und startet die zweite Linie. Und so weiter modelliert und scannt die Scan-Kamera die nachfolgenden Linien, bis die Abbildung aller Linien im Scan-Bereich abgeschlossen ist.
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Wie weiter beschrieben als Verbesserung, dass die Position und Anzahl der Modellpunkte, die bei der Modellierung der Linie verwendet werden, flexibel bestimmt werden kann, und einige Linien dürfen keinen Modellpunkt haben, vorzugsweise wird auf jeder Linie mindestens eine Position als Modellpunkt ausgewählt.
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Wie weiter beschrieben als Verbesserung, dass für die vorhandenen Modellpunkte auf der Scanlinie die Scan-Kamera beim Modellieren der Linie nur die Modellpunkte auf der Linie verwenden kann, und die Modellierungsmethode verwendet stückweise lineare Anpassung oder Polynomanpassung. Wenn die in der vorherigen Linie erfassten Modellpunkte die im Voraus erhaltenen Modellpunkte sind, verwendet die Modellierungsmethode die Dreieck-Patch-Methode oder die Nichtlineare Polynommethode.
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Wie weiter beschrieben als Verbesserung, dass für die aktuelle Scan-Linie ohne Modellpunkte die Scan-Kamera mit zuvor vorhandenen Modellpunkten kombiniert werden kann, z. B. den Modellpunkten, die gescannt wurden, oder den zuvor erhaltenen Modellpunkten. Die Modellierungsmethode verwendet die Dreieck-Patch-Methode oder die Nichtlineare Polynommethode.
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Gegenüber der patentierten Technologie des Standes der Technik erhöht die vorliegende Erfindung zum einen den Modellpunkt und verbessert die Qualität des gescannten Bildes, ohne die Scangeschwindigkeit zu verringern. Zweitens führt die vorliegende Erfindung das Modellieren und Scannen von Bildern in Einheiten von Linien durch. Es liegt kein kumulativer Fehler vor und die Anforderungen an den Objekttisch sind gering.
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Figurenliste
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- ist ein schematisches Diagramm einer Methode zur Verbesserung der Modellierungsgeschwindigkeit eines digitalen Schnittscanners.
- ist ein schematisches Diagramm einer Methode zur Verbesserung der Modellierungsgeschwindigkeit eines digitalen Schnittscanners unter Verwendung einer stückweisen linearen Anpassung und einer Polynomanpassungsmodellierung.
- ist ein schematisches Diagramm einer Methode zur Verbesserung der Modellierungsgeschwindigkeit eines digitalen Schnittscanners unter Verwendung einer Dreieck-Patch-Methode und einer nichtlineare Polynommethode.
- ist ein schematisches Diagramm eines Einweg-Bildgebungsverfahrens zur Verbesserung der Modellierungsgeschwindigkeit eines digitalen Schnittscanners.
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Ausführliche Beschreibung einiger Ausführungsformen
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Um es einem Fachmann zu ermöglichen, die vorliegende Erfindung besser zu verstehen, werden die technischen Lösungen der vorliegenden Erfindung nachstehend in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und Ausfü hrungsformen weiter beschrieben.
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Wie in , , , gezeigt, eine Methode zur Verbesserung der Modellierungsgeschwindigkeit eines digitalen Schnittscanners, bei der die Abtastung in einer Richtung verwendet wird, dass es Bilder in Einheiten von Scan-Linien modelliert und scannt und verwendet den Zeilenvorschub und die Rückkehr zur nächsten Scan-Linie mit dem Beginn der Linie, um die Fokusebene-Position des Modellpunkts auf der nächsten Linie zu ermitteln und zu modellieren.
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Es enthält insbesondere die folgenden Schritte:
- Schritt 1, umfasst die Vorrichtungsanordnung: einen Objekttisch zum Platzieren der geschnittenen Probe und zum Antreiben der geschnittenen Probe, um sich entlang der X-Achsenrichtung und entlang der Y-Achsenrichtung zu bewegen, und die X- und Y-Achsenrichtungen sind senkrecht zu sich gegenseitig und bilden eine horizontale Ebene; die Beleuchtungsvorrichtung wird verwendet, um einen Teil oder die gesamte geschnittene Probe zu beleuchten; die Objektivlinse wird verwendet, um die geschnittene Probe des hellen Abschnitts zu beobachten; eine Z-Achsen-Steuerung, die die Objektivlinse so steuert, dass sie sich in der Z-Achsen-Richtung bewegt, um die Objektivlinse zu fokussieren, um ein klares Bild der geschnittenen Probe entlang der Richtung der optischen Abbildungsachse des vollautomatischen Abtastsystems der mikroskopischen Scheibe zu erhalten, und Es ist senkrecht zur X- und Y-Achse und die X-, Y- und Z-Achse bilden ein orthogonales Koordinatensystem; es ist zu beachten, dass die Probe nicht unbedingt auf den XY-Objekttisch gelegt wird. Solange das Bildgebungssystem und die Probe orthogonal bewegt werden können, treibt nur die x-Achse die Probenbewegung an, und die y-Achse treibt das Bildgebungssystem an, um sich in der orthogonalen Richtung zu bewegen.
- Schritt 2, Vorbereiten einer Probe, Platzieren der geschnittenen Probe auf dem Objekttisch und Beleuchten eines Teils oder der gesamten geschnittenen Probe mit einer Beleuchtungsvorrichtung.
- Schritt 3, Modellieren der Fokusebene, bei der die Fokusebenen-position jedes Bereichs auf der geschnittenen Probe mit der Objektivlinse ermittelt wird, und Erstellen eines Fokusebenen-modells der geschnittenen Probe durch Scannen der Kamera, wodurch die Größe des Sichtfelds ermittelt und anschließend verwendet wird das Rechengerät, um die Sichtfeldgröße zu erhalten, die die Breite und Anzahl der Scan-Linien bestimmen kann. Schritt 4, Einweg-Bildgebung, Modellierung und Scan-Bildgebung in Einheiten von Scan-Linien und Ermitteln der Fokusebene-Position des Modellpunkts auf der nächsten Linie und Modellieren in der Zeit des Wickelns und Zurückkehren zum Anfang der nächsten Scan-Linie . Wie weiter beschrieben als Verbesserung, dass es nur die Modellpunkte auf der Linie ausgewählt werden, wenn die Linie modelliert wird, verwendet die Modellierungsmethode stückweise lineare Anpassung oder Polynomanpassung.
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Wie weiter beschrieben als Verbesserung, wenn es in der Linie modelliert wird, dass es die Modellpunkte auf der Linie und die erfassten Modellpunkte auf der vorherigen Linie kombiniert, sind die auf der vorherigen Linie erfassten Modellpunkte die Modellpunkte auf der gescannten Linie, oder die in der vorherigen Linie erfassten Modellpunkte sind die im Voraus erhaltenen Modellpunkte und die Modellierungsmethode verwendet die Dreieck-Patch-Methode oder die Nichtlineare Polynommethode.
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Beispiel 1
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In einer bevorzugten Ausführungsform 1 werden die Position und die Anzahl der Modellpunkte, die bei der Durchführung der Linienmodellierung verwendet werden, vorzugsweise mindestens eine Position als Modellpunkt auf jeder Linie ausgewählt, dass für die vorhandenen Modellpunkte auf der Scanlinie die Scan-Kamera beim Modellieren der Linie nur die Modellpunkte auf der Linie verwenden kann, und die Modellierungsmethode verwendet stückweise lineare Anpassung oder Polynomanpassung. Wenn die in der vorherigen Linie erfassten Modellpunkte die im Voraus erhaltenen Modellpunkte sind, verwendet die Modellierungsmethode die Dreieck-Patch-Methode oder die Nichtlineare Polynommethode. Für die aktuelle Scan-Linie ohne Modellpunkte kann die Scan-Kamera mit zuvor vorhandenen Modellpunkten kombiniert werden, z. B. den Modellpunkten, die gescannt wurden, oder den zuvor erhaltenen Modellpunkten. Die Modellierungsmethode verwendet die Dreieck-Patch-Methode oder die Nichtlineare Polynommethode. Die Scankamera unterteilt den Scanbereich beim Scannen in mehrere Scanlinie, jede Scan-Linie wird nacheinander gescannt und dann nahtlos zu einem vollständigen digitalen Schnitt zusammengefügt, und Scan-Linie ist in eine Richtung, dass Die Bildgebung vom Anfang der Linie der Scan-Linie bis zum Ende der Linie erfolgt, es kehrt zum Anfang der nächsten Linie zurück, die nach dem Scannen jeder Linie gescannt wird, während dieser Zeit wird die Fokusebene der Modellpunkte auf der abzutastenden Linie ermittelt und modelliert, dann scannt es das Bild vom Anfang der Linie bis zum Ende der Linie gemäß diesem Modell. Die Scan-Kamera verwendet eine Linie-Scan-Kamera oder Area-Array- Kamera.
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Beispiel 2
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In einer bevorzugten Ausführungsform 2, ermöglichen die Position und Anzahl der Modellpunkte, die bei der Modellierung der Linien verwendet werden, das Fehlen von Modellpunkten bei einigen Linien. Bei Modellen ohne Modellpunkte auf den Linien können Sie vorhandene Modellpunkte, z. B. gescannte Linien, kombinieren. Modellpunkte können auch Modellpunkte enthalten, die im Voraus erhalten wurden, dass die Modellierungsmethode die Dreieck-Patch-Methode oder die Nichtlineare Polynommethode verwendet. Die Scankamera unterteilt den Scanbereich beim Scannen in mehrere Scanlinie, jede Scan-Linie wird nacheinander gescannt und dann nahtlos zu einem vollständigen digitalen Schnitt zusammengefügt, und Scan-Linie ist in eine Richtung, dass Die Bildgebung vom Anfang der Linie der Scan-Linie bis zum Ende der Linie erfolgt, es kehrt zum Anfang der nächsten Linie zurück, die nach dem Scannen jeder Linie gescannt wird, während dieser Zeit wird die Fokusebene der Modellpunkte auf der abzutastenden Linie ermittelt und modelliert, dann scannt es das Bild vom Anfang der Linie bis zum Ende der Linie gemäß diesem Modell. Die Scan-Kamera verwendet eine Linie-Scan-Kamera oder Area-Array-Kamera.
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Der Unterschied zwischen dem ersten Beispiel und dem zweiten Beispiel besteht darin, dass das erste Beispiel eine stückweise lineare Anpassung oder eine Polynomanpassung anwendet oder die Dreiecks-Patch-Methode und die nichtlineare Polynom-Methode anwendet, um die Linienmodellierung mit den Modellpunkten auf der Linie abzuschließen. Wenn es eine Linie ohne Modellpunkte gibt, verwendet das zweite Beispiel die Dreiecks-Patch-Methode oder die nichtlineare Polynom-Methode, um die Linienmodellierung ohne die Modellpunkte abzuschließen. Das durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Verfahren zur Verbesserung der Modellierungsgeschwindigkeit des digitalen Schnittscanners ist oben ausfü hrlich beschrieben.
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Die Beschreibung der spezifischen Ausführungsformen soll nur zum Verständnis des Verfahrens der vorliegenden Erfindung und seiner Kernidee beitragen. Es ist zu beachten, dass der Fachmann verschiedene Modifikationen und Änderungen an der vorliegenden Erfindung vornehmen kann, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.
